一种高分子聚乙烯船用绳缆及其制作方法
技术领域
本发明涉及绳缆技术领域，具体为一种高分子聚乙烯船用绳缆及其制作方法。
背景技术
超高分子量聚乙烯纤维的高端市场是绳网制造业，随着超高分子量聚乙烯纤维在我国实现规模化工业生产，以及生产成本和产品价格的下降，必将迅速带动中国在其国防和民用应用领域的研究和发展，尤其是在民用领域如船用绳缆生产制造业中，市场需求保持旺盛增长。
随着船舶制造远洋运输及港口拖轮的船型及装载量大型化的趋势，船舶配套要求随之进入差别化新阶段，特别是超大集装箱的船舶、特种行业的船舶、港口的拖轮、海洋工程等项目的船舶均需要一种拉伸强度高、耐冲击、耐磨、弯曲强度及弯曲模量大的新型缆绳，但现有的船用绳缆并不完全具备上述性能。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高分子聚乙烯船用绳缆及其制作方法，解决了现有的船用绳缆并不具备拉伸强度高、耐冲击、耐磨、弯曲强度及弯曲模量大等性能的问题。
（二）技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高分子聚乙烯船用绳缆，包括S捻向股和Z捻向股，所述S捻向股和Z捻向股交织成空心编织绳缆，所述S捻向股和Z捻向股均包括高分子聚乙烯纤维丝捻股以及涂覆于高分子聚乙烯纤维丝捻股表面的环氧树脂/短切碳纤维复合材料外覆层，所述环氧树脂/短切碳纤维复合材料外覆层的外表面设有外编织包覆层。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S捻向股和Z捻向股各设置有6根，6根S捻向股和Z捻向股分别对应设置有3组，每组S捻向股和Z捻向股交替空心编织。
作为本发明的一种优选技术方案，所述外编织包覆层是由尼龙单丝、涤纶单丝或聚芳酯纤维编织而成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述外编织包覆层的外表面设有耐磨层。
作为本发明的一种优选技术方案，所述耐磨层为改性聚四氟乙烯耐磨涂层，改性聚四氟乙烯耐磨涂层的填充剂为B2O3、SiO2、Ti02、ZrO2、SiC或Si3N4。
本发明还提供一种高分子聚乙烯船用绳缆的制作方法，包括以下步骤：
S、将多根高分子聚乙烯纤维丝捻成高分子聚乙烯纤维丝捻股，备用；
S、称取定量的短切碳纤维与环氧树脂粉末，对短切碳纤维表面进行改性，得到改性短切碳纤维，将定量的改性短切碳纤维与环氧树脂粉末进行机械搅拌，完成搅拌后进行熔融真空脱水，得到短切碳纤维增强环氧树脂涂料，继而将经所述S得到的高分子聚乙烯纤维丝捻股在牵引设备的牵引下，将高分子聚乙烯纤维丝捻股浸润于短切碳纤维增强环氧树脂涂料并通过烘干装置使树脂固化，使高分子聚乙烯纤维丝捻股表面形成有环氧树脂/短切碳纤维复合材料外覆层；
S、采用尼龙单丝、涤纶单丝或聚芳酯纤维，在环氧树脂/短切碳纤维复合材料外覆层外表面编织一层外编织包覆层，形成护套，并在护套外表面涂覆一层耐磨层，得到编织绳股；
S、将编织绳股分成同根数的S捻向股和Z捻向股，并将S捻向股和Z捻向股交替空心编织成高分子聚乙烯船用绳缆。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S2中，短切碳纤维与环氧树脂粉末的质量比为5-20：100。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S2中，短切碳纤维分别通过空气氧化、稀土处理和液氮低温处理得到改性短切碳纤维。
（三）有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种高分子聚乙烯船用绳缆及其制作方法，具备以下有益效果：
1、该高分子聚乙烯船用绳缆及其制作方法，绳缆分别采用6根“S”捻向的高分子聚乙烯纤维丝捻股与“Z”捻向的高分子聚乙烯纤维丝捻股交织而成，使绳缆具有良好的耐冲击、耐低温及自润滑性能，且使用过程中不易发生旋转，通过改性短切碳纤维增强环氧树脂复合材料的使用，并在环氧树脂/短切碳纤维复合材料外覆层外表面设置外编织包覆层，进一步提高绳缆的耐冲击性能的同时，使绳缆具备比强度大、比模量高、拉伸强度大、耐腐蚀、抗疲劳和结构稳定性好等优点，力学性能更优。
2、该高分子聚乙烯船用绳缆及其制作方法，通过在外编织包覆层表面涂覆耐磨层，使船用绳缆的耐磨性能更优，使用寿命更长。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的剖视图；
图3为本发明中S捻向股的结构示意图。
图中：100、S捻向股；200、Z捻向股；300、高分子聚乙烯纤维丝捻股；400、环氧树脂/短切碳纤维复合材料外覆层；500、外编织包覆层；600、耐磨层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图1-3，本发明提供以下技术方案：一种高分子聚乙烯船用绳缆，包括S捻向股100和Z捻向股200，S捻向股100和Z捻向股200交织成空心编织绳缆，S捻向股100和Z捻向股200均包括高分子聚乙烯纤维丝捻股300以及涂覆于高分子聚乙烯纤维丝捻股300表面的环氧树脂/短切碳纤维复合材料外覆层400，环氧树脂/短切碳纤维复合材料外覆层400的外表面设有外编织包覆层500。
具体的，S捻向股100和Z捻向股200各设置有6根，6根S捻向股100和Z捻向股200分别对应设置有3组，每组S捻向股100和Z捻向股200交替空心编织。
本实施例中，绳缆是由6根分别为S捻向股100和Z捻向股200交织而成，这样的编织结构使绳股不会发生旋转。
具体的，外编织包覆层500是由尼龙单丝、涤纶单丝或聚芳酯纤维编织而成。
本实施例中，由尼龙单丝、涤纶单丝或聚芳酯纤维编织而成的外编织包覆层500均具有高强度、抗撕裂、耐湿热、耐高低温、振动衰减以及优良的耐酸碱性能。
具体的，外编织包覆层500的外表面设有耐磨层600。
本实施例中，通过在外编织包覆层500的外表面设置耐磨层600，能够进一步提高绳缆的耐磨效果。
具体的，耐磨层600为改性聚四氟乙烯耐磨涂层，改性聚四氟乙烯耐磨涂层的填充剂为B2O3、SiO2、Ti02、ZrO2、SiC或Si3N4。
本实施例中，在无润滑条件下，上述填料都能使聚四氟乙烯的磨损降低1～2个数量级，其中SiC、Si3N4的耐磨效果最为明显，B2O3进一步降低了聚四氟乙烯的摩擦因数。
本发明还提供一种高分子聚乙烯船用绳缆的制作方法，包括以下步骤：
S1、将多根高分子聚乙烯纤维丝捻成高分子聚乙烯纤维丝捻股300，备用；
S2、称取定量的短切碳纤维与环氧树脂粉末，对短切碳纤维表面进行改性，得到改性短切碳纤维，将定量的改性短切碳纤维与环氧树脂粉末进行机械搅拌，完成搅拌后进行熔融真空脱水，得到短切碳纤维增强环氧树脂涂料，继而将经S1得到的高分子聚乙烯纤维丝捻股300在牵引设备的牵引下，将高分子聚乙烯纤维丝捻股300浸润于短切碳纤维增强环氧树脂涂料并通过烘干装置使树脂固化，使高分子聚乙烯纤维丝捻股300表面形成有环氧树脂/短切碳纤维复合材料外覆层400；
S3、采用尼龙单丝、涤纶单丝或聚芳酯纤维，在环氧树脂/短切碳纤维复合材料外覆层400外表面编织一层外编织包覆层500，形成护套，并在护套外表面涂覆一层耐磨层600，得到编织绳股；
S4、将编织绳股分成同根数的S捻向股100和Z捻向股200，并将S捻向股100和Z捻向股200交替空心编织成高分子聚乙烯船用绳缆。
具体的，S2中，短切碳纤维与环氧树脂粉末的质量比为5-20：100。
具体的，S2中，短切碳纤维分别通过空气氧化、稀土处理和液氮低温处理得到改性短切碳纤维。
本实施方案中，绳缆分别采用6根“S”捻向的高分子聚乙烯纤维丝捻股300与“Z”捻向的高分子聚乙烯纤维丝捻股300交织而成，使绳缆具有良好的耐冲击、耐低温及自润滑性能，且使用过程中不易发生旋转，通过改性短切碳纤维增强环氧树脂复合材料的使用，并在环氧树脂/短切碳纤维复合材料外覆层400的外表面设置外编织包覆层500，进一步提高绳缆的耐冲击性能的同时，使绳缆具备比强度大、比模量高、耐腐蚀、抗疲劳和结构稳定性好等优点，力学性能更优，通过在外编织包覆层500表面涂覆耐磨层600，使船用绳缆的耐磨性能更优，使用寿命更长。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
