[發明專利]一種石墨烯增強聚甲醛繩纜的制備工藝

有效

• 申請號: 202011314121.5
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112626893B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 張愛民;姚紹庚;馮百明;賈艮克
• 申請（專利權）人: 揚州神龍繩業有限公司
• 主分類號: D07B1/02
• 分類號: D07B1/02;D04C1/12;D04C1/02;D01F8/16;D01F8/06;D01F1/10;D01D5/08;D01D5/14;D01D5/30;D01D10/02
• 代理公司: 常州市夏成專利事務所(普通合伙) 32233
• 代理人: 周文杰

本發明屬于聚甲醛繩纜技術領域，尤其為一種石墨烯增強聚甲醛繩纜的制備工藝，包括以下制備步驟：步驟S1：取以下重量份的原料：聚甲醛60～72份，高分子聚乙烯22～26份，碳纖維3～7份，石墨烯0.1～0.3份，分散劑2～5份，紫外線吸收劑0.2～0.4份、補強劑0.1～0.3份，抗氧劑0.6～1份。本發明采用聚甲醛、高分子聚乙烯、碳纖維和石墨烯為主要原料，使聚甲醛繩纜具有高模量、高韌性和高耐磨的特性，同時具有良好的耐高溫性能；石墨烯對聚甲醛起到異相成核作用，使聚甲醛繩纜具有高拉伸強度，力學性能優異，進一步提高了聚甲醛纖維的強度和耐磨性能夠使石墨烯的片層分隔開來，避免其聚集，使石墨烯分散更為均勻。

技術領域

本發明涉及聚甲醛繩纜技術領域，具體為一種石墨烯增強聚甲醛繩纜的制備工藝。

背景技術

石墨烯是2004年才發現的一種有奇異性能的新型材料，它是由碳原子組成的二維六角點陣結構，具有單一原子層或幾個原子層厚度。石墨烯具有高的電、熱導率，良好的機械強度等諸多優點，已經在材料與工程領域廣泛應用。結構完整的石墨烯是由穩定的苯六元環組成的二維晶體，表面呈惰性，化學穩定性高，并且石墨烯片層之間有較強的范德華力，容易聚集，難溶于其他介質，從而在一定程度上阻礙了石墨烯的進一步研究和應用。

聚甲醛是一種熱塑性工程塑料，在較大的溫度范圍內具有較高的彈性模量、硬度和剛性等機械性能。因此，聚甲醛作為船用繩纜制造原料逐漸得到應用。但現有的聚甲醛結晶度較高，晶粒大，導致其缺口敏感性大，沖擊韌性低，現有技術也有利用石墨烯對聚甲醛進行增強，但石墨烯在聚合物內容易聚集的問題沒有得到解決，且制得的聚甲醛繩纜的強度仍有待提高，其耐高溫性能不能滿足使用需求。

發明內容

（一）解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種石墨烯增強聚甲醛繩纜的制備工藝，解決了現有的聚甲醛繩纜存在強度不足、韌性低，石墨烯分散性較差，耐高溫性能不佳的問題。

（二）技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種石墨烯增強聚甲醛繩纜的制備工藝，包括以下制備步驟：

步驟S1：取以下重量份的原料：聚甲醛60～72份，高分子聚乙烯22～26份，碳纖維3～7份，石墨烯0.1～0.3份，分散劑2～5份，紫外線吸收劑0.2～0.4份、補強劑0.1～0.3份，抗氧劑0.6～1份；

步驟S2：采用離子轟擊的方式向石墨烯內摻入非金屬元素，對石墨烯進行元素摻雜改性；

步驟S3：將經S2步驟改性所得的石墨烯與聚甲醛、高分子聚乙烯、碳纖維及石墨烯加入到反應器內，在400～800r/min的條件下混合均勻，完成混合后向反應器內依次加入分散劑、紫外線吸收劑、補強劑和抗氧劑，在800～1200r/min、反應溫度為90～100℃的條件下攪拌反應20～30min，再通過雙螺桿擠出機進行熔融混煉，擠出造粒，得到石墨烯增強聚甲醛與高分子聚乙烯復合母粒；

步驟S4：采用熔融紡絲的方式將經S3步驟制得的石墨烯增強聚甲醛與高分子聚乙烯復合母粒紡成纖維束，纖維束經冷卻、拉伸、熱定型和卷繞制得石墨烯增強聚甲醛與高分子聚乙烯共混纖維；

步驟S5：將經S4步驟所得石墨烯增強聚甲醛與高分子聚乙烯共混纖維加捻編織，即得石墨烯增強聚甲醛繩纜。

作為本發明的一種優選技術方案，所述S1步驟中分散劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯和聚乙烯醇中的一種。

作為本發明的一種優選技術方案，所述S1步驟中紫外線吸收劑采用紫外線吸收劑UV-9、UV-531、UV-326、UV-328和UV-1164產品中的一種。

作為本發明的一種優選技術方案，所述S1步驟中補強劑采用納米二氧化硅。