一种防腐复合缆绳的制备方法与流程

本发明涉及一种防腐复合缆绳的制备方法，尤其涉及一种碳化硅纤维和碳化硅粉增强尼龙复合缆绳的制备方法。

背景技术：

碳化硅纤维及碳化硅粉具有低密度、耐磨损、耐腐蚀、耐高温等优点，是航空航天、精密仪器、交通运输、环保等领域轻量化发展趋势的重要支撑材料，也是超级耐磨材料。

目前海洋舰船所用缆绳大都采用尼龙材料，部分采用碳纤维缆绳，虽然整体强度不弱，但针对复杂的海洋环境，其抗盐雾性能和耐磨损性能尚有一定不足，本专利旨在发明一种新型防腐复合缆绳，缆绳内部以微米碳化硅粉改性尼龙为芯材，外面以碳化硅纤维布为抗盐雾和耐磨层，所制得的防腐复合缆绳较原有尼龙缆绳寿命可提高一倍。

技术实现要素：

为满足舰船和海洋养殖平台用长寿命防腐复合缆绳的需要，利用碳化硅材料耐磨损、耐腐蚀等特点，制备一种新型复合缆绳以满足应用需求。

为了解决以上技术难题，本发明的一种防腐复合缆绳的制备方法，包括以下步骤：

(1)改性尼龙纤维切片的制备：将β-sic粉按15%～60%的质量比和pa6粒子在混炼机中充分混合均匀，再通过螺杆压缩输送，冷却振动成砂，获得β-sic/pa6改性砂砾；

(2)混合纺丝：以母粒添加的方式将β-sic/pa6改性砂砾以10%～20%的质量比添加到pa6粒子中形成混合切片，再通过熔融纺丝纺成45f、52f或54f纤维束，卷绕定装，制备得到β-sic/pa6共混纤维；

(3)芯材织造：将β-sic/pa6共混纤维按缆绳编织工艺织造成绳，作为缆绳芯材；

(4)耐磨防护层织造：将碳化硅纤维织成幅宽40㎝～50㎝的平纹布或斜纹布，长度不低于50米/卷，按一定角度包裹于缆绳芯材之外。

作为优选的方案，步骤（1）中所述的β-sic粉的粒径为40nm～60nm。

作为优选的方案，步骤（1）中所述的pa6粒子的直径不大于2mm。

作为优选的方案，步骤（1）中混料温度280℃～300℃，主轴转速30rpm～45rpm。

作为优选的方案，步骤（2）中纺丝温度340℃～360℃，纺丝压力10mpa～13mpa。

作为优选的方案，步骤（3）中碳化硅纤维平纹布或斜纹布的厚度为0.2mm～0.4mm，缠绕角为5°～10°。

本发明从制备工艺来看，宜采用相对分子量较低的pa6进行共混纤维改性，这样熔体流动性和成丝性能均较pa66好，工艺可操作性强。

本发明的有益效果，简单分述如下：

（1）通过碳化硅粉共混纤维改性pa6，可以提高pa6制品耐磨性能30%以上；

（2）通过β-sic/pa6改性砂砾与pa6共混纤维纺丝制得β-sic/pa6共混纤维，使得每一根pa6单纤维的力学性能提高；

（3）外层采用耐磨性能优异的碳化硅纤维布进行裹覆，除了隔绝海水还可以减缓盐雾侵蚀，提高缆绳整体寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明的β-sic/pa6共混纤维的强度与β-sic添加比例的关系图。

具体实施方式

研究发现β-sic具有更高的硬度、更好的韧性和耐磨性，作为pa6材料的增强型复合部分，能使复合材料产品展现出更优越的综合性能。其中以β-sic纳米球形颗粒做为增强相，能够发挥β-sic粉优越的综合性能优势，实现微纳米协同增强，并能充分利用球形颗粒易于分散的特点，获得对复合材料性能的显著增强。

从本发明的制备方法上来看，其工艺过程可以概括为将粒径40nm～60nm的β-sic粉和直径不大于2mm的pa6粒子按β-sic质量比为15%～60%的混合比例制备β-sic/pa6混合砂砾，并将该砂砾按10%～20%的质量比添加到pa6颗粒中进行熔融纺丝，再将纺得纤维进行织造成绳，作为缆绳芯材；最后裹覆0.2mm～0.4mm的碳化硅纤维布即可制得目标产品。其中各工艺步骤具有一定的参数限定，以实现较高性能的工艺成品，具体来看：①混合砂砾制备：混料温度280℃～300℃，主轴转速30rpm～45rpm；②β-sic/pa6改性砂砾与pa6共混纤维纺丝：熔纺温度340℃～360℃，纺丝压力10mpa～13mpa；③耐磨层碳化硅纤维布厚度为0.2mm～0.4mm，缠绕角为5°～10°。

实施例1：

步骤一：改性尼龙纤维切片的制备。将β-sic粉按50%的质量比和pa6粒子在混炼机中充分混合均匀，再通过螺杆压缩输送，冷却振动成砂，获得β-sic/pa6改性砂砾；

步骤二：混合纺丝。以母粒添加的方式将β-sic/pa6改性砂砾以10%的质量比添加到pa6粒子中形成混合切片，在350℃进行熔融纺丝，纺成45f纤维束，卷绕定装，制备得到β-sic/pa6共混纤维；

步骤三：芯材织造。将β-sic/pa6共混纤维按缆绳编织工艺织造成绳，作为缆绳芯材；

步骤四：耐磨防护层织造。将碳化硅纤维织成幅宽50㎝的平纹布或斜纹布，按8°的缠绕角包裹于缆绳芯材之外。

该实施例β-sic粉的添加比例为5%，制备得到的β-sic/pa6共混纤维的强度为9.2g/d。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同点在于，β-sic粉和pa6粒子按2：3的质量比在混炼机中充分混合均匀。

该实施例β-sic粉的添加比例为4%，制备得到的β-sic/pa6共混纤维的强度为8.6g/d。

实施例3：

本实施例与实施例1的不同点在于，β-sic粉和pa6粒子按3：2的质量比在混炼机中充分混合均匀。

该实施例β-sic粉的添加比例为6%，制备得到的β-sic/pa6共混纤维的强度为10.2g/d。

实施例4：

本实施例与实施例1的不同点在于，β-sic/pa6改性砂砾以15%的比例添加到pa6粒子中形成混合切片。

该实施例β-sic粉的添加比例为7.5%,制备得到的β-sic/pa6共混纤维的强度为9.7g/d。

实施例5：

本实施例与实施例1的不同点在于，β-sic/pa6改性砂砾以20%的比例添加到pa6粒子中形成混合切片。

该实施例β-sic粉的添加比例为10%，制备得到的β-sic/pa6共混纤维的强度为9.4g/d。

根据所有实施例，制得的β-sic/pa6共混纤维强度与β-sic添加比例的关系图见图1。当β-sic添加比例为6%时，制备得到的β-sic/pa6共混纤维的强度最高为10.2g/d，相比未添加的pa6的强度提高约为31%。

上述实施例旨在便于理解本发明制备方法在工艺参数调整上产品性能的走向。以使本领域技术人员能清楚掌握本发明技术方案的创新实质，并非仅在功能或产品性能上提出限定的实施方式。故而除上述实施例外，本发明还可以有其它多元实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。