CN103827368A - 聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维的制备方法、聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维以及轮胎帘子线 - Google Patents

聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维的制备方法、聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维以及轮胎帘子线 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种拉伸纤维的制备方法，该方法能够制得显示出优异的强度和尺寸稳定性并具有2000旦尼尔或大于2000旦尼尔的高细度的聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维，在制备过程中不发生断裂或物理性能的下降，本发明还涉及聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维和由该拉伸纤维制得的轮胎帘子线。制备聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维的方法包括如下步骤：将0.1至2.0wt%的聚酰胺类树脂加入包含90mol%或多于90mol%的聚对苯二甲酸乙二醇酯且特性粘度为0.8至1.5的聚合物中；以3或4股纺丝的方式，通过速度为2500至4000m/min的喷丝头对加入了聚酰胺类树脂的聚合物混合物进行熔融纺丝，从而制备细度为2000旦尼尔或大于2000旦尼尔的未拉伸纤维；以及以1.4至2.4的拉伸比对上述未拉伸纤维进行拉伸。

Description

聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维的制备方法、聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维以及轮胎帘子线
技术领域
本发明涉及一种拉伸纤维的制备方法，以及聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维和由该制备方法制得的轮胎帘子线，所述拉伸纤维的制备方法能够在制备过程中不发生断裂或物理性能劣化的情况下，制备出高强度的聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维，该纤维显示出优异的强度和尺寸稳定性，并具有2000旦尼尔或大于2000旦尼尔的高细度。
背景技术
轮胎是一种纤维/钢/橡胶的复合体，通常具有如图1中所示的结构。本文中，胎体层(也称为胎体)是轮胎内部的增强帘子线层，其用于支撑汽车的全部载荷、保持轮胎形状、对抗冲击，并且需要对于驾驶过程中的弯曲和拉伸运动具有较高的抗疲劳性。
通常将聚酯合成纤维，例如聚对苯二甲酸萘二酯应用于这种胎体层，即轮胎帘子线。
合成的纤维帘子线具有较高的抗张强度，极其有助于轮胎耐久性的改善。然而，上述帘子线由于其高热收缩率而在固化过程后具有轮胎弹性和尺寸稳定性降低的缺点。为了弥补这种缺点，已经进行了很多研究，通过另外的工艺例如PCI(硫化后充气)来改善帘子线的尺寸稳定性。特别是，用于工业应用的高抗张强度纤维能够通过在低速下提高拉伸比而显示出高强度。然而，它们仍然具有高热收缩率和低弹性，因此需要进行PCI过程。
后来，将超高速纺丝技术应用到了轮胎帘子线的制备过程中，由此可以在不进行PCI过程的情况下，制备出具有高模量低收缩(HMLS)性能的聚酯轮胎帘子线。
为了制备具有高模量低收缩(HMLS)性能的轮胎帘子线，应当使用具有高结晶性的未拉伸纤维。由于具有高结晶性的未拉伸纤维的拉伸范围相对较窄，因此在使用超高速纺丝设备以超高速度和高拉伸比对这种未拉伸纤维进行拉伸时，容易发生不均匀拉伸或因摩擦而造成断裂。
因此，在应用于超高速纺丝设备时，对于具有高结晶性的未拉伸纤维的拉伸比存在限制，无法对所述纤维进行充分拉伸，导致拉伸纤维的拉伸强度大幅度下降。特别是，在制备具有2000旦尼尔或大于2000旦尼尔的高细度的拉伸纤维以及轮胎帘子线的过程中，更加难以确保喷丝头中的孔之间具有足够距离且冷却均匀，由此会发生物理性能例如抗张强度的大幅度下降，而且无法得到具有均匀物理性能的轮胎帘子线。
更详细而言，当使用现有纺丝设备制备具有高细度的拉伸纤维和轮胎帘子线时，会使停留在纺丝甬道中的聚合物量增加，造成内层与外层之间的冷却不均匀，从而难以制备出具有均匀物理性能的拉伸纤维和具有均一横截面积的单丝以及轮胎帘子线，并使单丝的细度提高而导致喷丝头中熔融物的喷出速度增大，从而难以提供足够的纺丝拉力。结果是，由于单丝内层与外层之间冷却差异的增大而发生取向差异，使得抗张强度降低，而且尺寸稳定性也由于纺丝拉力较低而下降，导致轮胎帘子线的特性不能令人满意。
为了解决这些问题，此前考虑或应用的办法为使用超高速纺丝技术制备低细度的未拉伸纤维，然后在拉伸过程中对其进行加捻。然而，这种加捻的方法需要较高的生产成本，且由于加捻引起摩擦而使抗张强度受到破坏，因此在制备具有较粗细度和足够抗张强度的纤维的过程中，在提高生产率方面存在许多困难。
近年来，由于上述问题，子午线轮胎的使用正不断增加，因此要求提供具有较高细度和优异而均匀的物理性能的轮胎帘子线，然而迄今还没有取得令人满意的进展。因此，需要开发出一种技术，在制备过程中不发生断裂或物理性能劣化的情况下，有效制备出具有优异的强度、尺寸稳定性和均匀的物理性能，并具有2000旦尼尔或大于2000旦尼尔的高细度的聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维和轮胎帘子线。
此外，通常将具有高I.V.的聚对苯二甲酸乙二醇酯用作提高聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维的抗张强度的方法。当提高聚合物的特性粘度时，纺丝张力增加，且未拉伸纤维的取向和连接晶区的系带链(tie-chain)的形成增加。由此，所制备的拉伸纤维可以显示出优异的抗张强度，而使用该拉伸纤维制备的轮胎帘子线也可以显示出优异的抗张强度。然而，随着聚合物特性粘度的提高，聚合物切片的内层和外层之间会产生特性粘度的巨大差异。因此，可纺性由于粘度不均匀而发生劣化，且聚合物特性粘度的提高会使该聚合物的熔体粘度增加，造成纺丝过程中喷丝头内部的喷出压力增大，从而导致可纺性和生产率的劣化。为了解决这些问题，已经采用了通过提高纺丝温度来降低熔体粘度的方法，但是由于聚合物的热降解和水解而导致聚合度下降，因而难以获得较高的抗张强度。为了解决该问题，还提出了加入各种润滑剂或减粘剂。前者的实例为硬脂酸，但将其加入树脂中存在着同时降低熔体粘度和分子量的不足。后者的实例为聚碳酸酯类酰胺化合物，但是为了通过足够的减粘剂作用来获得具有高抗张强度的纤维，应当加入至少百分之几的减粘剂。因此，这在经济上是不合适的，而且减粘剂的部分凝聚和较差的分散性会使得残渣的含量提高，从而导致拉伸性能和加工性能的劣化。
发明内容
技术问题
因此，本发明提供一种制备聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维的方法，该方法能够有效制备显示出优异的强度、尺寸稳定性和均匀的物理性能并具有2000旦尼尔或大于2000旦尼尔的高细度的聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维。
并且，本发明提供一种通过上述方法制得的聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维。
此外，本发明提供一种聚对苯二甲酸乙二醇酯轮胎帘子线及其制备方法，所述轮胎帘子线显示出优异的强度、均匀的物理性能和优异的尺寸稳定性，并具有较高的细度。
技术方案
本发明提供一种制备聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维的方法，包括如下步骤：以3或4股纺丝的方式，通过速度为2500至4000m/min的喷丝头对聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物进行熔融纺丝，从而制备细度为2000旦尼尔或大于2000旦尼尔的未拉伸纤维，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物通过将0.1至2.0wt%的聚酰胺类树脂加入包含90mol%或多于90mol%的聚对苯二甲酸乙二醇酯且特性粘度为0.8至1.5的聚合物中而制得；以及以1.4至2.4的拉伸比对所述未拉伸纤维进行拉伸。
并且，本发明提供一种聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维的拉伸强度为9.5g/d或大于9.5g/d，在4.5g/d载荷下的中间伸长率为4.5至6.5%且断裂伸长率为12.0至20.0%，截面积的变异系数(C.V.)为8%或小于8%，细度为2000至6000旦尼尔(d)。
并且，本发明提供一种制备聚对苯二甲酸乙二醇酯轮胎帘子线的方法，包括如下步骤：通过上述方法制备聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维；对所述拉伸纤维进行加捻；和将加捻的纤维浸渍在粘合剂溶液中，然后进行热处理。
并且，本发明提供一种聚对苯二甲酸乙二醇酯轮胎帘子线，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯轮胎帘子线的总细度为4000至12000旦尼尔，拉伸强度为8.5g/de或大于8.5g/de，E-S指数为5.5至7.5%，所述E-S指数为在0.01g/de载荷下于177℃烘箱中热处理2分钟后的干热收缩率和在2.25g/de载荷下的中间伸长率的总和。
有益效果
根据本发明，可以提供一种轮胎帘子线及其制备方法，所述轮胎帘子线显示出优异的尺寸稳定性和抗张强度以及均匀的物理性能，同时具有较高的细度。该轮胎帘子线可以优选用作充气轮胎的胎体层帘子线，从而改善汽车的可操纵性和驾驶舒适性。
附图说明
图1为示出了普通轮胎的结构的局部剖示透视图。
具体实施方式
下文中，将根据本发明的具体实施方案，对制备聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维的方法、制备轮胎帘子线的方法、拉伸纤维以及由该拉伸纤维制得的轮胎帘子线进行描述。然而，由于这些实施方案是作为本发明的实例而提供，因此本发明的权利范围并不局限于此，并且对于相关领域的技术人员显而易见的是，在本发明的权利范围内，可以对这些实施方案进行各种修改。
另外，除非在全部本公开内容中另外提及，术语“包括”或“包含”是指包括任意组分(或任意元素)而没有特别限制，而不可以解释为排除其它组分(或元素)的加入。
聚对苯二甲酸乙二醇酯(下文中，简称“PET”)轮胎帘子线可以通过如下方法来制备：对聚合物PET进行熔融纺丝，制备未拉伸纤维；拉伸所述未拉伸纤维，制得拉伸纤维；对该PET拉伸纤维进行加捻；以及将加捻的纤维浸入粘合剂中，制得浸渍帘子线型的PET轮胎帘子线。因此，通过对PET进行熔融纺丝而制备的未拉伸纤维以及通过拉伸所述未拉伸纤维而制备的拉伸纤维的性能都直接或间接地反映到PET轮胎帘子线的性能中。
本发明人对用于轮胎帘子线的拉伸纤维进行了许多研究，并发现将超高速纺丝技术与3或4股纺丝法一起使用，能够有效制备出PET拉伸纤维和轮胎帘子线，所述PET拉伸纤维和轮胎帘子线具有优异的强度、尺寸稳定性和均匀的物理性能，并具有较高的细度，同时使制备过程中的断裂或物理性能劣化降至最低限度，从而完成了本发明。当使用3或4股纺丝法时，待冷却聚合物的喷出量相对较低，因此即使在应用超高速纺丝技术的情况下，也可以实现对全部喷出聚合物的均匀冷却并极大地提高冷却效率。因此，在冷却过程之后，当使冷却后的产物聚集继而形成未拉伸纤维和具有2000旦尼尔或大于2000旦尼尔的高细度的拉伸纤维时，可以有效制备出具有均匀的物理性能和截面积并显示出优异的强度和尺寸稳定性(这些都反映出超高速纺丝技术的优点)，同时使物理性能例如抗张强度的劣化降至最低限度的PET拉伸纤维和轮胎帘子线。
相反，如果使用1或2股纺丝法来制备具有高细度的拉伸纤维，则可能在纺丝甬道中停留过量的喷出聚合物，并可能使喷丝头中的孔间距离减小，导致冷却得不均匀且不充分。因此，喷丝头内、外单丝之间的物理性能和截面积差异可能会增大。由于上述原因，难以制备出具有均匀物理性能和截面积的PET拉伸纤维和轮胎帘子线。另外，如果为了解决2股纺丝法的问题而提高冷却空气的速度和供给量，则可能因单丝间的相互干扰而发生断裂和物理性能劣化。因此这是不优选的。此外，如果进行多于4股的纺丝，则难以提高生产效率。
在上述纺丝方法的应用中，加入少量聚酰胺类树脂以构成聚合物，作为利用高I.V.聚合物降低熔体粘度并提高抗张强度的方法。所述聚合物通过向包含90mol%或多于90mol%的聚对苯二甲酸乙二醇酯且特性粘度为0.8至1.5dl/g的聚合物中，基于该聚对苯二甲酸乙二醇酯的重量加入0.1至2.0wt%的聚酰胺类树脂来进行制备。所加入的聚酰胺类树脂的实例可以包括大多数聚酰胺类树脂，例如尼龙6、尼龙66等。就此而言，如果聚酰胺类树脂的加入量少于0.1wt%，则不能获得添加的效果。如果聚酰胺类树脂的加入量为2wt%或多于2wt%，则聚酰胺类树脂可能起到拉伸纤维中缺陷的作用而降低该拉伸纤维的抗张强度。
鉴于上述情况，经证实，采用后面所提及的制备方法可以制得具有2000旦尼尔或大于2000旦尼尔的高细度、显示出优异的强度和尺寸稳定性并具有均匀的物理性能和截面积的PET拉伸纤维以及轮胎帘子线。这种PET轮胎帘子线可以非常优选地用作充气轮胎用胎体层帘子线，并且尤其满足本领域中对于具有优异物理性能和高细度的轮胎帘子线的需求。
因此，根据本发明的一个实施方案，提供一种PET拉伸纤维的制备方法。
本发明可以包括如下步骤：以3或4股纺丝的方式，通过速度为2500至4000m/min的喷丝头对聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物进行熔融纺丝，从而制备细度为2000旦尼尔或大于2000旦尼尔的未拉伸纤维，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物通过将0.1至2.0wt%的聚酰胺类树脂加入包含90mol%或多于90mol%的聚对苯二甲酸乙二醇酯且特性粘度为0.8至1.5dl/g的聚合物中而制得；以及以1.4至2.4的拉伸比对上述未拉伸纤维进行拉伸。
下文中，将对上述PET拉伸纤维的制备方法中的每个步骤进行详细描述。
在所述制备方法中，对聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物的熔融纺丝首先以3或4股纺丝的方式来进行，从而制备细度为2000旦尼尔，优选为2000至6000旦尼尔的未拉伸纤维，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物通过将0.1至2.0wt%的聚酰胺类树脂加入特性粘度为0.8至1.5dl/g的聚合物中而制得。
在此制备未拉伸纤维的步骤中，当使用超高速纺丝技术时，可以制得具有高结晶性的未拉伸纤维，由此可以通过后续工艺来制备显示出优异的抗张强度和尺寸稳定性的轮胎帘子线。为了实现未拉伸纤维的高结晶性，对所述聚合物的熔融纺丝在2500至4000m/min，优选在3500至4000m/min的纺丝速度下进行。也就是说，为了获得未拉伸纤维的诸如高结晶度或高生产率的物理性能，优选采用2500m/min或高于2500m/min的纺丝速度；而为了提供制备未拉伸纤维所需的最短冷却时间，优选采用4000m/min或低于4000m/min的纺丝速度。
另外，所述聚合物的熔融纺丝优选在0.3至0.8g/d的纺丝张力下进行。也就是说，为了获得本发明中所需的未拉伸纤维的物理性能，例如高结晶性，纺丝张力优选为0.3g/d或大于0.3g/d；而为了防止因不必要的高张力而导致纤丝断裂或物理性能下降，纺丝张力优选为0.8g/d或小于0.8g/d。
为了在上述纺丝速度和纺丝张力下制备未拉伸纤维，所述PET聚合物的特性粘度可以为0.8至1.5dl/g，优选为1.2至1.5dl/g。通过使用特性粘度相对较高的聚合物并采用超高速纺丝技术，可以进一步改善拉伸纤维和轮胎帘子线的抗张强度。然而，为了防止因纺丝时喷丝组件压力过度增大而导致断裂，优选在熔融纺丝中使用特性粘度为1.5dl/g或小于1.5dl/g的聚合物。
向聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物中加入聚酰胺类树脂的方法包括共混、侧供料以及在制备母粒切片后侧供料，但并不局限于此。
同时，在上述条件下对PET聚合物进行熔融纺丝后，进一步进行冷却过程以制备未拉伸纤维，该冷却过程优选通过加入15至60℃的冷却空气来进行，并且在以上的冷却空气温度条件下，优选将冷却空气的供给控制在0.4至1.5m/s。
通过以上方法制备的未拉伸纤维可以显示出10至30%的结晶度和0.08至0.2的较低的非晶态取向因子。当通过超高速纺丝技术制得具有这些结晶性能的未拉伸纤维，然后制备出拉伸纤维和轮胎帘子线时，所制备的轮胎帘子线能够显示出优异的抗张强度和尺寸稳定性。技术原理可以推断如下。
构成上述未拉伸纤维的PET聚合物基本上具有部分结晶的结构，由结晶区和非晶区组成。然而，由于取向的结晶现象，在受控的熔融纺丝条件下制得的未拉伸纤维的结晶度高于现有未拉伸纤维的结晶度(通常结晶少于7%)，其结晶度为10%或大于10%，优选为10至30%。由这种未拉伸纤维制备的拉伸纤维和轮胎帘子线由于如此高的结晶度而可以显示出较高的收缩应力和模量。
同时，所述未拉伸纤维显示出0.2或小于0.2，优选为0.08至0.2的AOF，远低于现有未拉伸纤维的AOF。AOF是指在未拉伸纤维的非晶区中包含的分子链的取向度，该值在非晶区中分子链的缠绕程度提高时下降。通常而言，当AOF下降而非晶区中的分子链变为松弛结构而非应变结构时，无序度提高，因此由这样的未拉伸纤维制备的拉伸纤维和轮胎帘子线显示出低收缩应力以及低收缩率。然而，由于构成未拉伸纤维的分子链在纺丝过程中发生滑动而形成微小的网络结构，因此在上述熔融纺丝条件下制得的未拉伸纤维在单位体积中包含了更多的交联键。由于此种原因，尽管AOF值大幅度降低，上述未拉伸纤维仍可以变成使非晶区中的分子链发生应变的结构，并由此显示出完善的结晶结构和优异的取向特性。因此，所述拉伸纤维和轮胎帘子线以及未拉伸纤维能够显示出较低的收缩率和较高的收缩应力及模量，从而可以制备显示出优异的尺寸稳定性的轮胎帘子线。
并且，通过将3或4股纺丝法与以上熔融纺丝条件一起使用，能够获得均匀的冷却，并由此可以如上所述制备出具有均匀物理性能和截面积的高细度拉伸纤维和轮胎帘子线，同时使制备过程中的物理性能劣化降至最低限度。这种均匀的物理性能和截面积源于通过均匀冷却而使未拉伸纤维具有的均一截面积，而由上述方法制备的未拉伸纤维的截面积的变异系数(C.V.)可以为8%或小于8%，优选为7%或小于7%。
同时，在形成上述未拉伸纤维后，拉伸该未拉伸纤维以制备PET拉伸纤维。所述拉伸步骤可以按照常规的拉伸纤维制备方法，通过由纺丝和拉伸的单一连续过程构成的直接纺丝和拉伸法(下文中，称作“DSD”)来进行。
并且，所述拉伸步骤优选以1.4至2.4倍的拉伸比来进行。也就是说，为了制备具有优异的抗张强度和尺寸稳定性的轮胎帘子线，拉伸比优选为1.4倍。由于对控制拉伸比的限制(该限制取决于以2500至4000m/min的速度进行超高速纺丝时的纺丝设备)，拉伸比还优选为2.4倍或小于2.4倍。
由上述方法制备的拉伸纤维的拉伸强度为9.5g/d或大于9.5g/d，在4.5g/d载荷下的中间伸长率为4.5至6.5%且断裂伸长率为12.0至20.0%，截面积的变异系数(C.V.)为8%或小于8%，优选为7%或小于7%，由此显示出优异而均匀的物理性能和截面积。同时，所述拉伸纤维可以制备为具有2000至6000旦尼尔的高细度，并且满足本领域中对于具有优异物理性能和高细度的轮胎帘子线的要求。
根据本发明的另一个实施方案，提供一种采用上述制备PET拉伸纤维的方法来制备PET轮胎帘子线的方法。所述制备PET轮胎帘子线的方法可以包括如下步骤：通过上述方法将聚酰胺类树脂加入聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物中；制备聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维；对所述拉伸纤维进行加捻，制备加捻的纤维；和将加捻的纤维浸渍在粘合剂溶液中，然后进行热处理。
在上述轮胎帘子线的制备方法中，所述加捻步骤可以例如通过如下方法进行：以100至400TPM(每米捻度)对总细度为2000至6000旦尼尔的拉伸纤维进行“Z”加捻，并以100至400TPM对1至3股“Z”加捻的纤维进行“S”加捻，从而制得总细度为4000至12000旦尼尔的加捻纤维。
另外，所述粘合剂溶液的实例可以包括通常用于制备轮胎帘子线的粘合剂溶液，例如间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)溶液。所述热处理过程可以在230至260℃的温度下进行90至360秒，优选在240至250℃的温度下进行90至240秒，更优选在245至250℃的温度下进行90至120秒。
所述轮胎帘子线可以通过上述方法来制备。然而，每个步骤仅为轮胎帘子线制备方法的实例，而且显而易见的是，在所述各步骤之前或之后还可以包括在本发明所属领域中常规进行的步骤。
通过上述方法制备的轮胎帘子线可以具有总细度为4000至12000旦尼尔的高细度和8.5g/de或大于8.5g/de的拉伸强度，以及5.5至7.5%的E-S指数，所述E-S指数为在0.01g/de载荷下于177℃烘箱中热处理2分钟后的干热收缩率和在2.25g/de载荷下的中间伸长率的总和。就此而言，所述“E-S指数”为“干热收缩率”(在0.01g/de载荷下于177℃烘箱中2分钟)和“中间伸长率”(在2.25g/de载荷下)的总和，当该值变低时，轮胎帘子线的形状变化变小，而拉伸强度变好。所述轮胎帘子线也可以表现出如下物理性能，包括在2.25g/de载荷下为3.5至5.5%的中间伸长率以及15.0%或大于15.0%、优选为15.0至17.0%的断裂伸长率。
如前所述，通过上述方法制备的轮胎帘子线能够显示出优异的拉伸强度和尺寸稳定性以及均匀的物理性能，同时具有较高的细度。因此，该轮胎帘子线可以非常优选地用作充气轮胎用胎体层帘子线，并非常有效地支撑汽车的全部载荷。然而，本发明的轮胎帘子线的用途并不局限于此，该轮胎帘子线显然还可以用于其它应用，例如冠带层中。
下文中，提供优选的实施例以用于更好地理解本发明。然而，这些实施例仅用于举例说明的目的，而并非意图使本发明受限于这些实施例。
[拉伸纤维的制备]
实施例1-5
通过侧供料将预定量的聚酰胺类树脂尼龙6加入PET聚合物切片中，采用3或4股纺丝法，利用超高速纺丝技术对PET聚合物切片进行熔融纺丝和冷却，制备实施例1至5的PET未拉伸纤维。此时，纺丝条件与下表1中所述相同，其它条件与制备PET未拉伸纤维的常规条件一致。另外，以表1中所示的预定拉伸比拉伸所制备的未拉伸纤维，然后进行热固定和卷绕，从而制得PET拉伸纤维。
比较例1-5
不同于实施例1至5，将尼龙6以超出所要求范围的含量加入PET聚合物切片中，采用1或2股纺丝法，利用超高速纺丝技术对PET聚合物切片进行熔融纺丝和冷却，制备PET拉伸纤维。此时，纺丝条件与下表1中所述相同。
[表1]
Figure BDA0000483392420000101
[拉伸纤维的物理性能测量]
通过下面的方法测量根据实施例1-5和比较例1-5制备的拉伸纤维的物理性能，所测量的物理性能示于下表2中。
1)拉伸强度(g/de)：按照标准ASTM D885，使用万能强度试验机测量纤维的强度。
2)中间伸长率(%)和断裂伸长率(%)：按照标准ASTM D885，使用万能强度试验机在4.5g/de载荷下测量中间伸长率和断裂伸长率。
3)干热收缩率(%)：在177℃烘箱中于无初始载荷的情况下保持2分钟，使用干热收缩率试验机(制造商：TESTRITE，型号：MK-V)测量干热收缩率。
4)截面积的C.V.(%)：使用Olympus BX51显微镜对纤维的截面照相，然后利用Analysis Five程序测量截面积的C.V.。
[表2]
Figure BDA0000483392420000111
如表1和2中所示，通过1或2股纺丝法制备的比较例1至4的2000旦尼尔或大于2000旦尼尔的拉伸纤维显示出较差的拉伸强度，这很可能是由于冷却不均匀使得物理性能例如拉伸强度和中间伸长率劣化所造成的。另外，由于截面积的C.V.不均一而发生了断裂，导致加工性能的劣化和不均匀的物理性能。比较例4至5的结果显示出加入过量的尼龙6会产生频繁的断裂和纤维质量的大幅度下降，导致强度的降低。
相反，实施例1至5的纤维显示出优异的物理性能，例如拉伸强度、中间伸长率、断裂伸长率等，以及均匀的物理性能和截面积。
[轮胎帘子线的制备]
实施例6-10
通过如下方法制备PET轮胎帘子线：对实施例1至5中任意一项的拉伸纤维进行“Z加捻”以获得预定的总细度和每米捻度(TPM)；对2股所述Z加捻的纤维以相同的捻度水平进行“S加捻”；将加捻的纤维浸渍在RFL粘合剂溶液中；以及对其进行干燥和热处理。就此而言，所使用的拉伸纤维、拉伸纤维的细度、捻系数(TM)和帘子线热处理条件与下表3中所示相同，而RFL粘合剂溶液的组成以及干燥条件与常规的PET轮胎帘子线制备条件一致。
比较例6-10
使用在比较例1至5的条件下制得的拉伸纤维来制备PET轮胎帘子线。就此而言，所使用的拉伸纤维、拉伸纤维的细度、捻系数(TM)和帘子线热处理条件与下表3中所示相同。
[表3]
[轮胎帘子线的物理性能测量]
通过下面的方法测量根据实施例6-10和比较例6-10制备的轮胎帘子线的物理性能，所测量的物理性能示于下表4中。
1)拉伸强度(g/de)：按照标准ASTM D885，使用万能强度试验机测量帘子线的强度。
2)中间伸长率(%)和断裂伸长率(%)：按照标准ASTM D885，使用万能强度试验机在2.25g/de载荷下测量中间伸长率和断裂伸长率。
3)干热收缩率(%)：在177℃烘箱中于0.01g/de载荷下保持2分钟，使用干热收缩率试验机(制造商：TESTRITE，型号：MK-V)测量干热收缩率。
4)E-S指数：由上述方法测得的中间伸长率和干热收缩率的总和。
[表4]
Figure BDA0000483392420000131
如表3和4中所示，使用通过1或2股纺丝法制得的拉伸纤维所制备的比较例6至10的帘子线显示出在优选范围以外的拉伸强度或断裂伸长率以及E-S指数。
相反，当使用根据实施例1至5的拉伸纤维制备实施例6至10的帘子线时，所述帘子线显示出在优选范围以内的优异的物理性能，包括拉伸强度、断裂伸长率、中间伸长率、干热收缩率和E-S指数。

Claims (9)

1.一种制备聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维的方法，包括如下步骤：
将0.1至2.0wt%的聚酰胺类树脂加入包含90mol%或多于90mol%的聚对苯二甲酸乙二醇酯且特性粘度为0.8至1.5的聚合物中；
以3或4股纺丝的方式，通过速度为2500至4000m/min的喷丝头对加入了聚酰胺类树脂的聚合物混合物进行熔融纺丝，从而制备细度为2000旦尼尔或大于2000旦尼尔的未拉伸纤维；以及
以1.4至2.4的拉伸比对上述未拉伸纤维进行拉伸。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述熔融纺丝过程在0.3至0.8g/d的纺丝张力下进行。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述未拉伸纤维的结晶度为10至30%，截面积的变异系数(C.V.)为8%或小于8%。
4.一种由权利要求1至3中任意一项所述的方法制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维，其中，该拉伸纤维的拉伸强度为9.5g/d或大于9.5g/d，在4.5g/d载荷下的中间伸长率为4.5至6.5%且断裂伸长率为12.0至20.0%，截面积的变异系数(C.V.)为8%或小于8%，细度为2000至6000旦尼尔。
5.一种制备聚对苯二甲酸乙二醇酯轮胎帘子线的方法，包括如下步骤：
采用权利要求1至3中任意一项所述的方法制备聚对苯二甲酸乙二醇酯拉伸纤维；
对上述拉伸纤维进行加捻；和
将加捻的纤维浸渍在粘合剂溶液中，然后进行热处理。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述热处理步骤在230至260℃的温度下进行90至360秒。
7.一种由权利要求5所述的方法制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯轮胎帘子线，其中，该轮胎帘子线的总细度为4000至12000旦尼尔，拉伸强度为8.5g/de或大于8.5g/de，E-S指数为5.5至7.5%，所述E-S指数为在0.01g/de载荷下于177℃烘箱中热处理2分钟后的干热收缩率和在2.25g/de载荷下的中间伸长率的总和。
8.根据权利要求7所述的轮胎帘子线，其中，该轮胎帘子线在2.25g/de载荷下的中间伸长率为3.5至5.5%且断裂伸长率为15.0%或大于15.0%。
9.根据权利要求7或8所述的轮胎帘子线，其中，该轮胎帘子线用作充气轮胎的胎体层帘子线。
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