一种高模低缩型硬线绳及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高模低缩型硬线绳及其制备方法，将改性聚酯经固相缩聚增粘、熔融、计量、挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得高模低缩型聚酯工业丝，再经加捻制得线绳，采用二浴浸渍法将线绳制成高模低缩型硬线绳，其中冷却时，保持纵向高度不变，增大缓冷腔室的横截面积，同时缓冷腔室采用保温的方式保持喷丝板的板面温度，上油用的油剂中含有冠醚，且冠醚的含量为67.30～85.58wt％，油剂在使用时，用水配置成浓度为14～18wt％的乳化液。本发明专利技术制备方法简单，制成的高模低缩型硬线绳材质为分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和带支链的二元醇链段的改性聚酯，断裂强力≥80N，线绳粘合强度≥37KN/m。

A high modulus low shrinkage hard rope and its preparation method

The invention relates to a high modulus low shrinkage type hard wire rope and a preparation method thereof. The high modulus low shrinkage type polyester industrial yarn is prepared by solid state polycondensation, tackification, melting, metering, extrusion, cooling, oiling, stretching, heat setting and winding of the modified polyester, and then the wire rope is twisted, and the wire rope is made into high modulus low shrinkage type hard by two-bath impregnation method. In the wire rope, the longitudinal height of the cooling chamber is kept unchanged, the cross-sectional area of the cooling chamber is increased, and the surface temperature of the spinneret is maintained by means of heat preservation in the cooling chamber. Crown ether is contained in the oiling agent, and the crown ether content is 67.30-85.58 wt%. When the oiling agent is used, the concentration of water is 14-18 wt%. Emulsion. The preparation method of the invention is simple, and the material of the high modulus and low shrinkage hard wire rope is a modified polyester whose molecular chain includes terephthalic acid, ethylene glycol and binary alcohol with branched chain. The breaking strength is more than 80N, and the adhesion strength of the wire rope is more than 37KN/m.

【技术实现步骤摘要】
一种高模低缩型硬线绳及其制备方法
本专利技术属于纤维制备领域，涉及一种高模低缩型硬线绳及其制备方法。
技术介绍
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种性能优良的聚合物，PET因其具有模量高、强度高、保形性好和阻隔性能好等优点，被广泛应用于纤维、瓶包装、薄膜和片材等领域，产量逐年递增，行业地位显著提升。但在合成对苯二甲酸乙二酯的缩聚反应的过程中，特别是在生成线性高聚物时，由于高温氧化降解也伴生了线性和环状低聚物，环状低聚物是在缩聚阶段由于大分子链端回咬环化而形成的，环状低聚物中约70％以上是环状三聚物，环状三聚物具有易聚集、易结晶、化学和耐热稳定性高等特性，生成环状三聚物会对聚酯加工存在以下影响：(1)会造成纺丝组件的堵塞，影响熔体过滤器和组件的使用寿命；(2)在纤维热定型过程会析出，沉积在加热辊上，造成摩擦力增加以及加热不匀；(3)染色过程会以环状三聚物为中心，使染料聚集并粘附在纤维表面，纤维表面出现染料色点、斑渍和色花等现象，影响由其织造而成的织物的手感和色光，同时充满管道和阀门的环状低聚物会限制熔体的正常液流速度，导致纤维染色不匀，重现性差；(4)粘附在纤维表面，导致绕纱困难，出现断纱和粗细不均等现象，影响纤维的断裂强度及断裂伸长率等力学性能，严重影响产品质量。随着聚酯纤维产量的日益增长，对聚酯质量要求也日益提高，因此由环状低聚物引起的聚酯后加工的问题逐渐引起人们关注，特别是随着细旦聚酯纤维的快速发展，市场对聚酯纤维的染色提出了更高的要求。为了减少聚酯缩聚反应过程中的环状低聚物的产生，国内外研究者进行了大量的研究。现阶段减少聚酯中的环状低聚物的主要方法有：(1)加入五价磷化合物或醚化合物，使其与聚酯合成过程中的金属催化剂相结合，或者增加热稳定剂的量，从而对聚酯产生稳定作用，因而可以在高温熔融下抑制环状三聚物的产生；(2)减少聚酯熔体在高温下的停留时间。但上述方法会造成聚酯分子量降低和分布加宽，影响最终制得的纤维的品质，同时对环状三聚物低聚物的减少作用并不明显。由于大多数PET纤维的介电常数较小、回潮率较低且摩擦系数较高，纺丝过程中必须使用纺丝油剂。油剂的主要成分为表面活性剂，能在化学纤维表面形成定向吸附层，即油膜，一方面，油膜的亲水基团朝向空间，会吸附空气中的湿气，在纤维表面上形成连续的水膜，使带电离子在其上发生泳移，减少了纤维间因摩擦所产生的静电荷的积聚，从而降低了纤维的表面电阻，增加了纤维的导电性能，另一方面，油膜隔离纤维又可对纤维产生一定的亲和力，使其存在一定的集束性而不致于散乱，除此之外，油膜还赋予了纤维一定的平滑性，使纤维在摩擦过程中不受到损伤，并具有良好的手感，在纺丝时能顺利通过卷绕、拉伸、干燥等操作工序，消除了纺织加工过程中的静电作用，不致发生绕皮圈、罗拉、锡林等不良现象，减少了毛丝及断头的产生，保证纤维产品的质量。由于纤维表面的油膜在高温、高速和一定压力下破裂后，会改变纤维的摩擦行为，致使摩擦力增大，导致纤维出现毛丝、断头等其它问题，油膜强度越高，越不易破裂，越有利于纤维的可纺性，当油剂均匀地吸附在纤维表面上时，表面形成分布较均匀的油膜，油膜在纤维受到拉伸后迅速而均匀延展，若油剂的粘度过高，不利于油剂的分散，形成均匀的油膜。而随着涤纶长丝的高速、超高速化及多功能型纤维的发展，开发一种耐热性能好、粘度低、油膜强度高、平滑性能好和抗静电性能强的油剂极具现实意义。在PET纤维生产工艺中，通常均设置有缓冷区，其目的有二：一是确保丝条不会一出喷丝板后就被迅速冷却，造成丝条外部因急冷而高取向，内部因高温，大分子还处于无序状态，纤维径向结构差异大，即所谓的“皮芯”效应；第二，维持喷丝板面一个较高的温度，使出丝顺畅，孔口膨化效应正常，不至于出现“熔体破裂”形成“弱丝”。对缓冷区的加热方式主要有两种模式，均为主动加热，一是如图1所示，利用箱体的热媒进行加热，纺丝温度一旦确定，一般不再调整，比较被动，难以适应不同的应用条件；另一种如图2所示，采用电加热的方式进行加热，其设置温度可以高于箱体热媒温度，也可以低一些，比较灵活，可以根据实际情况进行设置，但高温会加剧低聚物在喷丝板上的结焦，如果降低温度比如切断电源不加热，由于加热器通常为一传热效果好的质量重的铝质材料构成，会从箱体吸走大量热量，导致组件腔室外沿四周边热媒迅速冷凝，热量补充不足，从而使纺丝组件温度下降，熔体流动性能显著下降，产品出现大量毛丝降等问题，特别是对于异形截面纤维生产，异形截面使得孔口周长明显增加，结焦物在孔口堆积量多，很容易划伤丝条，并出现弯头丝，这种瑕疵的存在，丝条高速运行中产生单丝断裂，在丝饼表面以毛丝降等的形式表现出来，毛丝的存在给后加工退绕带来很大的麻烦，而且使丝束强伸度受到影响，这是生产中要尽量避免的除了加热方式的缺陷外，现有技术中的缓冷区还存在一致命缺陷，即缓冷区为圆柱形腔室，低聚物不能较快地、通畅地逸散，低聚物聚集在高温场中，必定在喷丝板上大量结焦，造成喷丝板堵塞，缩短了清板周期，否则结焦物附着在喷丝孔周围，产生弯头丝，产品外观质量迅速恶化，断头显著增加，生产效率下降，工人劳动强度高，特别是在生产超亮光异形截面纤维上表现的特别明显，严重影响了正常生产运行，造成了生产成本极大的浪费。聚酯工业丝用途广泛，可用于服装、轮胎及安全带等领域。但现阶段制备聚酯工业丝面临的主要问题有二，一是油剂挥发较快且易在纤维表面发生粘结，使得制得的纤维不均率较高，性能较差；二是纤维中低聚物的挥发残留在喷丝板的表面，造成纤维毛丝，影响纤维的品质。因此，如何提供一种纺丝均匀且低聚物含量少的高模低缩型纤维成为当前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中油剂挥发快易在纤维表面发生粘结导致的纤维不均及喷丝板中残留低聚物过多影响纤维品质的问题，提供一种纺丝均匀且低聚物含量少的高模低缩型硬线绳及其制备方法。本专利技术改性聚酯中带支链的二元醇的引入，减少了聚酯副反应中产生的环状低聚物，提高了纤维的品质；含冠醚油剂的使用，提高了油剂的耐热性和润滑性，提升了纤维的品质，由于冠醚较常规平滑剂具有更低的粘度，更高的挥发点，使含冠醚油剂摩擦系数更小以及具有更加优良的耐热稳定性，从而提高了纤维的加工性能，减少了毛丝现象的出现；通过将圆柱形缓冷腔室改为矩形柱状，扩大了纺丝低聚物逸散空间，并将主动加热式缓冷区改为非加热保温式，降低了低聚物在高温喷丝板上的集聚数量和坚硬程度，大幅度延长了异形截面纤维清板周期，增大缓冷腔室面积，增加纤维中低聚物向外扩散的几率，降低了纤维中低聚物含量，提高了纤维的均匀性，从而提高纤维的品质。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：高模低缩型硬线绳，高模低缩型硬线绳主要由高模低缩型聚酯工业丝组成，高模低缩型聚酯工业丝的材质为改性聚酯，改性聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和带支链的二元醇链段，带支链的二元醇的结构式如下：式中，R1和R2各自独立地选自碳原子数为1～3的直链亚烷基，R3选自碳原子数为1～5的烷基，R4选自碳原子数为2～5的烷基，碳原子个数限定的目的：由于二元醇中引入支链结构和长链结构，会使烷氧基部分的电负性减弱，支链结构的碳原子个数过小，对烷氧基部分的电负性影响小，对减少环状低聚物的产生意义不大；支链结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高模低缩型硬线绳，其特征是：高模低缩型硬线绳主要由高模低缩型聚酯工业丝组成，高模低缩型聚酯工业丝的材质为改性聚酯，改性聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和带支链的二元醇链段，带支链的二元醇的结构式如下：

【技术特征摘要】
1.高模低缩型硬线绳，其特征是：高模低缩型硬线绳主要由高模低缩型聚酯工业丝组成，高模低缩型聚酯工业丝的材质为改性聚酯，改性聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和带支链的二元醇链段，带支链的二元醇的结构式如下：式中，R1和R2各自独立地选自碳原子数为1～3的直链亚烷基，R3选自碳原子数为1～5的烷基，R4选自碳原子数为2～5的烷基；高模低缩型硬线绳的断裂强力≥80N，线绳粘合强度≥37KN/m。2.根据权利要求1所述的高模低缩型硬线绳，其特征在于，所述高模低缩型聚酯工业丝的纤度为1100～2880dtex，线密度偏差率为±1.5％，初始模量≥120cN/dtex，断裂强度≥7.5cN/dtex，断裂强度CV值≤3.0％，断裂伸长率中心值为11.0～12.5％，断裂伸长率偏差率为±1.5％，断裂伸长CV值≤8.0％，4.0cN/dtex负荷的伸长率的中心值为5.0～5.5％，4.0cN/dtex负荷的伸长率的偏差率为±0.8％，在177℃、10min和0.05cN/dtex条件下的干热收缩率为3.25±0.75％，网络为2～9个/m，含油率为0.5±0.2％，满卷率≥99％。3.根据权利要求1或2所述的高模低缩型硬线绳，其特征在于，所述改性聚酯中环状低聚物的含量≤0.6wt％；所述改性聚酯的数均分子量20000～27000，分子量分布指数为1.8～2.2；所述改性聚酯中带支链的二元醇链段的摩尔含量为对苯二甲酸链段摩尔含量的3～5％；所述带支链的二元醇为2-乙基-2-甲基-1,3-丙二醇、2,2-二乙基-1,3-丙二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、3,3-二乙基-1,5-戊二醇、4,4-二乙基-1,7-庚二醇、4,4-二(1,-甲基乙基)-1,7-庚二醇、3,3-二丙基-1,5-戊二醇、4,4-二丙基-1,7-庚二醇、4-甲基-4-(1,1-二甲基乙基)-1,7-庚二醇、3-甲基-3-戊基-1,6-己二醇或3,3-二戊基-1,5-戊二醇。4.根据权利要求3所述的高模低缩型硬线绳，其特征在于，所述改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇和所述带支链的二元醇混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应得到改性聚酯；所述改性聚酯的具体制备步骤如下：(1)酯化反应；将对苯二甲酸、乙二醇和所述带支链的二元醇配成浆料，加入催化剂和稳定剂混合均匀后，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为常压～0.3MPa，酯化反应的温度为250～260℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的90％以上时为酯化反应终点；(2)缩聚反应；酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在30～50min内由常压平稳抽至绝对压力500Pa以下，反应温度为260～270℃，反应时间为30～50min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力100Pa以下，反应温度为275～285℃，反应时间为50～90min，制得改性聚酯。5.根据权利要求4所述的高模低缩型硬线绳，其特征在于，步骤(1)中，对苯二甲酸、乙二醇和所述带支链的二元醇的摩尔比为1:1.2～2.0:0.03～0.06，所述催化剂的加入量为对苯二甲酸重量的0.01～0.05％，所述稳定剂的加入量为对苯二甲酸重量的0.01～0.05％；所述催化剂为三氧化二锑、乙二醇锑或醋酸锑，所述稳定剂为磷酸三苯酯、磷酸三甲酯或亚磷酸三甲酯。6.制备如权利要求1～5任一项所述的高模低缩型硬线绳的方法，其特征在于，将所述改性聚酯经固相缩聚增粘、熔融、计量、挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得高模低缩型聚酯工业丝，高模低缩型聚酯工...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘灯胜，赵慧荣，李文刚，孙晓华，
申请(专利权)人：江苏恒力化纤股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32