CN110952323B - 一种聚酯工业丝基轮胎帘子线及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚酯工业丝基轮胎帘子线，其具有如下结构式：
Description
技术领域
本发明涉及轮胎帘子线，更具体地涉及一种聚酯工业丝基轮胎帘子线及其制备方法。
背景技术
汽车行业的蓬勃发展对轮胎综合性能的要求也在不断提高，而轮胎性能的提高主要取决于新型的轮胎骨架增强材料的研发。从某种意义上讲，骨架材料性能的提高和品种的开发促进了轮胎性能的提高。
聚酯纤维帘子线(又被称为聚酯帘子线、聚酯工业丝基帘子线、聚对苯二甲酸乙二醇酯工业丝基帘子线、PET工业丝基轮胎帘子线或涤纶工业丝基帘子线)自60年代实现工业化生产以来，被广泛应用于飞机轮胎、轿车轮胎和轻载车轮胎。随着中国高速公路建设飞速发展，车速的提高对轮胎提出了新的要求：安全性变得更加突出。轮胎在使用过程中，由于路面综合作用，轮胎在使用过程中会接受来自不同方位、不同大小的作用力，同时轮胎帘子线也不可避免的受到上述外界因素的影响，外界力的冲击会导致轮胎中部分帘子线发生断裂，导致轮胎强力、耐用性的降低；同时，轮胎运行过程中由于帘子线之间及帘子线与橡胶之间相互摩擦而产生大量的热量，持续产生的高热会促进帘子线的老化进程，降低帘子线强力，从而造成帘子线的断裂；此外，聚酯纤维帘子线模量低，尺寸稳定性差，在高热的影响下，聚酯帘子线尺寸会发生改变。最后，由于聚酯帘子线高度取向、结晶度高、表面光滑及化学惰性大，不能与橡胶形成化学键也不易被橡胶润湿，与橡胶之间的界面结合力较低。上述因素均加大了轮胎爆裂、脱空等意外事故发生的概率。因此，提高轮胎帘子线的耐热性能、尺寸稳定性及纤维与橡胶之间的界面结合强度，这对减少帘子线断裂，增强轮胎帘子线与橡胶之间界面结合强度，提高轮胎耐用性及延长使用寿命等方面都有着重大的现实意义。
目前制备高性能PET工业丝基轮胎帘子线的研究主要集中在以下方面：①生产工艺上的改变：在PET工业丝生产工艺中针对性的调整相应的生产工艺参数或者引入新的生产工艺，从而用相同的原料制备具有不同特性的PET工业丝。如通过增加拉伸速度获得更高的结晶度，使得纤维具备更高耐热性及强力；②对PET工业丝进行表面处理，以提高其表面的浸润性，增强纤维与橡胶之间的界面结合力。但是目前的方法只能够提高PET工业丝的单一性能，无法同时提高PET工业丝耐热性、尺寸稳定性及界面结合强度。
发明内容
为了解决上述现有技术中的问题，本发明提供一种聚酯工业丝基轮胎帘子线及其制备方法，其能够同时提高PET工业丝耐热性、尺寸稳定性及界面结合强度。
根据本发明的聚酯工业丝基轮胎帘子线，其具有如下结构式：
其中，A为PET工业丝，n为1-500中的任意正整数。
根据本发明的聚酯工业丝基轮胎帘子线的制备方法，其包括步骤：S1，提供PET工业丝；S2，在PET工业丝的表面共价接枝γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MAPS)，得到接枝产物(PET-g-MAPS)；S3，使接枝产物(PET-g-MAPS)与正硅酸四乙酯(TEOS)及γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(EPTS)共水解制备聚酯工业丝基轮胎帘子线。
优选地，在步骤S2中，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MAPS)的体积和PET工业丝的质量比为5-20ml∶0.5-1.5g。
优选地，在步骤S2中，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MAPS)和甲醇混合得到第一混合溶液，PET工业丝加入该第一混合溶液中进行接枝聚合。
优选地，在步骤S2中，通过辐射接枝聚合在PET工业丝的表面共价接枝γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MAPS)。特别地，通过钴源产生γ-射线辐射接枝聚合，吸收剂量为5-30kGy，辐射时间为10-20h。具体地，在20-25℃的温度条件下通氮气20-40min，然后辐射接枝。
优选地，步骤S2的PET工业丝在辐射接枝之前进行抽提后烘干。特别地，在50-70℃的第一有机溶剂中进行抽提，在40-50℃的条件下进行烘干。具体地，该第一有机溶剂为甲醇、乙醇或者丙酮。在一个优选实施例中，在60℃的有机溶剂中进行抽提。
优选地，步骤S2的接枝产物进行后处理后烘干。特别地，在第二有机溶剂中进行超声清洗，在40-60℃的烘箱中烘干。具体地，该第二有机溶剂为甲醇、乙醇或者丙酮。
优选地，在步骤S3中，正硅酸四乙酯(TEOS)与γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(EPTS)的体积比为8-12∶1。在一个优选实施例中，正硅酸四乙酯(TEOS)与γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(EPTS)的体积比为10∶1。
优选地，在步骤S3中，正硅酸四乙酯(TEOS)与γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(EPTS)与醇溶液混合，加入去离子水，滴加酸调节pH值到3-4得到第二混合溶液，然后将接枝产物加入该第二混合溶液中进行引发共水解。特别地，该醇溶液为甲醇溶液或乙醇溶液，该酸为盐酸。
优选地，步骤S3在55-65℃的条件下进行。
优选地，步骤S3的聚酯工业丝基轮胎帘子线进行后处理后烘干。特别地，在第三有机溶剂中进行清洗，在40-60℃的烘箱中烘干。具体地，该第三有机溶剂为甲醇、乙醇或者丙酮。
根据本发明的聚酯工业丝基轮胎帘子线，其在对PET工业丝进行改性的同时提高其耐热性、表面能和整体机械性能。
具体实施方式
根据本发明的聚酯工业丝基轮胎帘子线的制备方法，其具有如下反应式：
其中，A为PET工业丝，n为1-500中的任意正整数。
其中，MAPS作为含硅单体被共价接枝到PET工业丝的表面，接枝产物在TEOS和EPTS的乙醇溶液中共水解，从而在PET工业丝表面形成高耐热性三维有机-无机杂化交联层，同时由于EPTS含有环氧基团，从而提高纤维与橡胶复合过程中的界面结合力。其中，
形成为桥接链-桥接基团，
形成为提供耐热性的二氧化硅涂层，
形成为活性基团。
实施例1
通过γ-射线共辐射接枝方法在PET工业丝的表面辐射接枝MAPS得到PET-g-PMAPS，具体为：首先将0.5-1.5gPET工业丝在温度为60℃的甲醇或者乙醇或者丙酮中抽提12-24h后烘干，烘干的温度为40-50℃，时间为1-3h，然后将PET工业丝加入甲醇(100-150ml)和MAPS(5-20ml)混合的混合溶液中，在20-25℃的温度条件下通氮气20-40min，最后采用的钴源辐照混合物17h，吸收剂量为5-30kGy。再经后处理，后处理具体过程为先采用甲醇或者丙酮或者乙醇超声清洗PET工业丝接枝产物1-3h，再置于温度为40-60℃的烘箱中烘干，得到PET-g-PMAPS。
引发TEOS/EPTS与PET-g-PMAPS的表面的接枝链进行共水解反应得到PET-g-PMAPS/SiO2-epoxy，具体为：首先将TEOS/EPTS(体积比10：1)的与100-200ml甲醇或者乙醇溶液混合，搅拌均匀加入10-18ml去离子水，滴加盐酸调节pH值到3-4。将PET-g-PMAPS(1.5-3g)加入上述混合溶液中，在温度为55-65℃的条件下反应8-12h，最后在乙醇或者甲醇或者丙酮中清洗后，再在温度为40-60℃的条件下烘干，得到PET-g-PMAPS/SiO2-epoxy。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。
Claims (9)
1.一种聚酯工业丝基轮胎帘子线，其特征在于，该聚酯工业丝基轮胎帘子线具有如下结构式：
其中，A为PET工业丝，n为1-500中的任意正整数。
2.一种聚酯工业丝基轮胎帘子线的制备方法，其特征在于，该制备方法包括步骤：
S1，提供PET工业丝；
S2，在PET工业丝的表面共价接枝γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，得到接枝产物；
S3，使接枝产物与正硅酸四乙酯及γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷共水解制备聚酯工业丝基轮胎帘子线。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的体积和PET工业丝的质量比为5-20ml:0.5-1.5g。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和甲醇混合得到第一混合溶液，PET工业丝加入该第一混合溶液中进行接枝聚合。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，通过辐射接枝聚合在PET工业丝的表面共价接枝γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，通过钴源产生γ-射线辐射接枝聚合，吸收剂量为5-30kGy，辐射时间为10-20h。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，正硅酸四乙酯与γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的体积比为8-12:1。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，正硅酸四乙酯与γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷与醇溶液混合，加入去离子水，滴加酸调节pH值到3-4得到第二混合溶液，然后将接枝产物加入该第二混合溶液中进行引发共水解。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤S3在55-65℃的条件下进行。
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