CN115029946B - 一种耐磨pe塑料绳及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐磨PE塑料绳及其生产工艺，属于塑料技术领域，包括绳芯和绳股，绳股为耐磨聚乙烯纤维捻合而成，绳芯为橡胶材料；绳股绕卷在绳芯表面绕卷，得到绳体，绳体两端通过热熔机进行封头处理，制成一种耐磨PE塑料绳。本发明通过将受阻酚的结构引入阻燃剂的制备，然后以阻燃剂为原料制备聚乙烯母粒，用于提高耐磨聚乙烯纤维的耐热氧化性。可以减少小分子物质的迁移，提高抗氧化效果的稳定性。此外，橡胶材料中炭黑有优异的光屏蔽作用，可以提高绳芯的耐光性，且橡胶材料中通过加入增强纤维提高其力学强度，绳芯选择具有良好抗折性的橡胶材料，绳芯和绳股相互配合，相对于单一组成，具有更好的韧性。

Description

一种耐磨PE塑料绳及其生产工艺
技术领域
本发明属于塑料技术领域，具体地，涉及一种耐磨PE塑料绳及其生产工艺。
背景技术
聚乙烯(polyethylene，简称PE)是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂，聚乙烯容易光氧化、热氧化、臭氧分解，在紫外线作用下容易发生降解，发生老化，变色、龟裂、变脆或粉化，丧失其力学性能。受辐射后可发生交联、断链、形成不饱和基团等，稳定性较差；聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的，在成型加工温度下，也会因氧化作用，使其熔体强度下降，发生变色、出现条纹。将其应用于塑料绳的加工会影响其耐用性。
发明内容
为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种耐磨PE塑料绳及其生产工艺。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种耐磨PE塑料绳，包括绳芯和绳股，绳芯为橡胶材料；绳股为耐磨聚乙烯纤维捻合而成，股数为5-6股；
进一步地，耐磨聚乙烯纤维通过如下步骤制备：
按重量份计将88-90份聚乙烯树脂、10-12份聚乙烯母粒、1.5-2.5份纳米二氧化硅、4-6份PE接枝马来酸酐混合，然后经过螺杆挤压熔融纺丝，喷出的初纤维经水浴冷却，经过热风高倍拉伸，得到耐磨聚乙烯纤维，得到耐磨聚乙烯纤维。
进一步地，喷丝孔径0.8±0.1mm，喷丝熔体温度控制在200-220℃，喷出速度为3-5m/s，喷出的初纤维经水浴冷却，水浴温度控制在20-25℃。
进一步地，热风高倍拉伸的拉伸温度为130-150℃，拉伸倍数为2-5倍。
进一步地，聚乙烯树脂的平均分子量为1.5×106-1.8×106。
进一步地，聚乙烯母粒通过如下步骤制备：
步骤一、在温度为20℃条件下，将0.1mol苯膦酰二氯加入50mLN,N-二甲基甲酰胺中，然后将0.22mol二乙烯三胺和0.4molN,N-二甲基苯胺溶于10mLN,N-二甲基甲酰胺后加入，滴加结束后，升温至40℃，搅拌5h，反应结束后冷却至室温，反应结束后降至室温，抽滤，乙醚洗涤，干燥，得到阻燃组分；通过控制苯膦酰二氯和二乙烯三胺的用量比，引入磷酸酯结构，同时保留氨基便于后续反应；
将4g阻燃组分、0.01mol碳酸钾和50mLN,N-二甲基甲酰胺混合，然后加入0.01mol3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酰氯，然后在20℃条件下搅拌反应16h，反应结束后，减压浓缩，除去溶剂，得到阻燃剂；
步骤二、向线型低密度聚乙烯树脂中加入阻燃剂、石蜡、硬脂酸锌，加入到双螺杆挤出机中，熔融、挤出、造粒，得到聚乙烯母粒。
进一步地，线型低密度聚乙烯树脂的密度为0.92±0.05g/cm2；按重量份计，线型低密度聚乙烯树脂50份、阻燃剂20-25份、石蜡0.3-0.5份、硬脂酸锌0.3-0.5份。
进一步地，橡胶材料通过如下步骤制备：
按重量份计，向密炼机中投入30份天然橡胶、5份增强纤维、8份快压出炭黑、1份芳烃油、0.2份防老剂MB和2份二硫化四甲基秋兰姆、在65℃条件下混炼20min，移至开炼机中，调节辊轴温度为60℃，调节辊距为2mm，再次混炼5次后，出料，在60℃条件下挤压成型，得到橡胶材料。绳芯选择橡胶材料，具有良好的抗折性。
进一步地，所述增强纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维中的一种。
一种耐磨PE塑料绳的生产工艺，包括如下步骤：
绳股绕卷在绳芯表面绕卷，得到绳体，绳体两端通过热熔机进行封头处理，制成一种耐磨PE塑料绳。
本发明的有益效果：
为解决现有技术中存在的问题，本发明通过将受阻酚的结构引入阻燃剂的制备，然后以阻燃剂为原料制备聚乙烯母粒，用于提高耐磨聚乙烯纤维的耐热氧化性。不同于直接加入受阻酚类抗氧化剂，以反应的方式引入受阻酚结构，可以减少小分子物质的迁移，提高抗氧化效果的稳定性。
橡胶材料中炭黑有优异的光屏蔽作用，可以提高绳芯的耐光性，且橡胶材料中通过加入增强纤维提高其力学强度，绳芯选择具有良好抗折性的橡胶材料，绳芯为橡胶材料，绳股为耐磨聚乙烯纤维，二者相互配合，相对于单一组成，使塑料绳更好的韧性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备聚乙烯母粒：
步骤一、在温度为20℃条件下，将0.1mol苯膦酰二氯加入50mLN,N-二甲基甲酰胺中，然后将0.22mol二乙烯三胺和0.4molN,N-二甲基苯胺溶于10mLN,N-二甲基甲酰胺后加入，滴加结束后，升温至40℃，搅拌5h，反应结束后冷却至室温，反应结束后降至室温，抽滤，乙醚洗涤，干燥，得到阻燃组分；
将4g阻燃组分、0.01mol碳酸钾和50mLN,N-二甲基甲酰胺混合，然后加入0.01mol3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酰氯，然后在20℃条件下搅拌反应16h，反应结束后，减压浓缩，除去溶剂，得到阻燃剂；
步骤二、按重量份计，向50份线型低密度聚乙烯树脂中加入20份阻燃剂、0.3份石蜡、0.3份硬脂酸锌，加入到双螺杆挤出机中，熔融、挤出、造粒，得到聚乙烯母粒。线型低密度聚乙烯树脂的密度为0.92±0.05g/cm2。
实施例2
制备聚乙烯母粒：
步骤一、在温度为20℃条件下，将0.1mol苯膦酰二氯加入50mLN,N-二甲基甲酰胺中，然后将0.22mol二乙烯三胺和0.4molN,N-二甲基苯胺溶于10mLN,N-二甲基甲酰胺后加入，滴加结束后，升温至40℃，搅拌5h，反应结束后冷却至室温，反应结束后降至室温，抽滤，乙醚洗涤，干燥，得到阻燃组分；
将4g阻燃组分、0.01mol碳酸钾和50mLN,N-二甲基甲酰胺混合，然后加入0.01mol3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酰氯，然后在20℃条件下搅拌反应16h，反应结束后，减压浓缩，除去溶剂，得到阻燃剂；
步骤二、按重量份计，向50份线型低密度聚乙烯树脂中加入25份阻燃剂、0.5份石蜡、0.5份硬脂酸锌，加入到双螺杆挤出机中，熔融、挤出、造粒，得到聚乙烯母粒。线型低密度聚乙烯树脂的密度为0.92±0.05g/cm2。
对比例1
制备聚乙烯母粒：
步骤一、在温度为20℃条件下，将0.1mol苯膦酰二氯加入50mLN,N-二甲基甲酰胺中，然后将0.1mol二乙烯三胺和0.4molN,N-二甲基苯胺溶于10mLN,N-二甲基甲酰胺后加入，滴加结束后，升温至40℃，搅拌5h，反应结束后冷却至室温，反应结束后降至室温，抽滤，乙醚洗涤，干燥，得到阻燃组分；
步骤二、按重量份计，向50份线型低密度聚乙烯树脂中加入25份阻燃组分、0.5份石蜡、0.5份硬脂酸锌，加入到双螺杆挤出机中，熔融、挤出、造粒，得到聚乙烯母粒。线型低密度聚乙烯树脂的密度为0.92±0.05g/cm2。
实施例3
制备橡胶材料通过如下步骤制备：
按重量份计，向密炼机中投入30份天然橡胶、5份玻璃纤维、8份快压出炭黑、1份芳烃油、0.2份防老剂MB和2份二硫化四甲基秋兰姆、在65℃条件下混炼20min，移至开炼机中，调节辊轴温度为60℃，调节辊距为2mm，再次混炼5次后，出料，在60℃条件下挤压成型，得到橡胶材料。
实施例4
制备橡胶材料通过如下步骤制备：
按重量份计，向密炼机中投入30份天然橡胶、5份玄武岩纤维、8份快压出炭黑、1份芳烃油、0.2份防老剂MB和2份二硫化四甲基秋兰姆、在65℃条件下混炼20min，移至开炼机中，调节辊轴温度为60℃，调节辊距为2mm，再次混炼5次后，出料，在60℃条件下挤压成型，得到橡胶材料。
对比例2
将实施例4中的玄武岩纤维去掉，其余原料及制备过程保持不变。
实施例5
一种耐磨PE塑料绳的生产工艺，包括如下步骤：
制备耐磨聚乙烯纤维：按重量份计将90份聚乙烯树脂、10份实施例1制备的聚乙烯母粒、1.5份纳米二氧化硅、4份PE接枝马来酸酐混合，然后经过螺杆挤压熔融纺丝，喷出的初纤维经水浴冷却，经过热风高倍拉伸，拉伸温度为130℃，拉伸倍数为5倍，得到耐磨聚乙烯纤维，得到耐磨聚乙烯纤维。喷丝孔径0.8±0.1mm，喷丝熔体温度控制在200℃，喷出速度为5m/s，喷出的初纤维经水浴冷却，水浴温度控制在20℃；耐磨聚乙烯纤维捻合成绳股，股数为5股；绳芯为实施例3制备的橡胶材料，绳股绕卷在绳芯表面绕卷，得到绳体，绳体两端通过热熔机进行封头处理，制成一种耐磨PE塑料绳。
实施例6
一种耐磨PE塑料绳的生产工艺，包括如下步骤：
制备耐磨聚乙烯纤维：按重量份计将88份聚乙烯树脂、12份实施例2制备的聚乙烯母粒、2份纳米二氧化硅、5份PE接枝马来酸酐混合，然后经过螺杆挤压熔融纺丝，喷出的初纤维经水浴冷却，经过热风高倍拉伸，拉伸温度为140℃，拉伸倍数为3倍，得到耐磨聚乙烯纤维，得到耐磨聚乙烯纤维。喷丝孔径0.8±0.1mm，喷丝熔体温度控制在210℃，喷出速度为4m/s，喷出的初纤维经水浴冷却，水浴温度控制在22℃；耐磨聚乙烯纤维捻合成绳股，股数为6股；绳芯为实施例4制备的橡胶材料，绳股绕卷在绳芯表面绕卷，得到绳体，绳体两端通过热熔机进行封头处理，制成一种耐磨PE塑料绳。
实施例7
一种耐磨PE塑料绳的生产工艺，包括如下步骤：
制备耐磨聚乙烯纤维：按重量份计将88份聚乙烯树脂、12份实施例2制备的聚乙烯母粒、2.5份纳米二氧化硅、6份PE接枝马来酸酐混合，然后经过螺杆挤压熔融纺丝，喷出的初纤维经水浴冷却，经过热风高倍拉伸，拉伸温度为150℃，拉伸倍数为5倍，得到耐磨聚乙烯纤维，得到耐磨聚乙烯纤维。喷丝孔径0.8±0.1mm，喷丝熔体温度控制在220℃，喷出速度为5m/s，喷出的初纤维经水浴冷却，水浴温度控制在25℃；耐磨聚乙烯纤维捻合成绳股，股数为6股；绳芯为实施例4制备的橡胶材料，绳股绕卷在绳芯表面绕卷，得到绳体，绳体两端通过热熔机进行封头处理，制成一种耐磨PE塑料绳。
对比例3
实施例6中的聚乙烯母粒换成对比例1制备的聚乙烯母粒，其余原料及制备过程保持不变。
对比例4
与对比例3相比，将橡胶材料换成对比例2中制备的样品，其余原料及制备过程保持不变。
对实施例5-7和对比例3-4制备的样品进行测试，按UL94标准测试垂直燃烧；人工加速老化后对以上实施例及对比例得到的产品进行性能测试，其中老化条件为(90℃，500h),按照GB/T1040《塑料拉伸性能的测定》测定断裂伸长率保持率。
测试结果如下表1所示：
表1
实施例5 实施例6 实施例7 对比例3 对比例4
阻燃等级 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0
断裂伸长保持率/％ 96.14 96.18 96.17 75.34 62.48
从上表1可知，本发明制备的耐磨PE塑料绳具有良好的耐老化性，产品质量稳定。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种耐磨PE塑料绳，包括绳芯和绳股，其特征在于，绳股为耐磨聚乙烯纤维捻合而成，股数为5-6股；
所述耐磨聚乙烯纤维通过如下步骤制备：
按重量份计将88-90份聚乙烯树脂、10-12份聚乙烯母粒、1.5-2.5份纳米二氧化硅、4-6份PE接枝马来酸酐混合，然后经过螺杆挤压熔融纺丝，喷出的初纤维经水浴冷却，经过热风高倍拉伸，得到耐磨聚乙烯纤维；
所述聚乙烯母粒通过如下步骤制备：
步骤一、在温度为20℃条件下，将苯膦酰二氯加入N,N-二甲基甲酰胺中，然后将二乙烯三胺和N,N-二甲基苯胺溶于N,N-二甲基甲酰胺后加入，滴加结束后，升温至40℃，搅拌5h，得到阻燃组分；
将阻燃组分、碳酸钾和N,N-二甲基甲酰胺混合，然后加入3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酰氯，然后在20℃条件下搅拌反应16h，得到阻燃剂；
步骤二、向线型低密度聚乙烯树脂中加入阻燃剂、石蜡、硬脂酸锌，加入到双螺杆挤出机中，熔融、挤出、造粒，得到聚乙烯母粒。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨PE塑料绳，其特征在于，喷丝孔径0.8±0.1mm，喷丝熔体温度控制在200-220℃，喷出速度为3-5m/s，喷出的初纤维经水浴冷却，水浴温度控制在20-25℃。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨PE塑料绳，其特征在于，热风高倍拉伸的拉伸温度为130-150℃，拉伸倍数为2-5倍。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨PE塑料绳，其特征在于，线型低密度聚乙烯树脂的密度为0.92±0.05g/cm2；按重量份计，线型低密度聚乙烯树脂50份、阻燃剂20-25份、石蜡0.3-0.5份、硬脂酸锌0.3-0.5份。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨PE塑料绳，其特征在于，绳芯为橡胶材料；橡胶材料通过如下步骤制备：
向密炼机中投入天然橡胶、增强纤维、快压出炭黑、芳烃油、防老剂MB和二硫化四甲基秋兰姆、经过混炼、挤压成型，得到橡胶材料。
6.根据权利要求5所述的一种耐磨PE塑料绳，其特征在于，所述增强纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维中的一种。
7.一种制备如权利要求1所述的耐磨PE塑料绳的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
绳股绕卷在绳芯表面绕卷，得到绳体，绳体两端通过热熔机进行封头处理，制成一种耐磨PE塑料绳。
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