高模量低收缩聚酯工业丝工艺研究.docVIP

高模量低收缩聚酯工业丝的工艺研究 1.前言 聚酯工业丝具有强力高、伸长低、模量高、低吸湿、耐热、耐疲劳和尺寸稳定性好等特点，是橡胶制品理想的骨架增强材料之一。20世纪80年代中期，世界上生产聚酯工业丝的大公司先后研制开发出性能优良的新一代轮胎增强材料)高模量低收缩型聚酷工业丝，并在轿车和轻型卡车子午胎的生产中得到了广泛的应用,生产出高性能的轿车子午胎。 随着先进技术设备的应用，高模量低收缩聚酷工业丝的质量得到稳步提高目前,高模量低收缩聚醋工业丝的生产工艺有一步法和二步法两种方法由于一步法生产效率高,产品质量好,成本较低,所以大部分厂家都采用一步法生产工艺,目前已很少有厂家采用二步法生产工艺。 一步法生产工艺流程： 有光聚醋切片筛选→结晶干燥→固相缩聚→熔融纺丝→牵伸卷绕→高模量低收缩聚醋工业丝 一步法生产工艺是在同一台机器上进行纺丝和牵伸卷绕,纺丝速度、牵伸倍数和热定型工艺根据产品质量的要求而定。一步法工艺生产设备占地面积小，生产效率高，产品质量好，产品成本较低,被大部分生产厂采用。 二步法生产工艺流程： 有光聚醋切片筛选→结晶干燥→固相缩聚→熔融纺丝→牵伸卷绕→卷绕丝平衡→拉伸整经→高模量低收缩聚醋工业丝 二步法生产工艺是在多台设备上完成纺丝和牵伸卷绕纺丝速度在3000-4000m/min,纺丝卷绕丝经平衡后再以500m/min左右的速度进行拉伸整经卷绕。二步法工艺生产设备占地面积大,生产效率低,生产成本较高,产品质量比一步法差,所以很少厂家采用二步法生产工艺。太极公司纺丝生产设备是从国外引进的一步法聚酷工业丝生产装置，原设计为生产标准型和低收缩型聚酯工业丝，卷绕速度和国外一步法高模量低收缩聚醋工业丝生产卷绕速度相比较低。要在较低的纺丝卷绕速度下生产出高质量的高模量低收缩聚醋工业丝，困难是相当大的。经过多次反复试验摸索，研究出一套适合现有设备可生产高模量低收缩聚酷工业丝的工艺软件，即用较低的纺丝卷绕速度生产高模量低缩聚酷工业丝的生产工艺技术。 2实验 2.1原料 上海石化总厂产大有光聚酷切片 2.2工艺流程 有光聚酯切片筛选→结晶干燥→固相缩聚→熔融纺丝→牵伸卷绕→高模量 2.3生产设备 固相缩聚:从美国BEPEX公司引进; 纺丝设备:从德国巴马格公司引进 2.4测试仪器 TesteriteMKV干热收缩仪; histron4464强伸仪(用于测试丝); 取向度:采用透射式显微镜XPT一币型,加上光程补偿器和测微目镜进行测试。 高粘聚酷流变性能:委托北京服装学院用Bbarned挤出流变仪测定。 3结果与讨论 3.1 HMLS聚醋纤维的结构 HMLS聚酷纤维微观结构 通常HMLS聚醋工业丝的生产工艺路线有一步法和二步法两种,Alhde Signal、Hoechst Celneaes、Akzo等公司均采用一步法,德国Zimmer公司采用二步法。HMLS聚醋之所以在性能上优于标准型聚醋,首先是生产工艺上作了改进,调整了纺丝工艺参数,特别是牵伸速度,使产品在微观结构上产生了差异,其结构参数见表1、表2对这类纤维的结构和性能影响关系的报道很多。聚酯的微观结构其实与人造丝相同，都是二相结构，为交替的结晶区和无定型区,如图1所示。 对聚酯来说,最重要的结构参数如图2所示,表3说明了这些结构参数与纤维性能之间的关系。其中一些参数对人造丝同样重要,但总体来说在生产和加工过程中人造丝与聚酷相比,这些参数对性能的影响,前者要小一些。通常分子量高其强度也较高,而低分子量的聚酷结晶更容易。 表1 HMLS聚醋纤维形态结构参数 参数 IW70 IW90 IX30 Tm（℃） 256.1 257.5 259.1 Xc（%） 35 37 38 ρ（g/cm3） 1.3898 1.3857 1.3864 Δn 0.232 0.203 0.197 Fa 0.88 0.71 0.68 表2 形态结构参数对比 参数 标准型聚酯 HMLS聚酯 长周期（Lp） 145 130 无定型的长度（La） 60 40 连接分子指数 50 100-300 图3. 聚酯纤维结构模型（垂直于纤维轴） 图2. 聚酯纤维重要的物理结构参数 表3 HMLS聚酯纤维结构参数与性能影响关系 性能 高粘度 高晶体取向 高晶体尺寸 低无定型取向 高连接分子 高强力 X X X 高韧度 X X 高定伸负荷 X X 低收缩 X 低滞后损失 X X 高耐疲劳性 X X 结晶度对收缩活动模量影响很大,如果一个材料的结晶区体积份额较高,材料的收缩就较低，模量也较高。收缩主要发生在无