一种石墨烯增强聚甲醛绳缆的制备工艺制造技术

本发明专利技术属于聚甲醛绳缆技术领域，尤其为一种石墨烯增强聚甲醛绳缆的制备工艺，包括以下制备步骤：步骤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，碳纤维3～7份，石墨烯0.1～0.3份，分散剂2～5份，紫外线吸收剂0.2～0.4份、补强剂0.1～0.3份，抗氧剂0.6～1份。本发明专利技术采用聚甲醛、高分子聚乙烯、碳纤维和石墨烯为主要原料，使聚甲醛绳缆具有高模量、高韧性和高耐磨的特性，同时具有良好的耐高温性能；石墨烯对聚甲醛起到异相成核作用，使聚甲醛绳缆具有高拉伸强度，力学性能优异，进一步提高了聚甲醛纤维的强度和耐磨性能够使石墨烯的片层分隔开来，避免其聚集，使石墨烯分散更为均匀。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯增强聚甲醛绳缆的制备工艺
本专利技术涉及聚甲醛绳缆
，具体为一种石墨烯增强聚甲醛绳缆的制备工艺。
技术介绍
石墨烯是2004年才发现的一种有奇异性能的新型材料，它是由碳原子组成的二维六角点阵结构，具有单一原子层或几个原子层厚度。石墨烯具有高的电、热导率，良好的机械强度等诸多优点，已经在材料与工程领域广泛应用。结构完整的石墨烯是由稳定的苯六元环组成的二维晶体，表面呈惰性，化学稳定性高，并且石墨烯片层之间有较强的范德华力，容易聚集，难溶于其他介质，从而在一定程度上阻碍了石墨烯的进一步研究和应用。聚甲醛是一种热塑性工程塑料，在较大的温度范围内具有较高的弹性模量、硬度和刚性等机械性能。因此，聚甲醛作为船用绳缆制造原料逐渐得到应用。但现有的聚甲醛结晶度较高，晶粒大，导致其缺口敏感性大，冲击韧性低，现有技术也有利用石墨烯对聚甲醛进行增强，但石墨烯在聚合物内容易聚集的问题没有得到解决，且制得的聚甲醛绳缆的强度仍有待提高，其耐高温性能不能满足使用需求。
技术实现思路
（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种石墨烯增强聚甲醛绳缆的制备工艺，解决了现有的聚甲醛绳缆存在强度不足、韧性低，石墨烯分散性较差，耐高温性能不佳的问题。（二）技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种石墨烯增强聚甲醛绳缆的制备工艺，包括以下制备步骤：步骤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，碳纤维3～7份，石墨烯0.1～0.3份，分散剂2～5份，紫外线吸收剂0.2～0.4份、补强剂0.1～0.3份，抗氧剂0.6～1份；步骤S2：采用离子轰击的方式向石墨烯内掺入非金属元素，对石墨烯进行元素掺杂改性；步骤S3：将经S2步骤改性所得的石墨烯与聚甲醛、高分子聚乙烯、碳纤维及石墨烯加入到反应器内，在400～800r/min的条件下混合均匀，完成混合后向反应器内依次加入分散剂、紫外线吸收剂、补强剂和抗氧剂，在800～1200r/min、反应温度为90～100℃的条件下搅拌反应20～30min，再通过双螺杆挤出机进行熔融混炼，挤出造粒，得到石墨烯增强聚甲醛与高分子聚乙烯复合母粒；步骤S4：采用熔融纺丝的方式将经S3步骤制得的石墨烯增强聚甲醛与高分子聚乙烯复合母粒纺成纤维束，纤维束经冷却、拉伸、热定型和卷绕制得石墨烯增强聚甲醛与高分子聚乙烯共混纤维；步骤S5：将经S4步骤所得石墨烯增强聚甲醛与高分子聚乙烯共混纤维加捻编织，即得石墨烯增强聚甲醛绳缆。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述S1步骤中分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯和聚乙烯醇中的一种。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述S1步骤中紫外线吸收剂采用紫外线吸收剂UV-9、UV-531、UV-326、UV-328和UV-1164产品中的一种。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述S1步骤中补强剂采用纳米二氧化硅。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述S1步骤中抗氧剂为四（β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸）季戊四醇酯、β-（4-羟基苯基-3，5-二叔丁基）丙酸正十八碳醇酯、2，6-二叔丁基对甲苯酚和4，4'-硫代双（6-叔丁基-3-（甲基）苯酚）中的一种。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述S2步骤中非金属元素为硫、氮、磷、碳、硅和硼中的一种或多种。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述S4步骤中拉伸方式为高温油浴拉伸，拉伸6～10倍，油浴温度80～100℃，高温油浴时间5-10秒钟。（三）有益效果与现有技术相比，本专利技术提供了一种石墨烯增强聚甲醛绳缆的制备工艺，具备以下有益效果：该石墨烯增强聚甲醛绳缆的制备工艺，采用聚甲醛、高分子聚乙烯、碳纤维和石墨烯为主要原料，加入高分子聚乙烯和碳纤维后，使聚甲醛绳缆具有高模量、高韧性和高耐磨的特性，同时具有良好的耐高温性能；石墨烯对聚甲醛起到异相成核作用，使聚甲醛绳缆具有高拉伸强度，力学性能优异，进一步提高了聚甲醛纤维的强度和耐磨性，采用离子轰击的方式向石墨烯内掺入硫、氮、磷、碳、硅、硼等非金属元素，能够使石墨烯的片层分隔开来，避免其聚集，使石墨烯分散更为均匀，以此达到提高聚合物复合材料整体性能的目的。附图说明图1为本专利技术石墨烯增强聚甲醛绳缆的制备工艺步骤示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1请参阅图1，本专利技术提供以下技术方案：一种石墨烯增强聚甲醛绳缆的制备工艺，包括以下制备步骤：步骤S1：取以下重量份的原料：聚甲醛60份，高分子聚乙烯26份，碳纤维7份，石墨烯0.3份，分散剂5份，紫外线吸收剂0.4份、补强剂0.3份，抗氧剂1份；步骤S2：采用离子轰击的方式向石墨烯内掺入非金属元素，对石墨烯进行元素掺杂改性；步骤S3：将经S2步骤改性所得的石墨烯与聚甲醛、高分子聚乙烯、碳纤维及石墨烯加入到反应器内，在400r/min的条件下混合均匀，完成混合后向反应器内依次加入分散剂、紫外线吸收剂、补强剂和抗氧剂，在8000r/min、反应温度为90℃的条件下搅拌反应20min，再通过双螺杆挤出机进行熔融混炼，挤出造粒，得到石墨烯增强聚甲醛与高分子聚乙烯复合母粒；步骤S4：采用熔融纺丝的方式将经S3步骤制得的石墨烯增强聚甲醛与高分子聚乙烯复合母粒纺成纤维束，纤维束经冷却、拉伸、热定型和卷绕制得石墨烯增强聚甲醛与高分子聚乙烯共混纤维；步骤S5：将经S4步骤所得石墨烯增强聚甲醛与高分子聚乙烯共混纤维加捻编织，即得石墨烯增强聚甲醛绳缆。具体的，S1步骤中分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。具体的，S1步骤中紫外线吸收剂采用紫外线吸收剂UV-9。具体的，S1步骤中补强剂采用纳米二氧化硅。具体的，S1步骤中抗氧剂为四（β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸）季戊四醇酯。具体的，S2步骤中非金属元素为硫、氮、磷三种元素。具体的，S4步骤中拉伸方式为高温油浴拉伸，拉伸6倍，油浴温度80℃，高温油浴时间5秒钟。实施例2请参阅图1，本专利技术提供以下技术方案：一种石墨烯增强聚甲醛绳缆的制备工艺，包括以下制备步骤：步骤S1：取以下重量份的原料：聚甲醛72份，高分子聚乙烯22份，碳纤维3份，石墨烯0.1份，分散剂2份，紫外线吸收剂0.2份、补强剂0.1份，抗氧剂0.6份；步骤S2：采用离子轰击的方式向石墨烯内掺入非金属元素，对石墨烯进行元素掺杂改性；步骤S3：将经S2步骤改性所得的石墨烯与聚甲醛、高分子聚乙烯、碳纤维及石墨烯加入到反应器内，在600r/min的条件下混合均匀，完成混合后向反应器内依次加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯增强聚甲醛绳缆的制备工艺，其特征在于：包括以下制备步骤：/n步骤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，碳纤维3～7份，石墨烯0.1～0.3份，分散剂2～5份，紫外线吸收剂0.2～0.4份、补强剂0.1～0.3份，抗氧剂0.6～1份；/n步骤S2：采用离子轰击的方式向石墨烯内掺入非金属元素，对石墨烯进行元素掺杂改性；/n步骤S3：将经S2步骤改性所得的石墨烯与聚甲醛、高分子聚乙烯、碳纤维及石墨烯加入到反应器内，在400～800r/min的条件下混合均匀，完成混合后向反应器内依次加入分散剂、紫外线吸收剂、补强剂和抗氧剂，在800～1200r/min、反应温度为90～100℃的条件下搅拌反应20～30min，再通过双螺杆挤出机进行熔融混炼，挤出造粒，得到石墨烯增强聚甲醛与高分子聚乙烯复合母粒；/n步骤S4：采用熔融纺丝的方式将经S3步骤制得的石墨烯增强聚甲醛与高分子聚乙烯复合母粒纺成纤维束，纤维束经冷却、拉伸、热定型和卷绕制得石墨烯增强聚甲醛与高分子聚乙烯共混纤维；/n步骤S5：将经S4步骤所得石墨烯增强聚甲醛与高分子聚乙烯共混纤维加捻编织，即得石墨烯增强聚甲醛绳缆。/n...

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯增强聚甲醛绳缆的制备工艺，其特征在于：包括以下制备步骤：
步骤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，碳纤维3～7份，石墨烯0.1～0.3份，分散剂2～5份，紫外线吸收剂0.2～0.4份、补强剂0.1～0.3份，抗氧剂0.6～1份；
步骤S2：采用离子轰击的方式向石墨烯内掺入非金属元素，对石墨烯进行元素掺杂改性；
步骤S3：将经S2步骤改性所得的石墨烯与聚甲醛、高分子聚乙烯、碳纤维及石墨烯加入到反应器内，在400～800r/min的条件下混合均匀，完成混合后向反应器内依次加入分散剂、紫外线吸收剂、补强剂和抗氧剂，在800～1200r/min、反应温度为90～100℃的条件下搅拌反应20～30min，再通过双螺杆挤出机进行熔融混炼，挤出造粒，得到石墨烯增强聚甲醛与高分子聚乙烯复合母粒；
步骤S4：采用熔融纺丝的方式将经S3步骤制得的石墨烯增强聚甲醛与高分子聚乙烯复合母粒纺成纤维束，纤维束经冷却、拉伸、热定型和卷绕制得石墨烯增强聚甲醛与高分子聚乙烯共混纤维；
步骤S5：将经S4步骤所得石墨烯增强聚甲醛与高分子聚乙烯共混纤维加捻编织，即得石墨烯增强聚甲醛绳缆。


2.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强聚甲醛绳缆的制备工...

【专利技术属性】
技术研发人员：张爱民，姚绍庚，冯百明，贾艮克，
申请(专利权)人：扬州神龙绳业有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32