CN115323526A - 一种高强度聚乙烯渔网纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高强度聚乙烯渔网纤维，所述聚乙烯渔网纤维按重量份数计包括以下组分；超高分子量聚乙烯50‑70份；高密度聚乙烯10‑25份；改性硅灰石11‑22份；成核剂0.2‑1份；所述改性硅灰石包括第一改性硅灰石和第二改性硅灰石；所述第一改性硅灰石采用环氧基硅烷偶联剂和第一长链烷基硅烷偶联剂共同进行处理；所述第二改性硅灰石采用氨基硅烷偶联剂和第二长链硅烷偶联剂进行共同处理。本申请能够硅灰石经过改性后，能够和聚乙烯有良好的相容性，并且大大的提高了聚乙烯纤维的拉伸强度。

Description

一种高强度聚乙烯渔网纤维及其制备方法

技术领域

本申请涉及渔网材料的技术领域，尤其是涉及一种高强度聚乙烯渔网纤维及其制备方法。

背景技术

不管是在海水或者淡水捕捞中都需要使用到渔网进行捕捞，且随着我国渔业的发展，渔网的形式也越来越多，比如养殖网箱、拖网、网笼等，因此对渔网性能的要求也越来越高。其中高密度聚乙烯纤维作为主要的渔网材料，通过将聚乙烯熔融塑化、挤出纺丝，再合股捻线织成渔网，在我国已经应用的比较广泛。

虽然聚乙烯纤维编织制得的渔网具有化学稳定性好、耐酸碱腐蚀等优点，但是聚乙烯本身的力学性能一般，拉伸强度较低，就导致聚乙烯材质制成的渔网不太适应于复杂海底和大风大浪环境的捕捞作业。当遇较大风浪或大型鱼类的冲击时，渔网容易出现破裂，并且容易在破裂处发生扩张，从而对捕捞的作业造成影响。

发明内容

为了制备具有较高拉伸强度的渔网，使得渔网在较大风浪的环境中作业时以及在受到一些大型鱼类的冲击时均不容易造成破裂，本申请提供一种高强度聚乙烯渔网纤维及其制备方法。

本申请采用如下的技术方案：

一种高强度聚乙烯渔网纤维，所述聚乙烯渔网纤维按重量份数计包括以下组分；

超高分子量聚乙烯50-70份；

高密度聚乙烯10-25份；

改性硅灰石11-22份；

成核剂0.2-1份；

所述改性硅灰石包括第一改性硅灰石和第二改性硅灰石；

所述第一改性硅灰石采用环氧基硅烷偶联剂和第一长链烷基硅烷偶联剂共同进行处理；

所述第二改性硅灰石采用氨基硅烷偶联剂和第二长链硅烷偶联剂进行共同处理；

所述第一改性硅灰石和第二改性硅灰石的重量比为(1-10):(10-1)。

通过采用上述技术方案，超高分子量聚乙烯流动性较差，不容易进行机械加工，超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯之间相容性好，在熔融状态时熔体的流动性大大增强，从而便于加工，并且在成核剂的作用下，能够使得结晶速度加快且球晶细化，分子链段排布的更加一致，并且内应力也较小，从而使得超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯得到的材料具有较好的拉伸强度。

另外，第一份硅灰石经过环氧基硅烷偶联剂和长链烷基硅烷偶联剂表面改性，使得硅灰石能够和聚乙烯链段之间有很好的相容性，并且硅灰石的表面会带有环氧基；第二份硅灰石经过氨基硅烷偶联剂和长链烷基硅烷偶联剂表面改性，使得第二份硅灰石也能够和聚乙烯链段有良好的相容性，并且第二份硅灰石表面带有氨基。硅灰石呈纤维状或片状结构，第一份硅灰石和第二份硅灰石加入到聚乙烯中时，硅灰石表面的长链烷基和聚乙烯链段容易相互缠结在一起，从而使得硅灰石的加入能够大大提高聚乙烯纤维的力学强度。更进一步的，第一份的硅灰石表面具有环氧基，第二份的硅灰石表面具有氨基，氨基和环氧基容易相反应，从而使得第一份硅灰石和第二份硅灰石之间的链段可以连接在一起，从而使得聚乙烯纤维中的硅灰石之间能够形成交联体系，从而大大的提高了聚乙烯纤维的力学强度。

可选的，所述第一改性硅灰石中，环氧基硅烷偶联剂和第一长链烷基硅烷偶联剂的重量比为(0.05-0.5):1。

通过采用上述技术方案，环氧基硅烷偶联接接枝于硅灰石表面，如果比例过大反而会影响硅灰石和聚乙烯的相容性，通过上述的比例能够达到良好的相容性和增强作用。

可选的，所述环氧基硅烷偶联剂选自3-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷和3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种的混合物。

可选的，所述第二改性硅灰石中氨基硅烷偶联剂和第二长链硅烷偶联剂的重量比为(0.05-0.5):1。

可选的，所述氨基硅烷偶联剂选自4-氨基丁基三乙氧基硅烷和11-氨基十一烷基三乙氧基硅烷中的一种或两种的混合物。

可选的，所述第一长链烷基硅烷偶联剂和第二长链烷基硅烷偶联剂选自正辛基三甲氧基硅烷和正十八烷基三甲氧基硅烷中的一种或两种的混合物。

可选的，所述成核剂选自纳米二氧化钛和纳米二氧化硅中的一种或两种的混合物。

通过采用上述技术方案，成核效果比较明显，对得到的聚乙烯纤维的强度有增强作用。

可选的，还包括有0.5-1份聚乙烯蜡。

通过采用上述技术方案，聚乙烯蜡具有良好的外部润滑和内部润滑作用，能够提高熔体纺丝过程的性能，硅灰石为长片状结构，对聚乙烯的强度提高有利，在聚乙烯蜡的润滑作用下减少硅灰石对成型加工的影响，并且也能够提高硅灰石分布的均一性，从而更好的提高聚乙烯纤维的强度。

第二方面，本申请提供一种高强度聚乙烯渔网纤维的制备方法，包括以下步骤：通过环氧基硅烷偶联剂和第一长链烷基硅烷偶联剂改性处理得到第一改性硅灰石，通过氨基硅烷偶联剂和第二长链硅烷偶联剂改性得到第二改性硅灰石；然后按规定称量各原料组分，并进行混合，得到混合料，将得到的混合料熔融挤出造粒，挤出造粒后再经熔融挤出纺丝，得到所述聚乙烯纤维。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益效果：

1.硅灰石通常呈片状或纤维状集合体，硅灰石表面通过长链烷基硅烷偶联剂进行表面改性，将硅灰石加入到聚乙烯中，硅灰石表面的链段能够和聚乙烯链段相缠结，从而使得硅灰石不仅和聚乙烯相容性好，还能够很好的提高聚乙烯的力学强度；

2.第一份硅灰石表面经过环氧基偶联剂表面改性，使得第一份硅灰石表面具有环氧基，第二份硅灰石经过氨基偶联剂表面改性，使得第二份硅灰石表面具有氨基，环氧基和氨基之间容易发生反应，从而使得具有两个不同基团的硅灰石之间容易相交联在一起，从而在聚乙烯体系中形成填料之间的交联体系，硅灰石表面的长链又能够和聚乙烯链段，从而大大的提高了聚乙烯纤维的力学性能；并且聚乙烯在挤出拉伸的过程中，硅灰石容易定向排列，硅灰石之间相互交联之后，有利于维持硅灰石的定向排列。

具体实施方式

实施例1

改性硅灰石的制备：按重量份数计，称量22份硅灰石，硅灰石的平均直径为50-200nm，并且平均长径比为(10-20):1，将硅灰石分为两份，第一份硅灰石2份，第二份硅灰石20份。

将第一份硅灰石加入到质量为第一份硅灰石10倍的第一改性液中，第一改性液中包括有环氧基硅烷偶联剂和第一长链烷基硅烷偶联剂，环氧基硅烷偶联剂选自3-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷，第一长链烷基硅烷偶联剂选自正辛基三甲氧基硅烷，3-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷和正辛基三甲氧基硅烷的总质量占水的质量的0.5％，且3-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷和正辛基三甲氧基硅烷的质量比为0.05:1，第一份硅灰石加入到第一改性液中后搅拌均匀，然后进行过滤干燥，得到第一份改性硅灰石。

将第二份硅灰石加入到质量为第二份硅灰石10倍的第二改性液中，第二改性液中包括有氨基硅烷偶联剂和第二长链烷基硅烷偶联剂，氨基硅烷偶联剂选自4-氨基丁基三乙氧基硅烷，第二长链烷基硅烷偶联剂选自正辛基三甲氧基硅烷，4-氨基丁基三乙氧基硅烷和正辛基三甲氧基硅烷的总质量占水的质量的0.5％，且4-氨基丁基三乙氧基硅烷和正辛基三甲氧基硅烷的质量比为0.05:1，将第二份硅灰石加入到第二改性液中后搅拌均匀，然后进行过滤干燥，得到第二份改性硅灰石。

聚乙烯纤维的制备：按重量份数计称量超高分子量聚乙烯50份、高密度聚乙烯25份、改性硅灰石22份、二氧化硅0.2份以及0.5份聚乙烯蜡，加入到捏合机中，并且在150℃、550r/min的条件下混合得到混合料，然后将得到的混合料加入到双螺杆挤出机中进行挤出造粒，得到母粒，然后再将得到的母粒通过熔融挤出机熔融挤出，喷丝板上喷丝孔的孔径为3mm，所得到的丝经过冷却水箱冷却再通过水浴温度为100℃的水浴槽进行牵引，得到所述聚乙烯纤维。

实施例2-4和实施例1的制备工艺和原料均相同，不同之处在于聚乙烯纤维制备时所用的原料用量不同，实施例1-4的原料用量如下表1。

表1实施例1-4的原料用量

实施例5

本实施例和实施例4的工艺和原料均相同，不同之处在于，氨基硅烷偶联剂选自11-氨基十一烷基三乙氧基硅烷，第一长链烷基硅烷偶联剂和第二长链烷基硅烷偶联剂选自正十八烷基三甲氧基硅烷。

实施例6

本实施例和实施例5的工艺和原料均相同，不同之处在于，3-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷和正辛基三甲氧基硅烷的质量比为0.5:1；第二改性液中4-氨基丁基三乙氧基硅烷和正辛基三甲氧基硅烷的质量比为0.5:1。

实施例7

本实施例和实施例1的工艺和原料均相同，不同之处在于，第一改性硅灰石和第二改性硅灰石的质量比为10:1。

对比例1

本对比例和实施例4的工艺和原料均相同，不同之处在于，用等量的硅灰石代替改性硅灰石。

对比例2

本对比例和实施例4的工艺和原料均相同，不同之处在于，第一份硅灰石仅使用正辛基三甲氧基硅烷表面改性。

对比例3

本对比例和实施例4的工艺和原料均相同，不同之处在于，第二份硅灰石仅使用正辛基三甲氧基硅烷表面改性。

对比例4

本对比例和实施例4的工艺和原料均相同，不同之处在于，没有添加聚乙烯蜡。

对比例5

本对比例和实施例4的工艺和原料均相同，不同之处在于，3-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷和正辛基三甲氧基硅烷的质量比为1:1,4-氨基丁基三乙氧基硅烷和正辛基三甲氧基硅烷的质量比为1:1。

性能检测

将实施例1-7以及对比例1-5制备得到的聚乙烯纤维根据GB/T 29554-2013《超高分子量聚乙烯纤维》的标准进行测试样品的拉伸强度，测试的结果如下表。

表2实施例1-7以及对比例1-5的性能结果

通过对比实施例4和对比例1可以看出，通过对硅灰石进行改性之后，可以很好的提高聚乙烯纤维的强度，硅灰石没有经过改性就直接加入到聚乙烯纤维中，对聚乙烯纤维的强度提高不大。

通过实施例4和实施例5的对比可以看出，当氨基硅烷偶联剂和长链烷基硅烷偶联剂的均选用烷基链段较长的组分时，对于聚乙烯纤维的强度具有较好的提高，主要是因为硅灰石表面的链段越长，和聚乙烯链段之间的缠结效果越明显，相容性更加的好，且氨基硅烷偶联剂的链段越长，硅灰石之间的交联链段也越长，有助于维持硅灰石的定向排列，从而使得交联网络更好的提高聚乙烯纤维的强度。

而通过实施例4和对比例2-3的对比可以看出，其中第一改性硅灰石或者第二改性硅灰石仅通过长链烷基的改性，使得硅灰石对聚乙烯纤维的增强主要是硅灰石表面的链段和聚乙烯纤维的链段缠结，硅灰石之间不能够形成交联结构，因此对聚乙烯纤维的增强效果有限。另外通过实施例4和对比例4的比较可以看出，当添加了聚乙烯蜡作为润滑剂时，具有更好的强度，主要是因为聚乙烯蜡能够促进硅灰石在聚乙烯纤维中分布的更加均匀，提高加工性能。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高强度聚乙烯渔网纤维，其特征在于，所述聚乙烯渔网纤维按重量份数计包括以下组分；

超高分子量聚乙烯50-70份；

高密度聚乙烯10-25份；

改性硅灰石11-22份；

成核剂0.2-1份；

所述改性硅灰石包括第一改性硅灰石和第二改性硅灰石；

所述第一改性硅灰石采用环氧基硅烷偶联剂和第一长链烷基硅烷偶联剂共同进行处理；

所述第二改性硅灰石采用氨基硅烷偶联剂和第二长链硅烷偶联剂共同进行处理；

所述第一改性硅灰石和第二改性硅灰石的重量比为（1-10）:（10-1）。

2.根据权利要求1所述的一种高强度聚乙烯渔网纤维，其特征在于，所述第一改性硅灰石中，环氧基硅烷偶联剂和第一长链烷基硅烷偶联剂的重量比为（0.05-0.5）:1。

3.根据权利要求2所述的一种高强度聚乙烯渔网纤维，其特征在于，所述环氧基硅烷偶联剂选自3-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷和3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种高强度聚乙烯渔网纤维，其特征在于，所述第二改性硅灰石中氨基硅烷偶联剂和第二长链硅烷偶联剂的重量比为（0.05-0.5）:1。

5.根据权利要求4所述的一种高强度聚乙烯渔网纤维，其特征在于，所述氨基硅烷偶联剂选自4-氨基丁基三乙氧基硅烷和11-氨基十一烷基三乙氧基硅烷中的一种或两种的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种高强度聚乙烯渔网纤维，其特征在于，所述第一长链烷基硅烷偶联剂和第二长链烷基硅烷偶联剂选自正辛基三甲氧基硅烷和正十八烷基三甲氧基硅烷中的一种或两种的混合物。

7.根据权利要求1所述的一种高强度聚乙烯渔网纤维，其特征在于，所述成核剂选自纳米二氧化钛和纳米二氧化硅中的一种或两种的混合物。

8.根据权利要求1所述的一种高强度聚乙烯渔网纤维，其特征在于，还包括有0.5-1份聚乙烯蜡。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种高强度聚乙烯渔网纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：通过环氧基硅烷偶联剂和第一长链烷基硅烷偶联剂改性处理得到第一改性硅灰石，通过氨基硅烷偶联剂和第二长链硅烷偶联剂改性处理得到第二改性硅灰石；然后按规定称量各原料组分，并进行混合，得到混合料，将得到的混合料熔融挤出造粒，挤出造粒后再经熔融挤出纺丝，得到所述聚乙烯纤维。