南極磷蝦網(wǎng)綱用纖維的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及極地漁業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中一種制備南極磷蝦網(wǎng)綱用纖維的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]南極磷蝦是一種生活在南冰洋的南極洲水域的磷蝦，它是似蝦的無(wú)脊椎動(dòng)物，并以群集方式生活，有時(shí)密度達(dá)到10000只/m3?30000只/m3。二十世紀(jì)七八十年代，一些國(guó)家開(kāi)始對(duì)南極磷蝦進(jìn)行大規(guī)模商業(yè)化捕撈，最高年捕獲量約為48萬(wàn)t。南極磷蝦漁業(yè)對(duì)維護(hù)我國(guó)海洋權(quán)益、保障人類蛋白質(zhì)的供給、豐富海洋食品種類等具有重要意義。纖維是南極磷蝦網(wǎng)綱制備用主要材料，與其它技術(shù)領(lǐng)域的普通聚乙烯單絲等纖維相比，南極磷蝦網(wǎng)綱用纖維需要具備斷裂強(qiáng)力高、耐溫差變化適應(yīng)性較好等特定性能，這既直接關(guān)系到南極磷蝦網(wǎng)綱斷裂強(qiáng)力及其安全、南極磷蝦漁業(yè)的成敗，又關(guān)系到極地南極磷蝦漁業(yè)的網(wǎng)綱消耗，關(guān)系到極地漁業(yè)的節(jié)能減排，但現(xiàn)有南極磷蝦網(wǎng)綱用纖維一般以單一高密度聚乙烯樹(shù)脂(簡(jiǎn)稱HDPE樹(shù)脂)為原料采用熱水紡絲工藝制備，其斷裂強(qiáng)度與結(jié)晶度相對(duì)較低、不同環(huán)境溫度下的耐溫差變化適應(yīng)性較差，這影響到南極磷蝦網(wǎng)綱破斷強(qiáng)力及其安全性，南極磷蝦網(wǎng)綱漁用適應(yīng)性相對(duì)較差，難以滿足極地南極磷蝦生產(chǎn)需要，因此，南極磷蝦網(wǎng)綱用纖維的制備方法就成了極地漁業(yè)技術(shù)領(lǐng)域人們長(zhǎng)期懸而未決的技術(shù)難題。隨著極地南極磷蝦漁業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，急需大量破斷裂強(qiáng)度高、耐溫差變化適應(yīng)性較好的南極磷蝦網(wǎng)綱制備用纖維，只有改變傳統(tǒng)工藝并采用創(chuàng)造性工藝方法才能制備出符合上述性能要求的適用纖維。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供極地漁業(yè)技術(shù)領(lǐng)域一種南極磷蝦網(wǎng)綱用纖維的制備方法，以提高南極磷蝦網(wǎng)綱用纖維的斷裂強(qiáng)度、改善惡劣海況下的纖維及其網(wǎng)綱耐溫差變化適應(yīng)性、提高網(wǎng)綱的破斷強(qiáng)力及其安全性。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案采用紡絲級(jí)干燥HDPE樹(shù)脂、白油或松節(jié)油助劑、茂金屬LLDPE樹(shù)脂、攪拌機(jī)、單螺桿擠出機(jī)、兩次牽伸電加熱牽伸機(jī)、收絲機(jī)、分絲機(jī)，其特征是紡絲級(jí)干燥HDPE樹(shù)脂過(guò)篩處理，熔融指數(shù)應(yīng)滿足0.7g/10min?1.4g/10min ;白油或松節(jié)油助劑添加量為紡絲級(jí)干燥HDPE樹(shù)脂重量的0.55%?0.61% ;茂金屬LLDPE樹(shù)脂熔融指數(shù)為lg/10min，密度為0.918g/cm3，茂金屬LLDPE樹(shù)脂添加量為紡絲級(jí)干燥HDPE樹(shù)脂重量的9.9%?10.2% ;用攪拌機(jī)將紡絲級(jí)干燥HDPE樹(shù)脂、白油或松節(jié)油助劑、茂金屬LLDPE樹(shù)脂混合攪拌22min?34min至料都拌均勻，混合料拌均勻后就獲得HDPE/茂金屬LLDPE樹(shù)脂共混物；HDPE/茂金屬LLDPE樹(shù)脂共混物經(jīng)單螺桿擠出機(jī)熔融擠出，單螺桿擠出機(jī)料筒電加熱區(qū)的第I區(qū)、II區(qū)、III區(qū)、IV區(qū)的溫控范圍分別為161°C?167°C、265°C?271°C、308°C?316°C、344°C?349°C，從噴絲孔熔融擠出的初生絲經(jīng)過(guò)冷卻水箱低溫水和第一牽伸輥得到冷卻和預(yù)牽伸，初生絲冷卻距離控制在0.91m?1.01m、噴絲板與冷卻水箱內(nèi)水面之間的垂直距離控制在4cm?9cm、水溫控制在24°C?35°C，預(yù)牽伸絲經(jīng)98°C?99°C高溫第一牽伸水浴槽和第二牽伸輥、109°C?114°C高溫第二牽伸熱油浴槽和第三牽伸輥進(jìn)行兩次熱牽伸，第二牽伸熱油浴槽以菜籽油或乙二醇作為牽伸加熱介質(zhì)，預(yù)牽伸絲通過(guò)兩次牽伸電加熱牽伸機(jī)進(jìn)行上述兩次熱牽伸，牽伸總倍數(shù)范圍達(dá)到12.031倍?12.820倍后采用
0.56MPa?0.63MPa高壓氣流除油后快速冷卻，以使用力矩電動(dòng)機(jī)的收絲機(jī)收卷纖維束；纖維束經(jīng)分絲機(jī)分絲為制備南極磷蝦網(wǎng)綱用纖維，分絲張力控制在纖維斷裂強(qiáng)力的18%?21%。
[0005]本發(fā)明的突出特點(diǎn)是在HDPE樹(shù)脂母料中添加特定比例的白油或松節(jié)油助劑、茂金屬LLDPE樹(shù)脂，通過(guò)攪拌機(jī)拌均勻后再采用特殊的紡絲技術(shù)生產(chǎn)出適合制備南極磷蝦網(wǎng)綱用纖維，在確保纖維可以連續(xù)產(chǎn)業(yè)化紡絲生產(chǎn)的同時(shí)，同時(shí)提高了纖維的斷裂強(qiáng)度與結(jié)晶度，提高了纖維耐溫差變化適應(yīng)性和可紡性，本發(fā)明制備的南極磷蝦網(wǎng)綱用纖維的綜合性能優(yōu)勢(shì)明顯；本發(fā)明采用特殊的分絲張力控制在纖維斷裂強(qiáng)力的18%?21%，保證分絲張力既能將收卷在筒管上纖維束中相互交叉的纖維分開(kāi)，又能防止筒管接受卷繞張力過(guò)大造成壓痕纖維，從而提高了纖維產(chǎn)品的綜合理化性能；本發(fā)明采用菜籽油或乙二醇等作為特殊的牽伸加熱介質(zhì)取代傳統(tǒng)熱水紡絲工藝用熱水介質(zhì)、針對(duì)一種南極磷蝦網(wǎng)綱用纖維的特點(diǎn)所采用12.031倍?12.820倍的特殊牽伸倍數(shù)，確保纖維在第二浴槽牽伸時(shí)的熱處理溫度高于109°C、確保纖維制備過(guò)程中紡絲正常且牽伸順利，以利于纖維斷裂強(qiáng)度及結(jié)晶度的提高，使得制備出的纖維的耐溫差變化適應(yīng)性較好、斷裂強(qiáng)度達(dá)到73.3cN/tex且斷裂伸長(zhǎng)率位于8.6%?11.6%的區(qū)間內(nèi)?？紤]極地漁業(yè)溫差變化大的特點(diǎn)以及南極磷蝦網(wǎng)綱成本，本發(fā)明在HDPE樹(shù)脂母料中添加特定比例的白油或松節(jié)油助劑、茂金屬LLDPE樹(shù)脂(價(jià)格相對(duì)便宜)，通過(guò)改性技術(shù)改善并增強(qiáng)了纖維的耐溫差變化適應(yīng)性，以降低南極磷蝦網(wǎng)綱用纖維成本、助力發(fā)明產(chǎn)品在南極磷蝦網(wǎng)綱上的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。不同環(huán)境溫度的影響試驗(yàn)結(jié)果表明:與其它技術(shù)領(lǐng)域的普通聚乙烯單絲纖維相比，本技術(shù)方案制備的南極磷蝦網(wǎng)綱用纖維的模量具有較低的變化率，這是因?yàn)楸景l(fā)明制備的南極磷蝦網(wǎng)綱用纖維的結(jié)晶度較高；纖維分子鏈間的運(yùn)動(dòng)受限于結(jié)晶區(qū)，表現(xiàn)為本技術(shù)方案制備的纖維產(chǎn)品新材料對(duì)溫度的敏感性下降、耐溫差變化適應(yīng)性增強(qiáng)，因此，本技術(shù)方案提高了南極磷蝦網(wǎng)綱用纖維的耐溫差變化適應(yīng)性，從而顯著提高南極磷蝦網(wǎng)綱用纖維及其下游南極磷蝦網(wǎng)綱產(chǎn)品的綜合理化性能。
[0006]采用本發(fā)明技術(shù)方案生產(chǎn)的直徑為0.196mm的一種南極磷蝦網(wǎng)綱用纖維的可紡性好、斷裂強(qiáng)度高達(dá)73.3cN/tex且斷裂伸長(zhǎng)率位于8.6%?11.6%的區(qū)間內(nèi)，它的斷裂強(qiáng)度可以較現(xiàn)有普通聚乙烯單絲標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)(36.0cN/tex)提高103.7% ;其斷裂伸長(zhǎng)率完全符合極地南極磷蝦漁業(yè)生產(chǎn)需要。以本技術(shù)方案制備的高強(qiáng)纖維制備成南極磷蝦網(wǎng)綱，在南極磷蝦網(wǎng)綱強(qiáng)力相同的條件下，既可使南極磷蝦網(wǎng)綱直徑減小、南極磷蝦網(wǎng)具水阻力降低，又可使南極磷蝦網(wǎng)綱重量減輕、南極磷蝦網(wǎng)具操作方便、耐溫差變化適應(yīng)性增強(qiáng)，大大提高了南極磷蝦網(wǎng)綱的綜合理化性能及其漁用適應(yīng)性，在極地漁業(yè)技術(shù)領(lǐng)域