生物基聚酰胺56簾線的性能研究

戴美萍，王曉龍，陸福梅，劉全來，江曉峰，華潤稼，許其軍

（江蘇太極實業(yè)新材料有限公司，江蘇 揚州 225006）

子午線輪胎的骨架結(jié)構(gòu)包括胎體、帶束層和冠帶層。冠帶層的作用是限制帶束層在輪胎高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)下向外擴張，維持輪胎形狀，降低輪胎滾動阻力[1]。

目前，輪胎冠帶層用骨架材料主要是錦綸66簾線，也有的使用芳綸或芳綸/錦綸66混合簾線。錦綸66簾線的優(yōu)點是生熱較低、在高溫下具有高模量等，缺點是具有明顯的胎噪和平點效應。芳綸簾線同樣具有低生熱性能，同時具有更高的玻璃化溫度、強度和熱模量，更低的胎噪和平點效應，缺點是價格較高[2-4]。

隨著生物科學技術(shù)的進步，生物基新材料發(fā)展方興未艾。20世紀初，美國杜邦公司就開發(fā)了多種聚酰胺樹脂，其中聚酰胺56樹脂可用于纖維生產(chǎn)[5]。石油和化工工業(yè)使四碳、六碳等偶數(shù)碳的單體在工藝路線和經(jīng)濟成本上更具競爭優(yōu)勢。而受技術(shù)條件限制，只有聚酰胺66和聚酰胺6樹脂相繼實現(xiàn)了工業(yè)纖維的商業(yè)化應用。近年來國內(nèi)外一些企業(yè)相繼開發(fā)出了可商業(yè)化的聚酰胺56樹脂和纖維[6-10]，推動了聚酰胺56纖維的技術(shù)研究和市場發(fā)展，特別在民用纖維方面取得了較大的進展[11-12]。

我公司開發(fā)了高強力聚酰胺56纖維并加工成浸膠簾布，可應用于輪胎冠帶層。本工作進行了生物基聚酰胺56簾線的性能研究。

1 實驗

1.1 主要原材料

930dtex生物基聚酰胺56（簡稱PA56）簾線（聚酰胺56切片原料戊二胺從玉米中提?。?，江蘇太極實業(yè)新材料有限公司產(chǎn)品；930dtex錦綸66（簡稱N66）簾線，國內(nèi)某公司產(chǎn)品。

1.2 主要設(shè)備和儀器

高速紡絲牽伸卷繞設(shè)備，德國巴馬格公司產(chǎn)品；直捻機，德國ALLMA公司產(chǎn)品；噴氣織機，德國多尼樂公司產(chǎn)品；浸膠機，德國貝寧格公司產(chǎn)品；Instron 3343型強力測試儀，美國Instron公司產(chǎn)品；RTC-II型簾線彎曲疲勞試驗機和BELT帶式屈撓疲勞試驗機，北京萬匯一方科技發(fā)展有限公司產(chǎn)品。

1.3 性能測試

工業(yè)絲性能測試參照FZT 54013—2009，浸膠簾布性能測試參照GB/T 9101—2017，簾線耐熱性測試參照FZT 54013—2009和GB/T 9101—2017，彎曲疲勞性能測試參照GB/T 30315—2013，帶式屈撓疲勞性能測試參照GB/T 33100—2016，粘合性能測試參照GB/T 9101—2017。

2 結(jié)果與討論

2.1 常溫靜態(tài)性能

PA56纖維與N66纖維的主要性能對比見表1。

表1 930dtex PA56纖維與N66纖維的性能對比

從表1可以看出，與N66纖維相比，PA56纖維的干熱收縮率較大，其他性能相當。

將PA56纖維制成浸膠簾布，與目前市場上的N66冠帶層簾布的性能進行比較，具體見表2。

表2 930dtex/2 PA56浸膠簾布與N66浸膠簾布的性能對比

由表2可見，與N66浸膠簾布相比，PA56浸膠簾布的斷裂強力略低。總體來說，PA56浸膠簾布性能基本滿足冠帶層簾布性能要求。

2.2 高溫靜態(tài)性能

輪胎硫化和使用過程中的高溫會造成骨架材料性能的變化。將浸膠簾線在鼓風烘箱中180℃×15 min條件下進行熱處理，兩種浸膠簾線性能隨溫度的變化如圖1所示。由圖1可見，在80～140℃溫度范圍內(nèi)，PA56浸膠簾線的斷裂強力和斷裂伸長率略低于N66浸膠簾線，定負荷伸長率相近。

圖1 兩種浸膠簾線性能隨溫度的變化

2.3 耐熱性能

PA56和N66的930dtex工業(yè)纖維經(jīng)180 ℃×4 h烘干后的強力保持率分別為90.0%和97.0%，930dtex/2浸膠簾布的強力保持率分別為92.6%和93.5%。由此可知，PA56纖維的強力保持率比N66纖維稍低。PA56浸膠簾布180 ℃×4 h熱空氣老化后的強力保持率與N66浸膠簾布相當。

2.4 動態(tài)疲勞性能

930dtex/2 PA56浸膠簾布和N66浸膠簾布的彎曲疲勞試驗結(jié)果見表3。

表3 兩種浸膠簾布的耐疲勞性能對比

由表3可見：PA56浸膠簾布與N66浸膠簾布帶式屈撓疲勞后粘合力保持率和強力保持率差異不明顯；兩者彎曲疲勞測試后的強力保持率相當。

2.5 粘合性能

PA56浸膠簾布和N66浸膠簾布與輪胎胎體膠和冠帶層膠的粘合性能測試結(jié)果見表4。

表4 浸膠簾布與膠料粘合性能

由表4可見，PA56浸膠簾布與膠料具有良好的粘合性能，與N66浸膠簾布的粘合性能相當。

3 結(jié)論

PA56浸膠簾布的靜態(tài)常溫和高溫性能、動態(tài)疲勞性能、耐熱性能以及粘合性能與N66浸膠簾布相當，可以作為輪胎冠帶層骨架材料的可選材料之一。對生物基PA56性能的認識還需一個不斷探索的過程。