一种海洋用抗蠕变高强聚酯纤维及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种海洋用抗蠕变高强聚酯纤维及其制备方法与应用，属于海洋工程领域用高性能纤维的制备及加工技术领域。本发明专利技术的海洋用抗蠕变高强聚酯纤维的制备包括以下步骤：(1)将聚酯切片与含蒽官能团二酸单体以及含蒽官能团二醇单体进行共混反应得到侧基含蒽官能团的增粘聚酯；(2)将增粘聚酯与双马来酰亚胺进行熔融共混纺丝，纺丝成型后在60

【技术实现步骤摘要】
一种海洋用抗蠕变高强聚酯纤维及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及海洋工程领域用高性能纤维的制备及加工
，具体涉及一种海洋用抗蠕变高强聚酯纤维及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]聚酯纤维是由二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得到的合成纤维，是当今合成纤维的第一大品种。聚酯纤维分子链刚性较大，结晶度及取向度较高，因此具有优良的综合性能，如高强度、高模量、耐冲击以及耐化学腐蚀性好等，在交通运输、建筑防护、传送带、工业过滤、各类缆绳等领域得到了广泛的应用。近年来随着我国综合国力和航空航天、海洋、基建、高端制造业领域的发展，海洋用产业纺织品需求使用量逐年稳步上升，不断向新领域进展，从而在相应领域带动产品需求逐年可观增长，每年有近15％的市场增长率。海洋用聚酯纤维是海洋工程领域用高性能纤维，是国民经济发展、国防及海洋工程建设急需的关键战略材料。应用于航海、渔业、钻井平台、水下防护网、过滤网、系泊、吊装绳以及海洋工程平台固定的缆绳强调纤维耐海水侵蚀、耐老化、高强度以及抗蠕变等特性。因此，开发具有优良力学强度以及抗蠕变性能的聚酯纤维可在很大程度上提高安全服役寿命，进一步拓展其在高端领域的应用。
[0003]由于聚酯纤维本身刚性较大、结晶度以及分子去向度均较高，因此相对于一般通用纤维来说其尺寸稳定性较好，但是在长期外加载荷的作用下，仍然会发生分子链滑移，造成纤维发生永久性形变。如若聚酯纤维在使用过程中发生较大的蠕变，则会造成尺寸及形态不稳定，进而严重制约聚酯纤维在诸多领域，特别是高强缆绳方面的应用。目前提高聚合物纤维强度及抗蠕变性最有效方法为提高聚合物的相对分子质量以及增强高分子链的分子链相互作用力。例如专利CN1282699C采用辐射交联的方法在聚乙烯管材中构建了交联的分子结构，进而提高了聚乙烯管材的抗蠕变性。但是这类方法成本高、效率低，且不可逆的形成了交联的网络结构，造成产品在失效后无法回收利用。其他的化学交联方法，如硅烷交联等同样存在制备复杂且产物无法回收利用的问题。专利CN103556293A采用了在聚酯中加入含氟环氧化合物的方法制备了复合聚酯纤维，并利用氟原子在聚酯分子链间形成额外的氢键作用增加了分子间作用力，在一定程度上提高了聚酯纤维抗蠕变性。但是相对于共价键而言，氢键键能较小，对纤维性能提升有限。因此目前急需一种能有效提高聚酯纤维力学强度及抗蠕变性，并且不影响废旧聚酯纤维回收利用的制备方法。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术，本专利技术的目的是提供一种海洋用抗蠕变高强聚酯纤维及其制备方法与应用。本专利技术通过后缩聚增粘，并在后缩聚过程中加入含蒽官能团单体进行共聚，得到高分子量功能化的侧基含蒽官能团聚酯分子，再与马来酰亚胺进行交联；从而提高了所制备的聚酯纤维的强度及抗蠕变性能，同时不影响聚酯纤维的可回收性，可广泛应用于海洋工程领域。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术的第一方面，提供一种海洋用抗蠕变高强聚酯纤维的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将聚酯切片与含蒽官能团二酸单体以及含蒽官能团二醇单体进行共混反应得到侧基含蒽官能团的增粘聚酯；所述共混反应的条件为：温度为270～300℃，反应时间为5～10min；
[0008](2)将步骤(1)制备的增粘聚酯与双马来酰亚胺进行熔融共混纺丝，纺丝成型后在60
‑
80℃下恒温交联反应24
‑
48h，制备得到海洋用抗蠕变高强聚酯纤维。
[0009]优选的，步骤(1)中，所述含蒽官能团二酸单体的结构式如式I所示：
[0010][0011]所述含蒽官能团二醇单体的结构式如式II所示：
[0012][0013]更优选的，所述含蒽官能团二酸单体由如下方法制备而成：
[0014]将5
‑
氨基间苯二甲酸、吸水剂以及冰醋酸加入到溶剂中，冷却至0℃，完全溶解后加入9
‑
蒽甲醛，搅拌反应1
‑
2小时，再加入硼氢化钠反应1小时；反应结束后减压蒸馏除去溶剂，在去离子水中调节pH，析出、清洗、烘干，即得。
[0015]所述含蒽官能团二醇单体由如下方法制备而成：
[0016]将3
‑
氨基
‑
1,2
‑
丙二醇、吸水剂以及冰醋酸加入到溶剂中，冷却至0℃，完全溶解后加入9
‑
蒽甲醛，搅拌反应1
‑
2小时，再加入硼氢化钠反应1小时；反应结束后减压蒸馏除去溶剂，在去离子水中调节pH，析出、清洗、烘干，即得。
[0017]优选的，步骤(1)中，含蒽官能团二酸单体与含蒽官能团二醇单体总的加入量为所述聚酯切片的1～5wt％；更优选的，所述含蒽官能团二酸单体与含蒽官能团二醇单体的摩尔比为1:1。
[0018]优选的，步骤(1)中，所述增粘聚酯的结构如式III所示：
[0019][0020]式III中，m＝2、3或4，n＝80～150，x＝1～8，y＝1～8。
[0021]优选的，步骤(1)中，所述聚酯切片选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)切片、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)切片中的一种或几种。
[0022]优选的，步骤(1)中，所述聚酯切片的粘度为0.6～0.7dL/g；所述增粘聚酯的粘度为1.0～1.4dL/g。
[0023]优选的，步骤(2)中，所述双马来酰亚胺的结构式如式IV所示：
[0024][0025]式IV中，所述R为以下中的任一种：
[0026][0027]优选的，步骤(2)中，增粘聚酯中蒽基团与双马来酰亚胺中马来酰亚胺基团的摩尔比为1:0.6～1:1.2。
[0028]优选的，步骤(2)中，熔融共混纺丝的参数条件为：熔体温度290～320℃，一辊纺丝速度为1000～1200m/min，热辊牵伸倍数为4～7倍，环吹风温度为15～30℃，吹风速度为0.6～1.0m/s。
[0029]本专利技术的第二方面，提供上述制备方法制备的海洋用抗蠕变高强聚酯纤维。所述海洋用抗蠕变高强聚酯纤维具有如下性能：
[0030]断裂强度≥8.2cN/dtex，线密度变异系数≤1.2％，断裂强度变异系数≤3％，断裂伸长率变异系数≤4％，施加张力为断裂强度的30％，在温度为30℃，相对湿度60％条件下，
24小时蠕变伸长率为0.5～1％。
[0031]本专利技术的第三方面，提供上述海洋用抗蠕变高强聚酯纤维在如下(1)
‑
(3)任一项中的应用：
[0032](1)制备航海、渔业或钻井平台用吊装绳；
[0033](2)制备水下防护网或过滤网；
[0034](3)制备海洋工程平台固定的缆绳。
[0035]本专利技术的有益效果：
[0036](1)本专利技术采用的后缩聚增粘过程中加入功能性单体共聚的方法，操作简便、成本低廉，可在提高聚酯纤维分子量的同时引本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海洋用抗蠕变高强聚酯纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将聚酯切片与含蒽官能团二酸单体以及含蒽官能团二醇单体进行共混反应得到侧基含蒽官能团的增粘聚酯；所述共混反应的条件为：温度为270～300℃，反应时间为5～10min；(2)将步骤(1)制备的增粘聚酯与双马来酰亚胺进行熔融共混纺丝，纺丝成型后在60
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80℃下恒温交联反应24
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48h，制备得到海洋用抗蠕变高强聚酯纤维。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述含蒽官能团二酸单体的结构式如式I所示：所述含蒽官能团二醇单体的结构式如式II所示：3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，含蒽官能团二酸单体与含蒽官能团二醇单体总的加入量为所述聚酯切片的1～5wt％；所述含蒽官能团二酸单体与含蒽官能团二醇单体的摩尔比为1:1。4.根据权利要求1述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述增粘聚酯的结构如式III所示：
式III中，m＝2、3...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡祖明，孙钦超，王彦，王秀成，郑耀臣，李政贤，
申请(专利权)人：山东华纶新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：