專利名稱：表面包覆聚合物的纖維繩及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種纖維的應(yīng)用改性技術(shù)，具體涉及一種表面包覆聚合物的纖維繩及其制備方法。
背景技術(shù)：
超高分子量聚乙烯纖維，又稱高強(qiáng)度高模量聚乙烯纖維、高取向度聚乙烯纖維、高性能聚乙烯纖維。超高分子量聚乙烯纖維具有高強(qiáng)度、高模量、高取向度，廣泛用于防彈防護(hù)用品、繩索、纜繩、魚(yú)網(wǎng)、運(yùn)動(dòng)器材的制造。超高分子量聚乙烯纖維是現(xiàn)在比強(qiáng)度最高的商業(yè)化高性能纖維。但纖維在使用過(guò)程中因單絲纖度較低，單根纖維的耐磨性成為纖維應(yīng)用的短板，而其集束性較差也嚴(yán)重影響其的使用范圍。北京科技大學(xué)于2007年05月22日提交的中國(guó)專利“金屬包覆高分子纖維及其制備方法”，專利號(hào):CN200710099472.7，其方法制備的金屬包覆的超高分子量聚乙烯纖維確實(shí)大大提高了纖維的耐磨性，但也提高了纖維的密度，使其遠(yuǎn)大于超高分子量聚乙烯原來(lái)密度，喪失了其超輕、高強(qiáng)的優(yōu)良特性，使其比強(qiáng)度大大降低；且此方法制備包覆纖維沒(méi)有改善高強(qiáng)聚乙烯纖維表面的化學(xué)惰性和非極性，使纖維表面的浸潤(rùn)性和界面粘接性能差，還不能應(yīng)用于先進(jìn)非金屬?gòu)?fù)合材料中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一 個(gè)目的在于提供一種不容易摩擦起毛，容易清洗，提高其浸膠性能、耐磨性和耐候性，高強(qiáng)力的表面包覆聚合物的纖維繩。為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:該表面包覆聚合物的纖維繩，其特征在于:它由聚合物包覆層和纖維繩芯層構(gòu)成，聚合物包覆層包覆在纖維繩芯層的外壁上。所述的聚合物包覆層由熱塑性聚合物和添加劑混合熔融制成，熱塑性聚合物和添加劑的質(zhì)量比為100:(10— 40)。所述的熱塑性聚合物為聚氯乙烯、聚乙烯、聚氨酯或硅橡膠；所述的添加劑為增塑齊U、增強(qiáng)劑、熱穩(wěn)定劑按質(zhì)量比1:3:1混合的混合物。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種上述表面包覆聚合物的纖維繩的制備方法。為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:該表面包覆聚合物的纖維繩的制備方法，其特征在于:它包括以下步驟制成:
(I)、按質(zhì)量比稱量熱塑性聚合物和添加劑，混合均勻后通過(guò)自動(dòng)喂料機(jī)，將混合料投入單螺桿擠出機(jī)中，進(jìn)行混合熔融，成為熔融聚合物，擠入擠出口處的模具；熱塑性聚合物和添加劑的質(zhì)量比為100:(10— 40);所述的熱塑性聚合物為聚氯乙烯、聚乙烯、聚氨酯或硅橡膠；所述的添加劑為增塑劑、增強(qiáng)劑、熱穩(wěn)定劑按質(zhì)量比1:3:1混合的混合物；(2)、將纖維繩穿過(guò)連接在單螺桿擠出機(jī)的擠出口處的模具，同時(shí)熔融聚合物均勻的包覆在纖維繩的表面；
(3)、將包覆有聚合物的纖維繩迅速引入冷水槽，進(jìn)行冷卻定型，干燥后即可得到表面包覆聚合物的纖維繩。所述的纖維繩為纖維狀的長(zhǎng)徑比大于1000的單絲或復(fù)絲或種類不同的纖維構(gòu)成的復(fù)合纖維經(jīng)編織而成的繩。所述的單絲或復(fù)絲為超高分子量聚乙烯單絲或復(fù)絲。所述的單螺桿擠出機(jī)的各區(qū)溫度控制在30-300°C。所述的纖維繩穿過(guò)模具的速度不小于10m/min。本發(fā)明的有益效果在于:通過(guò)增加纖維本身的集束性，提高了纖維的強(qiáng)度和使用性，改善了纖維本身化學(xué)惰性問(wèn)題，此復(fù)合纖維可以與多種樹(shù)脂粘結(jié)制備復(fù)合材料，拓寬了纖維或纖維繩的使用領(lǐng)域，在光纜、電纜、漁網(wǎng)、網(wǎng)箱、保護(hù)網(wǎng)和增強(qiáng)線、復(fù)合纖維等方面有廣闊的應(yīng)用空間，由其編織的漁網(wǎng)不僅滿足了高強(qiáng)力的要求，而且其表面光滑，減少了寄生物的附著空間，并且此種漁網(wǎng)易于清洗，達(dá)到了方便持久耐用的效果。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)斷面放大示意 圖中:1、聚合物包覆層；2、纖維繩芯層。
具體實(shí)施例方式一種表面包覆聚·合物的纖維繩，其特征在于:它由聚合物包覆層I和纖維繩芯層2構(gòu)成，聚合物包覆層I包覆在纖維繩芯層2的外壁上。實(shí)施例1:
一種表面包覆聚合物的超高分子量聚乙烯纖維繩的制備方法，其特征在于:它包括以下步驟制成:
(1)、按質(zhì)量比稱量熱塑性聚合物和添加劑，混合均勻后通過(guò)自動(dòng)喂料機(jī)，將混合料投入單螺桿擠出機(jī)中，設(shè)定單螺桿擠出機(jī)各區(qū)的溫度，溫度由常溫30°c逐漸升溫至為155°C，進(jìn)行混合熔融，成為熔融聚合物，擠入擠出口處的模具；所述的熱塑性聚合物為100份的聚氯乙烯顆粒；所述的添加劑為2份二丁酯增塑劑、6份活性碳酸鈣增強(qiáng)劑和2份聚丙烯酸酯熱穩(wěn)定劑混合的混合物；
(2)、將超高分子量聚乙烯復(fù)絲做成的纖維繩穿過(guò)連接在單螺桿擠出機(jī)的擠出口處的模具，通過(guò)速度為150m/min，同時(shí)熔融聚合物均勻的包覆在超高分子量聚乙烯纖維繩的表面；
(3)、將包覆有聚合物的超高分子量聚乙烯纖維繩迅速引入冷水槽，冷水槽的設(shè)定溫度為15°C，進(jìn)行冷卻定型，干燥后即可得到表面包覆聚合物的超高分子量聚乙烯纖維繩。經(jīng)檢測(cè)，得到的表面包覆聚合物的超高分子量聚乙烯纖維繩具體表征如下:樣品表觀光滑，條干均勻，PVC涂布均勻，直徑在2.5-3mm之間，皮層厚度在0.5_lmm之間。與超高分子量聚乙烯纖維繩比較，物理性能測(cè)試結(jié)果如下:
超高分子量聚乙烯纖維繩:最大斷裂力:931N ;斷裂伸長(zhǎng)率:7.19% ;密度:0.97 g/cm3。
本實(shí)施例中的表面包覆聚合物的超高分子量聚乙烯纖維繩:最大斷裂力:1140 N ;斷裂伸長(zhǎng)率:9.16% ;密度:1.38 g/cm3。實(shí)施例2:
一種表面包覆聚合物的超高分子量聚乙烯纖維繩的制備方法，其特征在于:它包括以下步驟制成:
(1)、按質(zhì)量比稱量熱塑性聚合物和添加劑，混合均勻后通過(guò)自動(dòng)喂料機(jī)，將混合料投入單螺桿擠出 機(jī)中，設(shè)定單螺桿擠出機(jī)各區(qū)的溫度，溫度設(shè)定由30°C逐漸升溫至為155°C，進(jìn)行混合熔融，成為熔融聚合物，擠入擠出口處的模具；所述的熱塑性聚合物為100份的聚氯乙烯顆粒；所述的添加劑為5份二丁酯增塑劑、15份活性碳酸鈣增強(qiáng)劑和5份聚丙烯酸酯熱穩(wěn)定劑混合的混合物；
(2)、將超高分子量聚乙烯單絲穿過(guò)連接在單螺桿擠出機(jī)的擠出口處的模具，通過(guò)速度為200m/min，同時(shí)熔融聚合物均勻的包覆在超高分子量聚乙烯單絲的表面；
(3)、將包覆有聚合物的超高分子量聚乙烯纖維繩迅速引入冷水槽，冷水槽的設(shè)定溫度為15°C，進(jìn)行冷卻定型，干燥后即可得到表面包覆聚合物的超高分子量聚乙烯纖維繩。經(jīng)檢測(cè)，得到的表面包覆聚合物的超高分子量聚乙烯纖維繩具體表征如下:樣品表觀光滑，條干均勻，PVC涂布均勻，直徑在2.5-3mm之間，皮層厚度在0.5_lmm之間。與超高分子量聚乙烯纖維單絲比較，物理性能測(cè)試結(jié)果如下:
超高分子量聚乙烯纖維單絲:最大斷裂力/N:330 ;斷裂伸長(zhǎng)率％:7.10 ;密度:0.97 g/
cm3。本實(shí)施例中的表面包覆聚合物的超高分子量聚乙烯纖維繩:最大斷裂力:500 N；斷裂伸長(zhǎng)率:8.0% ;密度:1.13 g/cm3。實(shí)施例3:
該表面包覆聚合物的PE纖維和PET纖維復(fù)合繩的制備方法，其特征在于:它包括以下步驟制成:
(1)、按質(zhì)量比稱量熱塑性聚合物和添加劑，混合均勻后通過(guò)自動(dòng)喂料機(jī)，將混合料投入單螺桿擠出機(jī)中，設(shè)定單螺桿擠出機(jī)各區(qū)的溫度，溫度由常溫30°C逐漸升溫至為300°C，進(jìn)行混合熔融，成為熔融聚合物，擠入擠出口處的模具；所述的熱塑性聚合物為100份的乙烯基硅橡膠；所述的添加劑為2份二丁酯增塑劑、6份白炭黑增強(qiáng)劑和2份聚丙烯酸酯熱穩(wěn)定劑的混合物；
(2)、將PE纖維和PET纖維復(fù)合繩穿過(guò)連接在單螺桿擠出機(jī)的擠出口處的模具，通過(guò)速度為60m/min，同時(shí)熔融聚合物均勻的包覆在PE纖維和PET纖維復(fù)合繩的表面；PE纖維和PET纖維的復(fù)合比例為3:1.(3 )、將包覆有聚合物的PE纖維和PET纖維復(fù)合繩迅速弓I入溫度為140 V的熱通道進(jìn)行恒溫硫化，然后進(jìn)入溫度為15°C的冷卻水槽進(jìn)行冷卻，冷卻后即可得到表面包覆聚合物的PE纖維和PET纖維復(fù)合繩。經(jīng)檢測(cè)，得到的表面包覆聚合物的PE纖維和PET纖維復(fù)合繩具體表征如下:樣品表觀光滑，條干均勻，硫化娃橡膠涂布均勻，直徑在7-9_之間,皮層厚度在1-2_之間。與PE纖維和PET纖維復(fù)合繩比較，物理性能測(cè)試結(jié)果如下:
PE纖維和PET纖維復(fù)合繩:最大斷裂力:10.5KN ;線密度13g/m ;繩直徑:5mm。
本實(shí)施例中的表面包覆聚合物的PE纖維和PET纖維復(fù)合繩:最大斷裂力:11.57KN ;線密度32.lg/m ;繩直徑:7-9_。實(shí)施例4:
該表面包覆聚合物的PE纖維繩的制備方法，其特征在于:它包括以下步驟制成:
(1)、按質(zhì)量比稱量熱塑性聚合物和添加劑，混合均勻后通過(guò)自動(dòng)喂料機(jī)，將混合料投入單螺桿擠出機(jī)中，設(shè)定單螺桿擠出機(jī)各區(qū)的溫度，溫度由30°C逐漸升溫至為270°C，進(jìn)行混合熔融，成為熔融聚合物，擠入擠出口處的模具；所述的熱塑性聚合物為100份的聚乙烯顆粒；所述的添加劑為8份二丁酯增塑劑、24份活性碳酸鈣增強(qiáng)劑和8份聚丙烯酸酯熱穩(wěn)定劑混合的混合物；
(2)、將PE纖維繩穿過(guò)連接在單螺桿擠出機(jī)的擠出口處的模具，通過(guò)速度為20m/min，同時(shí)熔融聚合物均勻的包覆在PE纖維繩的表面；
(3)、將包覆有聚合物的PE纖維繩迅速引入冷水槽，冷水槽的設(shè)定溫度為15°C，進(jìn)行冷卻定型，干燥后即可得到表面包覆聚合物的PE纖維繩。經(jīng)檢測(cè)，得到的表面包覆聚合物的PE纖維繩具體表征如下:樣品表觀光滑，條干均勻，PE涂布均勻，直徑在6-7mm之間，皮層厚度在0.5-lmm之間。與PE纖維繩比較，物理性能測(cè)試結(jié)果如下:
PE纖維繩:最大斷裂力:16.5KN ;線密度13g/m ;繩直徑:5mm。本實(shí)施例中的表面包覆聚合物的PE纖維繩:最大斷裂力:16.7K N ;線密度31g/m ；繩直徑:6_7mm。實(shí)施例5:
該表面包覆聚合物的PE纖維繩的制備方法，其特征在于:它包括以下步驟制成:
(1)、按質(zhì)量比稱量熱塑性聚合物和添加劑，混合均勻后通過(guò)自動(dòng)喂料機(jī)，將混合料投入單螺桿擠出機(jī)中，設(shè)定單螺桿擠出機(jī)各區(qū)的溫度，溫度由30°C逐漸升溫至為270°C，進(jìn)行混合熔融，成為熔融聚合物，擠入擠出口處的模具；所述的熱塑性聚合物為50份聚乙烯和50份聚氯乙烯顆粒；所述的添加劑為8份二丁酯增塑劑、24份活性碳酸鈣增強(qiáng)劑和8份聚丙烯酸酯熱穩(wěn)定劑混合的混合物；
(2)、將PE纖維繩穿過(guò)連接在單螺桿擠出機(jī)的擠出口處的模具，通過(guò)速度為30m/min，同時(shí)熔融聚合物均勻的包覆在PE纖維繩的表面；
(3)、將包覆有聚合物的PE纖維繩迅速引入冷水槽，冷水槽的設(shè)定溫度為15°C，進(jìn)行冷卻定型，干燥后即可得到表面包覆聚合物的PE纖維繩。經(jīng)檢測(cè)，得到的表面包覆聚合物的PE纖維繩具體表征如下:樣品表觀光滑，條干均勻，聚乙烯和聚氯乙烯涂布均勻，直徑在6-7mm之間,皮層厚度在0.5_lmm之間。與PE纖維繩比較，物理性能測(cè)試結(jié)果如下:
PE纖維繩:最大斷裂力:16.5KN ;線密度13g/m ;繩直徑:5mm。本實(shí)施例中的表面包覆聚合物的PE纖維繩:最大斷裂力:16.7K N ;線密度32g/m ；繩直徑:6_7mm。實(shí)施例6:
該表面包覆聚合物的PE纖維繩的制備方法，其特征在于:它包括以下步驟制成: (I)、按質(zhì)量比稱量熱固性聚合物和添加劑，混合均勻后通過(guò)自動(dòng)喂料機(jī)，將混合料投入單螺桿擠出機(jī)中，設(shè)定單螺桿擠出機(jī)各區(qū)的溫度，溫度由30°C逐漸升溫至為190°C，進(jìn)行混合熔融，成為熔融聚合物，擠入擠出口處的模具；所述的熱固性聚合物為100份的聚氨酯粒；所述的添加劑為2份二丁酯增塑劑、6份活性碳酸鈣增強(qiáng)劑和2份聚丙烯酸酯熱穩(wěn)定劑混合的混合物；
(2)、將PE纖維穿過(guò)連接在單螺桿擠出機(jī)的擠出口處的模具，通過(guò)速度為120m/min，同時(shí)熔融聚合物均勻的包覆在PE纖維的表面；
(3)、將包覆有聚合物的PE纖維繩迅速引入冷水槽，冷水槽的設(shè)定溫度為15°C，進(jìn)行冷卻定型，干燥后即可得到表面包覆聚合物的PE纖維繩。經(jīng)檢測(cè)，得到的表面包覆聚合物的PE纖維繩具體表征如下:樣品表觀光滑，條干均勻，聚乙烯涂布均勻，直徑在2.5-3mm之間,皮層厚度在0.5_lmm之間。與PE纖維比較，物理性能測(cè)試結(jié)果如下:
PE纖維:最大斷裂力:931N ;斷裂伸長(zhǎng)率-J.19% ;密度:0.97 g/cm3。本實(shí)施例中的表面包覆聚合物的PE纖維繩:最大斷裂力:1255 N;斷裂伸長(zhǎng)率:
5.12% ;密度:1.32 g/cm3。
權(quán)利要求
1.表面包覆聚合物的纖維繩，其特征在于它由聚合物包覆層(I)和纖維繩芯層(2)構(gòu)成，聚合物包覆層(I)包覆在纖維繩芯層(2 )的外壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面包覆聚合物的纖維繩，其特征在于所述的聚合物包覆層(I)由熱塑性聚合物和添加劑混合熔融制成，熱塑性聚合物和添加劑的質(zhì)量比為100 (10—40)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面包覆聚合物的纖維繩，其特征在于所述的熱塑性聚合物為聚氯乙烯、聚乙烯、聚氨酯或硅橡膠；所述的添加劑為增塑齊 、增強(qiáng)齊 、熱穩(wěn)定劑按質(zhì)量比I :3 :1混合的混合物。
4.表面包覆聚合物的纖維繩的制備方法，其特征在于它包括以下步驟制成 (1)、按質(zhì)量比稱量熱塑性聚合物和添加劑，混合均勻后通過(guò)自動(dòng)喂料機(jī)，將混合料投入單螺桿擠出機(jī)中，進(jìn)行混合熔融，成為熔融聚合物，擠入擠出口處的模具；熱塑性聚合物和添加劑的質(zhì)量比為100 :(10— 40);所述的熱塑性聚合物為聚氯乙烯、聚乙烯、聚氨酯或硅橡膠；所述的添加劑為增塑劑、增強(qiáng)劑、熱穩(wěn)定劑按質(zhì)量比I :3 1混合的混合物； (2)、將纖維繩穿過(guò)連接在單螺桿擠出機(jī)的擠出口處的模具，同時(shí)熔融聚合物均勻的包覆在纖維繩的表面； (3)、將包覆有聚合物的纖維繩迅速引入冷水槽，進(jìn)行冷卻定型，干燥后即可得到表面包覆聚合物的纖維繩。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的表面包覆聚合物的纖維繩的制備方法，其特征在于所述的纖維繩為纖維狀的長(zhǎng)徑比大于1000的單絲或復(fù)絲或種類不同的纖維構(gòu)成的復(fù)合纖維經(jīng)編織而成的繩。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的表面包覆聚合物的纖維繩的制備方法，其特征在于所述的單絲或復(fù)絲為超高分子量聚乙烯單絲或復(fù)絲。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的表面包覆聚合物的纖維繩的制備方法，其特征在于所述的單螺桿擠出機(jī)的各區(qū)溫度控制在30-300°C。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了表面包覆聚合物的纖維繩及其制備方法，表面包覆聚合物的纖維繩由聚合物包覆層和纖維繩芯層構(gòu)成，聚合物包覆層包覆在纖維繩芯層的外壁上；包括以下步驟制成按質(zhì)量比稱量熱塑性聚合物和添加劑，混合均勻后投入單螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行混合熔融；將纖維繩穿過(guò)模具，熔融聚合物均勻的包覆在纖維繩的表面；迅速引入冷水槽，進(jìn)行冷卻定型即可。本發(fā)明提高了纖維的強(qiáng)度和使用性，可以與多種樹(shù)脂粘結(jié)制備復(fù)合材料，在光纜、電纜、漁網(wǎng)、網(wǎng)箱、保護(hù)網(wǎng)和增強(qiáng)線、復(fù)合纖維等方面有廣闊的應(yīng)用空間，由其編織的漁網(wǎng)不僅滿足了高強(qiáng)力的要求，而且其表面光滑，減少了寄生物的附著空間，并且此種漁網(wǎng)易于清洗，達(dá)到了方便持久耐用的效果。
文檔編號(hào)D07B1/16GK103255657SQ201310221289
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年6月1日
發(fā)明者付廷明, 蘇德斌, 魏平, 李燮平, 何飛 申請(qǐng)人:山東愛(ài)地高分子材料有限公司