專利名稱：用于氣囊的聚酯纖維及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可以應用于氣囊織物的聚酯纖維、其制備方法和使用該聚酯纖維的用于氣囊的織物，具體涉及一種具有優(yōu)異的機械性能、尺寸穩(wěn)定性和封裝性能(packing properties)等的高強度和低模量的聚酯纖維。
背景技術：
一般而言，氣囊是一種用于保護駕駛員和乘客的裝置，其工作機制如下當以大約 40km/h以上的速率行駛的汽車碰撞時，在碰撞檢測傳感器檢測到碰撞沖擊后通過使火藥爆炸而向氣囊供給氣體，從而使氣囊膨脹，圖1繪出了常規(guī)氣囊系統的結構。如圖1所示，常規(guī)氣囊系統包括氣體發(fā)生器121，其通過點燃雷管122產生氣體； 氣囊模塊100，其安裝在方向盤101中并且包括氣囊124，該氣囊IM通過產生的氣體朝向駕駛員座位上的駕駛員膨脹和展開；沖擊傳感器130，當汽車碰撞時其產生沖擊信號；以及電子控制模塊(ECM) 110，其根據上述沖擊信號點燃氣體發(fā)生器121的雷管122。在上述氣囊系統中，當汽車碰撞時，沖擊傳感器130檢測沖擊并向ECM發(fā)送信號。此時，接收到上述信號的ECMllO點燃雷管122，并且在氣體發(fā)生器121中的氣體發(fā)生裝置被燃燒。該燃燒的氣體發(fā)生裝置迅速產生氣體并使氣囊1 膨脹。膨脹的氣囊1 接觸駕駛員的前上部身體并部分吸收由碰撞引起的沖擊負載，且當駕駛員的頭部和胸部由于慣性定律向前并且撞擊在氣囊1 上時，該膨脹的氣囊1 通過氣囊上形成的排出孔而快速地從氣囊排出氣體來進一步吸收對駕駛員的沖擊。因此，上述氣囊有效地吸收了傳遞到駕駛員上的沖擊，并且可以減少在碰撞時的二次傷害。如上所述，用于汽車的氣囊被制成一定的形狀，并以折疊的形式以使其體積最小化地安裝在汽車的方向盤、門邊車頂縱梁(door roof rails)或邊柱上，且當氣體發(fā)生器 121工作時其膨脹并展開。因此，除了織物的良好的機械性能以在氣囊被安裝在汽車內時有效地保持該氣囊的折疊性和封裝性、防止該氣囊本身的損壞和破裂、賦予氣囊墊的良好的展開性以及使對乘員造成的沖擊最小化之外，所述氣囊還具有折疊性和撓性以減小對乘員的沖擊，這是十分重要的。然而，還沒有出現一種為了乘員安全能夠保持優(yōu)異的氣密性和撓性、充分承受施加到氣囊上的沖擊且高效地安裝在汽車內的氣囊織物。先前，聚酰胺纖維(例如尼龍66)已經被用作用于氣囊的纖維的原料。然而，尼龍 66具有優(yōu)異的抗沖擊性，但是其具有比聚酯纖維差的耐濕熱性、耐光性和尺寸穩(wěn)定性，并且其價格昂貴。同時，為了減少上述缺陷，日本專利公開No.Hei 04-214437提出了一種聚酯纖維。然而，當使用現有的聚酯纖維制備氣囊時，由于其高模量而難以安裝在汽車內狹窄的空間內，以及在高溫和高濕度的苛刻條件下在保持足夠的機械和展開性能方面具有局限性。因此，需要開發(fā)一種纖維，該纖維保持優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性和阻氣效果以用于氣囊織物，并且還保持撓性以減小施加到乘員的沖擊，保持封裝性以及在高溫和高濕度的苛刻條件下的優(yōu)異的性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個方面是提供一種用于氣囊的聚酯纖維，該聚酯纖維確保優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性、機械性能、撓性和封裝性能，從而用于氣囊織物，并且該聚酯纖維在高溫和高濕度的苛刻條件下保持充分的性能。本發(fā)明的另一方面是提供一種制備上述聚酯纖維的方法。本發(fā)明的又一方面是提供一種使用上述聚酯纖維制備的用于氣囊的織物。本發(fā)明提供一種用于氣囊的聚酯纖維，該聚酯纖維的結晶度為43% 55%，非晶取向因子(AOF)為0.2 0.8，長周期(long period)為140 180 A。本發(fā)明還提供一種制備上述聚酯纖維的方法，包括以下步驟在270 300°C下對包含70摩爾％或大于70摩爾％的聚(對苯二甲酸乙二醇酯)并且特性粘度為0.8dl/g或大于0. 8dl/g的聚酯聚合物進行熔融紡絲以制備聚酯未拉伸絲，和對上述聚酯未拉伸絲進行拉伸。本發(fā)明另外提供一種使用上述聚酯纖維制備的用于氣囊的織物。


圖1是顯示常規(guī)氣囊系統的示圖。圖2是顯示根據本發(fā)明一個實施方案制備用于氣囊的聚酯纖維的方法的示意流程圖。
具體實施例方式下文，更詳細地說明根據本發(fā)明實施方案的用于氣囊的聚酯纖維、制備該聚酯纖維的方法和使用該聚酯纖維制備的用于氣囊的織物。然而，下文僅用于理解本發(fā)明，而本發(fā)明的范圍不限于此或被其限制，并且對于相關領域的技術人員而言，顯然這些實施方案可以在本發(fā)明的范圍內進行多種改變。此外，除非在本說明書中關于下列用詞有特別提及，否則“包括”或“包含”表示包括任何組分(或成分)而不受特別限制，并且其不能解釋成排除加入其它組分(或成分) 的含義。在對包含聚(對苯二甲酸乙二醇酯)(PET)的聚合物進行熔融紡絲以制備未拉伸絲和對該未拉伸絲進行拉伸而制備拉伸絲之后，可以通過對該得到的聚酯纖維進行織造來制備用于氣囊的聚酯織物。因此，該聚酯纖維的性能直接/間接反映在用于氣囊的聚酯織物中。特別地，為了將聚酯代替現有的聚酰胺(例如尼龍66)應用于氣囊纖維，必須克服現有的聚酯纖維的缺點，例如，根據其高硬挺度和低伸長率而低的折疊性，根據其低熔融熱容而在高溫和高濕度的苛刻條件下性能下降，以及根據上述性質而展開性能下降。就分子結構而言，聚酯具有比尼龍更硬挺的結構，因此具有高模量和低伸長率的特征。因此，當在制備用于氣囊的織物的過程中在高溫下進行熱處理時，可能產生過度的熱收縮。當聚酯用于氣囊織物并安裝在汽車內時，封裝性能也顯著劣化。此外，聚酯分子鏈上的羧端基(下面稱作“CEG”)在高溫和高濕度的條件下攻擊酯鍵并使鏈斷裂，這成為在老化后性能劣化的原因。因此，由于通過對聚酯纖維的性能(例如，結晶度、非晶取向因子(AOF)和長周期等)的范圍進行最優(yōu)化，織物的機械性能(例如韌性和阻氣性)可以得到保持，同時硬挺性顯著降低，因此本發(fā)明的聚酯纖維可以有效地應用于氣囊織物。特別地，由本發(fā)明人的實驗結果表明通過由具有上述特性的聚酯纖維制備用于氣囊的織物，該用于氣囊的織物表現出更加改善的折疊性、尺寸穩(wěn)定性和阻氣效果。該用于氣囊的織物即使在高溫和高濕度的苛刻條件下仍然可以保持優(yōu)異的封裝性能、優(yōu)異的機械性能、防漏氣性、絕緣性能和氣密性等。根據本發(fā)明的一個實施方案，提供一種具有特定特性的聚酯纖維。該聚酯纖維可以顯示出的結晶度為43% 55%，非晶取向因子(AOF)為0.2 0.8，長周期為 140 180 A。優(yōu)選上述聚酯纖維包含PET作為主要成分。在該聚酯纖維制備步驟中多種添加劑可以被包含在PET中，因此為了表現出適合于用于氣囊的織物的性能，所述纖維可以包含含量為70mol %或大于70mol %的PET，優(yōu)選包含含量為90mol %或大于90mol %的PET。下文，除非給出特別說明，否則術語PET表示包含含量為70mOl%或大于70mOl%的PET的聚合物。根據本發(fā)明一個實施方案的聚酯纖維可以在下文將提到的熔融紡絲和拉伸條件下制備，纖維可以顯示出的結晶度為43% 55%，非晶取向因子(AOF)為0.2 0.8，長周期為140 180 A。構成未拉伸絲的PET聚合物基本上具有部分結晶的形式，因此，它由結晶區(qū)和非結晶區(qū)組成。然而，在經控制的熔融紡絲和拉伸條件下制得的聚酯纖維由于取向結晶而顯示出比現有PET纖維(通常結晶化低于7%)更高的結晶度，具體結晶度為43% 55%，優(yōu)選43% 53%，更優(yōu)選44% 52%。由于優(yōu)化的結晶度，由聚酯纖維制得的用于氣囊的纖維可以同時顯示出高的機械性能和高的伸長性。如果纖維的結晶度太低，例如低于43%， 則當應用于氣囊織物時，難以保持機械性能，例如如足夠的收縮應力和韌度等。相反，如果纖維的結晶度太高，例如超過陽％，則強度可能會過度增加，因此可加工性和撓性可能會降低，并且由于硬挺度的過度增加，由該纖維制得的用于氣囊的織物可能具有顯著劣化的折疊性、撓性、封裝性能等，因此使得實際應用或商業(yè)化變得困難。此外，所述聚酯纖維顯示出比現有PET纖維更低的非晶取向因子，具體的非晶取向因子為0. 2 0. 8，優(yōu)選0. 25 0. 78，更優(yōu)選是0. 3 0. 76。所述非晶取向因子是指未拉伸絲的非晶區(qū)域中包含的鏈的取向度，并且隨著非晶區(qū)域中鏈的纏結的增加而減小。通常， 如果非晶取向因子減小，則無序度可能增加并且非晶區(qū)域中的鏈可能具有松弛結構而不是緊張結構，因此，由該聚酯纖維制得的用于氣囊的織物可以顯示出低收縮率和低收縮應力。 特別地，如果非晶取向因子低，則由鏈占據的區(qū)域可以增加以降低分子間的緊密度，從而伸長率可以增加并且模量可以降低。即，可以提供低硬挺度和高伸長率，同時，可以對用于氣囊的織物提供足夠的機械性能和高的強度性能，例如抗沖擊性和韌性等。特別地，如果聚酯纖維具有太高的非晶取向因子，例如超過0.8，優(yōu)選超過0.78， 更優(yōu)選超過0. 76，則分子的非晶區(qū)域中包含的鏈可能大部分以纖維軸向取向，因此，織物可能是硬挺的且具有低韌性，并且折疊性和拉伸、撕裂性能可能變差。相反，如果非晶取向因子太低，例如小于0. 2，優(yōu)選小于0. 25，更優(yōu)選小于0. 3，則分子的非晶區(qū)域中包含的鏈取向度可能太低并且纖維強度可能降低，因此用于氣囊的織物的基本要求的性能可能得不到滿足。因此，本發(fā)明的聚酯纖維的非晶因子為0. 2 0. 8，優(yōu)選0. 25 0. 78，更優(yōu)選為0. 3
0.76，因此，當應用于氣囊織物時，基本的必需性能可以得到滿足，并且更優(yōu)選的折疊性能和包裝性能可以得到。另外，本發(fā)明的聚酯纖維顯示了比現有PET纖維更低的長周期，例如 140A 180A的長周期，優(yōu)選145A 175A的長周期，更優(yōu)選150A 170A的長周期。所
述長周期代表纖維中結晶區(qū)域和非晶區(qū)域的長度，當纖維顯示出高強度和高模量性能時長周期越高。一般而言，如果長周期減小，則非晶區(qū)域的取向度可能降低，因此纖維可能具有降低的模量，增加的斷裂伸長率，從而增加的韌度，由此，由該聚酯纖維制得的用于氣囊的織物可以顯示出優(yōu)異的折疊性能、撓性、封裝性和抗沖擊性。然而，如果纖維的長周期例如小于140A，則該纖維的物理性能(即強度)可能降低，因此當該纖維應用于氣囊織物時，可能難以滿足基本性能，例如拉伸和撕裂性能等。因此，使用顯示出最優(yōu)化范圍的高結晶度的、低非晶取向因子和140 180A的長周期的聚酯纖維，可以制得同時顯示出高強度和高伸長率的用于氣囊的織物。因此，通過使用所述聚酯纖維，可以制得除了顯示出低硬挺性以及優(yōu)異的折疊性、撓性和封裝性能之外， 還顯示出優(yōu)異的抗沖擊性、尺寸穩(wěn)定性、機械性能和氣密性的用于氣囊的織物。這樣的織物可以優(yōu)選應用于氣囊，這是因為當該織物安裝在汽車內的狹窄空間內時提供良好的折疊和封裝性能，同時顯示出優(yōu)異的機械性能、尺寸穩(wěn)定性和阻氣效果。另外，上述用于氣囊的織物通過利用其優(yōu)異的撓性使施加到乘員上的沖擊最小化可以安全地保護乘員。上述聚酯纖維可以顯示出比現有聚酯纖維更加改進的特性粘度，具體的特性粘度為 0. 7dl/g 或大于 0. 7dl/g，或者 0. 7dl/g 1. 5dl/g，優(yōu)選 0. 8dl/g 1. 4dl/g，更優(yōu)選
1.0dl/g 1. 3dl/g，還更優(yōu)選1. 05dl/g 1. 25dl/g。當該聚酯纖維應用于氣囊織物時，可以優(yōu)選確保特性粘度在上述范圍內以在涂布過程等中不產生熱變形。如果纖維的特性粘度為0. 7dl/g，則可以確保收縮應力，從而可以防止纖維的撓曲。并且，特性粘度的最大值可以在能夠表現低收縮性的范圍內來確定，以防止由熱處理而導致的變形，例如，1.5dl/g或小于1. 5dl/g是優(yōu)選的。特別地，本發(fā)明的聚酯纖維保持特性粘度在這樣高的程度，從而向用于氣囊的織物在低拉伸的情況下提供低硬挺性，同時提供足夠的機械性能以及例如抗沖擊性和韌性等高強度性能。此外，因為本發(fā)明的聚酯纖維是在下文將提及的熔融紡絲和拉伸條件下制備的， 所以與現有已知聚酯纖維相比，可以顯示出大大減少的CEG含量。本發(fā)明的聚酯纖維的CEG 含量可以是30meq/kg或小于30meq/kg，優(yōu)選25meq/kg或小于25meq/kg，且更優(yōu)選20meq/ kg或小于20meq/kg。聚酯分子鏈上的CEG在高溫和高濕度的條件下攻擊酯鍵并使鏈斷裂， 這在老化后使所述纖維的性能劣化。特別是，當CEG含量大于30meq/kg的纖維被應用于氣囊時，在高濕度條件下導致大量產生酸并使纖維的聚合物鏈斷裂，于是性能劣化。因此，優(yōu)選所述聚酯纖維的CEG含量為30meq/kg或小于30meq/kg。所述聚酯纖維可以具有的二甘醇(DEG)含量為1. 或小于1. lwt%，優(yōu)選 1. Owt %或小于1.0襯％，更優(yōu)選0.9襯％或小于0.9襯％。如果DEG含量超過1. Iwt %，貝丨J當氣囊形成時熱穩(wěn)定性可能降低，從而引起耐熱性問題，因此，用于本發(fā)明氣囊的聚酯纖維可以優(yōu)選包含1. lwt%或小于1. WDEG含量。所述聚酯纖維的雙折射率可以為0. 1 0. 35，優(yōu)選0. 13 0. 25。因此，該聚酯纖維的高結晶度和低非晶取向因子的性能可以變得更加優(yōu)異，從而，可以得到具有更優(yōu)異的物理性能(例如高強度和高伸長率等)的用于氣囊的織物。如果雙折射率低于0.1，則結晶區(qū)域和非晶區(qū)域的取向度可能過度降低，因此，用于氣囊的織物所要求的基本物理性能 (拉伸/撕裂)可能得不到滿足，并且如果雙折射率超過0. 35，則織物可能變得過于硬挺， 從而使封裝性降低。同時，根據本發(fā)明一個實施方案的聚酯纖維可以顯示出6. 5g/d 11. Og/d的抗張強度(tensile tenacity)，且優(yōu)選7. 5g/d 10. Og/d的抗張強度，以及可以顯示出13% 35%的斷裂伸長率，且優(yōu)選15% 25%的斷裂伸長率。此外，所述纖維的干熱收縮率可以是 7%，優(yōu)選1.3% 6.8%，且更優(yōu)選1.8% 6.5%，并且所述纖維的韌度可以為 27 X lO—g/d 46 X 10_1g/d,優(yōu)選 29 X lO—g/d 46 X lO—g/d，且更優(yōu)選 31 X 10_1g/d 42Χ10_、/(1。如上所述，當本發(fā)明的聚酯纖維應用于氣囊織物時，通過確保結晶度、非晶取向因子和長周期在最佳范圍內，該纖維表現出優(yōu)異的性能以及優(yōu)異的抗張強度和其它性能。此外，本發(fā)明的聚酯纖維的收縮力優(yōu)選在150°C的溫度下為0. 005 0. 075g/d，該溫度對應于常用涂層織物的疊層涂布溫度(laminate coating temperature)，且本發(fā)明的聚酯纖維的收縮力還優(yōu)選在200°C的溫度下為0. 005 0. 075g/d，該溫度對應于常用涂層織物的溶膠涂布溫度。也就是說，當在150°C和200°C下的收縮力分別為0. 005g/d或大于 0. 005g/d時，可以防止織物由于在涂布過程中加熱而彎曲(sagging)。當在150°C和200°C 下的收縮力分別為0. 075g/d或小于0. 075g/d時，還可以在涂布過程后在室溫冷卻過程中降低松弛應力(relaxing stress)。所述收縮力是基于在0. 10g/d的固定負載下測得的值。所述聚酯纖維的單絲細度可以為2旦尼爾 10. 5旦尼爾，并且為了確保作為用于氣囊的纖維所要求的物理性能，該聚酯纖維可以具備如上所說明的在特定范圍內的抗張強度和斷裂伸長率等。由于用作本發(fā)明的氣囊織物的聚酯纖維應該保持低細度和高強度，所以可應用的纖維的總細度可以是200 1000旦尼爾，優(yōu)選220 840旦尼爾，且更優(yōu)選250 600旦尼爾。此外，當絲的數目增大時纖維可以具有柔軟感，但是，如果絲的數目太大，則紡絲性能可能不會好，因此，絲的數目可以是50 240根，優(yōu)選55 220根，更優(yōu)選60 200根。同時，根據本發(fā)明的一個實施方案的聚酯纖維可以通過對PET進行熔融紡絲來制備未拉伸絲，以及對該未拉伸絲進行拉伸來制備，并且如上所解釋的，各工序的具體條件或進行方法可以直接/間接地反應在聚酯纖維的性能中，以制備具有如上所解釋的性能的聚酯纖維。特別地，發(fā)現通過使工藝最優(yōu)化，可以保證用于制備氣囊的聚酯纖維的結晶度為 43% 55%，非晶取向因子(AOF)為0. 2 0. 8，長周期為140 180 A。并且，還發(fā)現通過使熔融紡絲和拉伸工藝最優(yōu)化，在高濕度條件下以酸的形式存在而引起纖維的基本分子鏈 (basic molecular chain)斷裂的羧端基(CEG)可以被最少化。因此，這樣的聚酯纖維可以同時顯示出高強度和高伸長率性能，因此，可以優(yōu)選應用于具有優(yōu)異的機械性能、封裝性、尺寸穩(wěn)定性和阻氣效果的用于氣囊的織物。將詳細解釋所述聚酯纖維的制備方法的各步驟。用于氣囊的聚酯纖維的制備方法包括在270 300°C下對包含70mol%或大于 70mOl%的聚(對苯二甲酸乙二醇酯)且特性粘度為0.8dl/g或大于0.8dl/g的聚酯聚合物進行熔融紡絲，以制備聚酯未拉伸絲；以及對上述聚酯未拉伸絲進行拉伸。用于氣囊的聚酯纖維的制備方法還可以包括通過二羧酸和二醇的酯化反應或者通過二羧酸的二烷基酯化合物和二醇的酯交換反應來制備聚酯聚合物。根據本發(fā)明，用于制備聚酯聚合物的縮聚和固態(tài)聚合方法的條件可以被最優(yōu)化， 從而當應用于氣囊織物時即使在高溫高濕的苛刻條件下仍保持優(yōu)異的性能。特別地，所述聚酯聚合物可以由二羧酸和二醇的聚合反應(以下稱為‘TPA’方法)或者由二羧酸的二烷基酯和二醇的聚合反應(以下稱為‘DMT’方法)來制備，并且各聚合方法可以被最優(yōu)化以使羧端基(CEG)的生成減到最少。首先，通過二羧酸和二醇的酯化反應制備聚酯聚合物的方法可以包括以下步驟 a)進行二羧酸和二醇的酯化反應，b)進行由上述酯化反應制得的低聚物的縮聚反應，以及 c)進行由上述縮聚反應制得的聚合物的固態(tài)聚合反應。在聚酯聚合物的制備過程中，縮聚反應和固態(tài)聚合反應在比現有方法更低的溫度的溫和條件下進行，因此即使在高溫高濕的苛刻條件下老化長時間后仍確保了優(yōu)異的機械性能。更具體地，所述縮聚反應可以在245 的溫度范圍下進行，然后，所述固態(tài)聚合反應可以在200 240°C的溫度范圍下進行，由此將低溫聚合和熔融聚合的聚合物的粘度控制得較低，從而使暴露于高溫下的時間相對最小化。即，通過低溫聚合和熔融聚合的聚合物的粘度控制，聚合物末端的羧端基(CEG)的生成和二甘醇(DEG)的含量可以被最少化，并且，在固態(tài)聚合步驟中，聚合物末端的羧酸基團和羥基可以鍵合，從而進一步使CEG含量最小化并增加聚合物的分子量。通過使用上述制得的高粘度聚合物，本發(fā)明可以制備能夠應用于氣囊織物的高強度高伸長率的聚酯纖維。在本發(fā)明中，所述二羧酸可以是選自以下中的至少一種含有6 對個碳原子 (C6_24)的芳族二羧酸、含有6 M個碳原子(C6_24)的脂環(huán)族二羧酸、含有2 8個碳原子 (C2_8)的鏈烷二羧酸以及上述二羧酸形成酯的衍生物。更具體而言，可以用于制備本發(fā)明的聚酯纖維的二羧酸或形成酯的衍生物可以是C6_24芳族二羧酸，例如對苯二甲酸、間苯二甲酸、聯苯二甲酸、1，4_萘二甲酸和1，5_萘二甲酸等，和上述二羧酸形成酯的衍生物；C6_24脂環(huán)族二羧酸，例如1，4_環(huán)己烷二甲酸等；和C2_8鏈烷二羧酸等。在上述二羧酸中，當考慮到經濟性和終產物的性能時，優(yōu)選使用對苯二甲酸，并且特別是，當一種或多種化合物用作二羧酸時，優(yōu)選使用包含70mol%或大于70mol%的對苯
二甲酸酯的二羧酸。此外，本發(fā)明使用的二醇可以是選自以下中的至少一種C2_8鏈烷二醇、C6_24脂環(huán)族二醇、c6_24芳族二醇和它們的環(huán)氧乙烷加合物或環(huán)氧丙烷加合物。更具體而言，可以用于制備本發(fā)明的聚酯的二醇可以是c2_8鏈烷二醇，例如乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1， 3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇和1，6_己二醇等；C6_24脂環(huán)族二醇，例如1，4_環(huán)己二醇和1，4_環(huán)己烷二甲醇等；C6,芳族二醇，例如雙酚A和雙酚S等；和上述芳族二醇的環(huán)氧乙烷加合物或環(huán)氧丙烷加合物，等等。
如上述公開內容，本發(fā)明的制備聚酯聚合物的方法可以是對苯二甲酸(TPA)方法的應用，該方法包括二羧酸與含有兩個OH基團的二醇的酯化反應。聚酯TPA方法通常是二羧酸與二醇的直接反應，并且是在酯化反應中無需使用其它催化劑的自身酸催化反應。例如，如下面反應式1所示，聚(對苯二甲酸乙二醇酯)(PET)是通過對苯二甲酸與乙二醇的酯化反應直接制備的。[反應式1]
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Ι [在這種TPA反應中，因為二羧酸的不溶性和低反應性而需要保持高溫度。通過在高溫下進行縮聚反應，同時在高真空條件下加入催化劑，可以將由上述方法制得的低聚物聚合成具有比粘度的聚合物。使用齒輪泵或高壓惰性氣體(N2)通過噴嘴將制得的聚合物排出。在冷卻水中使上述被排出的聚合物固化，切割成適當的大小。然而，由于含有CEG的二羧酸用作原料，且高溫下的酯化和縮聚反應引起熱降解并在分子中產生CEG，因此由常規(guī)TPA法制備的最終聚酯聚合物含有大量CEG。此外，如上所述，當含有大量CEG的聚酯纖維用于氣囊織物時，在高溫和高濕度條件下以酸形式存在的CEG引起分子鏈斷裂并使織物的性能劣化。因此，通過在溫和條件下以低溫聚合進行二羧酸與二醇的縮聚反應和固態(tài)聚合反應，本發(fā)明可以使CEG含量最小化。此外，通過附加的固態(tài)聚合反應，同時形成羧端基與羥基的鍵以減小CEG含量，本發(fā)明可以增加聚合物的分子量。所述步驟a)中的二羧酸與二醇的酯化反應可以根據稱為TPA法的常規(guī)方法來進行，并且上述反應不特別限于特定的操作條件。然而，根據本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，二羧酸與二醇的摩爾比可以是1 1 1 5， 優(yōu)選1 1. 1 1 1.45，且更優(yōu)選1 1. 1 1 1.4。在考慮到反應時間和聚合物中 CEG和DEG含量的方面，優(yōu)選將反應物的摩爾比保持在該范圍內。所述步驟a)的酯化反應可以在230 295°C、優(yōu)選250 290°C的溫度下進行，其反應時間可以是2 5小時，優(yōu)選3 4小時。在考慮反應時間和低聚物的環(huán)數目方面，可以控制酯化反應的反應時間和反應溫度。此外，所述步驟b)的縮聚反應可以在245 ^5°C、優(yōu)選250 ^0°C的溫度，2托或小于2托、優(yōu)選1托或小于1托的壓力下進行。該縮聚反應的反應時間可以是2 5小時，優(yōu)選3 4小時。在考慮反應時間、聚合物的CEG和DEG含量、最終熔融聚合的聚合物的粘度方面，可以控制縮聚反應的反應時間和反應溫度。特別地，所述步驟b)的縮聚反應可以通過低溫聚合反應來控制熔融聚合的聚合物的粘度。為了使聚合物的羧端基減到最少，可以優(yōu)選將縮聚反應后生成的聚合物的特性粘度控制在0. 25 0. 65dl/g，更優(yōu)選控制在0. 4 0. 6dl/g。在所述步驟b)的縮聚反應后生成的聚合物可以被切割，以使切片尺寸最小化， 艮口，增大切片的比表面積，這在隨后的固態(tài)聚合中使內/外反應差別最小化并增加反應速率。優(yōu)選地，為了增大比表面積，在所述步驟b)的縮聚反應后生成的聚合物可以被切成 1. 0g/100ea 3. 0g/100ea的尺寸，更優(yōu)選1. 5g/100ea 2. 5g/100ea的尺寸，并且可以進行固態(tài)聚合反應。所述步驟c)的固態(tài)聚合反應可以在200 240°C、優(yōu)選220 235°C的溫度，以及 2托或小于2托、優(yōu)選1托或小于1托的壓力下進行。反應時間可以是10小時或多于10小時，優(yōu)選15小時或多于15小時，并在考慮最終聚合的切片的粘度和CEG含量方面可以控制反應時間和反應溫度。本發(fā)明在溫和條件下以低溫聚合進行熔融聚合的聚合物的所述步驟b)的縮聚反應，并且進一步進行固態(tài)聚合反應，由此形成羧端基(CEG)和羥基的鍵，從而減少CEG含量并增大聚合物的分子量。優(yōu)選地，在改善紡絲性能和纖維的性能方面，通過進行所述步驟C)的固態(tài)聚合反應而制得的聚酯切片的特性粘度可以為0. 7 1. 3dl/g，更優(yōu)選為0. 85 1. 2dl/g。所述聚酯切片的特性粘度可以是0. 7dl/g或大于0. 7dl/g，以制備具有高強度和高伸長率性能的纖維。另外，所述特性粘度可以是1. 3dl/g或小于1. 3dl/g，以避免噴絲頭中壓力的增大和由于切片的熔融溫度增加而導致的分子鏈斷裂。通過二羧酸和二醇的酯化反應制備聚酯聚合物的方法還可以包括以下步驟 a')進行二羧酸的二烷基酯化合物和二醇的酯交換反應，b')對通過上述酯交換反應生成的低聚物進行縮聚反應，以及c')對通過上述縮聚反應生成的聚合物進行固態(tài)聚合反應。如果聚合反應是使用二羧酸的二烷基酯化合物進行的，S卩，二羧酸的酸基被C1-C8 烷基酯基團取代的二烷基酯化合物，相比于使用二羧酸的現有方法，反應可以在顯著減少原料中含有的羧基時開始。因此，由熱分解產生的羧端基(CEG)的含量可以進一步降低。二羧酸的二烷基酯可以包括二羧酸被含有C1-C8烷基的酯基取代的那些。本發(fā)明中所用的二羧酸的種類如對于TAP方法所解釋的那樣。特別地，可以用于制備本發(fā)明的聚酯纖維的二羧酸的二烷基酯化合物可以包括對苯二甲酸二甲酯和二羧酸二甲酯等，但不限于此。其中，考慮到改善經濟效率和最終產品的性能，二羧酸的二烷基酯化合物可以包含70mol%或多于70mol%的羧基單元。特別地，如果使用至少兩種二羧酸的二烷基酯化合物，可以優(yōu)選包含70mOl%或多于70mOl%的對苯二甲酸二烷基酯。同時，可以在本發(fā)明中使用的二醇的種類如在TPA方法中所解釋的。如所解釋的，所述聚酯聚合物可以應用DMT (對苯二甲酸二甲酯)法來制備，其中二羧酸的二烷基酯和二元醇(即二醇)反應進行酯交換。一般而言，聚酯DMT法是由兩步過程得到聚酯的反應，其中二羧酸的二烷基酯和二醇反應進行酯交換，然后，進行縮聚反應。例如，如下列反應式2所示，聚(對苯二甲酸乙二醇酯)(PET)可以由兩步過程來制備， 其中由對苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)的酯交換制得低聚合物BHET(對苯二甲酸雙- β -羥乙酯)，然后，得到的BHET在真空和高溫下進行縮聚反應，得到PET。
[反應式2]
權利要求
1.一種用于氣囊的聚酯纖維，該聚酯纖維的結晶度為43% 55%，非晶取向因子 (AOF)為0. 2 0. 8，以及長周期為140 180A。
2.根據權利要求1所述的聚酯纖維，其中，所述纖維包含70mOl%或大于70mOl%的聚 (對苯二甲酸乙二醇酯)。
3.根據權利要求1所述的聚酯纖維，其中，雙折射率為0.1 0. 35。
4.根據權利要求1所述的聚酯纖維，其中，特性粘度為0.7dl/g或大于0. 7dl/g。
5.根據權利要求1所述的聚酯纖維，其中，所述纖維的羧端基含量為30meq/kg或小于 30meq/kgo
6.根據權利要求1所述的聚酯纖維，其中，所述纖維的二甘醇含量為1.或小于 1. lwt%。
7.根據權利要求1所述的聚酯纖維，其中，所述纖維的抗張強度為6.5g/d llg/d，以及斷裂伸長率為13% 35%。
8.根據權利要求1所述的聚酯纖維，其中，所述纖維的干熱收縮率為1% 7%，以及韌度值為 27 X KT1gM 46 X KT1gAL
9.根據權利要求1所述的聚酯纖維，其中，所述纖維的單絲細度為2de 10.5de。
10.根據權利要求1所述的聚酯纖維，其中，所述纖維的總細度為200 1，000旦尼爾。
11.根據權利要求1所述的聚酯纖維，其中，所述纖維的絲的數目為50 240根。
12.—種制備根據權利要求1 11中任一項所述的聚酯纖維的方法，該方法包括以下步驟在270 300°C下對包含70mol%或大于70mol%的聚(對苯二甲酸乙二醇酯)且特性粘度為0. 8dl/g或大于0. 8dl/g的聚酯聚合物進行熔融紡絲，以制備聚酯未拉伸絲；和對上述聚酯未拉伸絲進行拉伸。
13.根據權利要求12所述的方法，該方法還包括通過二羧酸和二醇的酯化反應制備所述聚酯聚合物的步驟。
14.根據權利要求12所述的方法，該方法還包括通過二羧酸的二烷基酯化合物和二醇的酯交換反應制備所述聚酯聚合物的步驟。
15.根據權利要求12所述的方法，其中，所述熔融紡絲工序以300m/min 1，000m/min 的紡絲速度進行。
16.根據權利要求12所述的方法，該方法還包括在對未拉伸絲進行拉伸后在170 250°C的溫度下的熱定型工序。
17.一種用于氣囊的聚酯織物，包括根據權利要求1 11中任一項所述的聚酯纖維。
18.根據權利要求17所述的聚酯織物，還包括在所述織物的表面上的樹脂涂層。
19.根據權利要求18所述的聚酯織物，其中，所述樹脂涂層包括硅樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚乙烯樹脂、聚氨酯樹脂以及它們的混合物。
20.根據權利要求18所述的聚酯織物，其中，單位面積的樹脂涂布量為20 200g/m2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可以應用于氣囊織物的聚酯纖維、其制備方法和由該聚酯纖維制得的用于氣囊的織物，并且具體涉及一種結晶度為43％～55％、非晶取向因子(AOF)為0.2～0.8以及長周期為的聚酯纖維。由于本發(fā)明的聚酯纖維顯著確保了高強度和高伸長率，所以當其用于氣囊織物時，該聚酯纖維可以提供優(yōu)異的封裝性能、尺寸穩(wěn)定性和阻氣效果，并且通過使施加到乘員的沖擊最小化可以安全地保護乘員。
文檔編號D03D1/02GK102459725SQ201080036116
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月15日 優(yōu)先權日2009年6月15日
發(fā)明者李相牧, 李英洙, 金基雄, 金寧照, 金宰亨 申請人:可隆工業(yè)株式會社