高尺寸穩(wěn)定型高模量低收縮聚酯浸膠簾線(xiàn)的性能研究

孫 鋼，潘冬俊

（江蘇太極實(shí)業(yè)新材料有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225006）

在20世紀(jì)80年代，美國(guó)Allied Signal公司開(kāi)發(fā)了高模量低收縮（HMLS）聚酯浸膠簾線(xiàn)，其優(yōu)異的綜合性能使其在輪胎骨架材料領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[1-2]。該產(chǎn)品以高模量、低熱收縮率、較好的尺寸穩(wěn)定性和低滯后損失率為突出特點(diǎn)，特別適用于子午線(xiàn)輪胎[3-5]。聚酯浸膠簾線(xiàn)尺寸穩(wěn)定性的提高可以提高輪胎的轉(zhuǎn)彎和操縱性能，改善硫化均勻性，減小胎面磨耗量，延長(zhǎng)輪胎的使用壽命，降低輪胎加工成本[6-8]。但是與人造絲簾線(xiàn)相比，HMLS聚酯浸膠簾線(xiàn)的尺寸穩(wěn)定性還存在一定的差距。因此，提高聚酯浸膠簾線(xiàn)尺寸穩(wěn)定性仍是纖維簾線(xiàn)生產(chǎn)企業(yè)的研究熱點(diǎn)。

聚酯工業(yè)絲物理性能的提升是研發(fā)高尺寸穩(wěn)定型HMLS聚酯浸膠簾線(xiàn)的基礎(chǔ)，高尺寸穩(wěn)定型HMLS聚酯原絲采用一步法工藝生產(chǎn)，其特點(diǎn)是在紡絲過(guò)程中，通過(guò)提高紡程張力，提高初伸絲的取向度和結(jié)晶度，然后通過(guò)高溫?zé)犸L(fēng)冷卻、上油后牽伸、卷取，纖維分子結(jié)晶并高度取向，制得具有高尺寸穩(wěn)定性的聚酯纖維。

聚酯簾布的浸膠處理工藝對(duì)于開(kāi)發(fā)高尺寸穩(wěn)定型HMLS聚酯浸膠簾布起著至關(guān)重要的作用。影響聚酯浸膠簾布性能的3個(gè)關(guān)鍵工藝要素，即溫度、張力、時(shí)間對(duì)浸膠熱處理后簾線(xiàn)的物理性能影響很大，要根據(jù)最終簾線(xiàn)的斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)率、定負(fù)荷伸長(zhǎng)率、干熱收縮率、粘合力和剛度等指標(biāo)綜合平衡，選擇最適合的工藝參數(shù)。

本工作對(duì)高尺寸穩(wěn)定型HMLS聚酯工業(yè)絲及其捻線(xiàn)、浸膠后的物理性能、浸膠簾線(xiàn)的模擬硫化性能和耐疲勞性能進(jìn)行研究。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

1440dtex和1670dtex第2代HMLS（以下簡(jiǎn)稱(chēng)SR2）聚酯工業(yè)絲和第4代高尺寸穩(wěn)定型HMLS（以下簡(jiǎn)稱(chēng)SR4）聚酯工業(yè)絲，江蘇太極實(shí)業(yè)新材料有限公司產(chǎn)品。

1.2 主要設(shè)備和儀器

高速紡絲牽伸卷繞設(shè)備，日本TMT公司產(chǎn)品；直捻機(jī)，德國(guó)歐瑞康公司產(chǎn)品；噴氣織機(jī)，比利時(shí)必佳樂(lè)公司產(chǎn)品；二浴浸膠機(jī)，德國(guó)貝寧格公司產(chǎn)品；3343型強(qiáng)力測(cè)試機(jī)，美國(guó)Instron公司產(chǎn)品；TST10型干熱儀，奧地利Lenzing Instruments公司產(chǎn)品；Y（B）331D型半自動(dòng)紗線(xiàn)捻度儀，溫州大榮紡織標(biāo)準(zhǔn)儀器廠產(chǎn)品；平板硫化機(jī)，上海齊才液壓機(jī)械有限公司產(chǎn)品；101A-1B型電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海實(shí)驗(yàn)儀器廠有限公司產(chǎn)品；RTC-Ⅱ型簾線(xiàn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)，北京萬(wàn)匯一方科技發(fā)展有限公司產(chǎn)品。

2 結(jié)果與討論

2.1 聚酯工業(yè)絲的物理性能

SR2與SR4聚酯工業(yè)絲的物理性能對(duì)比見(jiàn)表1。

從表1可以看出，與SR2聚酯工業(yè)絲相比，SR4聚酯工業(yè)絲的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率相當(dāng)，定負(fù)荷伸長(zhǎng)率較低，干熱收縮率略低，尺寸穩(wěn)定性更好，綜合物理性能更優(yōu)。

2.2 聚酯工業(yè)絲捻線(xiàn)的物理性能

SR2與SR4聚酯工業(yè)絲捻線(xiàn)的物理性能對(duì)比如表2所示。

從表2可以看出，與SR2聚酯工業(yè)絲捻線(xiàn)相比，SR4聚酯工業(yè)絲捻線(xiàn)的強(qiáng)力保持率更高，其他物理性能相當(dāng)。

2.3 聚酯工業(yè)絲浸膠后的物理性能

SR2與SR4聚酯工業(yè)絲浸膠后的物理性能對(duì)比如表3所示。

表3 SR2與SR4聚酯工業(yè)絲浸膠后的物理性能對(duì)比

從表3可以看出，與SR2聚酯浸膠工業(yè)絲相比，SR4聚酯浸膠工業(yè)絲在浸膠過(guò)程中的強(qiáng)力損失較小，斷裂強(qiáng)力相當(dāng)，斷裂伸長(zhǎng)率稍低，定負(fù)荷伸長(zhǎng)率明顯較低，而干熱收縮率稍有增大，尺寸穩(wěn)定性更好。

2.4 聚酯浸膠簾線(xiàn)的模擬硫化性能

為了研究聚酯浸膠簾線(xiàn)在輪胎中硫化后的性能，將聚酯浸膠簾線(xiàn)在無(wú)張力的條件下放置于鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行模擬硫化，條件為180 ℃×15 min。SR2與SR4聚酯浸膠簾線(xiàn)模擬硫化后的物理性能對(duì)比如表4所示。

表4 SR2與SR4聚酯浸膠簾線(xiàn)模擬硫化后的物理性能對(duì)比

從表4可以看出，與SR2聚酯浸膠簾線(xiàn)相比，模擬硫化后SR4聚酯浸膠簾線(xiàn)的斷裂強(qiáng)力相當(dāng)，斷裂伸長(zhǎng)率略高，定負(fù)荷伸長(zhǎng)率較低。這說(shuō)明SR4聚酯浸膠簾線(xiàn)的模量有所提高。

2.5 聚酯浸膠簾線(xiàn)的耐疲勞性能

為了研究聚酯浸膠簾線(xiàn)在使用過(guò)程中的耐疲勞性能，進(jìn)行彎曲疲勞試驗(yàn)，1440dtex/2浸膠簾線(xiàn)的測(cè)試條件為：頻率 2.5 Hz，負(fù)荷 1 kg，疲勞次數(shù) 10萬(wàn)；1670dtex/2浸膠簾線(xiàn)的測(cè)試條件為：頻率 2.5 Hz，負(fù)荷 1.5 kg，疲勞次數(shù) 10萬(wàn)。SR2與SR4聚酯浸膠簾線(xiàn)彎曲疲勞試驗(yàn)后的物理性能對(duì)比如表5所示。

表5 SR2與SR4聚酯浸膠簾線(xiàn)彎曲疲勞后的物理性能對(duì)比

從表5可以看出，與SR2聚酯浸膠簾線(xiàn)相比，SR4聚酯浸膠簾線(xiàn)彎曲疲勞后的斷裂強(qiáng)力和強(qiáng)力保持率較高。這說(shuō)明SR4聚酯浸膠簾線(xiàn)的耐疲勞性能優(yōu)于SR2聚酯浸膠簾線(xiàn)。

3 結(jié)論

（1）與SR2聚酯工業(yè)絲相比，SR4聚酯工業(yè)絲的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率相當(dāng)，定負(fù)荷伸長(zhǎng)率較低，干熱收縮率略低，尺寸穩(wěn)定性更好。

（2）與SR2聚酯工業(yè)絲捻線(xiàn)相比，SR4聚酯工業(yè)絲捻線(xiàn)的強(qiáng)力保持率更高，其他物理性能相當(dāng)。

（3）與SR2聚酯浸膠工業(yè)絲相比，SR4聚酯浸膠工業(yè)絲在浸膠過(guò)程中的強(qiáng)力損失較小，斷裂強(qiáng)力相當(dāng)，斷裂伸長(zhǎng)率稍低，定負(fù)荷伸長(zhǎng)率明顯較低，干熱收縮率稍有升高，尺寸穩(wěn)定性更好。

（4）與SR2聚酯浸膠簾線(xiàn)相比，模擬硫化后SR4聚酯浸膠簾線(xiàn)的模量有所提高，彎曲疲勞后的斷裂強(qiáng)力和強(qiáng)力保持率較高，耐疲勞性能較優(yōu)。

綜上所述，與普通HMLS聚酯工業(yè)絲相比，高尺寸穩(wěn)定型HMLS聚酯工業(yè)絲在捻線(xiàn)、織布、浸膠等工序過(guò)程中強(qiáng)力損失較小，浸膠簾線(xiàn)具有較高的尺寸穩(wěn)定性和優(yōu)良的耐疲勞性能，可以滿(mǎn)足輪胎工業(yè)對(duì)高性能骨架材料的要求。