用于汽车气囊的涤纶工业丝及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于汽车气囊的涤纶工业丝及其制备方法，制备方法为：改性聚酯熔体经固相缩聚增粘和纺丝工艺后制得用于汽车气囊的涤纶工业丝；固相缩聚增粘前改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、带三甲硅基侧基的二元醇和2,5,6,6‑四甲基‑2,5‑庚二醇混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应。由该涤纶工业丝的制得的安全气囊的使用寿命为8～12年。本发明专利技术制备方法简单，成本低廉，通过引入2,5,6,6‑四甲基‑2,5‑庚二醇和带三甲硅基侧基的二元醇对聚酯进行改性，与后续上浆工艺配合显著提高工业丝制备的汽车气囊的耐磨性能和使用寿命；制得的产品织造及耐磨性能优良，应用前景好。

Polyester industrial yarn for automobile airbag and its preparation method

The present invention relates to a polyester industrial yarn for automobile airbag and its preparation method. The preparation method is as follows: polyester industrial yarn for automobile airbag is prepared by modified polyester melt through solid phase polycondensation, tackification and spinning process; the preparation method of modified polyester before solid phase polycondensation and tackification is terephthalic acid, ethylene glycol, diol with trimethylsilyl side group and 2,5,6,6 tetramethyl 2,5. Heptanediol was mixed evenly and then esterified and polycondensated successively. The service life of the airbag made from the polyester industrial yarn is 8-12 years. The preparation method of the invention is simple and low in cost. The polyester is modified by introducing 2,5,6 tetramethyl 2,5

【技术实现步骤摘要】
用于汽车气囊的涤纶工业丝及其制备方法
本专利技术属于聚酯纤维
，涉及一种用于汽车气囊的涤纶工业丝及其制备方法。
技术介绍
涤纶工业丝的化学组成与普通涤纶相同，由于其原料具有分子量大且分子量分布窄等的特点，涤纶工业丝具有断裂强度高、模量大、伸长小、耐热性能好、耐冲击性能好及耐疲劳性能好等优点，是橡胶骨架和许多工业用纺织品的良好材料。随着我国高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车的安全性就变得尤为重要。汽车的安全装备分为主动安全装备和被动安全装备两种，主动安全是指汽车防止发生事故的能力。被动安全是指在万一发生事故的情况下，汽车保护乘员的能力。目前被动安全装备主要有安全带、安全气垫、防撞式车身和安全气囊防护系统等，其中汽车安全气囊对车辆乘员安全的保障作用得到了人们的一致认可，汽车安全气囊近年来得到了迅速地发展和快速普及。气囊袋是汽车安全气囊系统的重要部件，其由化纤纺织品制作而成。为了保证安全气囊能够在汽车发生剧烈碰撞时有效地起到保护乘车人员的安全，气囊袋须具有良好的物理机械性能，这要求其具有强度高、质量轻、良好的摩擦性能、弹性好、合适的热性能、高化学稳定性、抗老化性、折叠体积小及柔软性好(在气囊迅速充涨时不易擦伤乘车人员)的特点。自安全气囊专利技术以来，尼龙长丝一直是气囊袋的主要原料。但随着气囊织物整理技术的发展，涤纶工业丝由于成本低、强度高、耐化学性好等优点而逐渐被用于气囊织物的加工。安全气囊用的涤纶工业丝，多选用细旦长丝，以降低气囊质量保证其折叠安装性能，同时其还需具有强度高、弹性好的特点。由于合成纤维(涤纶工业丝)端头稀少、表面光滑及化学活性低，较难在界面建立粘合键，一般在将涤纶工业丝织造制成气囊袋前还需对其进行上浆，上浆剂中含有的如-NH2等的极性基团能与纤维端基而起作用，降低了纤维在织造过程中损伤，同时增强纤维的耐磨性能，以延长其使用寿命。但涤纶纤维成品为部分结晶的超分子结构，其结晶部分分子链相互平行，大多呈反式构象，而无定形区则多呈顺式构象，其分子排列相当紧密，上浆剂中的活性基团难以渗透到纤维内部进而与纤维内部的端基发生反应，以提高纤维的织造性能，这很大程度上限制了涤纶工业丝制备的产品汽车气囊的耐磨性能的提高，影响了其使用寿命。因此，开发一种能够用于制备耐磨性能好的汽车气囊的涤纶工业丝极具现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术涤纶丝制备的汽车气囊耐磨性能不佳的缺陷，提供一种能够用于制备耐磨性能好的汽车气囊的涤纶工业丝及其制备方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：用于汽车气囊的涤纶工业丝的制备方法，将改性聚酯熔体进行固相缩聚增粘、熔融、计量、挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得用于汽车气囊的涤纶工业丝；所述固相缩聚增粘前改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、带三甲硅基侧基的二元醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；带三甲硅基侧基的二元醇的结构式如下：式中，R为-CH2-、-CH(CH3)-或-C((CH3)2)-；2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的结构式如下：本专利技术使用带三甲硅基侧基的二元醇(3-三甲硅基-1,2-丙二醇、3-三甲硅基-3-甲基-1,2-丙二醇或3-三甲硅基-3,3-二甲基-1,2-丙二醇)和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇对聚酯进行改性，带三甲硅基侧基的二元醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇能够显著增大改性聚酯的空间自由体积，特别是带三甲硅基侧基的二元醇中三甲硅基和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇中叔丁基的存在会引起主链活动性的变化，从而改变了链单元间的相互作用力，分子链单元间的距离亦会发生相应的改变，增大改性聚酯空洞自由体积，空洞自由体积的增大能够降低后续处理过程中上浆剂中活性基团渗透进入改性聚酯纤维内部的难度，更多的活性基团与纤维内部的端基发生反应，进而显著地提高了该涤纶工业丝制得的汽车气囊的耐磨性能，提高了其使用寿命。作为优选的技术方案：如上所述的用于汽车气囊的涤纶工业丝的制备方法，所述2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的合成步骤如下：(1)按1～1.2:1:1.2～1.3:2.0～3.0的摩尔比将KOH粉末、3-甲基-3-羟基丁炔、3,3-二甲基-2-丁酮和异丙醚混合，在冰浴条件下反应2～4h，反应结束后进行冷却结晶、离心分离、洗涤、精制和干燥得到辛炔二醇；(2)按2～3:10:0.01～0.03的重量比将辛炔二醇、乙醇和钯催化剂混合，在40～50℃的温度条件下反应50～60min，反应过程中持续通入氢气，反应结束后进行分离和提纯得到2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇。如上所述的用于汽车气囊的涤纶工业丝的制备方法，所述带三甲硅基侧基的二元醇的合成步骤如下：(1)按1:5～10:10～15的摩尔比将原料烯、过乙酸和二氯甲烷混合，在35～40℃的温度条件下反应5～8h，反应时伴以搅拌，反应结束后去除溶剂，经提纯和精制得到三甲硅基丙烯环氧化物；(2)将水、浓硫酸和三甲硅基丙烯环氧化物混合，在搅拌条件下水浴加热至80～85℃，保温反应l0～15min，反应结束后冷却至室温，经中和、蒸馏、分离和提纯得到带三甲硅基侧基的二元醇，所述浓硫酸为质量浓度70％的硫酸，反应开始时，三甲硅基丙烯环氧化物与水的摩尔比为1:20～40，浓硫酸的质量占混合物质量之和的0.1～0.15％；所述带三甲硅基侧基的二元醇的结构式中R为-CH(CH3)-和-C((CH3)2)-时，所述原料烯对应为3-三甲硅基-3-甲基丙烯和3-三甲硅基-3,3-二甲基丙烯。如上所述的用于汽车气囊的涤纶工业丝的制备方法，所述固相缩聚增粘前改性聚酯的制备步骤如下：(1)酯化反应；将对苯二甲酸、乙二醇、带三甲硅基侧基的二元醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇配成浆料，加入催化剂、消光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250～260℃，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270～282℃，反应时间为50～90min。如上所述的用于汽车气囊的涤纶工业丝的制备方法，所述对苯二甲酸、乙二醇、带三甲硅基侧基的二元醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的摩尔比为1:1.2～2.0:0.02～0.03:0.01～0.02，所述催化剂、消光剂和稳定剂的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.03～0.05wt％、0.20～0.25wt％和0.01～0.05wt％。本专利技术带三甲硅基侧基的二元醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的加入量并不限于此，本领域技术人员可实际情况进行调整，但调整幅度不宜过大，带三甲硅基侧基的二元醇的添加量过大对聚酯大分子结构的规整性破坏太大，对纤维的结晶度以及力学性能影响过大，不利于纤维的生产和应用，带三甲硅基侧基的二元醇的添加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于汽车气囊的涤纶工业丝的制备方法，其特征是：将改性聚酯熔体进行固相缩聚增粘、熔融、计量、挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得用于汽车气囊的涤纶工业丝；所述固相缩聚增粘前改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、带三甲硅基侧基的二元醇和2,5,6,6‑四甲基‑2,5‑庚二醇混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；带三甲硅基侧基的二元醇的结构式如下：

【技术特征摘要】
1.用于汽车气囊的涤纶工业丝的制备方法，其特征是：将改性聚酯熔体进行固相缩聚增粘、熔融、计量、挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得用于汽车气囊的涤纶工业丝；所述固相缩聚增粘前改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、带三甲硅基侧基的二元醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；带三甲硅基侧基的二元醇的结构式如下：式中，R为-CH2-、-CH(CH3)-或-C((CH3)2)-；2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的结构式如下：2.根据权利要求1所述的用于汽车气囊的涤纶工业丝的制备方法，其特征在于，所述2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的合成步骤如下：(1)按1～1.2:1:1.2～1.3:2.0～3.0的摩尔比将KOH粉末、3-甲基-3-羟基丁炔、3,3-二甲基-2-丁酮和异丙醚混合，在冰浴条件下反应2～4h，反应结束后进行冷却结晶、离心分离、洗涤、精制和干燥得到辛炔二醇；(2)按2～3:10:0.01～0.03的重量比将辛炔二醇、乙醇和钯催化剂混合，在40～50℃的温度条件下反应50～60min，反应过程中持续通入氢气，反应结束后进行分离和提纯得到2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇。3.根据权利要求2所述的用于汽车气囊的涤纶工业丝的制备方法，其特征在于，所述带三甲硅基侧基的二元醇的合成步骤如下：(1)按1:5～10:10～15的摩尔比将原料烯、过乙酸和二氯甲烷混合，在35～40℃的温度条件下反应5～8h，反应时伴以搅拌，反应结束后去除溶剂，经提纯和精制得到三甲硅基丙烯环氧化物；(2)将水、浓硫酸和三甲硅基丙烯环氧化物混合，在搅拌条件下水浴加热至80～85℃，保温反应l0～15min，反应结束后冷却至室温，经中和、蒸馏、分离和提纯得到带三甲硅基侧基的二元醇，所述浓硫酸为质量浓度70％的硫酸，反应开始时，三甲硅基丙烯环氧化物与水的摩尔比为1:20～40，浓硫酸的质量占混合物质量之和的0.1～0.15％；所述带三甲硅基侧基的二元醇的结构式中R为-CH(CH3)-和-C((CH3)2)-时，所述原料烯对应为3-三甲硅基-3-甲基丙烯和3-三甲硅基-3,3-二甲基丙烯。4.根据权利要求3所述的用于汽车气囊的涤纶工业丝的制备方法，其特征在于，所述固相缩聚增粘前改性聚酯的制备步骤如下：(1)酯化反应；将对苯二甲酸、乙二醇、带三甲硅基侧基的二元醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇配成浆料，加入催化剂、消光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～...

【专利技术属性】
技术研发人员：王山水，王丽丽，陈瑞，
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