專利名稱：聚酰胺-聚(亞芳基醚)纖維及其制備方法
聚酰胺-聚(亞芳基醚)纖維及其制備方法背景技術(shù)
尼龍纖維廣泛用于多種應(yīng)用，例如地毯、繩索、降落傘、和輪胎。但是，對于一些應(yīng) 用，包括電絕緣件和用于保護衣服的織物，對于尼龍纖維期望其表現(xiàn)出增強的耐熱性，提高 的阻燃性，降低的吸濕性，或這些性質(zhì)的一些組合。
Kotek等人的美國專利5，559，194描述了改性的尼龍纖維,其包含(a)約40至約 99. 85重量％的聚酰胺(即，尼龍)，(b)約O. 05至約10重量％的溶混性無定形聚合物，和(c)約O.1至約35重量％的不能溶混的無定形聚合物。組分(b)溶混性無定形聚合物是 “共聚酰胺”，例如六亞甲基二胺、間苯二甲酸、和對苯二甲酸的共聚物。組分(b)不能溶混 的無定形聚合物優(yōu)選為“聚(亞苯基氧化物)”。
仍需要表現(xiàn)出增強的耐熱性、提高的阻燃性、降低的吸濕性、或這些性質(zhì)的一些組 合的尼龍纖維。發(fā)明內(nèi)容
一種實施方式是纖維，其包括含有以下組分的組合物約50至約75wt%的聚酰胺， 其由至少一種選自聚酰胺-6，6和聚酰胺-9T的物質(zhì)組成；和約25至約50wt%的聚(亞芳 基醚)；其中所有的重量百分比均基于所述組合物的總重量。
另一種實施方式是纖維，其包括含有以下組分的組合物約50至約62wt%的聚酰 胺；和約38至約50wt%的聚(亞芳基醚);其中所有的重量百分比均基于所述組合物的總重量。
另一種實施方式是形成纖維的方法，包括以下步驟熔融擠出包含以下組分的組 合物約50至約75wt%的聚酰胺，其由至少一種選自聚酰胺_6，6和聚酰胺-9T的物質(zhì)組 成，和約25至約50wt%的聚(亞芳基醚)；其中所有的重量百分比均基于所述組合物的總重量。
另一種實施方式是形成纖維的方法，包括以下步驟熔融擠出包含以下組分的組 合物約50至約62wt%的聚酰胺，和約38至約50wt%的聚(亞芳基醚)；其中所有的重量 百分比均基于所述組合物的總重量。
這些和其它實施方式在下文詳細(xì)描述。


圖1是紡絲裝置的示意圖。
圖2是根據(jù)試驗3.1制備的纖維的中間部分的掃描電子顯微鏡圖。
圖3是根據(jù)試驗3.1制備的切割纖維的末端部分的掃描電子顯微鏡圖。
圖4-7是根據(jù)試驗3.1制備、然后在甲苯中蝕刻以選擇性地溶解暴露的聚(亞芳 基醚)的纖維的中間部分在不同放大率的掃描電子顯微鏡圖。
具體實施方式
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，纖維形成能力對聚酰胺-聚(亞芳基醚)組合物中聚(亞芳基醚)含量的出乎意料的非線性依賴性。不含聚(亞芳基醚)或具有高聚(亞芳基醚)含量的組合物用于形成纖維，而具有低聚(亞芳基醚)含量的組合物表現(xiàn)出差的纖維形成能力。該結(jié)果基于以下兩者是預(yù)料不到的 聚(亞芳基醚)濃度影響的非線性特性，和Kotek 等人的美國專利5，559，194的教導(dǎo)去使用相對低的聚(亞芳基醚)含量。本發(fā)明人也已經(jīng)確定，可以省略Kotek的“溶混性無定形聚合物”(其為源自芳族二酸單體的聚酰胺)，從而簡化工藝。
一種實施方式是纖維，其包括含有以下組分的組合物約50至約75wt%的聚酰胺， 其由至少一種選自聚酰胺-6，6和聚酰胺-9T的物質(zhì)組成；和約25至約50wt%的聚(亞芳基醚)；其中所有的重量百分比均基于所述組合物的總重量。在該實施方式中，不包括除聚酰胺_6，6和聚酰胺-9T之外的聚酰胺。
另一種實施方式是纖維，其包括含有以下組分的組合物約50至約62wt%的聚酰胺；和約38至約50wt%的聚(亞芳基醚);其中所有的重量百分比均基于所述組合物的總重量。
組合物包含聚酰胺。聚酰胺，也稱為尼龍，特征在于存在多個酰胺(-C(O)NH-)基團，并且描述于Gallucci的美國專利4，970，272。適宜的聚酰胺樹脂包括聚酰胺_6，聚酰胺-6，6，聚酰胺-4，聚酰胺-4，6，聚酰胺-12，聚酰胺-6，10，聚酰胺6，9，聚酰胺-6，12，無定形聚酰胺樹脂，其中三胺含量低于O. 5wt%的聚酰胺-6/6T和聚酰胺-6，6/6T，聚酰胺-9T， 及其組合。在一些實施方式中，聚酰胺樹脂包 括聚酰胺_6，聚酰胺-9T，或其混合物。在一些實施方式中，聚酰胺樹脂包含聚酰胺_6，6。在一些實施方式中，聚酰胺樹脂或聚酰胺樹脂的組合的熔點(Tm)大于或等于171° C。在一些實施方式中，聚酰胺不包括所謂的超堅韌的聚酰胺，即，橡膠增韌的聚酰胺。
聚酰胺可以通過多種熟知方法獲得，所述方法例如描述于以下的那些=Carothers 的美國專利 2，071，250，2，071，251，2，130，523，和 2，130,948 ； Hanford 的 2，241,322 和 2，312，966 ;和Bolton等人的2，512，606。聚酰胺樹脂可商購自多種來源。
可以使用特性粘度為至多400毫升每克(mL/g)的聚酰胺，或更特別地，其粘度為 90至350mL/g，或甚至更特別地，其粘度為110至240mL/g，在96被％硫酸中的O. 5wt%溶液中根據(jù)IS0307測得。在一些實施方式中，聚酰胺的相對粘度可以為至多6，或更特別地，相對粘度為1. 89至5. 43，或甚至更特別地，相對粘度為2. 16至3. 93。相對粘度根據(jù)DIN53727 在96wt%硫酸中的lwt%溶液中確定。
在一些實施方式中，聚酰胺樹脂包括的胺端基濃度大于或等于35微當(dāng)量胺端基每克聚酰胺(Ueq/g)的聚酰胺，通過使用鹽酸滴定所確定。胺端基濃度可以大于或等于 40μ eq/g,或更特別地大于或等于45μ eq/g。胺端基含量可通過在適當(dāng)溶劑中溶解(任選加熱)聚酰胺來測得。通過適當(dāng)?shù)闹甘痉椒ㄓ肙. OlN鹽酸(HCl)溶液來滴定聚酰胺溶液。 胺端基的含量由加入樣品中的HCl溶液的體積、用于空白樣品的HCl體積、HCl溶液的摩爾濃度以及聚酰胺樣品的重量計算得到。
在一些實施方式中，組合物包含約50至約75wt%的聚酰胺，其由至少一種選自聚酰胺_6，6和聚酰胺-9T的物質(zhì)組成。在約50至約75wt%的范圍內(nèi)，聚酰胺含量可以為約 55 至約 65wt%0
其中，對于每個結(jié)構(gòu)單元來說，每個Z1獨立地為鹵素、未取代或取代的C1-C12烴基 (條件是該烴基不是叔烴基)、C1-C12烴硫基、C1-C12烴氧基、或鹵原子與氧原子之間至少間隔2個碳原子的C2-C12鹵代烴氧基；每個Z2獨立地為氫、鹵素、未取代或取代的C1-C12烴基 (條件是該烴基不是叔烴基)、C1-C12烴硫基、C1-C12烴氧基、或鹵原子與氧原子之間至少間隔2個碳原子的C2-C12鹵代烴氧基。
本申請所用的術(shù)語“烴基”，無論其是單獨使用、或是作為前綴、后綴或其它術(shù)語的片斷，都指僅包含碳和氫的殘基。該殘基可以是脂族的或芳族的、直鏈的、環(huán)狀的、雙環(huán)的、 支化的、飽和的或不飽和的。該殘基還可以包含脂族的、芳族的、直鏈的、環(huán)狀的、雙環(huán)的、支化的、飽和的以及不飽和的烴基團的組合。但是，當(dāng)烴基殘基為“取代的”時，取代的殘基中可含有除氫和碳之外的雜原子。因此，當(dāng)特別指出為“取代的”時，該烴基殘基可含有鹵素原子、硝基、氰基、羰基、羧酸基團、酯基、氨基、酰胺基團、磺?；⒋瘟蝓；?、磺酰胺基團基、 氨磺?；鶊F、羥基、烷氧基等，并且可在烴基殘基的主鏈內(nèi)含有雜原子。
聚(亞芳基醚)可包含帶有氨烷基端基的分子，其典型地位于末端羥基的鄰位。同樣頻繁出現(xiàn)的是四甲基二苯酚合苯醌(TMDQ)端基，其典型地可從存在四甲基二苯酚合苯醌副產(chǎn)物的反應(yīng)混合物中獲得。
聚(亞芳基醚)可以以下形式存在均聚物、共聚物、接枝共聚物、離聚物、或嵌段共聚物、以及包含至少一種前述聚合物的組合。聚(亞芳基醚)包括聚苯醚，該聚苯醚含有 2，6- 二甲基-1，4-亞苯基醚單元任選地與2，3，6-三甲基-1，4-亞苯基醚單元的組合。在一些實施方式中，聚(亞芳基醚)由聚(2，6-二甲基-1，4-亞苯基醚)組成。在本文上下文中，術(shù)語“由…組成”不包括聚(亞 芳基醚)和官能化試劑的反應(yīng)產(chǎn)物，例如酸官能化的聚(亞芳基醚)和酐官能化的聚(亞芳基醚)。
在一些實施方式中，聚(亞芳基醚)包含聚(亞芳基醚)_聚硅氧烷嵌段共聚物。 本申請所用的術(shù)語“聚(亞芳基醚)_聚硅氧烷嵌段共聚物”是指包含至少一個聚(亞芳基 Bi)嵌段和至少一個聚硅氧烷嵌段的嵌段共聚物。
在一些實施方式中，聚(亞芳基醚)_聚硅氧烷嵌段共聚物通過氧化共聚方法制備。在該方法中，聚(亞芳基醚)_聚硅氧烷嵌段共聚物是下述方法的產(chǎn)物，該方法包括使包含一元酚和羥芳基封端的聚硅氧烷的單體混合物氧化共聚。該合成法最有益于制備具有
在一些實施方式中，組合物包含約50至約62wt%的聚酰胺。在該范圍內(nèi)，聚酰胺含量可以為約55至約61wt%，特別是約55至約60wt%。
組合物包含聚(亞芳基醚)。聚(亞芳基醚)包含下式的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元
權(quán)利要求
1.纖維，包括含有以下組分的組合物 約50至約75wt%的聚酰胺，其由至少一種選自聚酰胺_6，6和聚酰胺-9T的物質(zhì)組成；和 約25至約50wt%的聚(亞芳基醚)； 其中所有的重量百分比均基于所述組合物的總重量。
2.權(quán)利要求1的纖維，其中所述聚酰胺由聚酰胺_6，6組成。
3.權(quán)利要求1或2的纖維，其中所述聚(亞芳基醚)包含聚(亞芳基醚)_聚硅氧烷多嵌段共聚物。
4.權(quán)利要求1-3中任一項的纖維，其中所述聚(亞芳基醚)的特性粘度為約O.55至約1.6分升/克，在25° C的氯仿中測得。
5.權(quán)利要求1-4中任一項的纖維，其直徑為約20至約200微米。
6.權(quán)利要求1-5中任一項的纖維，其中所述組合物由以下組分組成所述聚酰胺，所述聚(亞芳基醚)，和任選的各自小于或等于5wt%的一種或多種添加劑，所述添加劑選自增容劑，穩(wěn)定劑，抗氧化劑，聚酰胺流動促進劑，聚(亞芳基醚)流動促進劑，阻燃劑，防滴劑，成核劑，UV封閉劑，染料，和顏料。
7.纖維，包括含有以下組分的組合物 約50至約62wt%的聚酰胺；和 約38至約50wt%的聚(亞芳基醚)； 其中所有的重量百分比均基于所述組合物的總重量。
8.權(quán)利要求7的纖維，其中所述聚酰胺由至少一種選自聚酰胺-6，6和聚酰胺-9T的物質(zhì)組成。
9.權(quán)利要求7或8的纖維，其中所述聚酰胺由聚酰胺_6，6組成。
10.權(quán)利要求7-9中任一項的纖維，其中所述聚(亞芳基醚)包含聚(亞芳基醚)_聚硅氧烷多嵌段共聚物。
11.權(quán)利要求7-10中任一項的纖維，其中所述聚(亞芳基醚)的特性粘度為約O.55至約1.6分升/克，在25° C的氯仿中測得。
12.權(quán)利要求7-11中任一項的纖維，其直徑為約20至約200微米。
13.權(quán)利要求7-12中任一項的纖維，其中所述組合物由以下組分組成所述聚酰胺，所述聚(亞芳基醚)，和任選的各自小于或等于5wt%的一種或多種添加劑，所述添加劑選自增容劑，穩(wěn)定劑，抗氧化劑，聚酰胺流動促進劑，聚(亞芳基醚)流動促進劑，阻燃劑，防滴劑，成核劑，UV封閉劑，染料，和顏料。
14.形成纖維的方法，包括以下步驟 熔融擠出包含以下組分的組合物 約50至約75wt%的聚酰胺，其由至少一種選自聚酰胺_6，6和聚酰胺-9T的物質(zhì)組成；和 約25至約50wt%的聚(亞芳基醚)； 其中所有的重量百分比均基于所述組合物的總重量。
15.權(quán)利要求14的方法，其中所述聚酰胺由至少一種選自聚酰胺_6，6和聚酰胺-9T的物質(zhì)組成。
16.權(quán)利要求14或15的方法，其中所述聚酰胺由聚酰胺_6，6組成。
17.權(quán)利要求14-16中任一項的方法，其中所述聚(亞芳基醚)包含聚(亞芳基醚)_聚硅氧烷多嵌段共聚物。
18.權(quán)利要求14-17中任一項的方法，其中所述聚(亞芳基醚)的特性粘度為約O.55至約1.6分升/克，在25° C的氯仿中測得。
19.權(quán)利要求14-18中任一項的方法，其中所述組合物由以下組分組成所述聚酰胺，所述聚(亞芳基醚)，和任選的各自小于或等于5wt%的一種或多種添加劑，所述添加劑選自增容劑，穩(wěn)定劑，抗氧化劑，聚酰胺流動促進劑，聚(亞芳基醚)流動促進劑，阻燃劑，防滴劑，成核劑，UV封閉劑，染料，和顏料。
20.權(quán)利要求14-19中任一項的方法，其中所述熔融擠出在約250至約290°C的溫度進行。
21.權(quán)利要求14-20中任一項的方法，其中所述熔融擠出在約2至約9兆帕的壓力進行。
22.形成纖維的方法，包括以下步驟 熔融擠出包含以下組分的組合物 約50至約62wt%的聚酰胺；和 約38至約50wt%的聚(亞芳基醚)； 其中所有的重量百分比均基于所述組合物的總重量。
23.權(quán)利要求22的方法，其中所述聚酰胺由至少一種選自聚酰胺_6，6和聚酰胺-9T的物質(zhì)組成。
24.權(quán)利要求22或23的方法，其中所述聚酰胺由聚酰胺_6，6組成。
25.權(quán)利要求22-24中任一項的方法，其中所述聚(亞芳基醚)包含聚(亞芳基醚)_聚硅氧烷多嵌段共聚物。
26.權(quán)利要求22-25中任一項的方法，其中所述聚(亞芳基醚)的特性粘度為約O.55至約1.6分升/克，在25° C的氯仿中測得。
27.權(quán)利要求22-26中任一項的方法，其中所述組合物由以下組分組成所述聚酰胺，所述聚(亞芳基醚)，和任選的各自小于或等于5wt%的一種或多種添加劑，所述添加劑選自增容劑，穩(wěn)定劑，抗氧化劑，聚酰胺流動促進劑，聚(亞芳基醚)流動促進劑，阻燃劑，防滴齊U，成核劑，UV封閉劑，染料，和顏料。
28.權(quán)利要求22-27中任一項的方法，其中所述熔融擠出在約250至約290°C的溫度進行。
29.權(quán)利要求22-28中任一項的方法，其中所述熔融擠出在約2至約9兆帕的壓力進行。
全文摘要
纖維通過熔融擠出組合物制備，該組合物包括特定量的聚酰胺和聚(亞芳基醚)。制備纖維的能力表現(xiàn)為非線性依賴于聚(亞芳基醚)含量，其中纖維在不存在聚(亞芳基醚)和存在較高量的聚(亞芳基醚)下良好形成，但是纖維在存在較低量的聚(亞芳基醚)下極少地(或根本不)形成。與由單獨的聚酰胺制備的纖維相比，本發(fā)明纖維表現(xiàn)出改善的耐熱性和阻燃性。
文檔編號C08L71/12GK103025932SQ201180036230
公開日2013年4月3日 申請日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者J.巴斯蒂亞恩斯, A.哈格納斯 申請人:沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料知識產(chǎn)權(quán)有限公司