聚甲醛纤维研究进展及其在渔业中的应用
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聚甲醛纤维增强混凝土劈裂抗拉强度的研究侯帅;王文年;曾宪森;李小飞【摘要】对聚甲醛(POM)纤维增强混凝土的劈裂抗拉强度展开研究,以PP纤维增强的混凝土作为对比,研究不同长度和不同掺量POM纤维对增强混凝土的劈裂抗拉强度的影响.研究结果表明,长度为6mm的POM和PP纤维增强的混凝土在掺量为0.9kg/m3时具有较好的抗劈拉性能.掺量为0.9 kg/m3时的POM纤维增强的混凝土中,长度为6mm的POM纤维增强混凝土具有较高的抗劈拉强度,而在掺量为1.3kg/m3时的PP纤维增强的混凝土中,PP纤维长度对混凝土强度影响较小.不同长度的POM纤维等量混掺增强的混凝土中,不同长度的等量混掺方案对混凝土的抗劈拉强度影响较小,其中以3、6、9和12mm四种长度等量混掺的混凝土抗劈拉效果最好.【期刊名称】《武汉纺织大学学报》【年(卷),期】2013(026)003【总页数】4页(P39-42)【关键词】POM纤维;长度;掺量;混掺;劈裂抗拉强度【作者】侯帅;王文年;曾宪森;李小飞【作者单位】安徽水利开发股份有限公司,安徽蚌埠233010;安徽水利开发股份有限公司,安徽蚌埠233010;武汉纺织大学机械工程与自动化学院,湖北武汉430073;安徽水利开发股份有限公司,安徽蚌埠233010【正文语种】中文【中图分类】TU599纤维混凝土作为高性能混凝土之一[1],自上个世纪60年代起,PP、PVC和尼龙纤维已在国外作为增强纤维来提高砂浆的抗冲击性能[2],其中英国、美国首先把聚丙烯短纤维用于增强混凝土,然后是意大利、联邦德国、丹麦等国,纤维混凝土目前已在我国工程领域广泛使用[3-5]。
本文所用POM纤维为近年开发出的高性能纤维之一,具有高强高模、优异的耐磨损性、耐碱性、高的伸长回复特性。
同时,POM纤维分子结构中含有大量的醚键,与无机材料有良好的相容性,结合强度高,有文献[6,7]提到将其应用到混凝土中会极大地改善现有普通混凝土的性能不足。
聚甲醛生产技术的研究分析摘要:伴随着时代的进步和社会经济快速发展,我国聚甲醛生产技术也获得了明显的进步。
聚甲醛是一种综合型工程塑料,在我国各个行业领域不断发展背景下,对这种综合型工程塑料所提出的需求也越来越大,同时也为我国聚甲醛生产带来了一系列问题,从而影响着聚甲醛生产的实际效率。
对此本文将介绍聚甲醛生产的主要工艺方式,结合我国聚甲醛行业现状,提出科学高效的技术应用类型。
关键词:聚甲醛;生产工艺;三聚甲醛;聚合聚甲醛化学名称为聚氧化亚甲基,简称为POM,一般有会均聚甲醛和共聚甲醛两种类型。
POM是一种结晶性热塑型树脂,在一些传统生产领域中可以代替黄铜、锌以及铝等金属制件的部件生产。
同时,聚甲醛具有良好的抗疲劳性、滑动性、高弹性模量以及耐腐蚀性等等,在熔接、印刷等附加值较高的生产加工领域应用较为频繁。
像燃料油泵模块加工、卫生间用品部件加工等等。
此外,在一些新型应用领域,像医疗技术和运动器械等方面,聚甲醛也表现出了十分优良的增长态势。
1.聚甲醛生产工艺类型1.均聚甲醛生产工艺均聚甲醛工艺结构式为R(﹣CH2O﹣)nR,其中R是携带着CH3﹣CH=O的基团。
该技术在我国最具代表性的就是住邦公司的均聚甲醛技术,具体技术生产流程为:此技术最初生产出的原料质量浓度为50%左右的稀甲醛,在经过脱水精细化处理之后,可以将其中所包含的杂质去除,再利用热裂解方式来获取纯甲醛[1]。
在此之后,将催化剂、分子量调节剂和终止剂等添加剂融入其中,最终结合为聚甲醛。
在这些流程结束之后,还要利用醋酐溶液使生产处的聚甲醛集料热稳定性更高,加入抗氧化剂等增强功能需求的添加剂,挤出、干燥并老化成聚甲醛成品。
1.共聚甲醛生产工艺共聚甲醛结构式为(﹣CH2O﹣)m[﹣CH2O﹣CH2﹣CH2﹣]n,在此结构式中,m与n的比例为90:1。
从结构式当中可以得知,共聚物主链是-C-O-和-C-C-,聚合物大致在60000-100000区间之内。
文章编号:2095-3666(2018)03-0186-09DOI:10.13233/j.cnki.fishis.2018.03.005超高分子量聚乙烯纤维在渔业领域的应用与研究进展㊀㊀收稿日期:2018-04-25㊀㊀㊀修回日期:2018-06-25基金项目:现代农业产业体系专项资金(CARS-50)ꎻ泰山英才领军人才项目(石墨烯复合改性绳索网具新材料的研发与产业化)和湛江市海洋经济创新发展示范市建设项目(湛海创2017C6A㊁湛海创2017C6B3)作者简介:周文博(1994-)ꎬ浙江温州人ꎬ硕士研究生ꎬ研究方向为深水网箱㊁渔用材料㊁养殖围网和藻类设施研究ꎮE ̄mail:zhouwenbo1994@126.com通信作者:石建高(1969-)ꎬ研究员ꎮE ̄mail:jiangaoshi666@163.com周文博1ꎬ2ꎬ余雯雯1ꎬ石建高1∗ꎬ刘福利3ꎬ沈㊀明4ꎬ姜润喜4ꎬ张春文5ꎬ张耀民6ꎬ刘永利1ꎬ7ꎬ王㊀磊1ꎬ杨㊀飞2(1.中国水产科学研究院东海水产研究所ꎬ上海㊀200090ꎻ2.上海海洋大学海洋科学学院ꎬ上海㊀201306ꎻ3.中国水产科学研究院黄海水产研究所ꎬ山东青岛㊀266071ꎻ4.鲁普耐特集团有限公司ꎬ山东泰安㊀271000ꎻ5.湛江市经纬网厂ꎬ广东湛江㊀524043ꎻ6.湛江经纬实业有限公司ꎬ广东湛江㊀524043ꎻ7.农业农村部绳索网具产品质量监督检验测试中心ꎬ上海㊀200090)摘㊀要:超高分子量聚乙烯(ultra ̄highmolecularweightpolyethyleneꎬ以下简称UHMWPE)纤维由于其综合性能优越ꎬ作为合成纤维新材料ꎬ可以满足现代渔业的发展要求ꎬ目前已经被应用于捕捞渔具与水产增养殖设施等领域ꎮ介绍了在渔业领域应用较多的UHMWPE纤维拉伸等力学方面的研究及其在渔具与设施渔业中的应用现状㊁国内外UHMWPE纤维改性研究进展和UHMWPE纤维标准研究进展ꎬ旨在为渔用UHMWPE纤维的创新研发与产业化应用提供参考ꎮ关键词:超高分子聚乙烯纤维ꎻ捕捞渔具ꎻ水产增养殖设施ꎻ大型养殖围网ꎻ标准中图分类号:S969.19㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀海洋渔业是我国渔业重要组成部分ꎬ柴油机的发明㊁渔用材料的研发以及渔业装备的普及等推动了海洋渔业的可持续发展和现代化建设ꎮ渔用材料直接影响到渔业成本㊁生产效率以及作业效果ꎻ渔用材料的创新研发与产业化应用大大提高了绳网强度㊁降低了网具重量与作业能耗ꎬ它为藻类离岸养殖㊁网具大型化㊁渔业生产的节能降耗以及现代渔业的提质增效等提供了强有力的支持[1-2]ꎮ在合成纤维发明前ꎬ在网具以及水产增养殖过程中使用的网线材料一般使用棉㊁麻等天然纤维ꎬ但它们存在强度低或不耐海水腐蚀等缺陷ꎬ不适合在渔业生产上大规模推广应用ꎮ21世纪以来ꎬ随着高分子材料技术的发展ꎬ出现了合成纤维材料ꎮ由于合成纤维具有比天然纤维更高的强度以及使用寿命ꎬ所以它们在渔业上逐步取代天然纤维[3]ꎮ渔用合成纤维的研究目前已受到越来越多业内人士的关注ꎬ近年来人们开发了多种合成纤维新材料ꎬ如碳纤维㊁可第3期周文博等:超高分子量聚乙烯纤维在渔业领域的应用与研究进展降解纤维以及超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维等[1ꎬ3-5]ꎮ本文主要介绍目前在渔业中应用较多的UHMWPE纤维拉伸等力学方面的研究以及其在渔具与水产增养殖设施中的应用现状㊁国内外UHMWPE纤维改性研究进展和UHMWPE纤维标准研究进展ꎬ旨在为渔用UHMWPE纤维的创新研发与产业化应用提供参考ꎮ1㊀渔用UHMWPE纤维的特点及其应用现状1.1㊀超高分子量聚乙烯的特点超高分子量聚乙烯一般指的是分子量在150ˑ104以上的无支链线性聚乙烯ꎬ分子链上基本不含极性基团㊁结晶度一般在65%~85%㊁密度0.920~0.964g cm-3[9]ꎻ在1957年被美国联合化学公司使用齐格勒催化剂首先研制成功[4-9]ꎮ因为UHMWPE具有其他工程塑料无法企及的高强性能㊁耐磨性㊁抗腐蚀性㊁耐低温性和耐老化性等优异性能ꎬ使得其在渔业㊁军事㊁海工等范围发挥着至关重要的作用[9-11]ꎮUHMWPE的性能与其他常用工程塑料的比较如表1所示ꎮ㊀㊀由表1可以看出ꎬ相对其他常用的工程塑料而言ꎬUHMWPE的密度得到了有效降低ꎬ而其断裂伸长率和抗冲击强度都得到了大幅度的提高ꎮ1.2㊀渔用UHMWPE绳网材料拉伸力学性能特点㊀㊀中国水产科学研究院东海水产研究所石建高研究员团队等对渔用UHMWPE绳网材料拉伸力学性能进行了系统研究ꎮ如在合成纤维绳索方面ꎬ石建高等[12-13]对渔用UHMWPE绳索进行力学性能研究ꎬ结果表明:利用UHMWPE纤维制备的UHMWPE绳索的断裂强度为PA绳索的3.7倍㊁PP绳索的4.0倍且具有良好的低伸长以及优秀的抗疲劳性能ꎬ具有十分良好的渔业适用性ꎮ在合成纤维网片方面ꎬ石建高等[14]对渔用UHMWPE经编网片和锦纶经编网片进行了拉伸性能比较ꎬ结果表明:在同等线密度㊁股数以及相同的网目尺寸的条件下ꎬ以UHMWPE纤维编织的UHMWPE经编网片比PA经编网片的网目强力以及网片纵向断裂强力有了大幅度的提高ꎬ但断裂伸长率得到了大幅度下降ꎻ网片横向断裂强力也大幅度提高ꎬ断裂伸长率最大降低了65.6%ꎬUHMWPE经编网片的拉伸力学性能较PA经编网片有了大幅度提高ꎮ在合成纤维网线方面ꎬ石建高等[15]还比较了UHMWPE网线和高密度聚乙烯(HDPE)网线的拉伸力学性能ꎬ研究结果表明:相对HDPE网线而言ꎬ利用UHMWPE纤维捻制的UHMWPE网线有较高的断裂强度㊁拉伸模量和结强损失率以及较低的断裂伸长率ꎻ两种网线的结节强度指标与直径指标呈显著的直线关系ꎬ拉伸载荷指标与伸长指标呈显著的多项式关系ꎮ1.3㊀渔用UHMWPE纤维的应用现状因UHMWPE具有优良性能以及高性价比等特点ꎬ使其在渔业领域也取得了不少应用ꎬ如在渔网㊁捕捞拖网㊁深水网箱㊁高端钓线㊁大型养殖围网或藻类养殖筏绳等[1ꎬ5ꎬ16-18]ꎮ由于UHMWPE纤维的力学特点及其制品的优良性能ꎬ自1957年至今ꎬ国内外UHMWPE纤维制成的绳网等材料已经在渔业领域逐步得到应用ꎬ详细信息见表2ꎮ在美国㊁荷兰㊁中国㊁日本㊁丹麦㊁挪威㊁西班牙和冰岛等国ꎬUHMWPE纤维已被用于拖网㊁深水网箱㊁养殖围网等捕捞渔具与水产增养殖设施[1ꎬ5ꎬ16-18]ꎮ表1㊀UHMWPE与其他工程塑料的常规性能比较Tab.1㊀ComparisonofconventionalperformanceofUHMWPEwithotherengineeringplastics项目Item超高分子量聚乙烯UHMWPE聚四氟乙烯Teflon尼龙66Nylon66聚碳酸酯Polycarbonate密度/(g cm-3)0.93~0.9452.161.141.2抗张强度/(kg cm-2)400~500200750640断裂伸长率/%300~350300200110抗冲击强度/(kJ m-2)难以破坏161180布氏硬度/D10100118动摩擦系数0.20.20.4 吸水率/%0.010.021.50.15781渔㊀业㊀信㊀息㊀与㊀战㊀略2018年表2㊀国内外部分UHMWPE纤维产品Tab.2㊀UHMWPEfiberproductsatdomesticandabroad公司简称Abbreviation生产路线Productionroute所在地Location荷兰帝斯曼干法荷兰美国霍尼韦尔湿法美国日本东洋纺干法日本日本三井石化湿法日本日本帝人湿法日本山东爱地湿法山东中泰湿法湖南上海斯瑞湿法上海宁波大成湿法浙江仪征化纤干法江苏北京同益中湿法北京常熟秀泊湿法江苏1.3.1㊀UHMWPE纤维在捕捞渔具中的应用自UHMWPE纤维实现了商品化以来ꎬ在相关领域体现出了其高强㊁耐磨和耐老化等独特优势ꎮ目前ꎬ美国㊁荷兰㊁中国和日本等国已将UHMWPE纤维制成绳网ꎬ并应用于捕捞渔具[1ꎬ3-5ꎬ12-19]ꎮ就国内来看ꎬ郁岳峰等[20]将迪尼玛®(Dyneema®)纤维制成的网线编织成198.45kW双船用底拖网ꎬ并分析比较了Dyneema®绳网与普通绳网材料的实际捕捞应用效果ꎬ结果表明:Dyneema®绳网具有良好的断裂强力以及渔用适用性ꎬ与原来聚乙烯(PE)材料制作的绳网拖网相比ꎬDyneema®拖网的线面积系数得到了有效降低㊁网板的水平扩张增加㊁拖网网口扫海面积增加㊁能耗系数降低并且渔获量得到了提高ꎬDyneema®拖网明显提高了网具性能ꎬ在拖网网具中合理搭配使用Dyneema®绳网材料和普通绳网材料可以明显改善拖网网具性能㊁减少作业能耗并提高生产效率ꎮ王明彦等[21]1999年在东海进行了Dyneema®拖网海上试验ꎬ结果表明:与PE拖网(采用普通PE材料制作)相比ꎬDyneema®拖网的平均产量和产值都有了大幅度的提高ꎮ石建高等[1ꎬ5ꎬ16-18]将UHMWPE纤维加工成UHMWPE网片ꎬ并在拖网囊网上进行了海上应用试验ꎬ应用试验结果表明:与原先使用的普通PE拖网囊网相比ꎬUHMWPE拖网网囊的耐磨性和使用寿命等都有了明显提高ꎬ而拖网能耗则因此有明显减低ꎮ从国外对UHMWPE纤维制成的网具研究来看ꎬSTERLING等[22]对PE单丝㊁高强度聚乙烯(HSPE)单丝与UHMWPE纤维制成的拖虾网设计了两个对比试验ꎬ第一个对比试验是在三种不同材料制成的试验网上一次装配三对不同尺寸的网板进行拖曳参数的对比ꎬ第二个对比试验是在实验中同时拖曳五个拖网来评估渔获性能与选择性能ꎻ结果表明:UHMWPE拖虾网与普通PE拖虾网相比ꎬ前者阻力明显减少且捕获的虾个体也更大ꎬ可能是由于使用UHMWPE材料之后ꎬ使得网具的灵活性得到提高促进小个体的虾可以逃逸ꎻ且使用UHMWPE材料之后ꎬ网具水动力性能得到提高ꎬ可能也因此导致捕获效率提高ꎮUHMWPE绳网除了可以加强网具性能外ꎬ在提高拖网等渔具选择性方面也有优势ꎻ如HERRMANN等[23]在拖网选择性实验中分别以PE单丝与Dyneema®纤维制作拖网网囊ꎬ结果显示:在相同条件下ꎬDyneema®拖网的选择性明显优于PE拖网ꎬ这表明高强Dyneema®纤维的创新应用有利于提高拖网渔具的选择性ꎮ1.3.2㊀UHMWPE纤维在水产增养殖设施中的应用在水产增养殖技术领域ꎬ普通合成纤维材料主要应用于扇贝笼㊁近岸普通网箱㊁小型养殖围网等传统近岸增养殖设施ꎬ无法满足(超)大型(深远海)增养殖设施(如直径110m的挪威深海渔场㊁养殖面积35000m2的管桩式养殖围网等)的抗风浪流要求[5ꎬ24]ꎮ由于UHMWPE纤维优越的综合性能ꎬ目前已逐渐成为国内外(超)大型(深远海)增养殖设施的首选材料[1ꎬ5ꎬ16-18]ꎮ石建高等[1ꎬ5ꎬ16-18]率先对我国(超)大型(深远海)UHMWPE增养殖设施进行了系统研究ꎬ联合山东爱地㊁美济渔业㊁威海正明㊁艺高网业㊁温州丰和㊁恒胜水产㊁浙江东一和红脚岩等单位在国内率先开发出多种新型UHMWPE增养殖设施(包括双圆周大跨距管桩式围网㊁生态海洋牧场超大型堤坝围网㊁HDPE框架铜合金网衣围网㊁双圆周组合式网衣超大型围网㊁特力夫超大型养殖网箱和深远海抗风浪组合型金属网箱等)ꎬ并实现其产业化养殖应用ꎬ推动了(超)大型(深远海)UHMWPE增养殖设施技术升级(图1)ꎮ石建高等[1ꎬ5]自主开发的新型UHMWPE增养殖设施的示范应用结果表明:采用UHMWPE纤维后的水产增养殖设施的安全性与抗风浪流性能大幅度提高ꎬ同等绳网强度条件下水产增养殖设施用网具的原材料消耗明显降低ꎮ综上ꎬUHMWPE纤维881第3期周文博等:超高分子量聚乙烯纤维在渔业领域的应用与研究进展图1㊀新型UHMWPE增养殖设施Fig.1㊀NewUHMWPEfarmingfacilities在水产增养殖设施领域的推广应用前景非常广阔ꎮ2㊀渔用UHMWPE纤维改性研究进展㊀㊀UHMWPE纤维虽然拥有很多其他合成纤维材料不具有的优良特质ꎬ但普通UHMWPE纤维也存在一些缺陷ꎬ例如抗蠕变性差㊁熔体粘度大以及加工性能差等ꎬ与其他工程塑料相比还存在表面硬度较低㊁抗磨粒磨损能力差和热变形温度低等缺点[9-11ꎬ26]ꎮ为了能使UHMWPE在渔业领域得到更加广泛的应用ꎬ突破其局限性ꎬ需要对其进行改性研究ꎮ在目前高分子纤维合成材料发展现状下ꎬ研制另外一种高性能的新合成材料的难度十分大ꎬ所以研究者们就将目标放在了现有材料的改性上[25]ꎮ改性在目前的材料工业中所占的地位越来越重要ꎬ作用也越来越突出ꎬ其优点如下:(1)改性是获得所需的特定属性的材料的成本较低的方法ꎻ(2)改性是在保证满足要求的情况下降低材料制造成本的有效方法ꎻ(3)材料改性能使企业较快地对市场需求做出反应ꎮ作为高新材料之一ꎬ为了适应各领域的应用要求ꎬ近年国内外许多学者对UHMWPE改性进行了研究ꎮUHMWPE改性的目的是在不影响UHMWPE优异性能的前提下填补其缺点ꎬ如改进其熔体流动性㊁耐热性㊁抗静电性㊁阻燃性及抗蠕变性等[27]ꎮ2.1㊀渔用UHMWPE纤维的化学改性UHMWPE的化学改性一般指的是UHMWPE的化学交联改性ꎬ指使用化学手段对UHMWPE分子结构或分子形态进行改变使UHMWPE获得新的性能或者改善某些已知缺陷ꎮ对UHMWPE的化学改性一般有化学交联改性和辐射交联改性两种ꎮ化学交联是在UHMWPE中加入指定的交联剂ꎬ并通过熔融进行交联ꎬ根据加入的交联剂的不同分为过氧化物交联和偶联剂交联两种[27]ꎮ而辐射交联则是指采用适当的射线直接对UHMWPE制品进行照射使分子发生交联的一种改性方法ꎮ2.1.1㊀辐射交联辐射交联指的是在一定剂量的电子射线或γ射线的照射作用下ꎬUHMWPE分子中的一部分主链或者侧链被射线切断ꎬ产生一定量的自由基ꎬ这些自由基互相结合ꎬ在UHMWPE内部形成交联链ꎬ以达到改性的目的ꎮ辐射交联的反应一般在聚合物表面发生ꎬ基本不影响其内部结构和性能[28]ꎮ陈聚文等[29]使用紫外线照射对UHMWPE进行辐射交联改性ꎬ并分析了UHMWPE在进行蠕变时结晶度的变化ꎬ发现紫外照射能有效降低粘性形变ꎬ从而有效改善了UHMWPE纤维的蠕变性能ꎮ陈足论等[30]以二苯丙酮 ̄丙酮溶液为交联剂对超高分子量聚乙烯/碳纳米管复合纤维进行紫外辐射交联ꎬ结果表明ꎬ981渔㊀业㊀信㊀息㊀与㊀战㊀略2018年随着交联液浓度的增加㊁辐射时间的加长㊁纤维凝胶量的增加ꎬ纤维的抗蠕变性能增强ꎻ但当辐射时间超过8min时ꎬ抗蠕变性能下降ꎬ所以紫外辐射时间为8min左右较好ꎮ除了紫外线之外ꎬγ射线也常被用来当作辐射交联改性的电子射线ꎻ相关研究结果表明ꎬ在一定的辐射剂量下ꎬγ射线辐照可明显提高UHMWPE的拉伸屈服强度和断裂伸长率ꎬ降低缺口冲击强度[28-31]ꎮABDUL ̄KADER等[32]的研究表明经过电子束和γ射线辐照的UHMWPE聚合物的C ̄H和C ̄C会产生自由基ꎬ这些自由基和空气中氧气相结合产生了 ̄OOHꎬ ̄COOH等含氧组分ꎬ这些组分可以增强聚合物的表面极性㊁自由能和湿润性ꎮ辐射交联在UHMWPE改性中的应用主要是提高其耐蠕变性与热稳定性等ꎬ以提高改性UHMWPE纤维在大型水产增养殖设施上的适配性ꎮ在大型养殖网箱或大型养殖围网等大型水产增养殖设施上都要求装配用绳索具有较好的耐蠕变性ꎻ人们可采用通过辐射交联后的改性UHMWPE纤维作为绳索用基体纤维ꎬ以减小绳索在大型水产增养殖设施上的蠕变ꎬ提高大型水产增养殖设施的抗风浪性能和安全性[1ꎬ5ꎬ16]ꎮ2.1.2㊀偶联剂交联UHMWPE的偶联剂交联主要指的是硅烷交联ꎮ对UHMWPE进行改性主要有乙烯基硅氧烷和丙烯基硅氧烷等两种硅烷偶联剂[25-32]ꎮ解孝林等[33]对UHMWPE进行硅烷交联改性ꎬ将经过交联改性后的UHMWPE的凝胶性㊁熔点㊁结晶度㊁力学性能与耐磨性与改性前纯UHMWPE的性能进行了比较ꎻ结果表明:(1)硅烷偶联剂导致UHMWPE交联的发生ꎬ提高了其凝胶率ꎻ(2)硅烷的含量与UHMWPE的熔点与结晶度呈反相关ꎬ硅烷的含量越低ꎬUHMWPE的熔点越高㊁结晶度增大ꎻ硅烷的含量越高ꎬUHMWPE的熔点越低㊁结晶度下降ꎻ(3)硅烷交联使UHMWPE的模量和强度增高ꎬ磨耗率下降ꎻ(4)硅烷含量过高时ꎬ会导致交联UHMWPE的力学性能和磨耗率变差ꎻ(5)当硅烷的含量在0.2%~0.4%范围内时ꎬ交联UHMWPE的性能最好ꎮ何腾飞等[34]成功合成了一种名为乙烯/聚γ ̄甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷嵌段共聚物(TRCZ)的聚乙烯基大分子偶联剂ꎬ并在超高分子量聚乙烯/多壁碳纳米管(MWNT)复合体系中加入TRCZꎬ研究结果表明:添加了MWNT用量4%的大分子偶联剂TRCZ ̄D的复合体系的拉伸强度较添加小分子偶联剂的复合体系有了较大的提高ꎬ且其摩擦因素和磨损率较纯UHMWPE和未添加偶联剂的复合体系明显降低ꎮ偶联剂交联在UHMWPE改性中的应用主要是提高其耐磨性等性能ꎬ以提高渔用改性UHMWPE纤维在大型水产增养殖设施上的适配性ꎮ渔用绳网或拖网升力帆要求加工用纤维材料具有较好的耐磨性ꎻ人们可采用通过偶联剂交联后的改性UHMWPE纤维作为基体纤维ꎬ以提高成品的耐磨性和使用周期[1ꎬ5ꎬ16-18]ꎮ2.1.3㊀过氧化物交联过氧化物交联指的是利用过氧化物对UHMWPE进行改性ꎬ在对其进行改性时ꎬ过氧化物会使UHMWPE产生大量自由基ꎬ自由基之间偶合产生交联[35]ꎮ而交联的反应速度和温度主要由过氧化物的半衰期决定ꎬ一般选择的交联时间为过氧化物半衰期的5~7倍ꎬ当交联时间达到半衰期的10倍时ꎬ交联基本饱和[28]ꎮ当采用氧化二异丙苯(DCP)对UHMWPE进行交联改性研究时ꎬ结果表明当DCP的用量控制在1%以内时ꎬ可生成适度的交联结构ꎬ此时UHMWPE形成空间网络结构ꎬ从而达到提高其冲击强度和热变形温度ꎬ耐磨性有所下降但不显著ꎮ过氧化物交联在UHMWPE改性中的应用主要是提高其冲击强度ꎬ这可以提高其在捕捞渔具上的抗冲击性ꎮ拖网等捕捞渔具在生产作业上要求其网渔具具有较好的抗冲击性ꎻ人们可采用通过过氧化物交联后的改性UHMWPE纤维作为网渔具加工基体纤维ꎬ以提高网渔具的抗冲击性和安全性[1ꎬ5ꎬ16-18]ꎮ2.2㊀渔用UHMWPE纤维的物理改性物理改性是指将UHMWPE与其他一种或者多种材料通过物理方式进行共混ꎬ以达到改性的目的ꎮ目前一般有共混改性和润滑剂改性等[36-40]ꎮ2.2.1㊀共混改性UHMWPE的共混改性一般是将中低分子量聚乙烯ꎬ如低密度聚乙烯(LDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)等混入UHMWPE中形成共混体系ꎬ将其加热ꎬ当共混体系被加热到熔点之上时ꎬUHMWPE树脂就会悬浮在这些共混剂的液相中ꎬ091第3期周文博等:超高分子量聚乙烯纤维在渔业领域的应用与研究进展形成可挤出㊁可注射的悬浮体物料[36]ꎮ邝金艳等[37]将乙烯 ̄醋酸乙烯共聚物(EVA)作为改性的共混改性剂ꎬ通过萃取冻胶纤维的方法制得了改性后的UHMWPE纤维ꎬ并研究了纤维改性前后的结构与性能ꎻ相关研究结果显示ꎬ经过此种方法共混改性后的UHMWPE纤维之中引入了极性基团ꎬ纤维的剪切强度与表面浸润性能得到了提高ꎬ但力学性能㊁熔点和结晶度下降ꎬ重结晶温度上升ꎬ晶粒尺寸变大ꎮJACOBS等[38]在UHMWPE中混入HDPE进行改性并测试其性能ꎬ经过测试之后表明ꎬ与纯UHMWPE纤维相比经过与HDPE共混改性的复合纤维材料具有更加优良的抗蠕变性和力学性能(例如抗磨损性能和所承受的静态负荷)ꎮ当加入的HDPE达到50%时发现共混物的强度和模量分别增加了1~2个数量级ꎮ石建高研究员团队联合淄博美标等开展了UHMWPE纤维的共混改性研究ꎬ开发出渔用改性UHMWPE纤维ꎬ并在捕捞拖网与水产增养殖设施上开展了应用示范ꎬ研究结果表明ꎬ所开发的渔用改性UHMWPE纤维具有较好的耐磨性和适配性[14]ꎮ在泰山英才领军人才项目(石墨烯复合改性绳索网具新材料的研发与产业化)的资助下ꎬ石建高研究员团队联合鲁普耐特集团有限公司等单位正在开展UHMWPE纤维的石墨烯复合改性研究ꎬ以提高渔用石墨烯复合改性UHMWPE纤维的耐磨性等ꎬ未来它在渔业上应用前景广阔ꎮ2.2.2㊀润滑剂改性润滑剂是改善聚合物加工性的一种添加剂ꎬ其主要作用是在加工过程中降低材料与加工器械之间㊁材料内部分子之间的相互摩擦ꎬ从而改善塑料加工性能并提高制品性能ꎮ加工UHMWPE时常用的润滑剂有固体石蜡或石油提取物(用量小于10%)㊁聚乙烯蜡(用量小于15%)㊁硬脂酸锌(用量小于2%)等[39]ꎮ研究表明ꎬ使用美国ALLIED ̄SIGNAL公司生产的一种共聚物与硬脂酸盐作为加工UHMWPE的润滑剂可以取得较好的效果[43]ꎮ润滑剂改性主要是提高其熔融状态下的流动性ꎬ这可以用于提高渔用制品的综合性能(如渔用纺丝原料生产中要求原料在熔融状态下具有较好的流动性ꎬ人们可采用润滑剂改性后的改性UHMWPE原料作为渔用纺丝原料ꎬ以提高渔用纤维的综合性能)[1-4]ꎮ3㊀渔用UHMWPE纤维标准研究进展㊀㊀随着UHMWPE纤维绳网在渔业㊁纺织㊁航运和军事等领域的推广应用ꎬUHMWPE纤维绳网标准研究工作逐渐被提上了议事日程ꎮ中国是继荷兰㊁美国和日本之后第四个掌握UHMWPE纤维生产自主知识产权的国家ꎬ目前已实现较大规模生产㊁销售和应用ꎬ部分产品质量已达国际先进水平ꎬ但由于缺失产品国家标准ꎬ在全国范围内没有统一的技术要求ꎬ使得产品进入国际市场以及参与国际竞争受到极大制约ꎬ不利于提高该产品的设计㊁制造和开发应用水平ꎬ不利于打破国外技术和产品垄断ꎬ不利于提升我国新材料产业的自主创新能力等ꎮ为统一技术要求ꎬ解决UHMWPE纤维产品国家标准缺失等问题ꎬ2010年起任意和孔丽萍等[41]开展了UHMWPE纤维国家标准创制工作ꎬ首次制定了GB/T29554-2013«超高分子量聚乙烯纤维»国家标准ꎮ标准规定了线密度在55dtex~6650dtex范围内的UHMWPE纤维的分类和标记㊁要求㊁试验方法㊁检验规则㊁标志㊁包装㊁运输及贮存等ꎬ可以为产品的设计㊁生产㊁检测㊁开发应用㊁质量控制㊁贸易往来和技术交流等提供指导ꎮ我国很多企业加工生产㊁销售或应用UHMWPE网线ꎬ产品除满足国内需要外ꎬ还大量销往国外ꎬ由于没有权威的与产业接轨的UHMWPE网线标准ꎬ给产品的生产㊁贸易㊁检测㊁管理和技术交流等带来不便ꎮ为统一技术要求ꎬ加快UHMWPE网线产品与现代产业接轨的步伐ꎬ2013年起石建高等[42]开展了UHMWPE网线纺织行业标准创制工作ꎬ首次制定了FZ/T63028-2015«超高分子量聚乙烯网线»纺织行业标准ꎮ标准规定了(以线密度为60tex~300tex的UHMWPE纤维捻制而成)UHMWPE网线的术语和定义㊁标记㊁要求㊁试验方法㊁检验规则㊁标志㊁包装㊁运输和贮存等ꎬ可以为产品的国内外技术交流㊁质量管理㊁贸易往来以及设计生产等提供指导ꎮFZ/T63028-2015标准作为我国第一个UHMWPE网线纺织行业标准ꎬ在尚无渔用UHMWPE网线国家标准㊁行业标准或团体标准的情况下ꎬ可为现代渔业参考使用ꎮ191渔㊀业㊀信㊀息㊀与㊀战㊀略2018年在农业农村部㊁全国水产标准化技术委员会和全国水产标准化技术委员会渔具及渔具材料分技术委员会等的支持下ꎬ2018年«渔用超高分子量聚乙烯网线通用技术条件»水产行业标准获得正式立项ꎬ该标准将针对渔业的特点制定渔用UHMWPE网线通用技术条件ꎬ以满足水产养殖绿色发展等现代渔业需求[43]ꎮ我国是世界第一渔用UHMWPE绳索生产大国ꎬ产品除满足国内需要外ꎬ还大量出口到国外ꎻ由于GB/T18674-2002«渔用绳索通用技术条件»国家标准中不包括渔用UHMWPE绳索产品ꎬ这给该产品的生产㊁贸易和监管等带来不便ꎮ2006年起苗傲霜和石建高等[43]开展了GB/T18674-2002国家标准修订工作ꎬ标准规定了公称直径为6mm~72mm的八股和十二股的UHMWPE编绳㊁公称直径为20mm~72mm的UHMWPE复编绳的术语和定义㊁分类与标记㊁要求㊁试验方法㊁检验规则㊁标志㊁标签㊁包装㊁运输和贮存等ꎮGB/T18674-2018标准作为我国渔业上第一个UHMWPE编绳或复编绳国家标准ꎬ可以为UHMWPE绳索产品的设计生产㊁质量管理和贸易往来等提供指导ꎮ为统一我国UHMWPE经编网片产品技术要求ꎬ解决该产品行业标准缺失等问题ꎬ2015年起石建高等[44]开展了UHMWPE经编网片行业标准创制工作ꎬ首次制定了SC/T5022-2017«超高分子量聚乙烯网片经编型»行业标准ꎬ标准规定了以UHMWPE纤维加工制作的渔用菱形网目UHMWPE经编网片的术语和定义㊁标记㊁技术要求㊁试验方法㊁检验规则㊁标志㊁标签㊁包装㊁运输及贮存等ꎬ可以为产品的设计生产㊁开发应用和技术交流等提供指导ꎮ为解决UHMWPE纤维标准体系缺失问题ꎬ石建高等[18]开展了UHMWPE纤维标准体系研究工作ꎬ出版专著«捕捞渔具准入配套标准体系研究»ꎬ形成UHMWPE纤维标准体系研究报告ꎬ可以为UHMWPE纤维标准的制修订提供指导ꎮ4㊀讨论与展望㊀㊀超高分子量聚乙烯自发明以来已有60多年的历史ꎬ其综合性能优越ꎬ可以满足现代渔业的发展要求ꎬ目前已经被应用于捕捞渔具与水产增养殖设施等领域ꎮ在水产增养殖设施中ꎬUHMWPE纤维优异性能已越来越被人们充分认可ꎮ在渔业领域ꎬUHMWPE纤维凭借其卓越性能显示出了高投入㊁高回报的良好综合经济效益[1ꎬ5ꎬ45-46]ꎬ并且随着UHMWPE纤维的不断研究开发ꎬ其在渔业上的应用也将会更加深入ꎮ目前ꎬ在捕捞渔具方面UHMWPE纤维已经在我国拖网渔具中进行了试验与投入ꎬ结果表明:与普通PE网具相比ꎬUHMWPE网具具有更好的综合性能ꎻ但由于普通PE网具已经在国内大规模使用以及更换网具需要巨大成本ꎬ导致UHMWPE纤维在渔业领域的大面积应用还需要一个漫长的过程[47-50]ꎮUHMWPE纤维凝胶纺丝过程中大量使用有机溶剂且工艺复杂ꎬ成本高昂的同时引起环境污染等问题ꎬ所以应该寻找更加简便的方法进行制备ꎮ水产增养殖设施长期处于海水中ꎬ设施表面会被污损生物附着ꎬ这对UHMWPE纤维的防污功能或UHMWPE绳网防污处理技术提出了新的要求ꎮ此外ꎬUHMWPE纤维抗蠕变性也是一个难题ꎬ今后应进一步加强渔用UHMWPE纤维的防污功能与抗蠕变性研究ꎮ随着新材料技术的持续创新ꎬUHMWPE纤维新材料的综合性能将会得到进一步提高ꎮ普通纤维材料已难以满足现代渔业发展需要ꎬ渔用UHMWPE纤维的研发与创新应用ꎬ满足了现代渔业的发展需要ꎬ因此ꎬUHMWPE纤维在渔业领域的应用领域非常广阔ꎮ在UHMWPE标准方面ꎬ随着UHMWPE纤维在渔业领域应用范围的不断扩大ꎬ我国应尽快制定«超高分子量聚乙烯网片绞捻型»㊁«超高分子量聚乙烯网片单线单死结型»㊁«超高分子量聚乙烯网片单线双死结型»㊁«超高分子量聚乙烯拖网»㊁«超高分子量聚乙烯网箱»和«超高分子量聚乙烯养殖围网»等行业标准ꎬ以满足现代渔业的发展需要ꎬ推动渔用材料的技术升级ꎬ提高捕捞渔具和水产增养殖设施的安全性ꎮ参考文献:[1]㊀石建高.渔业装备与工程用合成纤维绳索[M].北京:海洋出版社ꎬ2016:1-52.[2]㊀唐启升.水产养殖绿色发展咨询研究报告[M].北京:海洋出版社ꎬ2017:1-312.[3]㊀石建高ꎬ王鲁民ꎬ陈晓蕾ꎬ等.渔用合成纤维新材料研究进展[J].渔业信息与战略ꎬ2008ꎬ23(5):7-10. [4]㊀王㊀磊ꎬ闵明华ꎬ石建高ꎬ等.UHMWPE纤维研发与生产现状[J].MaterialSciencesꎬ2013ꎬ3(5):192-198. [5]㊀石建高.海水抗风浪网箱工程技术[M].北京:海洋出版291。
聚甲醛制备及其可纺性研究
苏科舜;李响;李洪娟;王亚涛
【期刊名称】《煤炭与化工》
【年(卷),期】2024(47)2
【摘要】通过聚甲醛制备及其可纺性能研究,系统分析了聚甲醛中共聚单体(DOL)、催化剂(CA)添加量,产品熔融指数(MFR)对聚甲醛纺丝性能的影响。
研究结果表明,
适当提高聚甲醛中DOL、降低CA含量和提高产品MFR有助于改善聚甲醛的纺丝性能,其中DOL和CA添加比例分别为3%~6%和2~3 ppm,MFR控制在
8.8~19.8 g/10 min时聚甲醛的纺丝性能最佳,制备的聚甲醛纤维拉伸强度可达6.6 g/d。
通过对不同纺丝性能的聚甲醛样品进行熔融指数、结晶性能、球晶形态和热稳定性能测试分析,明确了聚甲醛熔融指数、结晶度和热稳定性能是影响聚甲醛纺
丝性能的关键技术指标,球晶形态是次要技术指标。
【总页数】5页(P134-138)
【作者】苏科舜;李响;李洪娟;王亚涛
【作者单位】开滦(集团)有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ322.42
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水产甲醛用途水产甲醛是一种常见的食品添加剂,它具有防腐、杀菌和保鲜等作用。
在水产加工和储存过程中,水产甲醛被广泛应用,其主要用途如下:首先,水产甲醛可以用于水产品的防腐。
水产产品在采捕、加工和运输过程中会受到细菌和霉菌的侵害,而添加适量的水产甲醛可以有效抑制细菌和霉菌的生长,延缓水产产品的腐败速度,提高水产产品的质量和外观,延长其货架期。
其次,水产甲醛可以用于鱼类的防腐。
鱼类富含蛋白质,容易受到细菌和酵素的作用而导致腐败。
在处理鱼类时,可以通过在水中添加适量的水产甲醛,将鱼浸泡在甲醛溶液中一段时间,以达到杀菌、防腐的效果,保持鱼类的新鲜度。
此外,水产甲醛还可以用于水产制品的保鲜。
水产制品制作的过程中,会添加一些调味料和添加剂,其中包括水产甲醛。
水产甲醛能够与水产制品中的蛋白质发生反应,形成与蛋白质的交联。
这个反应会使蛋白质的分子结构变得坚固,从而改变了蛋白质的性质,延缓了水产制品的腐败速度,使其在储存和运输期间保持新鲜的口感和质量。
另外,水产甲醛还可以用于水产品的漂白。
在水产产品的加工中,为了提高产品的外观,通常会使用漂白剂对产品进行漂白。
水产甲醛可以作为一种漂白剂使用,通过氧化作用去除水产产品中的色素和异味,提高产品的外观和口感。
此外,水产甲醛还可以用于水产品的消毒。
水产产品在加工和包装过程中,为了确保产品的卫生安全,通常需要进行消毒处理。
水产甲醛具有杀菌、消毒的作用,可以有效去除水产品中的细菌和病原体,提高产品的质量和安全性。
总结起来,水产甲醛作为一种常见的食品添加剂,在水产加工和储存过程中发挥着重要作用。
它可以用于水产产品的防腐、鱼类的防腐、水产制品的保鲜、漂白和消毒。
然而,由于水产甲醛对人体健康的潜在风险,一些国家和地区对其使用进行了限制和监管。
因此,在使用水产甲醛的过程中,应严格控制使用量和使用条件,确保产品的安全性和质量。
三聚甲醛及多聚甲醛树脂的合成、性能与应用前景分析新疆五家渠市831300摘要:本文综述了三聚甲醛及多聚甲醛树脂的合成方法、性能特点以及在不同领域的应用前景。
三聚甲醛作为一种重要的化学品,在聚合物领域具有广泛的应用,其合成途径涵盖了传统的甲醛缩聚法和新型的催化合成法。
多聚甲醛树脂以其优异的耐热性、耐化学性和机械性能,在涂料、胶粘剂、复合材料等领域展现出巨大潜力。
然而,其合成过程中的副产物及对环境的影响也需考虑。
关键词:三聚甲醛、多聚甲醛树脂、合成方法、性能特点、应用前景。
引言:近年来,随着工业技术的不断进步,三聚甲醛及多聚甲醛树脂作为其重要衍生物引发了广泛关注。
这些化合物不仅在聚合物领域具备多样应用,还在涂料、胶粘剂和复合材料等领域展现出独特潜力。
本文将探讨它们的合成方式、独特性能以及前瞻性应用,同时也关注其制备过程中的环境影响。
通过深入剖析三聚甲醛及多聚甲醛树脂,我们将揭示这些化合物在未来可持续发展中的关键作用。
一、三聚甲醛的合成方法及其演变三聚甲醛,化学上称为脲醛或三聚脲,是一种具有重要化学结构的有机化合物。
其合成方法的发展经历了多个阶段,从传统的甲醛缩聚法到如今的催化合成法,呈现出多样性和进步性。
传统甲醛缩聚法一直是三聚甲醛最早采用的合成方法之一。
该方法通过将甲醛溶液置于碱性媒介中,在高温下进行缩聚反应。
虽然这种方法简单,但存在产物纯度低、副反应多等问题。
随着技术的不断革新,催化合成法逐渐成为主流。
催化合成法利用催化剂引导三聚甲醛的合成。
一种典型的方法是采用金属催化剂,如氯化锌、铜催化剂等,加速甲醛分子的缩聚。
这些催化剂可以有效降低反应温度和提高产物纯度,同时减少副反应。
近年来,生物催化合成法也引起了关注,利用酶催化方法在温和条件下合成三聚甲醛,具有绿色环保的特点。
随着合成方法的不断演变,三聚甲醛的结构和性能也得到了进一步研究。
传统合成方法往往难以控制产物的分子结构和分子量分布,而催化合成法在这方面具有优势,能够制备出更加均一的产物。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。