CN114369966A - 一种耐磨型船舶缆绳 - Google Patents
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Abstract
本发明属于船用绳缆技术领域，尤其为一种耐磨型船舶缆绳，包括绳芯，所述绳芯的外表面交替编织有耐磨外包覆层，所述耐磨外包覆层是由S捻向股和Z捻向股交织而成，所述S捻向股和Z捻向股均包括复合增强高分子聚乙烯捻股以及涂覆于复合增强高分子聚乙烯捻股表面的防护涂层。本发明采用钢丝绳作为绳芯，使制品具有较大的承载安全系数，能够远距离负载；采用复合增强高分子聚乙烯捻股以S捻向和Z捻向交织而成的耐磨外包覆层，制品本身具备高分子聚乙烯的优良特性，在改性后使制品具有高模量、高强度、高韧性、高耐磨性、耐高低温、耐腐蚀、耐气候、抗粘结、自润滑等一系列优异特性。
Description
技术领域
本发明涉及船用绳缆技术领域，具体为一种耐磨型船舶缆绳。
背景技术
随着船舶制造远洋运输及港口拖轮的船型及装载量大型化的趋势，船舶配套要求随之进入差别化新阶段，特别是超大集装箱的船舶、特种行业的船舶、港口的拖轮、海洋工程等项目的船舶，除比重轻、强度高、抗冲击和耐磨性好以外，还需具有耐腐蚀、耐霉烂、耐虫蛀等优点。
现有的耐磨船舶缆绳，如锦纶缆绳，其强度和耐磨牢度超过麻、棉缆绳数倍，虽然具备一定的耐磨性能，但在实际应用中短期内磨损较为严重，仍不能满足预期，且其强度、韧性、耐高低温、耐腐蚀、耐气候性能等综合性能不佳，使用寿命较短。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种耐磨型船舶缆绳，解决了现有的耐磨船舶缆绳虽然具备一定的耐磨性能，但在实际应用中短期内磨损较为严重，仍不能满足预期，且其强度、韧性、耐高低温、耐腐蚀、耐气候性能等综合性能不佳，使用寿命较短的问题。
(二)技术方案
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种耐磨型船舶缆绳，包括绳芯，所述绳芯的外表面交替编织有耐磨外包覆层，所述耐磨外包覆层是由S捻向股和Z捻向股交织而成，所述S捻向股和Z捻向股均包括复合增强高分子聚乙烯捻股以及涂覆于复合增强高分子聚乙烯捻股表面的防护涂层，所述防护涂层用于提供船舶缆绳耐酸碱、耐高低温、耐腐蚀、耐气候防护。
进一步地，所述绳芯为钢丝绳。
进一步地，所述复合增强高分子聚乙烯捻股的制备方法包括：
S1、增强剂制备：取质量分数为40～50％的聚四氟乙烯粉末、3～8％的碳纤维、0.1～0.4％的改性石墨烯、10～15％的纳米二氧化钛、20～30％的二氧化硅以及余下的氨基硅烷溶液于70～100℃条件下混合均匀，即得绳股增强剂；
S2、复合增强高分子聚乙烯母粒制备：将高分子聚乙烯与经步骤S1制得的质量分数为30～45％的绳股增强剂以及质量分数为15～20％的聚酰胺超声分散于N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散时间45～60min，后挤出造粒即得；
S3、复合增强高分子聚乙烯捻股制备：采用熔融纺丝的方式将经S2步骤制得的复合增强高分子聚乙烯母粒纺成纤维束，纤维束经冷却、拉伸、热定型和卷绕制得复合增强高分子聚乙烯纤维，编织即得复合增强高分子聚乙烯捻股。
进一步地，所述改性石墨烯是通过采用离子轰击的方式向石墨烯内掺入非金属元素，对石墨烯进行元素掺杂改性所得，其中，非金属元素为硫、氮、磷、碳、硅和硼中的一种或多种。
进一步地，所述防护涂层是由聚四氟乙烯与质量分数为15～30％的二氧化硅、质量分数为1～5％的短切碳纤维以及质量分数为0.5～2％的硅烷偶联剂混合制成。
具体的，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的一种。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种耐磨型船舶缆绳，具备以下有益效果：
本发明，采用钢丝绳作为绳芯，使制品具有较大的承载安全系数，能够远距离负载；采用复合增强高分子聚乙烯捻股以S捻向和Z捻向交织而成的耐磨外包覆层，制品本身具备高分子聚乙烯的优良特性，在改性后使制品具有高模量、高强度、高韧性、高耐磨性、耐高低温、耐腐蚀、耐气候、抗粘结、自润滑等一系列优异特性，使用寿命长。
附图说明
图1为本发明耐磨型船舶缆绳的结构示意图。
图中：100、绳芯；200、耐磨外包覆层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1所示，本发明一个实施例提出的一种耐磨型船舶缆绳，包括绳芯100，绳芯100为钢丝绳，保证船舶缆绳具有较大的承载安全系数，能够远距离负载；绳芯100的外表面交替编织有耐磨外包覆层200，耐磨外包覆层200是由S捻向股和Z捻向股交织而成，S捻向股和Z捻向股均包括复合增强高分子聚乙烯捻股以及涂覆于复合增强高分子聚乙烯捻股表面的防护涂层，采用复合增强高分子聚乙烯捻股以S捻向和Z捻向交织而成的耐磨外包覆层200，制品本身具备高分子聚乙烯的优良特性，在改性后使船舶缆绳具有高模量、高强度、高韧性、高耐磨性、耐高低温、耐腐蚀、耐气候、抗粘结、自润滑等一系列优异特性；防护涂层用于进一步为船舶缆绳提供耐酸碱、耐高低温、耐腐蚀、耐气候防护。
在一些实施例中，复合增强高分子聚乙烯捻股的制备方法包括：
S1、增强剂制备：取质量分数为40～50％的聚四氟乙烯粉末、3～8％的碳纤维、0.1～0.4％的改性石墨烯、10～15％的纳米二氧化钛、20～30％的二氧化硅以及余下的氨基硅烷溶液于70～100℃条件下混合均匀，即得绳股增强剂；
S2、复合增强高分子聚乙烯母粒制备：将高分子聚乙烯与经步骤S1制得的质量分数为30～45％的绳股增强剂以及质量分数为15～20％的聚酰胺超声分散于N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散时间45～60min，后挤出造粒即得；
S3、复合增强高分子聚乙烯捻股制备：采用熔融纺丝的方式将经S2步骤制得的复合增强高分子聚乙烯母粒纺成纤维束，纤维束经冷却、拉伸、热定型和卷绕制得复合增强高分子聚乙烯纤维，编织即得复合增强高分子聚乙烯捻股。
在一些实施例中，改性石墨烯是通过采用离子轰击的方式向石墨烯内掺入非金属元素，对石墨烯进行元素掺杂改性所得，其中，非金属元素为硫、氮、磷、碳、硅和硼中的一种或多种，通过掺杂非金属元素的方式对石墨烯进行改性，能够使石墨烯的比表面积增大，提高石墨烯性能，掺入改性石墨烯能够使缆绳具有高拉伸强度，力学性能优异。
在一些实施例中，防护涂层是由聚四氟乙烯与质量分数为15～30％的二氧化硅、质量分数为1～5％的短切碳纤维以及质量分数为0.5～2％的硅烷偶联剂混合制成；本实施例将质量分数为15～30％的二氧化硅作用填料补强剂，通过掺入填料补强剂的方式提升涂层的稳定性；通过掺入短切碳纤维能够提升涂层强度，提供稳定防护；通过在复合增强高分子聚乙烯捻股的表面涂覆防护涂层，能够为船舶缆绳耐酸碱、耐高低温、耐腐蚀、耐气候防护，使绳缆使用寿命更长。
在一些实施例中，硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的一种。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种耐磨型船舶缆绳，包括绳芯(100)，其特征在于：所述绳芯(100)的外表面交替编织有耐磨外包覆层(200)，所述耐磨外包覆层(200)是由S捻向股和Z捻向股交织而成，所述S捻向股和Z捻向股均包括复合增强高分子聚乙烯捻股以及涂覆于复合增强高分子聚乙烯捻股表面的防护涂层，所述防护涂层用于提供船舶缆绳耐酸碱、耐高低温、耐腐蚀、耐气候防护。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨型船舶缆绳，其特征在于：所述绳芯(100)为钢丝绳。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨型船舶缆绳，其特征在于：所述复合增强高分子聚乙烯捻股的制备方法包括：
S1、增强剂制备：取质量分数为40～50％的聚四氟乙烯粉末、3～8％的碳纤维、0.1～0.4％的改性石墨烯、10～15％的纳米二氧化钛、20～30％的二氧化硅以及余下的氨基硅烷溶液于70～100℃条件下混合均匀，即得绳股增强剂；
S2、复合增强高分子聚乙烯母粒制备：将高分子聚乙烯与经步骤S1制得的质量分数为30～45％的绳股增强剂以及质量分数为15～20％的聚酰胺超声分散于N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散时间45～60min，后挤出造粒即得；
S3、复合增强高分子聚乙烯捻股制备：采用熔融纺丝的方式将经S2步骤制得的复合增强高分子聚乙烯母粒纺成纤维束，纤维束经冷却、拉伸、热定型和卷绕制得复合增强高分子聚乙烯纤维，编织即得复合增强高分子聚乙烯捻股。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨型船舶缆绳，其特征在于：所述改性石墨烯是通过采用离子轰击的方式向石墨烯内掺入非金属元素，对石墨烯进行元素掺杂改性所得，其中，非金属元素为硫、氮、磷、碳、硅和硼中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨型船舶缆绳，其特征在于：所述防护涂层是由聚四氟乙烯与质量分数为15～30％的二氧化硅、质量分数为1～5％的短切碳纤维以及质量分数为0.5～2％的硅烷偶联剂混合制成。
6.根据权利要求5所述的一种耐磨型船舶缆绳，其特征在于：所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的一种。
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