CN102851782B - 一种用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝及其制造方法，该聚酰胺工业丝为将聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的切片加入半芳香族聚酰胺的切片中进行熔融共混纺丝得到的聚酰胺工业丝，聚萘二甲酸乙二醇酯的含量为1～35wt％，半芳香族聚酰胺切片的含量为65～99wt％。与现有技术相比，本发明具有强度高、耐高温、优良的热稳定性和形态稳定性、良好的耐化学腐蚀性及耐磨性等优点，断裂强度为7.5-9.5cN/dtex，断裂伸长率为10-20％，与橡胶粘合性优良，且具有抗紫外性，这种新型聚酰胺工业丝可使轮胎骨架材料的性能更加优良，满足实际生产的需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚酰胺工业丝及其制造方法，尤其是涉及一种将少量聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)加入半芳香族聚酰胺切片进行熔融共混纺丝方法制得的聚酰胺工业丝，该纤维用于轮胎骨架材料。
背景技术
聚酰胺工业丝具有强力高，耐疲劳和冲击性好、散热性好，尤其是与橡胶的粘合性好等优良性能，在世界橡胶骨架材料中一直处于主导地位。用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝为PA6、PA66等脂肪族聚酰胺纤维，但其耐热性不佳，且不抗紫外线，影响其耐候性。
半芳香族聚酰胺由于在聚酰胺分子链中引入了芳香环，从而提高了耐热性和力学性能，降低了吸水率，具有良好的耐化学腐蚀性。用半芳香族聚酰胺纺制的纤维具有高耐热性，在高温下蠕变小、收缩率低及很好的机械性能，优异的耐磨性、优异的尺寸稳定性、良好的耐化学性、良好的与橡胶的粘合性。
聚2，6-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)是一种令人瞩目的高性能的结晶性聚酯。用PEN纺制得工业丝具有优良的力学性能，即使在高温高压情况下，其弹性模量、强度、蠕变和寿命仍能保持相当的稳定性。此外，萘环结构使PEN具有优良的耐热性、耐化学药品性，更重要的是其抗紫外线性、耐辐射性方面的突出表现。但聚酯工业丝与橡胶粘合性差，浸胶费用大，约为聚酰胺工业丝的三倍多。
人们一直针对聚酯和聚酰胺工业丝的缺点进行了很多实质性的研究，并不断进行改良。
文献“PA6/PET共切片熔融共混纺丝工艺介绍”(《合成纤维》，2009，11：44-46)在锦纶6(PA6)切片中加入一定数量聚酯(PET)切片进行熔融共混纺丝，主要过程包括配料、熔融、纺丝、侧吹风冷却、上油、拉伸、卷绕成型，获得锦涤FDY工业丝。经测试锦涤工业丝的断裂强度为8.0-8.5cN/dtex，断裂伸长为15％-17％。
申请号为200810041135.7的专利公开了一种用于轮胎骨架材料锦涤工业丝及其熔融共混纺丝方法，该方法将一定比例的高粘度的PET加入到PA6切片中进行熔融共混纺丝，通过控制PET的比例及螺杆混合区温度改善两者的相容性。
在半芳香族聚酰胺工业丝切片中加入少量PEN聚酯切片进行熔融共混改性纺丝制备轮胎骨架材料，目前还没有关于此方面的相关报道。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种与橡胶粘合性优良，在橡胶中耐热性、耐疲劳性和尺寸稳定性优良，且具有抗紫外性的用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝及其制造方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝，其特征在于，由聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的切片与半芳香族聚酰胺的切片熔融共混纺丝得到，聚萘二甲酸乙二醇酯的切片含量为1～35wt％，半芳香族聚酰胺的切片含量为65～99wt％。
所述的聚萘二甲酸乙二醇酯的含量为20～30wt％，半芳香族聚酰胺切片的含量为70～80wt％。
所述的半芳香族聚酰胺结构如下：
其中：7≤n≤16，X为聚合度，50≤X≤200。
所述的n为9-14，X为80-150。
用T代表对苯二甲酸，n为胺所含碳数目，当n分别为7、10、12、16时，半芳香族聚酰胺均聚物则分别表示为PA7T、PA10T、PA12T、PA16T。
一种用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的切片和半芳香族聚酰胺的切片真空干燥后共混，将共混物输送至螺杆挤出机熔融，经纺丝箱体进行纺丝，再经环吹风冷却，上油，牵伸，卷绕成型，得到用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝。
所述的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的切片的含量为1～35wt％，半芳香族聚酰胺的切片的含量为65～99wt％。
所述的真空干燥的温度为90～130℃，真空干燥的时间为5～24h。
所述的螺杆挤出机的各区温度分别为：螺杆进料区温度控制在290-315℃；适当提高混合区三段的温度，为320-345℃，有利于二者之间酯-酰胺交换反应的进行，改善共混体系的相容性；挤压区温度控制在310-335℃；
所述的纺丝箱体的纺丝速度为2000～6000m/min。
所述的环吹风冷却的风速为0.2～0.6m/s，吹风温度为19～25℃。
牵伸过程中，其第一热辊温度100℃～130℃，第二热辊温度130℃～170℃，牵伸倍数为2～5倍。
与现有技术相比，本发明制备的新型聚酰胺工业丝，具有强度高、耐高温、优良的热稳定性和形态稳定性、良好的耐化学腐蚀性及耐磨性等优点，该工业丝断裂强度为7.5-9.5cN/dtex，断裂伸长率为10-20％，与橡胶粘合性优良，在橡胶中耐热性、耐疲劳性和尺寸稳定性优良，且具有抗紫外性，这种新型聚酰胺工业丝可使轮胎骨架材料的性能更加优良，满足实际生产的需要。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
用T代表对苯二甲酸，n为胺所含碳数目，当n分别为7、10、12、16时，半芳香族聚酰胺均聚物则分别表示为PA7T、PA10T、PA12T、PA16T。
实施例1
原料：聚对苯二甲酰庚二胺PA7T切片、PEN切片
将99wt％的PA7T切片在130℃真空干燥5h，1wt％的PEN切片在90℃真空干燥10h，将两者共混后输送至螺杆挤出机熔融，经纺丝箱体进行纺丝，再经环吹风冷却，上油，牵伸，卷绕成型。其中螺杆进料区温度为315℃，混合区三段的温度分别为330、338、345℃，挤压区温度为335℃；环吹风冷却速度为0.6m/s，吹风温度为25℃；纺丝速度为6000m/min；牵伸过程中，其第一热辊温度130℃，第二热辊温度170℃，牵伸倍数为2倍。
纺制的用于轮胎骨架材料的新型聚酰胺工业丝断裂强度为9.5cN/dtex，断裂伸长率为10％。
实施例2
原料：聚对苯二甲酰癸二胺PA10T切片、PEN切片
将65wt％的PA10T切片在110℃真空干燥10h，35wt％的PEN切片在90℃真空干燥10h，将两者共混后输送至螺杆挤出机熔融，经纺丝箱体进行纺丝，再经环吹风冷却，上油，牵伸，卷绕成型。其中螺杆进料区温度为310℃，混合区三段的温度分别为323、329、335℃，挤压区温度为330℃；环吹风冷却速度为0.4m/s，吹风温度为20℃；纺丝速度为4000m/min；牵伸过程中，其第一热辊温度120℃，第二热辊温度150℃，牵伸倍数为3倍。
纺制的用于轮胎骨架材料的新型聚酰胺工业丝断裂强度为9.0cN/dtex，断裂伸长率为12％。
实施例3
原料：聚对苯二甲酰1，12-十二碳二胺PA12T切片、PEN切片
将70wt％的PA12T切片在100℃真空干燥16h，30wt％的PEN切片在90℃真空干燥10h，将两者共混后输送至螺杆挤出机熔融，经纺丝箱体进行纺丝，再经环吹风冷却，上油，牵伸，卷绕成型。其中螺杆进料区温度为300℃，混合区三段的温度分别为320、325、330℃，挤压区温度为320℃；环吹风冷却速度为0.2m/s，吹风温度为22℃；纺丝速度为3000m/min；牵伸过程中，其第一热辊温度110℃，第二热辊温度140℃，牵伸倍数为4倍。
纺制的用于轮胎骨架材料的新型聚酰胺工业丝断裂强度为8.0cN/dtex，断裂伸长率为16％。
实施例4
原料：聚对苯二甲酰1，16-十六碳二胺PA16T切片、PEN切片
将80wt％的PA16T切片在90℃真空干燥24h，20wt％的PEN切片在90℃真空干燥10h，将两者共混后输送至螺杆挤出机熔融，经纺丝箱体进行纺丝，再经环吹风冷却，上油，牵伸，卷绕成型。其中螺杆进料区温度为290℃，混合区三段的温度分别为320、322、325℃，挤压区温度为310℃；环吹风冷却速度为0.25m/s，吹风温度为19℃；纺丝速度为2000m/min；牵伸过程中，其第一热辊温度100℃，第二热辊温度130℃，牵伸倍数为5倍。
纺制的用于轮胎骨架材料的新型聚酰胺工业丝断裂强度为7.5cN/dtex，断裂伸长率为20％。
实施例5
一种用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝，该聚酰胺工业丝为将聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的切片加入半芳香族聚酰胺的切片中进行熔融共混纺丝得到的聚酰胺工业丝，聚萘二甲酸乙二醇酯的含量为1wt％，半芳香族聚酰胺切片的含量为99wt％。
半芳香族聚酰胺结构如下：
其中：n＝7，聚合度X＝50。
用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝的制造方法包括以下步骤：将聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的切片和半芳香族聚酰胺的切片真空干燥后共混，其中聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的切片的含量为1wt％，半芳香族聚酰胺切片的含量为99wt％，真空干燥的温度为90℃，真空干燥的时间为24h，将共混物输送至螺杆挤出机熔融，螺杆挤出机的各区温度分别为：螺杆进料区温度控制在290℃；适当提高混合区三段的温度，为320℃，有利于二者之间酯-酰胺交换反应的进行，改善共混体系的相容性；挤压区温度控制在310℃，再经纺丝箱体进行纺丝，纺丝速度为2000m/min，再经环吹风冷却，风速为0.2m/s，吹风温度为19℃，再经过上油，牵伸，卷绕成型，牵伸过程中，其第一热辊温度100℃℃，第二热辊温度130℃，牵伸倍数为2倍，得到用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝。
实施例6
一种用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝，该聚酰胺工业丝为将聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的切片加入半芳香族聚酰胺的切片中进行熔融共混纺丝得到的聚酰胺工业丝，聚萘二甲酸乙二醇酯的含量为20wt％，半芳香族聚酰胺切片的含量为80wt％。
半芳香族聚酰胺结构如下：
其中：n＝9，聚合度X＝80。
用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝的制造方法包括以下步骤：将聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的切片和半芳香族聚酰胺的切片真空干燥后共混，其中聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的切片的含量为20wt％，半芳香族聚酰胺切片的含量为80wt％，真空干燥的温度为100℃，真空干燥的时间为18h，将共混物输送至螺杆挤出机熔融，螺杆挤出机的各区温度分别为：螺杆进料区温度控制在300℃；适当提高混合区三段的温度，为330℃，有利于二者之间酯-酰胺交换反应的进行，改善共混体系的相容性；挤压区温度控制在320℃，再经纺丝箱体进行纺丝，纺丝速度为3000m/min，再经环吹风冷却，风速为0.3m/s，吹风温度为20℃，再经过上油，牵伸，卷绕成型，牵伸过程中，其第一热辊温度110℃，第二热辊温度140℃，牵伸倍数为3倍，得到用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝。
实施例7
一种用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝，该聚酰胺工业丝为将聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的切片加入半芳香族聚酰胺的切片中进行熔融共混纺丝得到的聚酰胺工业丝，聚萘二甲酸乙二醇酯的含量为30wt％，半芳香族聚酰胺切片的含量为70wt％。
半芳香族聚酰胺结构如下：
其中：n＝14，聚合度X＝150。
用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝的制造方法包括以下步骤：将聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的切片和半芳香族聚酰胺的切片真空干燥后共混，其中聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的切片的含量为30wt％，半芳香族聚酰胺切片的含量为70wt％，真空干燥的温度为120℃，真空干燥的时间为12h，将共混物输送至螺杆挤出机熔融，螺杆挤出机的各区温度分别为：螺杆进料区温度控制在310℃；适当提高混合区三段的温度，为340℃，有利于二者之间酯-酰胺交换反应的进行，改善共混体系的相容性；挤压区温度控制在330℃，再经纺丝箱体进行纺丝，纺丝速度为4000m/min，再经环吹风冷却，风速为0.4m/s，吹风温度为20℃，再经过上油，牵伸，卷绕成型，牵伸过程中，其第一热辊温度120℃，第二热辊温度160℃，牵伸倍数为4倍，得到用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝。
实施例8
一种用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝，该聚酰胺工业丝为将聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的切片加入半芳香族聚酰胺的切片中进行熔融共混纺丝得到的聚酰胺工业丝，聚萘二甲酸乙二醇酯的含量为35wt％，半芳香族聚酰胺切片的含量为65wt％。
半芳香族聚酰胺结构如下：
其中：n＝16，聚合度X＝200。
用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝的制造方法包括以下步骤：将聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的切片和半芳香族聚酰胺的切片真空干燥后共混，其中聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的切片的含量为35wt％，半芳香族聚酰胺切片的含量为65wt％，真空干燥的温度为130℃，真空干燥的时间为5h，将共混物输送至螺杆挤出机熔融，螺杆挤出机的各区温度分别为：螺杆进料区温度控制在315℃；适当提高混合区三段的温度，为345℃，有利于二者之间酯-酰胺交换反应的进行，改善共混体系的相容性；挤压区温度控制在335℃，再经纺丝箱体进行纺丝，纺丝速度为6000m/min，再经环吹风冷却，风速为0.6m/s，吹风温度为25℃，再经过上油，牵伸，卷绕成型，牵伸过程中，其第一热辊温度130℃，第二热辊温度170℃，牵伸倍数为5倍，得到用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝。
应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (7)
1.一种用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝，其特征在于，由聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的切片与半芳香族聚酰胺的切片熔融共混纺丝得到，聚萘二甲酸乙二醇酯的切片含量为20～30wt％，半芳香族聚酰胺的切片含量为70～80wt％；
所述的半芳香族聚酰胺结构如下：
其中：7≤n≤16，X为聚合度，50≤X≤200。
2.根据权利要求1所述的用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝，其特征在于，所述的n为9-14，X为80-150。
3.一种如权利要求1所述的用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的切片和半芳香族聚酰胺的切片真空干燥后共混，将共混物输送至螺杆挤出机熔融，经纺丝箱体进行纺丝，再经环吹风冷却，上油，牵伸，卷绕成型，得到用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝。
4.根据权利要求3所述的用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝的制造方法，其特征在于，所述的真空干燥的温度为90～130℃，真空干燥的时间为5～24h。
5.根据权利要求3所述的用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝的制造方法，其特征在于，所述的螺杆挤出机的各区温度分别为：螺杆进料区温度控制在290～315℃；混合区三段的温度为320～345℃，挤压区温度控制在310～335℃。
6.根据权利要求3所述的用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝的制造方法，其特征在于，所述的纺丝箱体的纺丝速度为2000～6000m/min。
7.根据权利要求3所述的用于轮胎骨架材料的聚酰胺工业丝的制造方法，其特征在于，所述的环吹风冷却的风速为0.2～0.6m/s，吹风温度为19～25℃；牵伸过程中，其第一热辊温度100℃～130℃，第二热辊温度130℃～170℃，牵伸倍数为2～5倍。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Polyamide industrial yarn for tire framework material and manufacturing method thereof Effective date of registration: 20191223 Granted publication date: 20160504 Pledgee: Chuzhou economic and Technological Development Corporation Pledgor: Shanghai Jieshijie New Materials (Group) Co., Ltd. Registration number: Y2019980001220 |