南極磷蝦網綱用纖維的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及極地漁業技術領域中一種制備南極磷蝦網綱用纖維的方法。
【背景技術】
[0002]南極磷蝦是一種生活在南冰洋的南極洲水域的磷蝦，它是似蝦的無脊椎動物，并以群集方式生活，有時密度達到10000只/m3?30000只/m3。二十世紀七八十年代，一些國家開始對南極磷蝦進行大規模商業化捕撈，最高年捕獲量約為48萬t。南極磷蝦漁業對維護我國海洋權益、保障人類蛋白質的供給、豐富海洋食品種類等具有重要意義。纖維是南極磷蝦網綱制備用主要材料，與其它技術領域的普通聚乙烯單絲等纖維相比，南極磷蝦網綱用纖維需要具備斷裂強力高、耐溫差變化適應性較好等特定性能，這既直接關系到南極磷蝦網綱斷裂強力及其安全、南極磷蝦漁業的成敗，又關系到極地南極磷蝦漁業的網綱消耗，關系到極地漁業的節能減排，但現有南極磷蝦網綱用纖維一般以單一高密度聚乙烯樹脂(簡稱HDPE樹脂)為原料采用熱水紡絲工藝制備，其斷裂強度與結晶度相對較低、不同環境溫度下的耐溫差變化適應性較差，這影響到南極磷蝦網綱破斷強力及其安全性，南極磷蝦網綱漁用適應性相對較差，難以滿足極地南極磷蝦生產需要，因此，南極磷蝦網綱用纖維的制備方法就成了極地漁業技術領域人們長期懸而未決的技術難題。隨著極地南極磷蝦漁業生產發展，急需大量破斷裂強度高、耐溫差變化適應性較好的南極磷蝦網綱制備用纖維，只有改變傳統工藝并采用創造性工藝方法才能制備出符合上述性能要求的適用纖維。
【發明內容】
[0003]本發明需要解決的技術問題是提供極地漁業技術領域一種南極磷蝦網綱用纖維的制備方法，以提高南極磷蝦網綱用纖維的斷裂強度、改善惡劣海況下的纖維及其網綱耐溫差變化適應性、提高網綱的破斷強力及其安全性。
[0004]本發明的技術方案采用紡絲級干燥HDPE樹脂、白油或松節油助劑、茂金屬LLDPE樹脂、攪拌機、單螺桿擠出機、兩次牽伸電加熱牽伸機、收絲機、分絲機，其特征是紡絲級干燥HDPE樹脂過篩處理，熔融指數應滿足0.7g/10min?1.4g/10min ;白油或松節油助劑添加量為紡絲級干燥HDPE樹脂重量的0.55%?0.61% ;茂金屬LLDPE樹脂熔融指數為lg/10min，密度為0.918g/cm3，茂金屬LLDPE樹脂添加量為紡絲級干燥HDPE樹脂重量的9.9%?10.2% ;用攪拌機將紡絲級干燥HDPE樹脂、白油或松節油助劑、茂金屬LLDPE樹脂混合攪拌22min?34min至料都拌均勻，混合料拌均勻后就獲得HDPE/茂金屬LLDPE樹脂共混物；HDPE/茂金屬LLDPE樹脂共混物經單螺桿擠出機熔融擠出，單螺桿擠出機料筒電加熱區的第I區、II區、III區、IV區的溫控范圍分別為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過冷卻水箱低溫水和第一牽伸輥得到冷卻和預牽伸，初生絲冷卻距離控制在0.91m?1.01m、噴絲板與冷卻水箱內水面之間的垂直距離控制在4cm?9cm、水溫控制在24°C?35°C，預牽伸絲經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，預牽伸絲通過兩次牽伸電加熱牽伸機進行上述兩次熱牽伸，牽伸總倍數范圍達到12.031倍?12.820倍后采用
0.56MPa?0.63MPa高壓氣流除油后快速冷卻，以使用力矩電動機的收絲機收卷纖維束；纖維束經分絲機分絲為制備南極磷蝦網綱用纖維，分絲張力控制在纖維斷裂強力的18%?21%。
[0005]本發明的突出特點是在HDPE樹脂母料中添加特定比例的白油或松節油助劑、茂金屬LLDPE樹脂，通過攪拌機拌均勻后再采用特殊的紡絲技術生產出適合制備南極磷蝦網綱用纖維，在確保纖維可以連續產業化紡絲生產的同時，同時提高了纖維的斷裂強度與結晶度，提高了纖維耐溫差變化適應性和可紡性，本發明制備的南極磷蝦網綱用纖維的綜合性能優勢明顯；本發明采用特殊的分絲張力控制在纖維斷裂強力的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，又能防止筒管接受卷繞張力過大造成壓痕纖維，從而提高了纖維產品的綜合理化性能；本發明采用菜籽油或乙二醇等作為特殊的牽伸加熱介質取代傳統熱水紡絲工藝用熱水介質、針對一種南極磷蝦網綱用纖維的特點所采用12.031倍?12.820倍的特殊牽伸倍數，確保纖維在第二浴槽牽伸時的熱處理溫度高于109°C、確保纖維制備過程中紡絲正常且牽伸順利，以利于纖維斷裂強度及結晶度的提高，使得制備出的纖維的耐溫差變化適應性較好、斷裂強度達到73.3cN/tex且斷裂伸長率位于8.6%?11.6%的區間內。考慮極地漁業溫差變化大的特點以及南極磷蝦網綱成本，本發明在HDPE樹脂母料中添加特定比例的白油或松節油助劑、茂金屬LLDPE樹脂(價格相對便宜)，通過改性技術改善并增強了纖維的耐溫差變化適應性，以降低南極磷蝦網綱用纖維成本、助力發明產品在南極磷蝦網綱上的產業化應用。不同環境溫度的影響試驗結果表明:與其它技術領域的普通聚乙烯單絲纖維相比，本技術方案制備的南極磷蝦網綱用纖維的模量具有較低的變化率，這是因為本發明制備的南極磷蝦網綱用纖維的結晶度較高；纖維分子鏈間的運動受限于結晶區，表現為本技術方案制備的纖維產品新材料對溫度的敏感性下降、耐溫差變化適應性增強，因此，本技術方案提高了南極磷蝦網綱用纖維的耐溫差變化適應性，從而顯著提高南極磷蝦網綱用纖維及其下游南極磷蝦網綱產品的綜合理化性能。
[0006]采用本發明技術方案生產的直徑為0.196mm的一種南極磷蝦網綱用纖維的可紡性好、斷裂強度高達73.3cN/tex且斷裂伸長率位于8.6%?11.6%的區間內，它的斷裂強度可以較現有普通聚乙烯單絲標準指標(36.0cN/tex)提高103.7% ;其斷裂伸長率完全符合極地南極磷蝦漁業生產需要。以本技術方案制備的高強纖維制備成南極磷蝦網綱，在南極磷蝦網綱強力相同的條件下，既可使南極磷蝦網綱直徑減小、南極磷蝦網具水阻力降低，又可使南極磷蝦網綱重量減輕、南極磷蝦網具操作方便、耐溫差變化適應性增強，大大提高了南極磷蝦網綱的綜合理化性能及其漁用適應性，在極地漁業技術領域