[发明专利]制备具有聚萘二甲酸乙二醇酯纱的拉伸聚酯纱的方法和由其制得的纱

说明书

本发明涉及制备聚酯纱的方法，尤其是涉及制备具有聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)纱的拉伸聚酯纱的方法和由其制得的纱。与用常规方法制得的PEN纱相比，本发明的PEN纱显示了更高的模量和尺寸稳定性，制备PEN复丝的方法是本发明的一个方面。

目前，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)丝常在工业中应用，包括用于径向轮胎胎体，运输带，安全带，V带和水龙带。然而，更高模量和尺寸稳定性在更高要求的应用，如独特的高性能轮胎胎体中是优选的，且在径向轻轮胎(radial passenger tire)带的应用中是必要的。尺寸稳定性定义为在4.5g/d时的伸长量和收缩率。U.S.Patent 3,616,832 toShima et al，提供了用良好尺寸稳定性和韧度的PEN来增强的橡胶制品，以及U.S.Patent 3,929,180 to Kawase et al.提供了用PEN作为胎体增强的轮胎。然而，这些专利涉及常规制备的低未拉伸双折射的PEN，因此不能充分获这些材料的潜在性质，而这正是本发明的目的。同样地，British Patent 1,445,464 to Hamana et al.指出了常规纺丝PEN的最佳化拉伸，U.S.Patent 4,000,239 to Hama na et al.提供了制备用作电绝缘织物的高熔点，耐热性的未经拉伸的PEN的方法。由于这些材料是在有利于形成高结晶度或至少高成核结构的高应力条件下制成的，它们缺乏可拉性，不能达到此处应用所要求的高模量。有着同样应用的产品在U.S 4,001,479 to Hamana et al.，中有描述，它涉及高拉伸、低韧度的部分取向纱。

本发明的目的是提供一种制备具有聚萘二甲酸乙二醇酯纱的拉伸聚酯纱的方法和由其制得的纱。

本发明的纱是通过PEN纺丝或其它半结晶聚酯聚合物的纺丝制备的，此聚合物是由类似刚性单体聚合到其最佳无定形取向和结晶度时制得的，本发明是通过选择过程参数形成双折射率至少为0.030的未拉伸聚酯纱而实现的，然后热拉伸所纺的纱达总拉伸比为1.5/1到6.0/1之间，使所得的经拉伸的半结晶聚酯纱的Tg大于100℃，且熔点至少升高8℃，优选纱的韧度至少为6.5g/d，尺寸稳定性(EASL+收缩率)小于5％，收缩率为4％或更小。

与已知文献纱相比，所得的纱显示出惊人的高模量和韧度及低收缩率。

图1为实施例1和2的PEN纱在韧度为6.2g/d时模量的对比。

本发明的聚酯复丝纱显示出高模量，高尺寸稳定性和高韧度，这是将此材料作为纤维增强加入橡胶复合材料如轮胎时极希望具有的特性。PEN复丝纱或其它的聚酯聚合物纱可用有利于增强径向轻轮胎的两部分，即胎体和带的类似刚性单体组合物制得。目前，轻轮胎胎体主要是用聚对苯二甲酸乙二醇酯来增强。

由尺寸稳定(在给定收缩率下的模量)的胎体帘布的性质所控制的轮胎的两个特性是侧壁压痕和轮胎加工。相对PET和采用现有技术的PEN纱来讲，本发明的PEN或其它聚酯纱具有高模量和尺寸稳定性，这就意味着用本发明纱增强的胎体的轮胎将显示出更浅的侧壁压痕和更好的加工性能，与PET 80℃的Tg相比，本发明纱具有高于100℃，即对PEN来讲为120℃的高玻璃化转变温度(Tg)，因而本发明纱同样也是所希望的增强材料，高Tg将导致比PET轮胎在更宽温度范围内的更低的帘布发生热，也导致更长的轮胎使用期和总的更低的轮胎操作温度。另外，由于在高于Tg的温度下模量趋向急速下降，本发明的纱将在比PET更宽的温度范围内保持模量。当本发明的纱用于增强高性能轮胎时，由于这种应用要求低帘布发生热和高模量，这是特别在高速行驶升高操作温度时应具有的特性，因而上述这些优点都是非常重要的。

本发明的PEN复丝纱和其它聚酯纱同样可用于增强径向轻轮胎带和径向载重轮胎胎体。由于PET在给定帘布直径下不具有足够的强度和模量，因而目前钢常作此用途。PEN比PET具有更高的模量，本发明PEN的更高模量将使PEN成为钢替代物的理想材料。

本发明的聚萘二甲酸乙二醇酯纱至少含90％(mol)的聚萘二甲酸乙二醇酯。在优选的实例中，聚酯主要是聚萘二甲酸乙二醇酯，或者，聚酯中可加入少量作为共聚单元的从一种或多种除了乙二醇和2，6-萘二甲酸或它们衍生物的形成酯的组份中获得的单元。可与聚萘二甲酸乙二醇酯单元共聚的其它形成酯的组份具体包括二醇化合物如1，3-丙二醇，1，4-丁二醇，1，6-己二醇等，和二羧酸如对苯二甲酸，间苯二甲酸，六氢化对苯二甲酸，芪二甲酸，联苯甲酸，己二酸，癸二酸，壬二酸等。