船用涤纶缆绳的制备方法与流程

文档序号:17639166发布日期:2019-05-11 00:33阅读:844来源:国知局

本发明属于改性聚酯纤维技术领域,涉及一种船用涤纶缆绳及其制备方法。



背景技术:

涤纶是我国对聚酯纤维的商品名称。在涤纶纤维发展初期,品种以棉型、毛型短纤维、普通长丝为主,主要应用于服用和装饰用领域。现阶段,聚酯合成常用的催化剂为锑系催化剂,市面上常见的锑系催化剂如sb2o3在聚酯合成过程中的添加量较大,锑系催化剂的添加量较大对环境产生的影响也较大,不利于聚酯的环保生产,同时锑系催化剂在缩聚反应中会转化为锑单质,使聚酯色泽发灰亮度降低,锑系催化剂添加量越大,对聚酯的色泽和质量等影响越大,但添加量小的锑系催化剂无法对参与聚酯合成的所有原料的反应进行催化,无法满足聚酯生产的需要。

绳索属于特种纺织品中的一种,它是指用纤维(天然纤维、化学纤维)或金属丝通过扭或编等方式加强后制成的柔软而且细长的物体,并具有一定的拉伸强度,可用来做连接、牵引的工具。绳索种类按绳索的原材料可分为植物纤维绳、合成纤维绳、钢丝绳和混合绳;按绳索的粗细可分为绳(直径为1~4mm)、索(直径4~40mm)和缆(40~120mm);按截面来分主要有三股、四股、六股、八股和花式股等;按结构可分为拧绞绳、编织绳和编绞绳。

国内目前船用缆绳的年需求量较高,随着我国经济发展水平的提高,高性能纤维制造的船用缆绳将逐步替代现用船缆。为了进一步拓展涤纶工业丝在船用缆绳的应用范围,使其进一步发展,研究开发不同性能的涤纶工业丝以及增加涤纶工业丝品种是非常必要的。由高强度的涤纶工业丝制成的缆绳具有轻质高强、使用周期长、耐磨、耐湿以及断裂伸长大等特性而广泛应用在油轮、沥青船等海洋工程中,其发展速度异常迅速。然而在制备船用缆绳的过程中,现有技术常需要对涤纶工业丝进行后处理如浸胶处理以起到延长寿命和提高其力学性能的效果,然后由于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,涤纶分子本身结构较为规则,因此浸胶处理过程中,浸胶液对涤纶纤维的处理效果较差,制得的船用涤纶缆绳的断裂强度也难以进一步提高。

因此,研究出一种断裂强度高的高性能船用涤纶缆绳的制备方法极具现实意义。



技术实现要素:

本发明的目的是为了克服上述现有技术中存在的问题,提供一种断裂强度高的船用涤纶缆绳的制备方法。

为了达到上述目的,本发明采用的技术方案为:

船用涤纶缆绳的制备方法,将由改性聚酯工业丝经加捻和编织得到的绳索进行浸胶处理制得船用涤纶缆绳,本发明的船用涤纶缆绳的制备方法与普通船用涤纶缆绳的制备方法基本相同,主要区别在于工业丝的材质,本发明对工业丝的材质进行了改进,在聚酯的分子链中引入了主链含硅的二元醇链段和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇链段,进而改善了工业丝的浸胶效果,延长了缆绳的使用寿命;

所述改性聚酯工业丝是通过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、热定型和卷绕制得的;

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、主链含硅的二元醇、2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇和掺杂改性的sb2o3粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应;

主链含硅的二元醇为二甲基硅二醇、二甲基二苯基二硅氧烷二醇或四甲基二硅氧烷二醇,2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的结构式如下:

本发明通过在聚酯合成过程中采用2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇和主链含硅的二元醇作为反应物从而改善了船用涤纶缆绳的浸胶效果,进而显著提高了其断裂强度。

2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇链段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,导致改性聚酯空洞自由体积的增大;与短支链取代基(如甲基、乙基等基团)相比,叔丁基占据了较大的空间位置,在分子链排列的方式上将获得更大的自由体积;与长支链取代基相比,一方面叔丁基增大的是空洞自由体积,而长支链取代基增大的是狭缝自由体积,另一方面叔丁基的刚性大于长支链取代基,减少了分子链之间的缠结,因而叔丁基较长支链取代基在分子链排列的方式上具有更多的自由体积;

另外,主链含硅的二元醇链段中的高分子主链上的si原子与-ch3连接,-ch3垂直于si-o-si原子所在的平面,由于si-c键比c-c键键长,导致-ch3中的三个h呈撑开状态,-ch3中的三个撑开的h原子可以自由旋转而使相邻的si-o分子链段间距离变大,此外侧链的惰性甲基又阻碍了高分子的接近,因而高分子材料非常柔顺,空洞自由体积相对于未引入主链含硅的二元醇的高分子材料增大明显,因此主链含硅的二元醇链段也显著提升了聚酯的空洞自由体积。空洞自由体积的增大能够使得缆绳浸胶处理过程中浸胶液分子上的活性基团如氨基等更好地与聚酯分子粘合,从而达到更好的浸胶效果,进而使得绳索的断裂强度提高,使用寿命延长;

sb2o3掺杂改性的过程为:首先将含金属离子mx+的溶液与含sb3+的溶液混合均匀,然后滴加沉淀剂至混合液的ph值为9~10,最后煅烧沉淀产物并粉碎;金属离子mx+为mg2+、ca2+、ba2+和zn2+中的一种以上;

本发明通过将含金属离子mx+的溶液与含sb3+的溶液先混合均匀再沉淀最后煅烧从而实现了具有一定催化活性的金属氧化物与三氧化二锑的掺杂共混,金属氧化物为mgo、cao、bao和zno中的一种以上,本发明的金属氧化物与三氧化二锑掺杂后,金属氧化物通过抑制三氧化二锑的晶化和立方晶三氧化二锑晶粒的长大以及同晶取代锑而进入锑的晶格位,使三氧化二锑晶体产生缺陷,晶体形态产生变化,晶粒尺寸变小,提高了三氧化二锑催化剂的比表面积sg,同时金属还会富集在部分三氧化二锑晶体表面,使三氧化二锑单位表面积上的活性rs增大,比表面积sg和单位表面积上的活性rs愈大,催化剂的催化活性愈高,因此本发明能够在低sb2o3添加量下实现聚酯的催化合成,有利于环保生产和保证合成聚酯的质量,进而能够保证最终产品的质量。

作为优选的技术方案:

如上所述的船用涤纶缆绳的制备方法,改性聚酯工业丝的单丝纤度为5~10dtex,复丝纤度为1100~3300dtex,断裂强度≥8.1cn/dtex,线密度偏差率为±1.5%,断裂强度cv值≤3.0%,断裂伸长率为13.0~16.5%,断裂伸长cv值≤8.0%,4.0cn/dtex负荷的伸长率的中心值为5.5~6.0%,在177℃×10min×0.05cn/dtex条件下的干热收缩率为5.5~9.0%,网络度为(5~8)±2个/m,含油率为0.6±0.2wt%;本发明改性聚酯工业丝的机械性能与现有技术相当,并未因改性而降低其机械性能;

船用涤纶缆绳的线密度为1200±3ktex,断裂强度≥480kn,本发明的船用涤纶缆绳的断裂强度远高于同等规格的现有技术的船用涤纶缆绳,主要是由于本发明在聚酯分子链中引入了2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇链段和主链含硅的二元醇链段,使得聚酯的空洞自由体积增大,空洞自由体积的增大能够使得缆绳浸胶处理过程中浸胶液分子上的活性基团如氨基等更好地与聚酯分子粘合,从而达到更好的浸胶效果,进而使得绳索的断裂强度提高,使用寿命延长。

如上所述的船用涤纶缆绳的制备方法,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。

如上所述的船用涤纶缆绳的制备方法,所述含金属离子mx+的溶液的浓度为0.5~1.0mol%,溶剂为水,溶液中的阴离子为no3-;所述含sb3+的溶液为浓度5~10mol%的sb2o3的溶液,溶剂为草酸;所述沉淀剂为浓度2mol/l的氨水;沉淀开始时,混合溶液中金属离子mx+与sb3+的摩尔比为1~3:100;sb2o3是目前性价比最高的聚酯催化剂,本发明通过渗入金属氧化物(即m2ox)抑制三氧化二锑(sb2o3)的晶化和立方晶三氧化二锑晶粒的长大,同时金属离子mx+会取代锑而进入锑的晶格位,使得三氧化二锑晶体产生缺陷,以提高三氧化二锑的催化活性;如掺杂金属氧化物量过少(摩尔比过低),对三氧化二锑晶粒影响偏低,过多(摩尔比过高),会使得催化剂的主体sb3+下降幅度偏大,均对提高三氧化二锑催化活性不利;

所述煅烧前对沉淀产物进行洗涤和干燥,干燥的温度为105~110℃,时间为2~3h;所述煅烧的过程为:首先升温至400℃后保温2~3h,然后升温至900℃后保温1~2h,最后在空气中冷却;

sb2o3在掺杂改性后进行粉碎得到平均粒径小于0.5微米的粉体。

如上所述的船用涤纶缆绳的制备方法,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、主链含硅的二元醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇配成浆料,加入掺杂改性的sb2o3粉体、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。

如上所述的船用涤纶缆绳的制备方法,所述对苯二甲酸、乙二醇、主链含硅的二元醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的摩尔比为1:1.2~2.0:0.01~0.015:0.01~0.015;

本发明中2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的添加量过多,对聚酯大分子结构的规整性破坏太大,对改性聚酯的结晶度以及力学性能(刚性)影响过大,不利于纤维的生产和应用;添加量过少,对聚酯空洞自由体积的增大不明显,难以显著改善船用涤纶缆绳的浸胶效果;

本发明的主链含硅的二元醇的添加量优选上述范围既能保证改性后的纤维具有良好的力学性能和结晶度,同时还能显著提高涤纶的浸胶效果,有利于纤维的生产和应用,主链含硅的二元醇的添加量可根据实际需要适当调整,但不宜太过,添加量过高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,过低则浸胶效果提升不明显;

所述掺杂改性的sb2o3粉体、消光剂和稳定剂的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.012~0.015wt%、0.20~0.25wt%和0.01~0.05wt%;现有技术中聚酯合成过程中sb2o3的加入量通常为对苯二甲酸加入量的0.02~0.04wt%,锑系催化剂的加入量高,这主要是由于未掺杂的sb2o3单位表面积上的活性rs低且比表面积sg小,因此sb2o3整体的催化活性较低,本发明通过对sb2o3进行掺杂改性,提高了sb2o3的活性,因此显著降低了聚酯合成过程中sb2o3的添加量。

如上所述的船用涤纶缆绳的制备方法,所述消光剂为二氧化钛,所述稳定剂为磷酸三苯酯、磷酸三甲酯或亚磷酸三甲酯。

如上所述的船用涤纶缆绳的制备方法,所述固相缩聚增粘后改性聚酯的特性粘度为1.0~1.2dl/g。

如上所述的船用涤纶缆绳的制备方法,所述改性聚酯工业丝的纺丝工艺参数如下:

拉伸、热定型的工艺参数为:

如上所述的船用涤纶缆绳的制备方法,所述浸胶处理采用水性聚氨酯胶,水性聚氨酯胶中聚氨酯与水的质量比为l:5~10;所述浸胶处理的时间为50~60s;所述浸胶处理后在温度为80~100℃的条件下干燥10~15min。

发明机理:

本发明通过在聚酯合成过程中采用2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇和主链含硅的二元醇作为反应物以及采用掺杂改性的sb2o3粉体作为催化剂并将改性聚酯工业丝经加捻和编织得到的绳索进行浸胶处理制得船用涤纶缆绳,从而改善了船用涤纶缆绳的浸胶效果,进而显著提高了其断裂强度,同时还保证了制得的船用涤纶缆绳的质量,具体如下:

(一)对于2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇:

聚合物中的大分子链不是完全紧密的堆砌,在大分子链之间总是有空隙存在,这部分空隙体积即为自由体积。要使小分子渗透到高分子内部,高分子内或高分子间要有足够大的空隙,所以小分子的渗透率和扩散性与高分子结构中的空隙大小(即自由体积的尺寸)有关,在一定范围内,自由体积的尺寸越大,小分子的渗透率越高,扩散性越好。自由体积又分为空洞自由体积和狭缝自由体积,空洞自由体较狭缝自由体积具更大的空间尺寸,对于小分子的渗透率的提升,空洞自由体积较狭缝自由体积效果更加明显。

自由体积的尺寸和类型主要取决于聚合物的结构,影响聚合物结构的主要因素为立体阻碍、侧基大小、侧基结构等。当聚合物主链上某一位置被侧基取代时,必然引起主链活动性的变化,从而改变了链与链间的相互作用力,链与链间的距离亦会发生相应的改变,结果导致内聚能和自由体积的变化,高分子侧链上的取代基的极性、大小、长短等对分子链的刚性、分子间的相互作用乃至聚合物结构的自由体积分数都有一定的影响,因此,取代基不同产生的效应不同,往往导致聚合物的渗透分离性能也各不相同。

对于乙二醇、丁二醇等二元醇直链分子,主链上的c原子处于一上一下呈锯齿形排列,当主链上某个亚甲基上的两个h原子被甲基(-ch3)取代时,这两个侧基上的c原子与主链c原子不在同一平面内,于是,中心c上的四个sp3杂化轨道分别与周围四个c原子上的空轨道重叠,形成四个完全相同的σ键,呈正四面体排列,四个碳原子分别位于正四面体的四个顶点,当甲基的三个氢进一步被甲基取代时,这时就相当于叔丁基取代,形成一个更大的四面体结构,这种呈正四面体形排列的分子链相对于呈锯齿形排列的分子链,空洞自由体积明显增大了很多,能够显著提高小分子的渗透率和扩散性;而当主链上某个亚甲基上的两个h原子被长支链取代基取代时,主要增大的是狭缝自由体积,增大幅度较小,对小分子的渗透率和扩散性的提升效果有限,同时由于长支链取代基的刚性较小,分子链之间容易发生缠结,不利于自由体积的增大。

本发明的2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的结构式如下:

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,导致改性聚酯的空洞自由体积增大。与短支链取代基(如甲基、乙基等基团)相比,叔丁基占据了较大的空间位置,在分子链排列的方式上将获得更大的自由体积;与长支链取代基相比,一方面叔丁基增大的是空洞自由体积,而长支链取代基增大的是狭缝自由体积,另一方面叔丁基的刚性大于长支链取代基,减少了分子链之间的缠结,因而叔丁基较长支链取代基在分子链排列的方式上具有更多的自由体积。

(二)对于主链含硅的二元醇:

本发明的主链含硅的二元醇为二甲基硅二醇、二甲基二苯基二硅氧烷二醇或四甲基二硅氧烷二醇,结构式分别如下:

高分子链的刚性决定于分子链内旋转势垒的大小,主链结构不同,其中键角和键长不等或键接方式不同,刚性也各不相同,本发明引入主链含硅的二元醇后,高分子主链上含有-si-o-si-键,硅氧键间隙较大,内旋转活化能较低,有利于原子自由旋转,同时高分子主链上的si原子与-ch3连接,-ch3垂直于si-o-si原子所在的平面,由于si-c键比c-c键键长,导致-ch3中的三个h呈撑开状态,-ch3中的三个撑开的h原子可以自由旋转而使相邻的si-o分子链段间距离变大,此外侧链的惰性甲基又阻碍了高分子的接近,因而高分子材料非常柔顺,空洞自由体积相对于未引入主链含硅的二元醇的高分子材料增大明显;而当高分子主链上的si原子与长支链取代基连接时,主要增大的是狭缝自由体积,增大幅度较小,对小分子的渗透率和扩散性的提升效果有限,同时由于长支链取代基的刚性较小,分子链之间容易发生缠结,不利于自由体积的增大,主链含硅的二元醇的引入也同样使得改性聚酯的空洞自由体积增大。

综上,2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇链段和主链含硅的二元醇链段均可增大聚酯的空洞自由体积,同时相比于增大狭缝自由体积,空洞自由体积对于聚酯的总自由体积的增大程度更大,空洞自由体积的增大将使浸胶液分子上的活性基团如氨基等能够更好地与聚酯分子粘合,从而达到更好的浸胶效果,进而使得绳索的断裂强度提高,使用寿命延长。

(三)对于掺杂改性的sb2o3粉体:

聚酯的合成过程中采用的掺杂改性的sb2o3粉体主要是作为催化剂,现有聚酯催化剂主要以锑化合物为主,如三氧化二锑、乙二醇锑以及醋酸锑,工业上聚酯合成中锑的加入量大于200ppm,由于锑是重金属,时代的进步,对于锑催化剂的制约越来越严,虽然钛系催化有所应用,但由于色泽以及活性控制等多方面的原因,仍无法在短时间内取代锑系。

催化剂的催化活性与催化剂的比表面积sg、内表面利用率f以及单位表面积上的活性rs成正比,对于组分一定的催化剂,其催化活性取决于该催化剂的比表面积sg和内表面利用率f,催化剂单位表面积上的活性rs一定时,比表面积愈大,催化活性愈高。

本发明通过先溶液共混再共沉淀再煅烧实现了具有一定催化缩聚反应活性的金属氧化物与三氧化二锑的掺杂共混,金属氧化物为mgo、cao、bao和zno中的一种以上,其价位与锑的价位存在一定的差异,离子半径与锑也存在一定的差异,这些差异使其能够改变三氧化二锑的晶面结构,从而影响相关性能。此外,mgo、cao、bao、zno均为白色晶体,作为聚酯催化剂不会带来色泽上的变化。

金属氧化物对三氧化二锑的影响主要体现在:一方面,金属氧化物会抑制三氧化二锑的晶化和立方晶三氧化二锑晶粒的长大,使三氧化二锑催化剂的比表面积sg提高,提高了三氧化二锑的催化活性;另一方面,金属会同晶取代锑而进入锑的晶格位,使三氧化二锑晶体产生缺陷,晶体形态产生变化,晶粒尺寸变小,比表面积sg增大,同时在部分晶体表面使金属富集,使其单位表面积上的活性rs提高,提高了三氧化二锑的催化活性。如仅将具有一定催化缩聚反应活性的金属氧化物与三氧化二锑简单物理共混,三氧化二锑的催化活性不会发生明显提高,因为简单物理共混,不会产生晶体缺陷,晶体形态不产生变化,晶粒尺寸保持不变,晶体的总表面积不变,对催化活性不会产生影响。

本发明通过对三氧化锑进行掺杂,在一程度上提高了三氧化锑的催化活性,三氧化锑的催化活性提高有利于降低三氧化锑的使用量,聚酯合成过程中,在缩聚工艺条件保持不变并且聚酯达到相同指标的情况下,采用金属氧化物对三氧化锑进行掺杂后,三氧化锑的使用量可减少30%以上,有效解决了目前三氧化锑存在的添加量大的问题,同时能够满足聚酯生产的需要,保证生产的pet的质量,进而能够保证船用涤纶缆绳的质量。

有益效果:

(1)本发明的船用涤纶缆绳的制备方法,通过在聚酯中引入2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇和主链含硅的二元醇对聚酯进行改性,提高了涤纶绳索的浸胶效果,使得浸胶液能够更好地与聚酯分子粘合,进而显著提高了船用涤纶缆绳的断裂强度;

(2)本发明的船用涤纶缆绳的制备方法,通过具有一定催化活性的金属氧化物对三氧化二锑的掺杂改性,提高了三氧化二锑比表面积sg和单位表面积上的活性rs,从而提高了三氧化二锑的催化活性,提高了聚合效率;进而能够在满足聚酯生产需要的同时降低合成聚酯时锑系催化剂的添加量,有效减少了其后制成纤维的锑排放,有利于实现环保生产;

(3)本发明的船用涤纶缆绳的制备方法,制得的船用涤纶缆绳断裂强度高,质量好,应用前景广阔。

具体实施方式

下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

船用涤纶缆绳的制备方法,步骤如下:

(1)制备改性聚酯;

(1.1)2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的合成步骤如下:

(a)按1:1:1.2:2.0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2h,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;

(b)按2:10:0.01的重量比将辛炔二醇、乙醇和钯催化剂混合,在40℃的温度条件下反应50min,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,2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的结构式如式(ⅰ)所示;

(1.2)制备掺杂改性的sb2o3;

(1.2.1)将浓度为0.8mol%的mg(no3)2水溶液与浓度为8mol%的sb2o3的溶液混合均匀,sb2o3的溶液的溶剂为草酸,混合液中mg2+与sb3+的摩尔比为2:100;

(1.2.2)滴加浓度为2mol/l的氨水至混合液的ph值为9得到沉淀产物,然后对沉淀产物进行洗涤和干燥,干燥的温度为105℃,时间为2.5h;

(1.2.3)将干燥后的产物首先升温至400℃后保温2.5h,然后升温至900℃后保温1.5h,最后在空气中冷却后粉碎得到平均粒径为0.4微米的掺杂改性的sb2o3粉体;

(1.3)酯化反应;

将对苯二甲酸、乙二醇、二甲基硅二醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇配成浆料,加入掺杂改性的sb2o3粉体、二氧化钛和亚磷酸三甲酯混合均匀后,在氮气氛围中加压进行酯化反应,加压压力为0.3mpa,酯化反应的温度为260℃,当酯化反应中的水馏出量达到理论值的92%时为酯化反应终点,其中对苯二甲酸、乙二醇、二甲基硅二醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的摩尔比为1:1.5:0.01:0.01,掺杂改性的sb2o3粉体、二氧化钛和亚磷酸三甲酯的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.015wt%、0.20wt%和0.04wt%;

(1.4)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40min内由常压平稳抽至绝对压力为400pa,反应温度为250℃,反应时间为40min,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为80pa,反应温度为272℃,反应时间为65min;

(2)制备改性聚酯工业丝;

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、热定型和卷绕制得改性聚酯工业丝,固相缩聚增粘后改性聚酯的特性粘度为1.0dl/g,纺丝工艺参数如下:

拉伸、热定型的工艺参数为:

制得的改性聚酯工业丝的单丝纤度为5dtex,复丝纤度为1100dtex,断裂强度为8.3cn/dtex,线密度偏差率为-1.0%,断裂强度cv值为2.8%,断裂伸长率为14.5%,断裂伸长cv值为8.0%,4.0cn/dtex负荷的伸长率的中心值为6.0%,在177℃×10min×0.05cn/dtex条件下的干热收缩率为6.5%,网络度为3个/m,含油率为0.6wt%;

(3)制备船用涤纶缆绳;

将由改性聚酯工业丝经加捻和编织得到的绳索进行浸胶处理制得船用涤纶缆绳,其中,加捻的捻度为30捻/10cm,编织的纬密为1.5/10cm,浸胶处理采用水性聚氨酯胶,水性聚氨酯胶中聚氨酯与水的质量比为l:5,浸胶处理的时间为50s,浸胶处理后在温度为85℃的条件下干燥15min。

最终制得的船用涤纶缆绳的线密度为1201ktex,断裂强度为550kn。

对比例1

一种船用涤纶缆绳的制备方法,制备步骤与实施例1基本相同,不同之处在于,不添加二甲基硅二醇、2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇和掺杂改性的sb2o3粉体,即不对聚酯进行改性,制得的聚酯工业丝的单丝纤度为5dtex,复丝纤度为1100dtex,断裂强度为8.2cn/dtex,线密度偏差率为-1.0%,断裂强度cv值为2.8%,断裂伸长率为14.7%,断裂伸长cv值为8.1%,4.0cn/dtex负荷的伸长率的中心值为6.0%,在177℃×10min×0.05cn/dtex条件下的干热收缩率为6.6%,网络度为3个/m,含油率为0.6wt%。最终制得的船用涤纶缆绳的线密度为1201ktex,断裂强度为472kn。

将实施例1与对比例1对比可知,本发明通过二甲基硅二醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇对聚酯进行改性,增大了聚酯纤维的空洞自由体积,使得在浸胶处理的过程中,水性聚氨酯胶能够更好地与聚酯分子粘合,提高两者之间的结合牢度,进而显著提升了船用涤纶缆绳的断裂强度,另外又在合成聚酯时显著降低了锑系催化剂的添加量,实现了环保生产并且保证了产品的质量。

对比例2

一种船用涤纶缆绳的制备方法,制备步骤与实施例1基本相同,不同之处在于,制备改性聚酯的过程中采用1,2十二烷基二醇替代二甲基硅二醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇,制得的改性聚酯工业丝的单丝纤度为5dtex,复丝纤度为1100dtex,断裂强度为8.3cn/dtex,线密度偏差率为-1.0%,断裂强度cv值为2.8%,断裂伸长率为13.7%,断裂伸长cv值为8.1%,4.0cn/dtex负荷的伸长率的中心值为6.0%,在177℃×10min×0.05cn/dtex条件下的干热收缩率为6.6%,网络度为3个/m,含油率为0.6wt%。最终制得的船用涤纶缆绳的线密度为1201ktex,断裂强度为465kn。

与实施例1对比可以发现,二甲基硅二醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇相对于含长支链取代基的1,2十二烷基二醇更有利于提升船用涤纶缆绳的断裂强度和拉伸强度等力学性能,这主要是因为一方面2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇中的叔丁基增大的自由体积更多的是空洞自由体积,而1,2十二烷基二醇中的长支链取代基增大的自由体积更多的是狭缝自由体积,另一方面2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇中的叔丁基的刚性均大于1,2十二烷基二醇中的长支链取代基,减少了分子链之间的缠结,再加上二甲基硅二醇引入使得聚酯主链上含有-si-o-si-键,使得硅氧键间隙较大,内旋转活化能较低,有利于原子自由旋转,也进一步增大了空洞自由体积,因而二甲基硅二醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇较1,2十二烷基二醇在聚酯分子链排列的方式上具有更多的自由体积,进而更有利于水性聚氨酯胶分子上的活性基团如氨基等扩散进入到纤维空隙中,获得良好界面结合,因而提高纤维与水性聚氨酯胶之间的粘合作用,保证了浸胶效果,使得船用涤纶缆绳的断裂强度获得较大的提高。

实施例2

船用涤纶缆绳的制备方法,步骤如下:

(1)制备改性聚酯;

(1.1)2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的合成步骤如下:

(a)按1.1:1:1.2:2.3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2h,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;

(b)按2:10:0.01的重量比将辛炔二醇、乙醇和钯催化剂混合,在45℃的温度条件下反应50min,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,2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的结构式如式(ⅰ)所示;

(1.2)制备掺杂改性的sb2o3;

(1.2.1)将浓度为0.5mol%的ca(no3)2水溶液与浓度为5mol%的sb2o3的溶液混合均匀,sb2o3的溶液的溶剂为草酸,混合液中ca2+与sb3+的摩尔比为1:100;

(1.2.2)滴加浓度为2mol/l的氨水至混合液的ph值为10得到沉淀产物,然后对沉淀产物进行洗涤和干燥,干燥的温度为110℃,时间为2h;

(1.2.3)将干燥后的产物首先升温至400℃后保温2h,然后升温至900℃后保温1h,最后在空气中冷却后粉碎得到平均粒径为0.4微米的掺杂改性的sb2o3粉体;

(1.3)酯化反应;

将对苯二甲酸、乙二醇、二甲基二苯基二硅氧烷二醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇配成浆料,加入掺杂改性的sb2o3粉体、二氧化钛和亚磷酸三甲酯混合均匀后,在氮气氛围中加压进行酯化反应,加压压力为0.3mpa,酯化反应的温度为260℃,当酯化反应中的水馏出量达到理论值的92%时为酯化反应终点,其中对苯二甲酸、乙二醇、二甲基二苯基二硅氧烷二醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的摩尔比为1:1.5:0.01:0.015,掺杂改性的sb2o3粉体、二氧化钛和亚磷酸三甲酯的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.0135wt%、0.25wt%和0.01wt%;

(1.4)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40min内由常压平稳抽至绝对压力为400pa,反应温度为250℃,反应时间为40min,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为80pa,反应温度为270℃,反应时间为50min;

(2)制备改性聚酯工业丝;

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、热定型和卷绕制得改性聚酯工业丝,固相缩聚增粘后改性聚酯的特性粘度为1.0dl/g,纺丝工艺参数如下:

拉伸、热定型的工艺参数为:

制得的改性聚酯工业丝的单丝纤度为5dtex,复丝纤度为3300dtex,断裂强度为8.1cn/dtex,线密度偏差率为1.5%,断裂强度cv值为2.8%,断裂伸长率为13.0%,断裂伸长cv值为7.9%,4.0cn/dtex负荷的伸长率的中心值为5.8%,在177℃×10min×0.05cn/dtex条件下的干热收缩率为8.0%,网络度为5个/m,含油率为0.4wt%;

(3)制备船用涤纶缆绳;

将由改性聚酯工业丝经加捻和编织得到的绳索进行浸胶处理制得船用涤纶缆绳,其中加捻的捻度为20捻/10cm,编织的纬密为1.8/10cm,浸胶处理采用水性聚氨酯胶,水性聚氨酯胶中聚氨酯与水的质量比为l:5,浸胶处理的时间为60s,浸胶处理后在温度为80℃的条件下干燥11min。

最终制得的船用涤纶缆绳的线密度为1198ktex,断裂强度为500kn。

实施例3

船用涤纶缆绳的制备方法,步骤如下:

(1)制备改性聚酯;

(1.1)2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的合成步骤如下:

(a)按1.2:1:1.25:2.0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3h,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;

(b)按3:10:0.03的重量比将辛炔二醇、乙醇和钯催化剂混合,在40℃的温度条件下反应50min,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,2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的结构式如式(ⅰ)所示;

(1.2)制备掺杂改性的sb2o3;

(1.2.1)将浓度为1.0mol%的ba(no3)2水溶液与浓度为10mol%的sb2o3的溶液混合均匀,sb2o3的溶液的溶剂为草酸,混合液中ba2+与sb3+的摩尔比为3:100;

(1.2.2)滴加浓度为2mol/l的氨水至混合液的ph值为9.5得到沉淀产物,然后对沉淀产物进行洗涤和干燥,干燥的温度为105℃,时间为3h;

(1.2.3)将干燥后的产物首先升温至400℃后保温3h,然后升温至900℃后保温2h,最后在空气中冷却后粉碎得到平均粒径为0.5微米的掺杂改性的sb2o3粉体;

(1.3)酯化反应;

将对苯二甲酸、乙二醇、四甲基二硅氧烷二醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇配成浆料,加入掺杂改性的sb2o3粉体、二氧化钛和磷酸三苯酯混合均匀后,在氮气氛围中加压进行酯化反应,加压压力为0.2mpa,酯化反应的温度为255℃,当酯化反应中的水馏出量达到理论值的90%时为酯化反应终点,其中对苯二甲酸、乙二醇、四甲基二硅氧烷二醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的摩尔比为1:2.0:0.012:0.01,掺杂改性的sb2o3粉体、二氧化钛和磷酸三苯酯的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.012wt%、0.21wt%和0.03wt%;

(1.4)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45min内由常压平稳抽至绝对压力为450pa,反应温度为256℃,反应时间为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为100pa,反应温度为275℃,反应时间为60min;

(2)制备改性聚酯工业丝;

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、热定型和卷绕制得改性聚酯工业丝,固相缩聚增粘后改性聚酯的特性粘度为1.1dl/g,纺丝工艺参数如下:

拉伸、热定型的工艺参数为:

制得的改性聚酯工业丝的单丝纤度为6dtex,复丝纤度为1100dtex,断裂强度为8.5cn/dtex,线密度偏差率为-1.5%,断裂强度cv值为3.0%,断裂伸长率为13.0%,断裂伸长cv值为7.8%,4.0cn/dtex负荷的伸长率的中心值为5.5%,在177℃×10min×0.05cn/dtex条件下的干热收缩率为9.0%,网络度为10个/m,含油率为0.4wt%;

(3)制备船用涤纶缆绳;

将由改性聚酯工业丝经加捻和编织得到的绳索进行浸胶处理制得船用涤纶缆绳,其中加捻的捻度为25捻/10cm,编织的纬密为1.6/10cm,浸胶处理采用水性聚氨酯胶,水性聚氨酯胶中聚氨酯与水的质量比为l:8,浸胶处理的时间为50s,浸胶处理后在温度为80℃的条件下干燥10min。

最终制得的船用涤纶缆绳的线密度为1203ktex,断裂强度为480kn。

实施例4

船用涤纶缆绳的制备方法,步骤如下:

(1)制备改性聚酯;

(1.1)2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的合成步骤如下:

(a)按1.2:1:1.3:2.5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3h,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;

(b)按2.5:10:0.02的重量比将辛炔二醇、乙醇和钯催化剂混合,在45℃的温度条件下反应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,2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的结构式如式(ⅰ)所示;

(1.2)制备掺杂改性的sb2o3;

(1.2.1)将浓度为0.6mol%的zn(no3)2水溶液与浓度为6mol%的sb2o3的溶液混合均匀,sb2o3的溶液的溶剂为草酸,混合液中zn2+与sb3+的摩尔比为1.2:100;

(1.2.2)滴加浓度为2mol/l的氨水至混合液的ph值为10得到沉淀产物,然后对沉淀产物进行洗涤和干燥,干燥的温度为110℃,时间为2.5h;

(1.2.3)将干燥后的产物首先升温至400℃后保温2.5h,然后升温至900℃后保温1h,最后在空气中冷却后粉碎得到平均粒径为0.4微米的掺杂改性的sb2o3粉体;

(1.3)酯化反应;

将对苯二甲酸、乙二醇、二甲基硅二醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇配成浆料,加入掺杂改性的sb2o3粉体、二氧化钛和亚磷酸三甲酯混合均匀后,在氮气氛围中加压进行酯化反应,加压压力为0.1mpa,酯化反应的温度为250℃,当酯化反应中的水馏出量达到理论值的90%时为酯化反应终点,其中对苯二甲酸、乙二醇、二甲基硅二醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的摩尔比为1:1.5:0.013:0.011,掺杂改性的sb2o3粉体、二氧化钛和亚磷酸三甲酯的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.012wt%、0.20wt%和0.02wt%;

(1.4)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50min内由常压平稳抽至绝对压力为420pa,反应温度为260℃,反应时间为35min,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为85pa,反应温度为270℃,反应时间为90min;

(2)制备改性聚酯工业丝;

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、热定型和卷绕制得改性聚酯工业丝,固相缩聚增粘后改性聚酯的特性粘度为1.2dl/g,纺丝工艺参数如下:

拉伸、热定型的工艺参数为:

制得的改性聚酯工业丝的单丝纤度为8dtex,复丝纤度为2300dtex,断裂强度为8.3cn/dtex,线密度偏差率为-1.0%,断裂强度cv值为2.83%,断裂伸长率为16.5%,断裂伸长cv值为7.8%,4.0cn/dtex负荷的伸长率的中心值为5.5%,在177℃×10min×0.05cn/dtex条件下的干热收缩率为5.5%,网络度为5个/m,含油率为0.5wt%;

(3)制备船用涤纶缆绳;

将由改性聚酯工业丝经加捻和编织得到的绳索进行浸胶处理制得船用涤纶缆绳,其中加捻和编织的工艺参数同实施例1,浸胶处理采用水性聚氨酯胶,水性聚氨酯胶中聚氨酯与水的质量比为l:8,浸胶处理的时间为55s,浸胶处理后在温度为100℃的条件下干燥10min。

最终制得的船用涤纶缆绳的线密度为1197ktex,断裂强度为520kn。

实施例5

船用涤纶缆绳的制备方法,步骤如下:

(1)制备改性聚酯;

(1.1)2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的合成步骤如下:

(a)按1:1:1.3:3.0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;

(b)按2.5:10:0.02的重量比将辛炔二醇、乙醇和钯催化剂混合,在50℃的温度条件下反应55min,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,2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的结构式如式(ⅰ)所示;

(1.2)制备掺杂改性的sb2o3;

(1.2.1)将浓度为0.7mol%的mg(no3)2水溶液与浓度为8mol%的sb2o3的溶液混合均匀,sb2o3的溶液的溶剂为草酸,混合液中mg2+与sb3+的摩尔比为2:100;

(1.2.2)滴加浓度为2mol/l的氨水至混合液的ph值为10得到沉淀产物,然后对沉淀产物进行洗涤和干燥,干燥的温度为110℃,时间为2.5h;

(1.2.3)将干燥后的产物首先升温至400℃后保温2.5h,然后升温至900℃后保温2h,最后在空气中冷却后粉碎得到平均粒径为0.5微米的掺杂改性的sb2o3粉体;

(1.3)酯化反应;

将对苯二甲酸、乙二醇、二甲基二苯基二硅氧烷二醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇配成浆料,加入掺杂改性的sb2o3粉体、二氧化钛和磷酸三甲酯混合均匀后,在氮气氛围中加压进行酯化反应,加压压力为0.3mpa,酯化反应的温度为252℃,当酯化反应中的水馏出量达到理论值的90%时为酯化反应终点,其中对苯二甲酸、乙二醇、二甲基二苯基二硅氧烷二醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的摩尔比为1:1.6:0.015:0.014,掺杂改性的sb2o3粉体、二氧化钛和磷酸三甲酯的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.015wt%、0.24wt%和0.01wt%;

(1.4)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30min内由常压平稳抽至绝对压力为500pa,反应温度为256℃,反应时间为45min,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为88pa,反应温度为280℃,反应时间为75min;

(2)制备改性聚酯工业丝;

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、热定型和卷绕制得改性聚酯工业丝,固相缩聚增粘后改性聚酯的特性粘度为1.0dl/g,纺丝工艺参数如下:

拉伸、热定型的工艺参数为:

制得的改性聚酯工业丝的单丝纤度为10dtex,复丝纤度为3100dtex,断裂强度为8.2cn/dtex,线密度偏差率为-1.5%,断裂强度cv值为3.0%,断裂伸长率为14.5%,断裂伸长cv值为7.6%,4.0cn/dtex负荷的伸长率的中心值为6.0%,在177℃×10min×0.05cn/dtex条件下的干热收缩率为5.5%,网络度为6个/m,含油率为0.8wt%;

(3)制备船用涤纶缆绳;

将由改性聚酯工业丝经加捻和编织得到的绳索进行浸胶处理制得船用涤纶缆绳,其中加捻和编织的工艺参数同实施例1,浸胶处理采用水性聚氨酯胶,水性聚氨酯胶中聚氨酯与水的质量比为l:10,浸胶处理的时间为56s,浸胶处理后在温度为95℃的条件下干燥15min。

最终制得的船用涤纶缆绳的线密度为1200ktex,断裂强度为530kn。

实施例6

船用涤纶缆绳的制备方法,步骤如下:

(1)制备改性聚酯;

(1.1)2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的合成步骤如下:

(a)按1.1:1:1.2:3.0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;

(b)按3:10:0.03的重量比将辛炔二醇、乙醇和钯催化剂混合,在50℃的温度条件下反应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,2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的结构式如式(ⅰ)所示;

(1.2)制备掺杂改性的sb2o3;

(1.2.1)将浓度均为0.8mol%的mg(no3)2水溶液与ca(no3)2水溶液按体积比1:1混合得到含金属离子mx+的水溶液,含金属离子mx+的水溶液与浓度为8mol%的sb2o3的溶液混合均匀,sb2o3的溶液的溶剂为草酸,混合液中mx+与sb3+的摩尔比为2.5:100;

(1.2.2)滴加浓度为2mol/l的氨水至混合液的ph值为10得到沉淀产物,然后对沉淀产物进行洗涤和干燥,干燥的温度为105℃,时间为3h;

(1.2.3)将干燥后的产物首先升温至400℃后保温3h,然后升温至900℃后保温1.5h,最后在空气中冷却后粉碎得到平均粒径为0.4微米的掺杂改性的sb2o3粉体;

(1.3)酯化反应;

将对苯二甲酸、乙二醇、四甲基二硅氧烷二醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇配成浆料,加入掺杂改性的sb2o3粉体、二氧化钛和磷酸三苯酯混合均匀后,在氮气氛围中加压进行酯化反应,加压压力为常压,酯化反应的温度为260℃,当酯化反应中的水馏出量达到理论值的95%时为酯化反应终点,其中对苯二甲酸、乙二醇、四甲基二硅氧烷二醇和2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的摩尔比为1:1.8:0.015:0.013,掺杂改性的sb2o3粉体、二氧化钛和磷酸三苯酯的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.014wt%、0.21wt%和0.05wt%;

(1.4)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30min内由常压平稳抽至绝对压力为490pa,反应温度为260℃,反应时间为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为90pa,反应温度为275℃,反应时间为50min;

(2)制备改性聚酯工业丝;

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、热定型和卷绕制得改性聚酯工业丝,固相缩聚增粘后改性聚酯的特性粘度为1.1dl/g,纺丝工艺参数如下:

拉伸、热定型的工艺参数为:

制得的改性聚酯工业丝的单丝纤度为10dtex,复丝纤度为3300dtex,断裂强度为8.4cn/dtex,线密度偏差率为-1.5%,断裂强度cv值为2.8%,断裂伸长率为16.5%,断裂伸长cv值为8.0%,4.0cn/dtex负荷的伸长率的中心值为5.5%,在177℃×10min×0.05cn/dtex条件下的干热收缩率为5.5%,网络度为6个/m,含油率为0.6wt%;

(3)制备船用涤纶缆绳;

将由改性聚酯工业丝经加捻和编织得到的绳索进行浸胶处理制得船用涤纶缆绳,其中加捻和编织的工艺参数同实施例2,浸胶处理采用水性聚氨酯胶,水性聚氨酯胶中聚氨酯与水的质量比为l:10,浸胶处理的时间为60s,浸胶处理后在温度为100℃的条件下干燥13min。

最终制得的船用涤纶缆绳的线密度为1197ktex,断裂强度为480kn。

实施例7

船用涤纶缆绳的制备方法,步骤如下:

(1)制备改性聚酯;

(1.1)2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的合成步骤如下:

(a)按1.2:1:1.2:3.0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3h,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;

(b)按3:10:0.02的重量比将辛炔二醇、乙醇和钯催化剂混合,在42℃的温度条件下反应55min,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,2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的结构式如式(ⅰ)所示;

(1.2)制备掺杂改性的sb2o3;

(1.2.1)将浓度均为0.5mol%的mg(no3)2水溶液、ba(no3)2水溶液与ca(no3)2水溶液按体积比1:1:1混合得到含金属离子mx+的水溶液,含金属离子mx+的水溶液与浓度为10mol%的sb2o3的溶液混合均匀,sb2o3的溶液的溶剂为草酸,混合液中金属离子mx+与sb3+的摩尔比为2:100;

(1.2.2)滴加浓度为2mol/l的氨水至混合液的ph值为9得到沉淀产物,然后对沉淀产物进行洗涤和干燥,干燥的温度为108℃,时间为2.5h;

(1.2.3)将干燥后的产物首先升温至400℃后保温2.5h,然后升温至900℃后保温2h,最后在空气中冷却后粉碎得到平均粒径为0.4微米的掺杂改性的sb2o3粉体;

(1.3)酯化反应;

将对苯二甲酸、乙二醇、四甲基二硅氧烷二醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇配成浆料,加入掺杂改性的sb2o3粉体、二氧化钛和亚磷酸三甲酯混合均匀后,在氮气氛围中加压进行酯化反应,加压压力为0.2mpa,酯化反应的温度为250℃,当酯化反应中的水馏出量达到理论值的92%时为酯化反应终点,其中对苯二甲酸、乙二醇、四甲基二硅氧烷二醇和2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的摩尔比为1:1.2:0.015:0.015,掺杂改性的sb2o3粉体、二氧化钛和亚磷酸三甲酯的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.015wt%、0.25wt%和0.03wt%;

(1.4)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40min内由常压平稳抽至绝对压力为440pa,反应温度为260℃,反应时间为40min,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为95pa,反应温度为282℃,反应时间为70min;

(2)制备改性聚酯工业丝;

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、热定型和卷绕制得改性聚酯工业丝,固相缩聚增粘后改性聚酯的特性粘度为1.2dl/g,纺丝工艺参数如下:

拉伸、热定型的工艺参数为:

制得的改性聚酯工业丝的单丝纤度为7dtex,复丝纤度为1100dtex,断裂强度为8.1cn/dtex,线密度偏差率为1.3%,断裂强度cv值为2.9%,断裂伸长率为14.0%,断裂伸长cv值为7.5%,4.0cn/dtex负荷的伸长率的中心值为6.0%,在177℃×10min×0.05cn/dtex条件下的干热收缩率为9.0%,网络度为7个/m,含油率为0.4wt%;

(3)制备船用涤纶缆绳;

将由改性聚酯工业丝经加捻和编织得到的绳索进行浸胶处理制得船用涤纶缆绳,其中加捻和编织的工艺参数同实施例3,浸胶处理采用水性聚氨酯胶,水性聚氨酯胶中聚氨酯与水的质量比为l:9,浸胶处理的时间为50s,浸胶处理后在温度为90℃的条件下干燥15min。

最终制得的船用涤纶缆绳的线密度为1203ktex,断裂强度为510kn。

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