[发明专利]一种铜复合尼龙材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铜复合尼龙材料及其制备方法，按照质量百分比计，包括：铜组分3～30％，偶联剂0.1～1％，抗氧剂0.1～1％，余量为尼龙；其中，铜组分为金属铜和铜氧化物质量比为0.25～4:1的粉末混合物，且粉末粒度为60～400目，经螺杆挤出、注塑成型后得到的铜复合尼龙材料用于制备海产品养殖中网箱网衣用的尼龙复合丝，强度高达55～65MPa，在海水中使用1～2年没有海生物污着，具有良好的机械性能和抗生物附着性能，且使用寿命长。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种可防海生物污着的铜复合尼龙材料及其制备方法。

背景技术

在传统的海产品养殖上，网箱网衣普遍采用尼龙材料，但是尼龙网箱耐生物附着性能较差，在海区使用一段时间后，网箱网衣上会布满海洋附着生物，其中最主要的类群是藻类、水螅、外肛动物、龙介虫、双壳类、藤壶和海鞘等。大量生物的附着，不仅影响渔网箱体内的水流畅通，减少养殖品的活动空间，而且影响养殖品的生长与口感，严重的还会导致养殖鱼类生病，故而需要养殖户频繁进行人工维护，费时费力。

有方案提出将铜粉掺入尼龙中通过共混法制备出尼龙铜复合材料，利用铜材料的天然杀菌性能实现尼龙铜复合材料抗生物污着的目的。但是根据研究，如果要有效防止海生物污着，铜临界渗出率，即防污损生物的最低渗出浓度必须达到10μɡ/cm²·d甚至更高才行，但高的铜渗出率意味着铜的腐蚀损失速度快，影响复合材料的使用寿命；因此，在抗海生物附着性能和复合材料使用寿命间存在着不可调和的矛盾。

研究发现，尼龙铜基复合材料在海水中铜的浸出速度和浸泡时间有关。随着在海水中浸泡时间变长，由于腐蚀产物在材料表面的堆积等原因，铜的浸出速度(腐蚀速度)减小，根据测试，使用金属铜作为铜离子的来源，尼龙铜材料在海水中浸泡1年后，铜的浸出速度下降至初始速度的三分之一甚至更小。实际发现，在使用初期防海生物附着效果很好，1年以后出现了海生物附着的现象，防生物附着性能下降。而要保证尼龙铜材料长时间使用仍然保持足够的铜浸出速度，必须加大复合材料中铜的含量，这会造成前期使用时铜不必要的浪费，而且在复合材料中使用过高含量的铜粉，使得材料加工性能恶化，机械性能也降低。在材料设计时就遇到两难境地：如果按照短时间铜浸出速度设计，材料长时间使用(超过1年)无法完全防止海生物附着；如果按照长时间浸泡铜浸出速度设计，则会造成铜的浪费。由于铜的价格远远高于尼龙，铜含量高也意味着材料的成本升高。综合考虑防止海生物附着和复合材料使用寿命的要求，一方面需控制复合材料中铜的渗出速度，尽可能保持铜浸出速度不要变化太大，造成铜不必要的浪费；另一方面由于铜的价格远远高于尼龙，也要尽可能降低复合材料中铜组分的使用量，但现有技术还无法实现控制尼龙铜复合材料在海水中的渗出速度，即铜组分的腐蚀速度。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种铜复合尼龙材料，利用尼龙中铜金属和铜氧化物在海水中腐蚀速度的不同，将两种类型的材料进行合理搭配，方便地控制海水中铜离子的渗出速度，实现抗海生物附着性能和复合材料使用寿命之间的平衡；得到的上述铜复合尼龙材料耐生物附着性和加工性能好，且使用寿命长。

本发明的目的还在于提供上述铜复合尼龙材料的制备方法。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种铜复合尼龙材料，按照质量百分比计，包括：铜组分3～30％，偶联剂0.1～1％，抗氧剂0.1～1％，余量为尼龙；其中，所述铜组分为金属铜和铜氧化物质量比为0.25～4:1的粉末混合物，且粉末粒度为60～400目。

进一步地，所述的金属铜为纯铜或含铜量不低于55％的铜合金。

进一步地，所述的铜氧化物为氧化铜或氧化亚铜。

进一步地，一种铜复合尼龙材料，按照质量百分比计包括：铜组分10％，偶联剂0.5％，抗氧剂0.3％，余量为尼龙，其中，所述铜组分为质量比为2:1的金属铜和铜氧化物。