CN108070936A - 一种火车制动软管用锦纶纤维、其制备方法及用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种火车制动软管用锦纶纤维、其制备方法及用途，其中锦纶纤维包括：按重量份计，包括以下原料：锦纶切片50‑80份，聚磷酸铵5‑10份，环状磷酸酯5‑8份，石墨烯0.5‑2份，抗氧剂1‑3份，不锈钢纤维30‑60份，增韧剂0.5‑3份。本发明通过锦纶、石墨烯和不锈钢丝的复合而成的纤维，不但具有高的弹性，而且还满足制动软管超低膨胀系数要求和曲挠寿命超长曲挠疲劳性能，同时，通过本发明制备的锦纶纤维制备的骨架层的伸长率、弹性及加工性能大大提高，能够满足火车制动软管的性能要求。

Description

一种火车制动软管用锦纶纤维、其制备方法及用途
技术领域
本发明涉及锦纶纤维技术领域，具体涉及一种火车制动软管用锦纶纤维、其制备方法及用途。
背景技术
火车在车端均设有制动软管连接器，使得火车制动系统的列车管和总风管通过车端制动软管连接器的连接实现全列车列车管和总风管的贯通连接。当车端制动软管连接器由于某些原因(如处于列车尾部或者其他情况)不与相邻车辆连接时，需采取措施对制动软管连接器进行约束并对接口进行封堵，防止异物进入。
我国火车在车端均设有制动软管连接器，在制动软管连接器与相邻车辆不进行连接的情况下，例如车辆处于列车尾部或者其他情况，均采用防尘堵链对制动软管连接器连接口进行封堵和悬挂，防止制动软管连接器处于自由垂下状态超过限界、运行中晃动以及异物进入。目前，市场上现有的国产制动软管多采用骨架层加内外橡胶保护层为主，骨架层基本由2-3层编织层组成。所述编织层多采用维纶、强力丝或聚酷线材料编织而成，一方面，维纶线等编织线的成本较高，且棉线编织制动管强力低；另一方面，编织线的断裂伸长率不能满足制动软管超低膨胀系数要求和曲挠寿命超长曲挠疲劳性能；而且，通常制动软管的骨架层与内外胶层粘结力低，爆破压力及拉伸强度小，在机车行驶及检修过程中易受外力作用而导致管体拉断或是不正常爆破，大大缩短了制动软管的使用寿命短。
发明内容
针对上述现有技术的不足之处，本发明提供了一种火车制动软管用锦纶纤维、其制备方法及用途。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种火车制动软管用锦纶纤维，按重量份计，包括以下原料：
锦纶切片50-80份，聚磷酸铵5-10份，环状磷酸酯5-8份，石墨烯0.5-2份，抗氧剂1-3份，不锈钢纤维30-60份，增韧剂0.5-3份。
进一步的，所述锦纶切片为粘度为3-5dl/g的纺丝锦纶切片。
进一步的，所述增韧剂为SBS或SEBS。
进一步的，所述抗氧化剂为抗氧剂1098、抗氧剂1076或抗氧剂SEED中的一种或几种的混合物。
进一步的，所述不锈钢纤维的直径为0.032-0.037mm。
一种火车制动软管用锦纶纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)将锦纶切片、石墨烯、聚磷酸铵、环状磷酸酯、抗氧剂和增韧剂进行混合、挤出造粒，制得石墨烯-锦纶母粒；
(2)将所述石墨烯-锦纶母粒经熔融纺丝，制得所述石墨烯-锦纶纳米复合纤维；
(3)将所述石墨烯-锦纶纳米复合纤维与不锈钢纤维相互缠绕，并最后将石墨烯-锦纶纳米复合纤维包裹在不锈钢纤维外表面，即制得用于火车制动软管的锦纶纤维。
进一步的，还包括石墨烯的处理步骤，其包括将石墨烯分散到去离子水中，制成浓度为10％wt的石墨烯水溶液，再添加表面处理剂，缓慢加热，在80～95℃下超声分散1～2h，得到石墨烯悬浮液，将石墨烯悬浮液进行烘干，即得经表面处理后的石墨烯粉末。
进一步的，所述表面处理剂是低碳多羟基醇、长碳链单元醇、长碳链单元酸、低碳多羟基酸、有机胺类表面活性剂、酯类表面活性剂、非离子表面活性剂、含羟基的高分子聚合物及其盐类和含羧基的高分子聚合物及其盐类中的一种，或其中两种以上的混合物。
进一步的，步骤(2)中所述的熔融纺丝的温度为一区220-260℃，二区200-265℃，三区240-265℃，四区245℃，纺丝速度为850-1300m/min，牵伸倍数为3-4倍，牵伸速度为500m/min。
一种火车制动软管用锦纶纤维的用途，上述所述的锦纶纤维用于制备制动软管的骨架层，所述骨架层自内向外依次包括内层缠绕层、中间编织层以及外层缠绕层，且所述内层缠绕层和外层缠绕层为锦纶纤维缠绕层，所述中间编织层为锦纶纤维编织层。
本发明提供的一种火车制动软管用锦纶纤维、其制备方法及用途，通过锦纶、石墨烯和不锈钢丝的复合而成的纤维，不但具有高的弹性，而且还满足制动软管超低膨胀系数要求和曲挠寿命超长曲挠疲劳性能，同时，通过本发明制备的锦纶纤维制备的骨架层的伸长率、弹性及加工性能大大提高，能够满足火车制动软管的性能要求。
具体实施方式
实施例1
一种火车制动软管用锦纶纤维，按重量份计，包括以下原料：
锦纶切片50份，聚磷酸铵7份，环状磷酸酯8份，石墨烯1份，抗氧剂1098 2份，不锈钢纤维30份，SBS 2份。
其中，锦纶切片为粘度为3-5dl/g的纺丝锦纶切片。
不锈钢纤维的直径为0.032-0.037mm。
一种火车制动软管用锦纶纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)将锦纶切片、石墨烯、聚磷酸铵、环状磷酸酯、抗氧剂1098和SBS进行混合、挤出造粒，制得石墨烯-锦纶母粒；
(2)将石墨烯-锦纶母粒经熔融纺丝，制得石墨烯-锦纶纳米复合纤维；
(3)将石墨烯-锦纶纳米复合纤维与不锈钢纤维相互缠绕，并最后将石墨烯-锦纶纳米复合纤维包裹在不锈钢纤维外表面，即制得用于火车制动软管的线径在0.4-0.6mm之间的锦纶纤维。
作为一优选实施方式，还包括石墨烯的处理步骤，其包括将石墨烯分散到去离子水中，制成浓度为10％wt的石墨烯水溶液，再添加有机胺类表面活性剂，缓慢加热，在80℃下超声分散1h，得到石墨烯悬浮液，将石墨烯悬浮液进行烘干，即得经表面处理后的石墨烯粉末。将石墨烯通过表面处理剂处理后，使其在纤维基体材料分散均匀，减少了石墨烯片层卷曲或形成团聚，从而提高了石墨烯为增强相的复合纤维材料的性能。
进一步的，步骤(2)中所述的熔融纺丝的温度为一区220℃，二区200℃，三区240℃，四区245℃，纺丝速度为850m/min，牵伸倍数为3倍，牵伸速度为500m/min。
一种火车制动软管用锦纶纤维的用途，上述的锦纶纤维用于制备制动软管的骨架层，骨架层自内向外依次包括内层缠绕层、中间编织层以及外层缠绕层，且内层缠绕层和外层缠绕层为锦纶纤维缠绕层，中间编织层为锦纶纤维编织层。
实施例2
一种火车制动软管用锦纶纤维，按重量份计，包括以下原料：
锦纶切片70份，聚磷酸铵10份，环状磷酸酯5份，石墨烯0.5份，抗氧剂10763份，不锈钢纤维50份，SEBS 0.5份。
其中，锦纶切片为粘度为3-5dl/g的纺丝锦纶切片。
不锈钢纤维的直径为0.032-0.037mm。
一种火车制动软管用锦纶纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)将锦纶切片、石墨烯、聚磷酸铵、环状磷酸酯、抗氧剂1076和SEBS进行混合、挤出造粒，制得石墨烯-锦纶母粒；
(2)将石墨烯-锦纶母粒经熔融纺丝，制得石墨烯-锦纶纳米复合纤维；
(3)将石墨烯-锦纶纳米复合纤维与不锈钢纤维相互缠绕，并最后将石墨烯-锦纶纳米复合纤维包裹在不锈钢纤维外表面，即制得用于火车制动软管的线径在0.4-0.6mm之间的锦纶纤维。
作为一优选实施方式，还包括石墨烯的处理步骤，其包括将石墨烯分散到去离子水中，制成浓度为10％wt的石墨烯水溶液，再添加酯类表面活性剂，缓慢加热，在80～95℃下超声分散1～2h，得到石墨烯悬浮液，将石墨烯悬浮液进行烘干，即得经表面处理后的石墨烯粉末。
其中，步骤(2)中的熔融纺丝的温度为一区240℃，二区255℃，三区255℃，四区245℃，纺丝速度为1000m/min，牵伸倍数为3-4倍，牵伸速度为500m/min。
一种火车制动软管用锦纶纤维的用途，上述的锦纶纤维用于制备制动软管的骨架层，骨架层自内向外依次包括内层缠绕层、中间编织层以及外层缠绕层，且内层缠绕层和外层缠绕层为锦纶纤维缠绕层，中间编织层为锦纶纤维编织层。
实施例3
一种火车制动软管用锦纶纤维，按重量份计，包括以下原料：
锦纶切片80份，聚磷酸铵5份，环状磷酸酯7份，石墨烯2份，抗氧剂SEED 1份，不锈钢纤维60份，SBS 3份。
其中，锦纶切片为粘度为3-5dl/g的纺丝锦纶切片。
不锈钢纤维的直径为0.032-0.037mm。
一种火车制动软管用锦纶纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)将锦纶切片、石墨烯、聚磷酸铵、环状磷酸酯、抗氧剂SEED和SBS进行混合、挤出造粒，制得石墨烯-锦纶母粒；
(2)将石墨烯-锦纶母粒经熔融纺丝，制得石墨烯-锦纶纳米复合纤维；
(3)将石墨烯-锦纶纳米复合纤维与不锈钢纤维相互缠绕，并最后将石墨烯-锦纶纳米复合纤维包裹在不锈钢纤维外表面，即制得用于火车制动软管的线径在0.4-0.6mm之间的锦纶纤维。
作为一优选实施方式，还包括石墨烯的处理步骤，其包括将石墨烯分散到去离子水中，制成浓度为10％wt的石墨烯水溶液，再添加非离子表面活性剂，缓慢加热，在95℃下超声分散1～2h，得到石墨烯悬浮液，将石墨烯悬浮液进行烘干，即得经表面处理后的石墨烯粉末。
进一步的，步骤(2)中的熔融纺丝的温度为一区260℃，二区265℃，三区265℃，四区245℃，纺丝速度为1300m/min，牵伸倍数为3-4倍，牵伸速度为500m/min。
一种火车制动软管用锦纶纤维的用途，上述的锦纶纤维用于制备制动软管的骨架层，骨架层自内向外依次包括内层缠绕层、中间编织层以及外层缠绕层，且内层缠绕层和外层缠绕层为锦纶纤维缠绕层，中间编织层为锦纶纤维编织层。
将经过实施例1-3处理得到的锦纶纤维进行断裂强度、断裂伸长率、捻度的性能测试，检测数据如下：
序号 断裂强度 断裂伸长率 捻度
实施例1 7.8Kgf/根 17％ 156
实施例2 7.5Kgf/根 19％ 162
实施例3 7.7Kgf/根 17.6％ 171
将经过实施例1-3处理得到的骨架层进行断裂伸长率、拉伸强度和弹性的性能测试，检测数据如下：
序号 断裂伸长率/％ 拉伸强度/Mpa 硬度/SHA
实施例1 26 17 61
实施例2 25 19 60
实施例3 27 17.6 59
通过锦纶、石墨烯和不锈钢丝的复合而成的纤维，不但具有高的弹性、高的耐磨性、好的通气性，而且还满足制动软管超低膨胀系数要求和曲挠寿命超长曲挠疲劳性能，同时，通过本发明制备的锦纶纤维制备的骨架层的伸长率、弹性及加工性能大大提高，能够满足火车制动软管的性能要求。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种火车制动软管用锦纶纤维，其特征在于，按重量份计，包括以下原料：
锦纶切片50-80份，聚磷酸铵5-10份，环状磷酸酯5-8份，石墨烯0.5-2份，抗氧剂1-3份，不锈钢纤维30-60份，增韧剂0.5-3份。
2.根据权利要求1所述的一种火车制动软管用锦纶纤维，其特征在于，所述锦纶切片为粘度为3-5dl/g的纺丝锦纶切片。
3.根据权利要求1所述的一种火车制动软管用锦纶纤维，其特征在于，所述增韧剂为SBS或SEBS。
4.根据权利要求1所述的一种火车制动软管用锦纶纤维，其特征在于，所述抗氧化剂为抗氧剂1098、抗氧剂1076或抗氧剂SEED中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种火车制动软管用锦纶纤维，其特征在于，所述不锈钢纤维的直径为0.032-0.037mm。
6.一种火车制动软管用锦纶纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将锦纶切片、石墨烯、聚磷酸铵、环状磷酸酯、抗氧剂和增韧剂进行混合、挤出造粒，制得石墨烯-锦纶母粒；
(2)将所述石墨烯-锦纶母粒经熔融纺丝，制得所述石墨烯-锦纶纳米复合纤维；
(3)将所述石墨烯-锦纶纳米复合纤维与不锈钢纤维相互缠绕，并最后将石墨烯-锦纶纳米复合纤维包裹在不锈钢纤维外表面，即制得用于火车制动软管的锦纶纤维。
7.根据权利要求6所述的一种火车制动软管用锦纶纤维的制备方法，其特征在于，还包括石墨烯的处理步骤，其包括将石墨烯分散到去离子水中，制成浓度为10％wt的石墨烯水溶液，再添加表面处理剂，缓慢加热，在80～95℃下超声分散1～2h，得到石墨烯悬浮液，将石墨烯悬浮液进行烘干，即得经表面处理后的石墨烯粉末。
8.根据权利要求7所述的一种火车制动软管用锦纶纤维的制备方法，其特征在于，所述表面处理剂是低碳多羟基醇、长碳链单元醇、长碳链单元酸、低碳多羟基酸、有机胺类表面活性剂、酯类表面活性剂、非离子表面活性剂、含羟基的高分子聚合物及其盐类和含羧基的高分子聚合物及其盐类中的一种，或其中两种以上的混合物。
9.根据权利要求6所述的一种火车制动软管用锦纶纤维的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的熔融纺丝的温度为一区220-260℃，二区200-265℃，三区240-265℃，四区245℃，纺丝速度为850-1300m/min，牵伸倍数为3-4倍，牵伸速度为500m/min。
10.一种火车制动软管用锦纶纤维的用途，其特征在于，权利要求1至9任一项所述的锦纶纤维用于制备制动软管的骨架层，所述骨架层自内向外依次包括内层缠绕层、中间编织层以及外层缠绕层，且所述内层缠绕层和外层缠绕层为锦纶纤维缠绕层，所述中间编织层为锦纶纤维编织层。
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