可用于深海浮力材料捆扎系統(tǒng)的環(huán)形捆扎帶及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種可用于深海浮力材料捆扎系統(tǒng)的環(huán)形捆扎帶及其制備方法。本發(fā)明的環(huán)形捆扎帶材料以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物為基體樹脂，石墨粉為增強(qiáng)劑，γ-氯丙基三乙氧基硅烷為表面處理劑，多烯基輻照敏化劑為交聯(lián)助劑，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯-1010為抗氧劑，己二酸二癸酯-DDA為增塑劑，硬脂酸鋅-ZnSt2作為穩(wěn)定劑。以上組分按照一定比例配好后，在雙螺桿擠出機(jī)中通過擠出造粒即可得到環(huán)形捆扎帶樹脂母料。環(huán)形捆扎帶樹脂母料與在三桿模具上纏繞成型的凱夫拉纖維經(jīng)過環(huán)形拉伸共擠出，然后再電子束輻照即可得到環(huán)形捆扎帶產(chǎn)品。得到的環(huán)形捆扎帶的拉伸強(qiáng)度可以達(dá)到250kN，斷裂伸長(zhǎng)率低于5%，且耐海水腐蝕，可用于深海浮力材料的捆扎。
【專利說明】可用于深海浮力材料捆扎系統(tǒng)的環(huán)形捆扎帶及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種捆扎帶及其制備方法，具體涉及一種可用于深海浮力材料捆扎系統(tǒng)的環(huán)形捆扎帶及其制備方法，屬于海洋裝備行業(yè)。
【背景技術(shù)】
[0002]深海浮力材料用捆扎帶指的是在海洋開發(fā)中用來捆縛浮力材料的不可或缺的裝備材料。目前國(guó)內(nèi)常見的捆扎帶多為鋼質(zhì)捆扎帶及塑質(zhì)(如尼龍、聚丙烯、聚酯等)捆扎帶，多用于貨物捆扎包裝領(lǐng)域。
[0003]鋼質(zhì)捆扎帶雖具有較高的抗張強(qiáng)度，但耐腐蝕性差；尼龍捆扎帶具有高持續(xù)張力，但伸長(zhǎng)率和回復(fù)率比聚酯或聚丙烯大，尺寸穩(wěn)定性差；聚丙烯捆扎帶一般用于較輕型載荷的捆扎、打捆和封口紙箱，抗張強(qiáng)度相對(duì)較低；聚酯(PET)在塑質(zhì)捆扎帶中具有最高的強(qiáng)度和最高的持續(xù)張力，PET含有酯鍵，具有較高的吸水性(吸水率為0.6%)，在高溫和水蒸氣的條件下不耐水、酸、及堿的作用。
[0004]因此，以上幾種捆扎帶難以滿足海洋條件下工程裝備所要求的輕質(zhì)高強(qiáng)、高持續(xù)張力、良好的耐腐蝕性及尺寸穩(wěn)定性等苛刻服役條件。目前國(guó)內(nèi)此類產(chǎn)品如“蚊龍?zhí)枴?7000m深潛器及3000 m深水鉆井海洋平臺(tái)981等浮力材料模塊固定系統(tǒng)所用捆扎帶全部依賴進(jìn)口且價(jià)格昂貴，嚴(yán)重制約了我國(guó)深海工程裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，亟待研發(fā)一種具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的海洋工程裝備用高強(qiáng)度捆扎帶。
[0005]現(xiàn)階段國(guó)外浮力材料所用的捆扎帶主要為樹脂復(fù)合纖維的環(huán)形結(jié)構(gòu)捆扎帶，其薄弱點(diǎn)在接頭上，而捆扎帶現(xiàn)階段還處于國(guó)外各大公司的保密技術(shù)，要解決捆扎帶接頭的問題是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，提供一種可用于深海浮力材料捆扎系統(tǒng)的環(huán)形捆扎帶及其制備方法。
[0007]本發(fā)明所需要解決的技術(shù)問題，可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
作為本發(fā)明第一方面，一種可用于深海浮力材料捆扎系統(tǒng)的環(huán)形捆扎帶，其特征在于:包括以下組份及其質(zhì)量份數(shù):
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物:100份 石墨粉:10份-30份 表面處理劑:0.1-2份 多烯基輻照敏化劑:0.5-3份 抗氧劑:0.5份 增塑劑:0.5份 穩(wěn)定劑:0.5份 凱夫拉纖維:100份。[0008]其中，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的VA質(zhì)量含量為10%_50%。
[0009]其中，所述石墨粉為球形石墨粉，粒徑為10-50 μ m。
[0010]其中，所述多烯基輻照敏化劑為三烯丙基異三聚氰酸酯-TAIC，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯-TMPTMA，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯-TMPTA，三丙二醇二丙烯醚酯-TPGDA的任一種或組合。
[0011]其中，所述表面處理劑為Y-氯丙基三乙氧基硅烷，所述抗氧劑為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯-1010，所述增塑劑為己二酸二癸酯，所述熱穩(wěn)定劑為硬脂酸鋅。
[0012]其中，所述凱夫拉纖維為美國(guó)杜邦公司的對(duì)位芳綸纖維產(chǎn)品，牌號(hào)為KEVLAR，強(qiáng)度為3.6 GPa，伸長(zhǎng)模量:131 GPa，斷裂伸長(zhǎng)率為2.8 %。
[0013]作為本發(fā)明第二方面，一種可用于深海浮力材料捆扎系統(tǒng)的環(huán)形捆扎帶的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
(1)環(huán)形捆扎帶樹脂配方料的準(zhǔn)備；
(2)凱夫拉纖維的纏繞在三桿模具上；
(3)樹脂母料和纖維圈的復(fù)合。
[0014]其中，環(huán)形捆扎帶樹 脂配方料的準(zhǔn)備，包括以下過程:
將上述除凱夫拉纖維的原料組份依次放入高速混合機(jī)中以500轉(zhuǎn)/min攪拌5min后，此時(shí)物料不超過60°C ;取出物料放入雙螺桿擠出機(jī)中擠出，拉絲，水冷，風(fēng)冷，造粒即樹脂配方母料。
[0015]其中，凱夫拉纖維的纏繞在三桿模具上，包括以下過程:
首先，根據(jù)環(huán)形捆扎帶長(zhǎng)度需求調(diào)整好三根纏繞桿的距離；
其次，把一根纖維束在三桿模具上纏繞一圈后再自纏繞一圈，相當(dāng)于打結(jié)；
然后，按一定的傾斜角，隔開一定距離后再纏繞一圈，直到纏繞到一定的圈數(shù)即寬度； 最后，一圈和第一圈的纏繞方法相同。
[0016]其中，樹脂母料和纖維圈的復(fù)合，包括以下過程:
首先，在纏繞好的纖維圈中間加上一個(gè)擠出模頭，另外一邊加上一個(gè)拉力；
然后，在130°C的條件下共擠出樹脂，包覆在纖維圈上，擠出一周即可得到環(huán)形捆扎
帶;
環(huán)形捆扎帶在高能電子加速器下常溫輻照交聯(lián)，輻照劑量為50kGy-80kGy，即可獲得最終的環(huán)形捆扎帶產(chǎn)品，其中所述高能電子加速器的型號(hào)為GJ-2E-EB，2 MeV, 10 mA。
[0017]本發(fā)明的有益效果:
發(fā)明人采用環(huán)形往復(fù)纏繞的方法解決這一問題，整根捆扎帶相當(dāng)于只有一束纖維往復(fù)纏繞而成，然后把往復(fù)纏繞好的纖維帶在環(huán)形拉擠成型機(jī)上進(jìn)行擠出包覆樹脂?？梢酝ㄟ^控制纖維纏繞的圈數(shù)來控制整根帶子的強(qiáng)度，也可以使用多層復(fù)合的方式把多根捆扎帶復(fù)合在一起以提高捆扎帶的強(qiáng)度。其中的環(huán)形擠出機(jī)需要特殊的模具設(shè)計(jì)。
[0018]本發(fā)明所使用的樹脂具有不吸水、防潮、耐水性能良好，耐海水、油脂、酸、堿等化學(xué)品腐蝕，抗菌、無毒、無味、無污染，回彈性和抗張力高，韌性高，具有良好的防震/緩沖性能。采用纖維與樹脂復(fù)合，可制備輕質(zhì)高強(qiáng)、耐海水腐蝕、耐鹽霧、耐輻射等性能優(yōu)異的新型高性能復(fù)合材料?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0019]圖1為三桿模具。
[0020]圖2為環(huán)形捆扎帶復(fù)合過程圖。
[0021]附圖標(biāo)記:
桿1、纖維束2、模頭3、拉力4。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)步說明。應(yīng)理解，以下實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0023]實(shí)施例1
圖1為三桿模具。圖2為環(huán)形捆扎帶復(fù)合過程圖。如圖1和圖2所示，取乙烯-醋酸乙烯酯共聚物100份，石墨粉10份，多烯基輻照敏化劑1份，抗氧劑1010 0.5份，增塑劑己二酸二癸酯0.5份，穩(wěn)定劑硬脂酸鋅0.5份，表面處理劑0.5份依次放入高速混合機(jī)中高速攪拌5min后，500轉(zhuǎn)/min，物料不超過60°C。取出物料放入雙螺桿擠出機(jī)中擠出，拉絲，水冷，風(fēng)冷，造粒即獲得環(huán)形捆扎帶母料。凱夫拉纖維在三桿模具上的三個(gè)桿I纏繞成型，纖維束2間距為1mm，其寬度為5cm。其中，兩個(gè)纖維束2之間設(shè)置有模頭3，拉力4按照逆時(shí)針的方向。捆扎帶纖維圈和捆扎帶樹脂母料共擠出后得到捆扎帶，捆扎帶在高能電子加速器下常溫輻照交聯(lián)，輻照劑量為80kGy，即可獲得環(huán)形捆扎帶產(chǎn)品。環(huán)形捆扎帶具有耐海水腐蝕，拉伸強(qiáng)度可以達(dá)到250 kN，斷裂伸長(zhǎng)率低于5%。
[0024]實(shí)施例2
取乙烯-醋酸乙烯酯共聚物100份，`石墨粉20份，多烯基輻照敏化劑2份，抗氧劑1010
0.5份，增塑劑己二酸二癸酯0.5份，穩(wěn)定劑硬脂酸鋅0.5份，表面處理劑0.5份依次放入高速混合機(jī)中高速攪拌5min后，500轉(zhuǎn)/min，物料不超過60°C。取出物料放入雙螺桿擠出機(jī)中擠出，拉絲，水冷，風(fēng)冷，造粒即獲得環(huán)形捆扎帶母料。凱夫拉纖維在三桿模具上纏繞成型，纖維束間距為3mm，其寬度為5cm。捆扎帶纖維圈和捆扎帶樹脂母料共擠出后得到捆扎帶，捆扎帶在高能電子加速器下常溫輻照交聯(lián)，輻照劑量為60kGy，即可獲得環(huán)形捆扎帶產(chǎn)品。環(huán)形捆扎帶具有耐海水腐蝕，拉伸強(qiáng)度可以達(dá)到100 kN，斷裂伸長(zhǎng)率低于5%。
[0025]本發(fā)明具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0026]以上對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不以此為限，只要不脫離本發(fā)明的宗旨，本發(fā)明還可以有各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種可用于深海浮力材料捆扎系統(tǒng)的環(huán)形捆扎帶，其特征在于:包括以下組份及其質(zhì)量份數(shù): 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物:100份 石墨粉:10份-30份 表面處理劑:0.1-2份 多烯基輻照敏化劑:0.5-3份 抗氧劑:0.5份 增塑劑:0.5份 穩(wěn)定劑:0.5份 凱夫拉纖維:100份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形捆扎帶，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的VA質(zhì)量含量為10%-50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形捆扎帶，其特征在于，所述石墨粉為球形石墨粉，粒徑為10—50 μ mD
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形捆扎帶，其特征在于，所述多烯基輻照敏化劑為三烯丙基異三聚氰酸酯-TAIC，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯-TMPTMA，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯-TMPTA，三丙二醇二丙烯醚酯-TPGDA的任一種或組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形捆扎帶，其特征在于，所述表面處理劑為Y-氯丙基三乙氧基硅烷，所述抗氧劑為四[β_ (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯-1010，所述增塑劑為己二酸二癸酯，所述熱穩(wěn)定劑為硬脂酸鋅。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形捆扎帶，其特征在于，所述凱夫拉纖維為美國(guó)杜邦公司的對(duì)位芳綸纖維產(chǎn)品，牌號(hào)為1^￥1^1?，強(qiáng)度為3.6 GPa，伸長(zhǎng)模量:131 GPa，斷裂伸長(zhǎng)率為2.8 %。
7.—種如權(quán)利要求1所述的可用于深海浮力材料捆扎系統(tǒng)的環(huán)形捆扎帶的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)環(huán)形捆扎帶樹脂配方料的準(zhǔn)備； (2)凱夫拉纖維的纏繞在三桿模具上； (3)樹脂母料和纖維圈的復(fù)合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于:環(huán)形捆扎帶樹脂配方料的準(zhǔn)備，包括以下過程: 將上述除凱夫拉纖維的原料組份依次放入高速混合機(jī)中以500轉(zhuǎn)/min攪拌5min后，此時(shí)物料不超過60°C ;取出物料放入雙螺桿擠出機(jī)中擠出，拉絲，水冷，風(fēng)冷，造粒即樹脂配方母料。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于:凱夫拉纖維的纏繞在三桿模具上，包括以下過程: 首先，根據(jù)環(huán)形捆扎帶長(zhǎng)度需求調(diào)整好三根纏繞桿的距離； 其次，把一根纖維束在三桿模具上纏繞一圈后再自纏繞一圈，相當(dāng)于打結(jié)； 然后，按一定的傾斜角，隔開一定距離后再纏繞一圈，直到纏繞到一定的圈數(shù)即寬度； 最后，一圈和第一圈的纏繞方法相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于:樹脂母料和纖維圈的復(fù)合，包括以下過程: 首先，在纏繞好的纖維圈中間加上一個(gè)擠出模頭，另外一邊加上一個(gè)拉力； 然后，在130°C的條件下共擠出樹脂，包覆在纖維圈上，擠出一周即可得到環(huán)形捆扎帶; 環(huán)形捆扎帶在高能電子加速器 下常溫輻照交聯(lián)，輻照劑量為50kGy-80kGy，即可獲得最終的環(huán)形捆扎帶產(chǎn)品，其中所述高能電子加速器的型號(hào)為GJ-2E-EB，2 MeV, 10 mA。
【文檔編號(hào)】B29C53/58GK103756118SQ201310748255
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】董麗華, 吳新鋒, 周云, 王莉萍, 張福華 申請(qǐng)人:上海海事大學(xué)