[发明专利]聚(对苯二甲酸乙二醇酯)拉伸纤维、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)轮胎帘线及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚(对苯二甲酸乙二醇酯)拉伸纤维、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)轮胎帘线及其制备方法，所述聚(对苯二甲酸乙二醇酯)拉伸纤维能够提供在轮胎硫化之后无需PCI工艺即可表现出优异的强度和尺寸稳定性的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)轮胎帘线。

背景技术

轮胎是纤维/钢/橡胶的复合体，通常具有如图1所示的结构。本发明中，胎体层也叫做胎体，是轮胎内的增强帘线层，其支撑机动车的整体载荷，保持轮胎形状，并承受震动，并且需要对行驶期间的弯曲和拉伸运动具有高抗疲劳性。因此，用于胎体层的轮胎帘线需要具有优异的尺寸稳定性以及优异的强度，以支撑大的载荷，并且普遍使用诸如聚酯等的合成纤维帘线。

合成纤维帘线具有高韧度，以极大地有助于轮胎耐久性的改善。然而，由于其高热收缩率，其具有在硫化后降低轮胎弹性和尺寸稳定性的缺点。为了弥补这一缺点，采用了诸如PCI(硫化后充气)的附加工艺，以提高轮胎硫化后的尺寸稳定性。然而，在轮胎制造过程中，此类PCI工艺是导致生产率下降的主要因素之一，并且在PCI工艺中会发生轮胎变形，导致质量降低或缺陷的发生。

近来，在轮胎帘线制备工艺中使用了超高速纺丝技术，并因此可以制得具有高模量低收缩(HMLS)性质和优异的尺寸稳定性的聚酯轮胎帘线。

当使用超高速纺丝技术时，应当使用具有高结晶度的未拉伸纤维。由于此未拉伸纤维具有相对窄的待拉伸区，当使用超高速纺丝技术时，易于发生不均匀拉伸或由于摩擦导致的断裂。此外，若为了防止不均匀拉伸而降低拉伸比，则难以实现拉伸纤维和轮胎帘线的足够的机械性能，例如强度。鉴于此原因，超高速纺丝技术的应用存在局限性。具体而言，当使用超高速纺丝技术时，难以实现足够的尺寸稳定性。

由于上述技术局限性，还未能充分实现轮胎帘线的高尺寸稳定性，并因此在轮胎制造过程中仍然需要PCI工艺，这仍然是导致轮胎生产率或质量降低的主要因素。

发明内容

本发明提供一种聚(对苯二甲酸乙二醇酯)拉伸纤维及其制备方法，所述聚(对苯二甲酸乙二醇酯)拉伸纤维即使省去轮胎硫化之后的PCI工艺也能够提供可表现出优异的强度和尺寸稳定性的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)轮胎帘线。

另外，本发明提供一种聚(对苯二甲酸乙二醇酯)轮胎帘线及其制备方法，所述聚(对苯二甲酸乙二醇酯)轮胎帘线无需PCI工艺即表现出优异的强度和尺寸稳定性，从而适用于用于胎体层的帘线。

本发明提供聚(对苯二甲酸乙二醇酯)拉伸纤维，其在0.02g/d的初始负荷下，在180℃的温度下热处理2分钟后，由以下公式定义的L/S值为2.0kg/％以上。

[公式1]

L/S＝LASE(kg)/收缩率(％)

其中，LASE(kg)表示热处理2分钟后，当拉伸纤维的伸长为5％时的定伸长负荷，收缩率(％)表示干热收缩率，其在热处理2分钟后，拉伸纤维无初始负荷保持在180℃的温度下测量。

另外，本发明提供制备聚(对苯二甲酸乙二醇酯)拉伸纤维的方法，包括以下步骤：通过喷丝孔面积为0.18至0.4mm²/De的喷丝头，在3000至4000m/min的速度下，对包含90摩尔％以上的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)以及在290℃和1000s^-1的剪切速率下熔体粘度为3000至5000泊的聚合物进行熔体纺丝，以制备未拉伸纤维；以及以1.5至1.8倍的拉伸比拉伸该未拉伸纤维。

另外，本发明提供PCI指数为1.5％以下的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)帘线，其中，所述PCI指数定义为在180℃、0.01g/d的负荷下热处理2分钟后的干热收缩率和在180℃、0.1g/d的负荷下热处理2分钟后的干热收缩率的差值。

另外，本发明提供聚(对苯二甲酸乙二醇酯)轮胎帘线的制备方法，包括以下步骤：通过上述方法制备聚(对苯二甲酸乙二醇酯)拉伸纤维；对该拉伸纤维进行加捻；以及将加捻纤维浸渍于粘合剂溶液中，随后进行热处理。

下文，将根据本发明的具体实施方案说明聚(对苯二甲酸乙二醇酯)拉伸纤维、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)轮胎帘线及其制备方法。然而，由于所述实施方案作为本发明的例子提供，因而本发明的权利范围并不仅限于此，并且对本领域的技术人员显而易见的是，在本发明的权利的范围之内，可以对实施方案进行多种修改。

此外，除非在本公开的整个范围内另外提及，术语“包括”或“包含”指其包括特定组分(或特定成分)而无特别限制，并且不能将其理解为排除其他组分的添加。