[发明专利]一种聚乙烯纤维玻璃纤维复合海洋绳索

说明书

本发明公开了一种聚乙烯纤维玻璃纤维复合海洋绳索，属于海洋工程材料技术领域。本发明首先将大分子量的聚乙烯树脂经凝胶纺丝制备得到高强聚乙烯纤维，再将硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅分散于无水乙醇中，制备得到改性纳米二氧化硅分散液，并以此分散液浸渍处理连续玻璃纤维，使纳米二氧化硅有效包裹吸附于玻璃纤维表面，提高玻璃纤维粗糙度，从而制得改性玻璃纤维，最后将高强聚乙烯纤维与改性玻璃纤维通过牵引设备牵引，经胶黏剂浸润后，加捻成绳索，即得聚乙烯纤维玻璃纤维复合海洋绳索。本发明所得复合海洋绳索中高强聚乙烯纤维和玻璃纤维有机结合，产品熔点和抗蠕变性等性能均由明显提升，弥补聚乙烯纤维本身存在的性能缺陷。

技术领域

本发明公开了一种聚乙烯纤维玻璃纤维复合海洋绳索，属于海洋工程材料技术领域。

背景技术

高强聚乙烯纤维是制造绳索，尤其是海洋用绳索的理想材料：其比重低，只有0.97g/cm³，用其制造的绳索可漂浮于水上；其强度高，用其制造的绳索，在自重下的断裂长度是钢绳的8倍，是芳纶的2倍；其耐光性好，可长时间经受日光照射，经日光照射1500h后强度保持率仍能达到80%以上，而芳纶经一段时间日光照射后强度会急剧下降；其化学稳定性好，耐水和各种化学溶剂，在海水中不会腐蚀、水解，而钢缆在海水中会锈蚀，尼龙和聚酯缆绳在海水中也会因腐蚀和水解而引起强度逐渐下降乃至断裂。基于以上特点，高强度聚乙烯纤维制成的绳索可广泛用于各种绳索、缆绳，尤其是适合船只和海洋工程使用。

高强聚乙烯纤维虽然优点很多，但也存在一些缺点，如熔点低、表面粘附性差、抗蠕变性能较差、难以染色等，这都给其应用带来不利影响。因此，如何充分发挥其优点，克服其缺点，并尽可能的降低成本，是高强聚乙烯纤维产业进一步大规模发展和应用的关键，将聚乙烯纤维与其它纤维复合，弥补聚乙烯纤维本身存在的性能缺陷，是不错的选择。

玻璃纤维，主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等，根据玻璃中碱含量的多少，可分为无碱玻璃纤维（氧化钠0~2%）、中碱玻璃纤维（氧化钠8~12%）和高碱玻璃纤维（氧化钠13%以上）。玻璃纤维熔点为680℃，密度为2.4~2.7g/cm³，与传统有机高分子纤维先比，玻璃纤维具有以下优势：抗拉强度高、耐化学腐蚀性强、拉升强度高、吸收冲击能量大、加工性能好、抗蠕变性能好且价格便宜，但性脆，耐磨性较差。

因此，若能将玻璃纤维的优势和聚乙烯纤维的优势有机结合，制备出高强度的聚乙烯纤维/玻璃纤维复合纤维，并以此制造海洋用绳索，必将利于海洋工程的发展。但若直接将玻璃纤维与聚乙烯纤维复合，两者存在相容性问题，无法有机结合，形成的复合纤维使用性能有待进一步提高。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对传统高强聚乙烯纤维制成的海洋用绳索熔点低，抗蠕变性能不佳，而与玻璃纤维复合过程中，聚乙烯纤维与玻璃纤维相容性较差，无法有机结合的问题，提供了一种聚乙烯纤维玻璃纤维复合海洋绳索。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种聚乙烯纤维玻璃纤维复合海洋绳索，其特征在于：是由以下重量份数的原料组成：80～100份高强聚乙烯纤维，20～40份改性玻璃纤维；

所述的高强聚乙烯纤维是由聚乙烯树脂于纺丝机中凝胶纺丝得到；

具体制备方法如下：

（1）改性纳米二氧化硅分散液：按重量份数计，将10～20份纳米二氧化硅、20～40份偶联剂和80～100份乙醇溶液混合反应，再经过滤、洗涤和干燥，得改性纳米二氧化硅，再将所得改性纳米二氧化硅与无水乙醇按质量比为1：90～1：100超声分散，得改性纳米二氧化硅分散液；

（2）改性玻璃纤维：将玻璃纤维与改性纳米二氧化硅分散液按质量比为1：6～1：10混合浸渍，再将浸渍后的玻璃纤维干燥至恒重，得改性玻璃纤维；