[发明专利]拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的制备方法、拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和轮胎帘子线

说明书

技术领域

本发明涉及一种拉伸纤维的制备方法，以及拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和由所述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制备在具有高抗张强度和优异尺寸稳定性的同时表现出至少2,000旦的高细度的拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，并且在轮胎的制造过程例如硫化过程中几乎不造成抗张强度的劣化。

背景技术

轮胎是一种纤维/钢/橡胶的复合体，且通常具有如图1中所示的结构。胎体层(body ply)(由图1的数字6指示，也称作“胎体(carcass)”)是在轮胎中包括的作为核心增强材料的帘子线层，其用于支撑整辆汽车的载荷、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优异的抗疲劳性。用于这种胎体层的轮胎帘子线通常由包含聚酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯的合成纤维材料制成。

由合成纤维制成的帘子线由于其高强度而极其有助于轮胎耐久性的增强，然而上述帘子线可能具有如下问题：在对轮胎进行硫化后，这种帘子线可能由于其高热收缩率而造成弹性和尺寸稳定性的劣化。为了弥补上述缺陷，已经进行了许多研究，通过采取另外的工艺例如硫化后充气(PCI)来改善帘子线的尺寸稳定性。特别是，工业用高强度纤维显示出了如通过在低速下提高拉伸比所实现的较高的抗张强度，但是由于其高热收缩率和低弹性，因此仍必不可少地需要进行PCI过程。

近来，由于在轮胎帘子线的制备方法中引入了超高速纺丝技术，因此现在可以在不需要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。

就此而言，为了制备HMLS轮胎帘子线，必须使用具有高结晶性的未拉伸纤维。然而，具有高结晶性的未拉伸纤维的拉伸范围相对较窄，因此在超高速纺丝系统中在高速度和高拉伸比条件下进行拉伸时，这种纤维会由于不均匀的拉伸或摩擦而容易断裂。因此，在将上述具有高结晶性的未拉伸纤维应用于超高速纺丝系统时，必然会受到拉伸比的限制而最终导致拉伸不充分，造成拉伸纤维在抗张强度上的大幅度劣化。特别是，制备2,000旦或大于2,000旦的高细度的拉伸纤维和轮胎帘子线，会由于其在纺丝过程和冷却过程中的限制而造成更大幅度的性能劣化，从而导致无法制造出具有均一性能的轮胎帘子线。

上述问题使得随着近期辐射轮胎使用量的增长而出现的对于提供具有高细度和均一、优异性能的轮胎帘子线的需求难以得到满足。此外，具有高细度的轮胎帘子线通常应用于大尺寸轮胎，因此容易受到在长期硫化过程中因单位硫化时间内使用过量橡胶而造成的强度劣化的影响。这进一步导致了在性能(例如强度)上的大幅度劣化，然而仍未提出建议以改进这些问题。

发明内容

技术问题

因此，本发明提供一种拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的制备方法，该方法使得具有至少2,000旦的高细度且同时表现出高抗张强度和优异尺寸稳定性的拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的有效生产成为可能，并且在轮胎的制造过程例如硫化过程中几乎不造成抗张强度的劣化。

本发明也提供一种由所述制备方法制得的拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。

进一步，本发明提供一种表现出高抗张强度和优异尺寸稳定性且同时具有高细度而几乎不造成抗张强度劣化的聚对苯二甲酸乙二醇酯轮胎帘子线，以及该轮胎帘子线的制备方法。

技术方案

本发明提供一种拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的制备方法，包括：在2,500至4,000m/min的纺丝速度下，对包含至少90mol%的末端羧基(-COOH)含量在20至30eq/10⁶g范围内的聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚合物进行熔融纺丝，形成细度为至少2,000旦的未拉伸纤维；和以1.4至2.4的拉伸比对所述未拉伸纤维进行拉伸。

本发明也提供一种拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，其包含含有至少90mol%聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚合物，且在0.01g/d的载荷下在160℃热处理6小时后，抗张强度为7.3至8.5g/d。

本发明还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：采用上述说明的制备方法形成拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维；对所述拉伸纤维进行共加捻(co-twisting)，形成加捻纱；和将上述加捻纱浸渍在粘合剂溶液中，然后进行热处理。

本发明还提供一种聚对苯二甲酸乙二醇酯轮胎帘子线，其包含含有至少90mol%聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚合物，且在0.01g/d的载荷下在160℃热处理6小时后，抗张强度为6.5至8.5g/d。