1、合成纖維性能及其影響因素初探 （上海海洋大學12級海洋漁業科學與技術2班，上海海洋大學海洋科學學院）摘要：不同網具的不同部位的網片受力是不同的，因此，在不同的部位應該使用性能不同的網線，為了設計出高效易用的網具，一定要根據不同網具的性能來選擇附和網具作業時特點的材料在配合以成熟符合的制作工藝，這對網具的壽命以及漁獲性能有極大的改善，為了能夠比較合理有效地利用漁用合成纖維，我們必須對合成纖維的性能有深入的了解。本文介紹了幾種影響合成纖維性能的因素。 REF _Ref445835084 r h * MERGEFORMAT 1關鍵詞：合成纖維，性能，影響因素目前來說，漁用網具的材料用得比較廣泛的是聚

2、乙烯，簡稱PE。普通漁用網具材料的種類繁多，有聚乙烯（PE）、聚酰胺纖維（錦綸PA）、聚酯纖維（滌綸PES）、聚丙烯纖維（丙綸PP）、聚乙烯醇纖維（維綸PVA）、聚氯乙烯纖維（氯綸PVC）、聚偏二氯乙烯纖維（偏氯綸PVD）、紡尼龍、芳綸等，聚乙烯、滌綸、錦綸和丙綸在漁業中用得較多。 REF _Ref445835118 r h * MERGEFORMAT 2一般來說強度：芳綸錦綸滌綸紡尼龍。 REF _Ref445835156 r h * MERGEFORMAT 3。合成纖維材料的種類，網線結構，有無加芯，網片結節方式和濕度都對合成纖維的性能有所影響。1 不同合纖材料的性能 1.1 聚乙烯的性能

3、一般來說，我們稱單絲是網線的基本組成單位，單絲的性能與網線的性能息息相關。從上世紀三十年代中期，制造聚乙烯的第一個專利在德國被申請，聚乙烯已經發展了70多個年頭，我們國家的聚乙烯發展迅速，位列世界第五。 REF _Ref445835196 r h * MERGEFORMAT 4用聚乙烯制成的網線，因其抗拉伸強度好，柔挺性及抗沖擊性能好，比重較小，表面光滑以及較小的比重，在漁業中得到了很快的推廣，一般來說，網線的斷裂強度（抗拉強度）與單絲的斷裂強度成正比例關系，制作網線的單絲的強度越高，則網線的斷裂強度就越高。 REF _Ref445835212 r h * MERGEFORMAT 5 1.2

4、錦綸的性能錦綸一般成為尼龍，是世界上出現的第一種合成纖維。尼龍的耐磨性較好，所以在網具中易磨損的部位可以用錦綸網線來編織，如拖網底部，網衣結合處等。尼龍吸濕性較好，這造成了網衣一方面因吸水過多而變得沉重，網阻變大，另一方面，對網線的強度也有關系，這點會在下面的討論中提到。尼龍的彈力非常好，這一點也得從兩方面來看，一方面網衣易變形，另一方面網衣也不易斷裂。錦綸密度很小，彈性好，很耐疲勞破壞，化學穩定性也較好，不耐酸但是耐堿。 REF _Ref445835233 r h * MERGEFORMAT 6 1.3 滌綸的性能滌綸，在我國俗稱“的確良”，在三大合成纖維中，滌綸是工藝最簡單的一種，因此價格

5、也相對便宜，但強度上要較錦綸弱些，但比比棉花的強度大了近1倍，比羊毛的強度大了3倍，耐磨性也僅次于錦綸，再加上吸水性一般，滌綸的性價比還是很高的。在張守勛寫的滌綸材料在圍網上的應用概況一文中，可以總結歸納出以下幾個結論：滌綸除了伸長率外，各項指標總纖度、強度、粘度和比重基本符合圍網網絲的生產要求。滌綸加工的網片柔挺度好，吸水量極少，濾水性能較好，抗光性能較好，防腐性好，網線濕強力基本保持不變，是非常理想的漁具材料。因為滌綸具有以上兩條的優點，在實際的生產作業中，比以錦綸為材料的網具的使用壽命長了一倍多，極大減少了網具的材料成本。由于滌綸的比重較大，所以以滌綸為材料的網具的沉降速度較快，在圍網作

6、業中，能以較快的速度網住魚群。根據網位儀的數據，有結滌綸圍網的沉降速度比有結錦綸圍網的沉降速度快30%。經過了四個魚汛的作業時間，有結滌綸圍網的漁獲量比有結錦綸圍網的漁獲量提高了15%多。雖然滌綸材料在網具上的優勢是顯而易見的，但仍存在一些不足，主要表現在網片的結節強力損失較大，是因為滌綸網線的伸長率略低。因為伸長率低，后果是吉米諾骨牌式的，韌性差，再而斷裂功低，所以網線較易被掛斷。雖然滌綸的濕強力保持不變，但滌綸的抗彎曲能力一般，結節強力幾乎減少了一半，再加上抗磨性比錦綸差，所以，滌綸不宜放在易磨損的部位，如上網衣和下網衣的加強部位和取魚部。因為結節強力損失過多，因此可以嘗試下無結網衣。總結

7、一下滌綸的特性就是，強度高，耐腐，耐光，耐熱，耐酸不耐堿，保形性較好。 REF _Ref445835333 r h * MERGEFORMAT 7 1.4 維綸的性能維綸的最大特點就是吸濕性特別大，是合成纖維中最好的，有“合成棉花”之稱。強度比錦綸和滌綸差，但是其化學穩定性十分良好，耐堿不耐酸，彈性較差，耐熱性一般。維綸長期浸泡在海水中不易降解。由于普通的合成纖維材料的優缺點十分明顯，如何才能同過其他手段來改良普通合成纖維的缺點，而不損壞其優點呢，下文介紹了四種方法。2 網線結構對合成纖維性能的影響網片的結構以捻線和辮線為主，辮線強力高于捻線強力。一般通過若干個短絲或長絲來捻成一種紗，稱為單紗

8、；通過若干個單紗加捻形成的線叫做捻線；但是辮線卻不需要加捻，辮線是通過有一定數量的單絲的股線互相穿連交叉而形成的，辮線的結構具有良好的穩定性，且不易變形。辮線分為加芯辮線和空芯辮線，強度也有所不同，顯而易見加芯辮線比空心辮線的強度好。 REF _Ref445835118 r h * MERGEFORMAT 2捻線以及辮線的性能參差不齊，究其原因主要是辮線和捻線所使用的單絲的材料好壞，設計網線的結構差異以及制作工藝的不同。 REF _Ref445835406 r h * MERGEFORMAT 8材料的原因在上述的文章里已經說明，一般使用網片柔挺度好，吸水量極少，濾水性能較好，抗光性能較好，防腐

9、性好，網線濕強力基本保持不變的滌綸和強度更好的但價格略貴的錦綸。 制作工藝的世界各地也是不盡相同。PA膠絲線以我國大連產的為最好；PA網線以我國上海產的為最好；PE單絲捻線以我國江蘇產的為最好；PA 長絲三股捻繩國標優級品的強度比日本同類的產品（性能接近國標二級品）高40%，比德國同類的產品（接近國標一級品）高20%；PE單絲三股捻繩的國標優等品的強度與國際標準接近，但是比日本同類的產品的強度低了10%。 REF _Ref445835084 r h * MERGEFORMAT 1在孟祥磊的“PE辮線和捻線一次拉伸斷裂特性”實驗中，可以得到的結論是，擁有的單絲數相同時，聚乙烯（PE）辮線的斷裂強

10、力要大于聚乙烯（PE）捻線的斷裂強度，即擁有的單絲數相同時，辮線的斷裂特性優于捻線，且加芯辮線的斷裂特性優于空芯辮線；在他的“PE辮線和捻線二次拉伸斷裂特性”實驗中，結合“PE辮線和捻線一次拉伸斷裂特性”實驗的結論可以得到的結論是，擁有的單絲數相同時，聚乙烯（PE）辮線和捻線的二次拉伸斷裂特性比一次拉伸斷裂特性都有所提高，但是辮線的二次拉伸斷裂特性要好于捻線，加芯辮線的二次拉伸斷裂強力增加率和結節強力增加率都略大于比空芯辮線；在他的“PE辮線和捻線多次拉伸斷裂特性”實驗中，可以得到的結論是，擁有的單絲數相同時，辮線的多次拉伸斷裂特性是優于捻線的，辮線的多次拉伸斷裂強力比捻線大，而且辮線的斷裂強

11、力產生增加的次數也比捻線要多。 REF _Ref445835406 r h * MERGEFORMAT 8由于比較中辮線和捻線都是由同一規格的單絲制作而成的，故其吸濕性、化學穩定性、彈性、耐疲勞和耐老化性能等相近就不作延伸。3加芯對合成纖維性能的影響 加芯的研究這里挑選PE辮線為研究對象，來主要研究其強力性能、延伸性能、耐磨性能、耐疲勞性能以及其柔挺性能的影響。 3.1 強力性能有時網線的強度達不到漁具拉力的要求，如拖網力綱、下綱等，這時會在網線里加一根鋼絲，就做成了我們常說的鋼絲繩。鋼絲繩是指用幾根鋼絲捻成股，再以繩芯為中心，由一定數量股網線相互纏繞而成。繩芯的作用主要是增加鋼絲繩的彈性和韌

12、性，還可以做到潤滑鋼絲、減輕摩擦的功能，能大大提高鋼絲繩的使用壽命。加芯辮線的斷裂特性優于空芯辮線，加芯辮線的二次拉伸斷裂強力增加率和結節強力增加率都略大于空芯辮線。擁有的單絲數相同時，空芯辮線結節斷裂伸長率和斷裂伸長率比捻線要大，加芯辮線結節斷裂伸長率和斷裂伸長率要比捻線小。 REF _Ref445835406 r h * MERGEFORMAT 8 3.2 延伸性能網線在外力的作用下，產生變長的形變的性能稱為延伸性能。改變辮線延伸性能的因素有辮線的結構、節距和每股絲數以及線芯數，這里我們只研究線芯的數量。研究表明，當線芯數為零時，辮線表現出來的延伸性能和股線是一樣的，但是，隨著線芯數的增加

13、，其彈性恢復率稍稍增加，即延伸性能變好。 3.3 耐磨性能耐磨性能簡單的說就是耐機械磨損的性能。通過實驗表明，在股線的規格和數目相同的情況下，隨著線芯的數目的增加，辮線的強度的保持率也在增加，因為在初期的磨損中，以外層的股線接受摩擦，線芯未受影響，隨著線芯數目的增加，辮線的強度保持率也增加，即耐磨性能變好。 3.4 耐疲勞性能耐疲勞性能簡單的說就是能承受反復使用的程度。通過實驗表明，在股線的規格和數目相同的情況下，隨著線芯的數目的增加，辮線的耐疲勞強度隨著變好。 3.5 柔挺性能 柔挺性是指網線抗橫彎曲變形的能力。通過實驗表明，股數相同的辮線，隨著線芯數目的增加，辮線的柔挺性能也變好。 REF

14、 _Ref445835118 r h * MERGEFORMAT 2 4 網線結節方式對合成纖維性能的影響世界上第一個無結網衣誕生在上世界二十年代初的日本，由于無結網片的強度較高，網片面積一樣時網線的面積較小，濾水性較好這些較好的漁用特性，迅速風靡世界。經過無數漁船作業的檢驗，無結網衣能有效減少拖網作業是的水阻。從上世紀八十年代出起，我國開始使用滌綸（PES）制作的無結網，經過我國科研人員近三十年的不斷探索研究，我國已經具備了制造高質量的滌綸（PES）無結網衣的能力，目前已能量產。通過海上作業可以證明，使用滌綸（PES）無結節網片制作的圍網，漁獲量較尼龍（PA）網片制作的圍網有較大的提高，上面

15、也提到了PES的價格也比PA要少很多。 REF _Ref445835084 r h * MERGEFORMAT 1由于網線在網結處造成應力集中，所以網結處的強度是最低的。網結的強度與網線材料的種類、表面的摩擦系數、纖維的粗細和內部結構有關。構成網結的網線的應力隨著外力的增大而增大，結節處網線的摩擦力也變大，但網線的應力形變卻隨之變小，最終應力形變會停止，從而應力的集中點就從網結的內部轉移到網結和目腳的交界處，并且應力集中在曲率最大的一根目腳上，這根目腳隨之斷裂。網線間的摩擦力有利于結強保持率。 REF _Ref445835563 r h * MERGEFORMAT 9在其他所有因素都相同時，各

16、種材料的網線結成的網結的牢度有很大差異。粗捻線聚乙烯（PE）材料的網結的結牢度比尼龍（PA）材料的要高很多，細捻線尼龍（PA）、聚乙烯（PE）、滌綸（PES）三種材料的網結的結牢度十分接近，單絲中尼龍（PA）的結牢度是最低的。在其他所有因素都相同時，結牢度與網線的綜合線密度成正相關，并且兩者是冪指數關系。在目腳的牽拉作用下，Z捻向的聚乙烯（PE）網線的結牢度：雙活結活結雙死結S型死結Z型死結。當網線規格一樣時打Z型死結，結牢度與所受應力大小成正相關，且兩者為線性關系。再有，網線的捻向也影響結牢度。 REF _Ref445835576 r h * MERGEFORMAT 10由于比較中有結和無結

17、網線都是由同一規格的單絲制作而成的，故其吸濕性、化學穩定性、彈性、耐疲勞和耐老化性能等相近就不作延伸。5 濕度對合成纖維性能的影響 長江水產研究所資源捕撈研究科室曾進行過漁用合成纖維的技術性研究，他們選取了國內外的錦綸，乙綸和維綸在不同線號數時，不同的干濕狀態下進行拉力測試，從中可以得出的結論為：錦綸網線的濕強度較干強度下降了約5%到17%之間，其中，大多數降低了約10%到15%之間。錦綸網線斷裂前的干伸長度大約是31.4%到40.4%之間，而濕伸長度較干伸長度略少，約為28.2%到37.4%之間；錦綸網線的濕結節強度比無結節干線強度降低了大約37.5%到50%，只有干強度的50%到62.5%

18、。但是乙綸纖維就有所不同：根據國外的資料數據整理歸納，乙綸纖維的濕強度是不變的，但是根據本國生產的乙綸纖維實驗測定的結果表明，乙綸纖維的濕17強度是稍微有點增加的，這個數字大約是1.44%到8.4%；乙綸纖維的干伸長大約是16.8%到22.1%之間，濕伸長比較干伸長大約少了14.6%到20.3%，乙綸濕結節強度不穩定，其降低的幅度過大，這個數字在29.5%至50.5%之間，但是，絕大部分的濕結強度至少達到了干強度的55%；維綸的濕強度表明，濕強度較干強度要降低17%到30%，濕伸長大約是20.1%到27.5%，干伸長大約是17.4%到22.5%，維綸網線濕結節強度只有無結干線的40.8到51.

19、4%。 REF _Ref445835591 r h * MERGEFORMAT 11由于比較中有結和無結網線都是由同一規格的單絲制作而成的，故其吸濕性、化學穩定性、彈性、耐疲勞和耐老化性能等相近就不作延伸。一般來說，濕網線的化學穩定性和耐老化性能要比干網線差，耐疲勞性能等基本相近。6 回顧歷史，展望未來我們國家的水產品總量從上世紀九十年代起就已經成為了世界第一，1997年就達到了3600多萬噸，占到了世界水產品總產量的四分之一以上，世界的人均水產品占有量為20千克，而我們國家的人均水產品占有量達到了27.8千克。我們國家的漁業發展的趨勢是增長的，這個趨勢將長期延續下去，而我們國家已經成為世界漁

20、業產量增長最突出的國家。 REF _Ref445835604 r h * MERGEFORMAT 12上世紀以來，合成纖維漸漸成了漁業作業材料的主體，在實際作業中已漸漸替代天然纖維，如麻、蠶絲、棉花制品等，價格比天然纖維低，性能比天然纖維好，潛移默化地為我國漁業的發展增添了一份不可或缺的力量。漁用合成纖維在發展上也超過了天然纖維，如超高分子量聚乙烯纖維，可生物降解纖維等。 REF _Ref445835618 r h * MERGEFORMAT 13漁用合成纖維是我們國家乃至世界及其重要的生產資料，世界漁業產量的提高歸功于漁用合成纖維的快速發展，與此同時，因漁用合成纖維而得益的世界漁業也為合成纖

21、維材料提供了廣闊的市場以及巨大的發展前景。 REF _Ref445835604 r h * MERGEFORMAT 12隨著人類對材料性能要求的不斷提高，人工合成纖維如普通的聚乙烯（PE）、聚酰胺纖維（錦綸PA）、聚酯纖維（滌綸PES）、聚丙烯纖維（丙綸PP）、聚乙烯醇纖維（維綸PVA）、聚氯乙烯纖維（氯綸PVC）等已經不能滿足人們的需求。索性人類從未停止探索的腳步，第二次世界大戰以后，世界形成兩極格局，美國和蘇聯為了軍備和航空技術的需要，開發了質量輕，耐高熱，強度高的新復合纖維材料，進而進行了超強纖維的研究與開發。超強聚合物纖維材料研究的理論依據是，高分子晶態結構理論上具有極高的拉伸強度和彈

22、性模量，而目前普通纖維的強度只有理論強度值的2%到4%。其技術途徑是高分子的二次結構控制和分子設計。 REF _Ref445835734 r h * MERGEFORMAT 14目前開發出的超強纖維有超強聚芳胺纖維（PPTA），超強聚乙烯纖維（UHMWPE），聚苯并唑（PBO），超強聚酰胺纖維6（PA6）等。超強纖維材料在圍網中可以大大減少網具網線和鋼索如上綱、下綱和浮子綱的粗度，減少浮子數，減少網具占用甲板的空間，延長網具的使用壽命。 REF _Ref445835734 r h * MERGEFORMAT 14漁業中以超強聚乙烯纖維（UHMWPE）用得比較多，目前僅有日本、美國、荷蘭和我國才

23、能大規模生產。用超強纖維制作的繩索與普通材料合成的纖維材料相比，在相同規格下，斷裂強力是尼龍（PA）材料的4倍，聚乙烯（PE）材料的5倍，其直徑能比相同斷裂強力的尼龍（PA）材料減少40%到50%，比聚乙烯（PE）材料減少50%到60%。 REF _Ref445835771 r h * MERGEFORMAT 15我們不僅可以在超強纖維這個方向上研究，還可以研究著色材料的應用，利用著色技術，使網線達到不同的顏色，可以盡可能減小網線在水中的能見度，還能抗老化，延長使用壽命。在超強聚酰胺纖維6（PA6）網線上著色后用作圍網材料，性能媲美國外同類圍網。著色材料較傳統的染色網在耐老化、抗光性和著色強度

24、上有較大提高。 REF _Ref445835084 r h * MERGEFORMAT 1海洋生物大都有趨光性，所以發光網線就營運而生了。發光網線能發出微弱的光，能明顯吸引趨光生物。將發光網衣放置與拖網的某些部位，吸引魚類進入網囊。日本在上世紀八十年代出就研制出了此類網線，并且應用在拖網上已有成效，英國也曾開發過目前在實驗階段，我們國家則起步較晚，目前尚處于經驗積累階段，前景可觀。 REF _Ref445835885 r h * MERGEFORMAT 16我國在超高強度合成纖維，著色技術和發光網線仍有不小的差距，因此，我國在先進材料的使用上涉及過少。我國必須在這方面在漁業生產中有所運用，與此同時，先進的技術帶動帶來合纖性能進一步提高，相信在未來，我國科技的發展一定使漁用合成纖維的性能達到前所未有的高度。參考文獻：萬榮, 唐衍力, 杜首恩. 漁用合成纖維材料強度性能的比較與分析J. 青島海洋大學學報,