CN107083681A - 一种降低芳纶纱线强度损失的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种降低芳纶纱线强度损失的方法，包括如下步骤：1)采用加捻机对芳纶纱线进行加捻处理；2)对加捻处理后的芳纶纱线进行热湿定型处理；3)继续喷涂环氧树脂组合液，然后烘干处理。该方法在改善芳纶纱线的集束性的同时又可以避免对芳纶纱线的损伤，有效得降低其强度损失。

Description

一种降低芳纶纱线强度损失的方法
技术领域
本发明涉及纤维纺纱的制备领域，具体涉及一种降低芳纶纱线强度损失的方法。
背景技术
芳纶纤维在当今所有高性能纤维中的产量和需求量是最大的，在高性能纤维领域占有十分重要的地位。芳纶纤维应用于军事国防以及国民经济多个领域，包括航空航天、防弹衣等防护装备、机电、汽车、橡胶骨架材料、建筑行业等。
随着橡胶制品相关行业的发展，一些传统骨架材料锦纶、漆纶、钢丝无法满足更高的使用要求，芳纶纤维作为橡胶骨架材料有无以伦比的性能优势，是很有发展前景的一种橡胶骨架材料。
目前芳纶纤维已应用在航空子午线轮胎、大型工程胎、阻燃输送带和耐高温输送带、汽车胶管中。国内外多家公司生产芳纶橡胶制品，比如日本普利司通公司使用芳纶帘布作为骨架层用于大型输送带的生产，美国固特异公司制造出芳纶纤维增强航空轮胎以及高性能子午线轮胎。芳纶等高性能纤维在橡胶骨架材料等领域将会有广阔的应用前景。
但是，由于芳纶纤维在纺纱过程中加捻时，比如芳纶纤维到帘子布需经过多种复合加捻，对其断裂强力影响大，目前，等离子体、化学改性等处理方法不能改善加捻过程中纱线强度损失，使其在帘子线或线绳应用领域受限。因此，研发出一种高效降低纱线强度损失的方法具有重要的经济和社会效益。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种降低芳纶纱线强度损失的方法，在改善芳纶纱线的集束性的同时又可以避免对芳纶纱线的损伤，有效得降低其强度损失。
本发明所提供的技术方案为：
一种降低芳纶纱线强度损失的方法，包括如下步骤：
1)采用加捻机对芳纶纱线进行加捻处理；
2)对加捻处理后的芳纶纱线进行热湿定型处理；
3)继续喷涂环氧树脂组合液，然后烘干处理。
上述技术方案中，采用加捻处理可以使纤维之间产生抱合力，在纱线受力时形成单丝间的相互滑动摩擦力，减少应力集中，提高纱线断裂强度；采用热湿定型处理可以形成新的微晶结构，分子取向度增大，提高纱线的耐热性和尺寸稳定性；采用环氧树脂组合液喷涂芳纶纱线可以将纱线中的单纤维变为整体，为其中的连续相，起到应力传递的作用，从而进一步提高纱线的力学性能。该方法保持芳纶纱线的高强度、高模量的物理特性，并显著提高了其耐疲劳性，在改善芳纶纱线的集束性的同时又可以避免对芳纶纱线的损伤，具有工艺简单，生产设备投资少，且易于产业化生产。
优选的，所述步骤1)中加捻处理包括初捻和复捻，所述初捻和复捻的比为1:0.8～0.9。进一步优选为1:0.84～0.86。
优选的，所述步骤1)中初捻的捻度和捻向为340～360S捻/米，所述复捻的捻度和捻向为290-310Z捻/米。进一步优选，所述初捻的捻度和捻向为345～355S捻/米，所述复捻的捻度和捻向为295-305Z捻/米。
优选的，所述步骤1)中加捻处理的预加张力控制在0.15～0.25cN/dtex。进一步优选为0.18～0.22cN/dtex。
优选的，所述步骤2)中热湿定型处理为：先将加捻处理后的芳纶纱线用水浸湿，然后再烘干处理。
优选的，所述步骤2)中烘干处理的温度为100～500℃，时间为30～180s。进一步优选，温度为195～205℃，时间为30～35s。
优选的，所述步骤3)中环氧树脂组合液包括：环氧树脂1.5～18份、无水乙醇60～100份和渗透剂1.5～16份。进一步优选，所述环氧树脂组合液包括：环氧树脂4～6份、无水乙醇90～92份和渗透剂3～5份。
优选的，所述环氧树脂组合液的制备方法：将环氧树脂、无水乙醇和渗透剂在机械搅拌0.5～3.2h后，再静置0.2～2.5h。进一步优选，在机械搅拌0.9～1.1h后，再静置0.4～0.6h。
优选的，所述步骤3)中环氧树脂为双酚A型环氧树脂。所述双酚A型环氧树脂选自如E-44(6101)型、E-54(616)型、E-35(637)型、E-20(601)型、E-12(604)型和E-06(607)型中一种或多种混合物。
优选的，所述步骤3)中渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。所述脂肪醇聚氧乙烯醚选自如JFC型、JFC-1型、JFC-2型、JFC-E型中一种或多种混合物。
优选的，所述步骤3)中烘干处理的温度为60～400℃，时间为30～180s。进一步优选，所述烘干处理的温度为240～260℃，时间为80～100s。
同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
(1)本发明中的方法工业成本低，效率高，易于实现工业化规模生产，得到的产品质量稳定可靠。
(2)由本发明方法得到的芳纶纱线力学性能较高，纤维结晶度大，芳纶纱线强度损失低。
(3)由本发明方法得到的芳纶纱线回潮率较小，纤维强度高，后续生产工艺简单可行，成本低，生产效率较高。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明。
实施例中所使用的双酚A型环氧树脂为：E-44(6101)型；脂肪醇聚氧乙烯醚为：JFC-1型。
实施例1
先采用加捻机对芳纶纱线进行加捻，其初复捻的捻度和捻向分别为350S/300Z捻/米，初捻和复捻的比为1/0.85，加捻预加张力控制在0.2cN/dtex，以获得一定捻度的芳纶纱线。
在150℃下热湿定型处理30s芳纶纱线。
然后将环氧树脂2.5份、无水乙醇95.5份和渗透剂2份混合搅拌1时后，再静置30min，得到环氧树脂组合液。最后喷涂环氧树脂组合液，在100℃，烘干时间为30s处理后，即得到强度保持率较高的芳纶纱线。
实施例2
先采用加捻机对芳纶纱线进行加捻，其初复捻的捻度和捻向分别为350S/300Z捻/米，初捻和复捻的比为1/0.85，加捻预加张力控制在0.2cN/dtex，以获得一定捻度的芳纶纱线。
在150℃下热湿定型处理30s芳纶纱线。
然后将环氧树脂5份、无水乙醇91份和渗透剂4份混合搅拌1时后，再静置30min，得到环氧树脂组合液。最后喷涂环氧树脂组合液，在150℃，烘干时间为60s处理后，即得到强度保持率较高的芳纶纱线。
实施例3
先采用加捻机对芳纶纱线进行加捻，其初复捻的捻度和捻向分别为350S/300Z捻/米，初捻和复捻的比为1/0.85，加捻预加张力控制在0.2cN/dtex，以获得一定捻度的芳纶纱线。
在150℃下热湿定型处理30s芳纶纱线。
然后将环氧树脂7.5份、无水乙醇86.5份和渗透剂6份混合搅拌1时后，再静置30min，得到环氧树脂组合液。最后喷涂环氧树脂组合液，在200℃，烘干时间为90s处理后，即得到强度保持率较高的芳纶纱线。
实施例4
先采用加捻机对芳纶纱线进行加捻，其初复捻的捻度和捻向分别为350S/300Z捻/米，初捻和复捻的比为1/0.85，加捻预加张力控制在0.2cN/dtex，以获得一定捻度的芳纶纱线。
在150℃下热湿定型处理30s芳纶纱线。
然后将环氧树脂10份、无水乙醇82份和渗透剂8份混合搅拌1时后，再静置30min，得到环氧树脂组合液。最后喷涂环氧树脂组合液，在250℃，烘干时间为120s处理后，即得到强度保持率较高的芳纶纱线。
实施例5
先采用加捻机对芳纶纱线进行加捻，其初复捻的捻度和捻向分别为350S/300Z捻/米，初捻和复捻的比为1/0.85，加捻预加张力控制在0.2cN/dtex，以获得一定捻度的芳纶纱线。
在200℃下热湿定型处理30s芳纶纱线。
然后将环氧树脂2.5份、无水乙醇95.5份和渗透剂2份混合搅拌1时后，再静置30min，得到环氧树脂组合液。最后喷涂环氧树脂组合液，在200℃，烘干时间为120s处理后，即得到强度保持率较高的芳纶纱线。
实施例6
先采用加捻机对芳纶纱线进行加捻，其初复捻的捻度和捻向分别为350S/300Z捻/米，初捻和复捻的比为1/0.85，加捻预加张力控制在0.2cN/dtex，以获得一定捻度的芳纶纱线。
在200℃下热湿定型处理30s芳纶纱线。
然后将环氧树脂5份、无水乙醇91份和渗透剂4份混合搅拌1时后，再静置30min，得到环氧树脂组合液。最后喷涂环氧树脂组合液，在250℃，烘干时间为90s处理后，即得到强度保持率较高的芳纶纱线。
实施例7
先采用加捻机对芳纶纱线进行加捻，其初复捻的捻度和捻向分别为350S/300Z捻/米，初捻和复捻的比为1/0.85，加捻预加张力控制在0.2cN/dtex，以获得一定捻度的芳纶纱线。
在200℃下热湿定型处理30s芳纶纱线。
然后将环氧树脂7.5份、无水乙醇86.5份和渗透剂6份混合搅拌1时后，再静置30min，得到环氧树脂组合液。最后喷涂环氧树脂组合液，在100℃，烘干时间为60s处理后，即得到强度保持率较高的芳纶纱线。
实施例8
先采用加捻机对芳纶纱线进行加捻，其初复捻的捻度和捻向分别为350S/300Z捻/米，初捻和复捻的比为1/0.85，加捻预加张力控制在0.2cN/dtex，以获得一定捻度的芳纶纱线。
在200℃下热湿定型处理30s芳纶纱线。
然后将环氧树脂10份、无水乙醇82份和渗透剂8份混合搅拌1时后，再静置30min，得到环氧树脂组合液。最后喷涂环氧树脂组合液，在150℃，烘干时间为30s处理后，即得到强度保持率较高的芳纶纱线。
实施例9
先采用加捻机对芳纶纱线进行加捻，其初复捻的捻度和捻向分别为350S/300Z捻/米，初捻和复捻的比为1/0.85，加捻预加张力控制在0.2cN/dtex，以获得一定捻度的芳纶纱线。
在250℃下热湿定型处理30s芳纶纱线。
然后将环氧树脂2.5份、无水乙醇95.5份和渗透剂2份混合搅拌1时后，再静置30min，得到环氧树脂组合液。最后喷涂环氧树脂组合液，在250℃，烘干时间为60s处理后，即得到强度保持率较高的芳纶纱线。
实施例10
先采用加捻机对芳纶纱线进行加捻，其初复捻的捻度和捻向分别为350S/300Z捻/米，初捻和复捻的比为1/0.85，加捻预加张力控制在0.2cN/dtex，以获得一定捻度的芳纶纱线。
在250℃下热湿定型处理30s芳纶纱线。
然后将环氧树脂5份、无水乙醇91份和渗透剂4份混合搅拌1时后，再静置30min，得到环氧树脂组合液。最后喷涂环氧树脂组合液，在200℃，烘干时间为30s处理后，即得到强度保持率较高的芳纶纱线。
实施例11
先采用加捻机对芳纶纱线进行加捻，其初复捻的捻度和捻向分别为350S/300Z捻/米，初捻和复捻的比为1/0.85，加捻预加张力控制在0.2cN/dtex，以获得一定捻度的芳纶纱线。
在250℃下热湿定型处理30s芳纶纱线。
然后将环氧树脂7.5份、无水乙醇86.5份和渗透剂6份混合搅拌1时后，再静置30min，得到环氧树脂组合液。最后喷涂环氧树脂组合液，在150℃，烘干时间为120s处理后，即得到强度保持率较高的芳纶纱线。
实施例12
先采用加捻机对芳纶纱线进行加捻，其初复捻的捻度和捻向分别为350S/300Z捻/米，初捻和复捻的比为1/0.85，加捻预加张力控制在0.2cN/dtex，以获得一定捻度的芳纶纱线。
在250℃下热湿定型处理30s芳纶纱线。
然后将环氧树脂10份、无水乙醇82份和渗透剂8份混合搅拌1时后，再静置30min，得到环氧树脂组合液。最后喷涂环氧树脂组合液，在100℃，烘干时间为90s处理后，即得到强度保持率较高的芳纶纱线。
实施例13
先采用加捻机对芳纶纱线进行加捻，其初复捻的捻度和捻向分别为350S/300Z捻/米，初捻和复捻的比为1/0.85，加捻预加张力控制在0.2cN/dtex，以获得一定捻度的芳纶纱线。
在300℃下热湿定型处理30s芳纶纱线。
然后将环氧树脂2.5份、无水乙醇95.5份和渗透剂2份混合搅拌1时后，再静置30min，得到环氧树脂组合液。最后喷涂环氧树脂组合液，在150℃，烘干时间为90s处理后，即得到强度保持率较高的芳纶纱线。
实施例14
先采用加捻机对芳纶纱线进行加捻，其初复捻的捻度和捻向分别为350S/300Z捻/米，初捻和复捻的比为1/0.85，加捻预加张力控制在0.2cN/dtex，以获得一定捻度的芳纶纱线。
在300℃下热湿定型处理30s芳纶纱线。
然后将环氧树脂5份、无水乙醇91份和渗透剂4份混合搅拌1时后，再静置30min，得到环氧树脂组合液。最后喷涂环氧树脂组合液，在100℃，烘干时间为120s处理后，即得到强度保持率较高的芳纶纱线。
实施例15
先采用加捻机对芳纶纱线进行加捻，其初复捻的捻度和捻向分别为350S/300Z捻/米，初捻和复捻的比为1/0.85，加捻预加张力控制在0.2cN/dtex，以获得一定捻度的芳纶纱线。
在300℃下热湿定型处理30s芳纶纱线。
然后将环氧树脂7.5份、无水乙醇86.5份和渗透剂6份混合搅拌1时后，再静置30min，得到环氧树脂组合液。最后喷涂环氧树脂组合液，在250℃，烘干时间为30s处理后，即得到强度保持率较高的芳纶纱线。
实施例16
先采用加捻机对芳纶纱线进行加捻，其初复捻的捻度和捻向分别为350S/300Z捻/米，初捻和复捻的比为1/0.85，加捻预加张力控制在0.2cN/dtex，以获得一定捻度的芳纶纱线。
在300℃下热湿定型处理30s芳纶纱线。
然后将环氧树脂10份、无水乙醇82份和渗透剂8份混合搅拌1时后，再静置30min，得到环氧树脂组合液。最后喷涂环氧树脂组合液，在200℃，烘干时间为60s处理后，即得到强度保持率较高的芳纶纱线。
对比例1
先采用加捻机对芳纶纱线进行加捻，其初复捻的捻度和捻向分别为400S/350Z捻/米，初捻和复捻的比为1.15/1，加捻预加张力控制在0.2cN/dtex，以获得一定捻度的芳纶纱线。
在150℃下热湿定型处理30s芳纶纱线。
然后将环氧树脂2.5份、无水乙醇95.5份和渗透剂2份混合搅拌1时后，再静置30min，得到环氧树脂组合液。最后喷涂环氧树脂组合液，在100℃，烘干时间为30s处理后，即得到强度保持率较高的芳纶纱线。
对比例2
先采用加捻机对芳纶纱线进行加捻，其初复捻的捻度和捻向分别为400S/350Z捻/米，初捻和复捻的比为1/0.85，加捻预加张力控制在0.2cN/dtex，以获得一定捻度的芳纶纱线。
在150℃下热湿定型处理30s芳纶纱线。
然后将环氧树脂2.5份、无水乙醇95.5份和渗透剂2份混合搅拌1时后，再静置30min，得到环氧树脂组合液。最后喷涂环氧树脂组合液，在100℃，烘干时间为30s处理后，即得到强度保持率较高的芳纶纱线。
对比例3
先采用加捻机对芳纶纱线进行加捻，其初复捻的捻度和捻向分别为400S/350Z捻/米，初捻和复捻的比为1/1，加捻预加张力控制在0.2cN/dtex，以获得一定捻度的芳纶纱线。
在150℃下热湿定型处理30s芳纶纱线。
然后将环氧树脂2.5份、无水乙醇95.5份和渗透剂2份混合搅拌1时后，再静置30min，得到环氧树脂组合液。最后喷涂环氧树脂组合液，在100℃，烘干时间为30s处理后，即得到强度保持率较高的芳纶纱线。
对比例4
先采用加捻机对芳纶纱线进行加捻，其初复捻的捻度和捻向分别为350S/300Z捻/米，初捻和复捻的比为1/0.85，加捻预加张力控制在0.3cN/dtex，以获得一定捻度的芳纶纱线。
在150℃下热湿定型处理30s芳纶纱线。
然后将环氧树脂2.5份、无水乙醇95.5份和渗透剂2份混合搅拌1时后，再静置30min，得到环氧树脂组合液。最后喷涂环氧树脂组合液，在100℃，烘干时间为30s处理后，即得到强度保持率较高的芳纶纱线。
对比例5
先采用加捻机对芳纶纱线进行加捻，其初复捻的捻度和捻向分别为350S/300Z捻/米，初捻和复捻的比为1/0.85，加捻预加张力控制在0.4cN/dtex，以获得一定捻度的芳纶纱线。
在150℃下热湿定型处理30s芳纶纱线。
然后将环氧树脂2.5份、无水乙醇95.5份和渗透剂2份混合搅拌1时后，再静置30min，得到环氧树脂组合液。最后喷涂环氧树脂组合液，在100℃，烘干时间为30s处理后，即得到强度保持率较高的芳纶纱线。
对比例6
先采用加捻机对芳纶纱线进行加捻，其初复捻的捻度和捻向分别为350S/300Z捻/米，初捻和复捻的比为1/0.85，加捻预加张力控制在0.5cN/dtex，以获得一定捻度的芳纶纱线。
在150℃下热湿定型处理30s芳纶纱线。
然后将环氧树脂2.5份、无水乙醇95.5份和渗透剂2份混合搅拌1时后，再静置30min，得到环氧树脂组合液。最后喷涂环氧树脂组合液，在100℃，烘干时间为30s处理后，即得到强度保持率较高的芳纶纱线。
对比例7
先采用加捻机对芳纶纱线进行加捻，其初复捻的捻度和捻向分别为350S/300Z捻/米，初捻和复捻的比为1/0.85，加捻预加张力控制在0.2cN/dtex，以获得一定捻度的芳纶纱线。
力学性能
本发明中工艺参数不同，导致芳纶纱线强度出现不同程度的差别。对实施例1～16和对比例1～7处理后的芳纶纱线进行强度测试，试验结果分别如表1、表2所示。
表1为实施例1～16处理后的芳纶纱线的强度数据
表2为对比例1～7处理后的芳纶纱线的强度数据
编号 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5 对比例6 对比例7
强度(cN/dtex) 16.07 16.20 15.70 14.67 15.56 15.40 16.21
根据表1和表2可以看出，由于工艺参数不同，对芳纶纱线的强度影响不同。同时，试验中还发现在合适的捻度和捻向、初捻和复捻的比、加捻预加张力、热湿定型温度、环氧树脂浆液浓度、烘干处理温度和时间情况下，所制备的芳纶纱线的力学性能明显提高，强度损失大幅度降低，此工艺简单，生产设备投资少，且易于产业化生产。

Claims (10)

1.一种降低芳纶纱线强度损失的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)采用加捻机对芳纶纱线进行加捻处理；
2)对加捻处理后的芳纶纱线进行热湿定型处理；
3)继续喷涂环氧树脂组合液，然后烘干处理。
2.根据权利要求1所述的降低芳纶纱线强度损失的方法，其特征在于，所述步骤1)中加捻处理包括初捻和复捻，所述初捻和复捻的比为1:0.8～0.9。
3.根据权利要求2所述的降低芳纶纱线强度损失的方法，其特征在于，所述步骤1)中初捻的捻度和捻向为340～360S捻/米，所述复捻的捻度和捻向为290-310Z捻/米。
4.根据权利要求2所述的降低芳纶纱线强度损失的方法，其特征在于，所述步骤1)中加捻处理的预加张力控制在0.15～0.25cN/dtex。
5.根据权利要求1所述的降低芳纶纱线强度损失的方法，其特征在于，所述步骤2)中热湿定型处理为：先将加捻处理后的芳纶纱线用水浸湿，然后再烘干处理。
6.根据权利要求5所述的降低芳纶纱线强度损失的方法，其特征在于，所述步骤2)中烘干处理的温度为100～500℃，时间为30～180s。
7.根据权利要求1所述的降低芳纶纱线强度损失的方法，其特征在于，所述步骤3)中环氧树脂组合液包括：环氧树脂1.5～18份、无水乙醇60～100份和渗透剂1.5～16份。
8.根据权利要求7所述的降低芳纶纱线强度损失的方法，其特征在于，所述步骤3)中环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
9.根据权利要求7所述的降低芳纶纱线强度损失的方法，其特征在于，所述步骤3)中渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
10.根据权利要求1所述的降低芳纶纱线强度损失的方法，其特征在于，所述步骤3)中烘干处理的温度为60～400℃，时间为30～180s。
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