控制聚醯胺熱熔膠熔融指數的方法
2023-10-27 22:38:42
專利名稱：控制聚醯胺熱熔膠熔融指數的方法
技術領域：
本發明涉及聚醯胺熱熔膠的製備，特別涉及一種控制服裝用聚醯胺熱熔膠在熔融縮聚過程中熔融指數的方法。
2、背景技術聚醯胺熱熔膠(PA)是多種脂肪二羧酸與脂肪二胺等共縮聚得到的一種熱熔膠，主要用於服裝熱熔襯布的生產，服裝的熱熔襯布對服裝起著骨架補強、定型等作用，是服裝生產必不可少的輔料。剝離強度是服裝面料與熱熔襯之間粘接牢度，它是服裝用熱熔膠的一個很重要的使用性能，服裝不僅要求挺括、有彈性、不走型、穿著美觀舒適而且要求即耐水洗又耐乾洗，洗滌後服裝不走型，只有這樣才提高了服裝檔次。服裝的耐洗滌性與服裝熱熔襯所使用的熱熔膠耐洗滌性(洗滌剝離強度)有直接關係。對於服裝用聚醯胺熱熔膠來說，熱熔膠的剝離強度(包括水洗、乾洗剝離強度)除了與熱熔膠的配方組成及配方組成所確定的熔點有關外，還與熱熔膠的聚合度有很大關係。製備聚醯胺熱熔膠普遍使用的聚合單元是尼龍6、尼龍1010、尼龍12、尼龍613、尼龍1212等，以其中的三種或三種以上的縮聚物。如果確定了聚醯胺熱熔膠的配方和組成，熱熔膠的熔融範圍就基本確定了，那麼聚醯胺熱熔膠的剝離強度(包括水洗、乾洗剝離強度)主要取決於熱熔膠的聚合度。使用具有適宜聚合度的熱熔膠來製作服裝熱熔襯，在壓燙過程中，熱熔膠即不完全滲透到襯布和面料裡，又不能在襯布與面料之間形成獨立的薄膜，才能使服裝與襯布之間具有較高的粘接牢度，所以服裝用聚醯胺熱熔膠的聚合度必須控制在一定範圍內。熱熔膠聚合度的高低與熱熔膠的熔融粘度有關，而熱熔膠的熔融粘度可以用熱熔膠的熔融指數來表示，因此熔融指數的大小可以代表熱熔膠聚合度的高低，即熔融指數越大，聚合度越小。所以在聚醯胺熱熔膠的合成過程中，需對熔融指數加以控制，使熱熔膠具有適宜的聚合度。
在聚醯胺熱熔膠的熔融縮聚過程中，為了控制熱熔膠的熔融指數，普遍採用的方法是在熱熔膠配方中加入分子量調節劑，並控制縮聚反應時間來達到控制熔融指數的目的。如日本專利JP 57-12079採用了加入分子量調節劑的方法，分子量調節劑為乙酸或苯甲酸等，在加壓縮聚反應結束後再常壓反應1小時。美國專利US 4,045,389採用了以一元羧酸作為分子量調節劑，再控制常壓縮聚反應時間的方法。由於用於合成熱熔膠的各種原料可能隨時發生變化，其中存在的少量雜質會對縮聚過程產生很大的影響，所以通過加入定量的分子量調節劑及控制縮聚反應時間來控制熱熔膠熔融指數的方法存在著一定的缺陷，合成的熱熔膠的熔融指數波動較大，從而影響熱熔膠的使用性能，尤其對熱熔膠的剝離強度有較大的影響。一旦原料變化或者需要改變熔融指數，只能通過重新做實驗來確定分子量調節劑的加入量及縮聚反應時間。為了解決這個問題，美國專利US 4,390,667採用的方法是先製備出高熔融指數的聚醯胺熱熔膠，然後通過加入磷酸酯化合物，來調節聚醯胺熱熔膠熔融指數和粘度，直至達到所需的數值。中國專利CN 1070660A採用加入水的方法來使聚醯胺熱熔膠達到要求的熔融粘度。以上兩種方法雖然都能夠使熱熔膠的熔融指數具有適宜的值，但由於其它物質的加入會大大降低聚醯胺熱熔膠的剝離強度，所以均不是理想的服裝用聚醯胺熱熔膠的熔融指數的控制方法。中國專利CN 1074916A採用了在聚醯胺熱熔膠熔融縮聚反應過程中，通過觀察傳遞到攪拌器上的扭矩來估計聚合物粘度的方法。此方法只能憑經驗估計聚合物的粘度(聚合度或熔融指數)，不能讀出熔融指數的準確數值。
3、發明內容本發明的目的在於克服現有技術存在的不足，提出一種在聚醯胺熱熔膠的製備過程中，控制聚醯胺熱熔膠熔融指數的方法，該法方便準確，使縮聚得到的熱熔膠具有理想的熔融指數，保證了熱熔膠在使用時具有較高的粘接強度。
本發明根據攪拌電機輸入電流的變化，對聚醯胺熱熔膠合成時熔融縮聚過程加以控制，以便達到所需熔融指數的目的，其方法主要包括a.確定製備聚醯胺熱熔膠所需要的反應原料及其用量。所述反應原料可以上任何適宜的原料，一般可以是選自尼龍6、尼龍66、尼龍610、尼龍1010、尼龍12、尼龍613、尼龍1212中的三種或三種以上。這些原料一般是脂肪二羧酸和脂肪二胺的單體、脂肪二羧酸與脂肪二胺合成的尼龍鹽、脂肪二羧酸與脂肪二胺縮聚成的尼龍聚合物。此外，在製備聚醯胺熱熔膠時，一般還可選擇使用分子量調節劑和聚合引發劑等，有時根據具體需要，還可選擇使用抗氧劑、防腐劑、抗靜電劑、潤滑劑等。分子量調節劑包括一元羧酸、一元胺，其用量一般佔二元酸或二元胺總量的0.05w％～5w％，一元羧酸或一元胺最好為C2～C18直鏈脂肪酸或脂肪胺。聚合引發劑最好為水，加入量為5w％～35w％，最好為10w％～20w％。
b.按照步驟a所確定的各反應原料及其用量，將所需要各反應原料按比例加入到縮聚反應釜中進行縮聚反應，加熱至反應釜內溫度為60～150℃時開始攪拌，最好是反應釜內溫度為80～120℃時開始攪拌。當溫度達到200℃以上時開始縮聚反應，保持反應溫度為200～320℃，最好為250～280℃，保持壓力為1.5～2.5MPa，最好為1.7～2.0Mpa，反應0.5～6h，一般是1.5～2.5h後開始放壓，將壓力降至常壓，通常在1～2h內即可將壓力降至常壓，放壓過程釋放出系統內及縮聚反應產生的水，使縮聚反應繼續進行。
c.首次進行熔融縮聚時，在熔融縮聚反應進行到常壓反應階段，取樣測定不同反應時間反應物的熔融指數，根據測定結果繪出熔融指數與攪拌電機輸入電流相對應的關係曲線。一般可間隔5～15min取樣一次並測定其熔融指數，最好8～12min取樣一次，累計取樣次數至少2次，一般應不低於3次，最好是不低於5次。當然取樣次數越多，繪出的曲線可能越精確，但是操作起來較麻煩。
d.再進行熔融縮聚反應時，可根據繪出的熔融指數與攪拌電機輸入電流的關係曲線，首先從曲線上查出與所要求的熔融指數對應的攪拌電機輸入電流的數值，然後據此通過監測熔融縮聚過程中攪拌電機輸入電流的數值，來控制縮聚反應結束的時間。一般是當熔融縮聚過程中實際的攪拌電機輸入電流的數值達到所述曲線上對應的數值時，熔融縮聚反應即可結束。
上述步驟C中也可通過取樣測定反應物聚合度或熔融粘度，代替測定反應物的熔融指數，從而繪出聚合度或熔融粘度與攪拌電機輸入電流相對應的關係曲線，然後在上述d步中利用所述的曲線來控制縮聚反應結束的時間。
此外，上述以c步中也可根據取樣測定的數據，用數學回歸的方法，計算出熔融指數(或聚合度或熔融粘度)與攪拌電機輸入電流之間的數學模型，這樣在所述d步中就可以根據數學模型來控制縮聚反應結束的時間。當然也可以利用c步中所測定出的數據，通過制定數學用表等方式，來達到所述d步中控制控制縮聚反應結束時間的目的。
本發明b步中所述攪拌電機的作用是為了各反應原料充分混合，所以其轉速可以根據實際情況具體確定，然後以一個恆定轉速進行工作，這樣隨著反應的進行，反應系統中反應物的性質發生變化，攪拌電機的輸入電流也會發生相應變化。
在實際操作過程中，可以通過監測攪拌電機的輸入電流來達到本發明的目的。也可以將攪拌電機輸入電流的大小，通過信號輸出轉為直接顯示熔融指數(或聚合度或熔融粘度)，非常直觀便捷。
本發明優點在於1.熔融指數(聚合度或熔融粘度)與攪拌電機輸入電流相對應的曲線(數學模型或表達式或數學用表)的繪製直接在工藝過程中進行，無須特殊做實驗，而且所取數據不需要太多。
2.利用所繪出熔融指數(聚合度或熔融粘度)與攪拌電機輸入電流相對應的曲線，可以很方便地控制熱熔膠的熔融指數(聚合度或熔融粘度)，從而使合成的熱熔膠具有穩定的性能，還可以根據需要任意調節聚醯胺熱熔膠的熔融指數(聚合度或熔融粘度)，以便滿足不同的用途。
3.攪拌電機輸入電流的顯示錶所顯示的數值可以通過信號輸出轉為直接顯示熔融指數(聚合度或熔融粘度)，非常直觀便捷。
圖1、圖2、圖3和圖4分別是下述實施例1、2、3和5中熱熔膠熔融指數與攪拌電機輸入電流的關係曲線。
具體實施方式
下面將結合附圖和實施例對本發明作進一步的闡述。
實施例1把己內醯胺30kg、尼龍610鹽27kg、尼龍612鹽43kg、亞磷酸0.25kg、月桂酸1.5kg加入到縮聚反應釜中，加入20kg水，加熱至反應釜內溫度為100℃時開始攪拌，當釜內溫度為270℃時，保持壓力為1.7～2.0MPa，2h後開始放壓，1.5h後到常壓，繼續反應，每10min取樣，當攪拌電機輸入電流達61mA時，縮聚反應即告結束。熱熔膠熔融指數與攪拌電機輸入電流數據如表1，關係曲線見圖1。
表1 熱熔膠熔融指數與攪拌電機輸入電流的關係
實施例2把己內醯胺35kg、尼龍1010鹽21kg、尼龍1212鹽44kg、亞磷酸0.25kg、月桂酸1.5kg加入到縮聚反應釜中，加入20kg水，加熱至反應釜內溫度為100℃時開始攪拌，當釜內溫度為270℃時，保持壓力為1.7～2.0MPa，2h後開始放壓，1.5h後到常壓，繼續反應，每10min取樣，當攪拌電機輸入電流達58mA時，縮聚反應即告結束。熱熔膠熔融指數與攪拌電機輸入電流數據如表2，關係曲線見圖2。
表2 熱熔膠熔融指數與攪拌電機輸入電流的關係
實施例3把己內醯胺41kg、己二胺14.7kg、己二酸8.6kg、十三烷二酸29kg、亞磷酸0.25kg、月桂酸1.5kg加入到縮聚反應釜中，加入20kg水，加熱至反應釜內溫度為100℃時開始攪拌，當釜內溫度為270℃時，保持壓力為1.7～2.0MPa，2h後開始放壓，1.5h後到常壓，繼續反應，每10min取樣，當攪拌電機輸入電流達56mA時，縮聚反應即告結束。熱熔膠熔融指數與攪拌電機輸入電流數據如表3，關係曲線見附圖3。
表3 熱熔膠熔融指數與攪拌電機輸入電流的關係
實施例4以實施例2給定的配方及其組成合成聚醯胺熱熔膠，要求熱熔膠的熔融指數到10.6g/10min，縮聚過程及操作條件與實施例2相同，根據附圖2，當常壓反應至攪拌電機輸入電流達57mA時，結束縮聚反應。測定合成的聚醯胺熱熔膠的熔融指數為10.8g/10min與要求的熔融指數10.6g/10min基本相符。
實施例5把己內醯胺39.4kg、癸二胺26.6kg、癸二酸11.4kg、十三烷二酸23.1kg、亞磷酸0.15kg、月桂酸3.5kg加入到縮聚反應釜中，加入20kg水，加熱至反應釜內溫度為100℃時開始攪拌，當釜內溫度為260℃時，保持壓力為1.7～2.0MPa，1.5h後開始放壓，1.0h後到常壓，繼續反應，每10min取樣，當攪拌電機輸入電流達60mA時，縮聚反應即告結束。熱熔膠熔融指數與攪拌電機輸入電流數據如表4，關係曲線見附圖4。
表4 熱熔膠熔融指數與攪拌電機輸入電流的關係
權利要求
1.控制聚醯胺熱熔膠熔融指數的方法，包括a.確定製備聚醯胺熱熔膠所需要的反應原料及其用量；b.按照步驟a所確定的各反應原料及其用量，將所需要各反應原料按比例加入到縮聚反應釜中進行縮聚反應，加熱至反應釜內溫度為60～150℃時開始攪拌，當溫度達到200℃以上時開始縮聚反應，保持反應溫度為200～320℃，保持壓力為1.5～2.5MPa，反應0.5～6h後開始放壓，將壓力降至常壓，放壓過程釋放出系統內及縮聚反應產生的水，使縮聚反應繼續進行；c.首次進行熔融縮聚時，在熔融縮聚反應進行到常壓反應階段，取樣測定不同反應時間反應物的熔融指數，根據測定結果繪出熔融指數與攪拌電機輸入電流相對應的關係曲線；d.再進行熔融縮聚反應時，可根據繪出的熔融指數與攪拌電機輸入電流的關係曲線，首先從曲線上查出與所要求的熔融指數對應的攪拌電機輸入電流的數值，然後據此通過監測熔融縮聚過程中攪拌電機輸入電流的數值，來控制縮聚反應結束的時間。
2.按照權利要求1所述的控制聚醯胺熱熔膠熔融指數的方法，其特徵在於所述步驟C中也可通過取樣測定反應物聚合度或熔融粘度，代替測定反應物的熔融指數，從而繪出聚合度或熔融粘度與攪拌電機輸入電流相對應的關係曲線，然後在上述d步中利用所述的曲線來控制縮聚反應結束的時間。
3.按照權利要求1所述的控制聚醯胺熱熔膠熔融指數的方法，其特徵在於所述c步中是根據取樣測定的數據，用數學回歸的方法，計算出熔融指數與攪拌電機輸入電流之間的數學模型，在所述d步中根據數學模型來控制縮聚反應結束的時間的。
4.按照權利要求1所述的控制聚醯胺熱熔膠熔融指數的方法，其特徵在於所述c步中是利用所測定出的數據，通過制定數學用表的方式，來達到所述d步中控制控制縮聚反應結束時間的目的。
5.按照權利要求1所述的控制聚醯胺熱熔膠熔融指數的方法，其特徵在於所述C步中可以將攪拌電機輸入電流的大小，通過信號輸出轉為直接顯示熔融指數，從而達到d步所述控制縮聚反應結束時間的目的。
全文摘要
本發明公開了一種在聚醯胺熱熔膠的製備過程中，控制聚醯胺熱熔膠熔融指數的方法，根據攪拌電機輸入電流的變化，對聚醯胺熱熔膠合成時熔融縮聚過程加以控制，以便達到所需熔融指數的目的，該法方便準確，使縮聚得到的熱熔膠具有理想的熔融指數，保證了熱熔膠在使用時具有較高的粘接強度。
文檔編號C09J177/00GK1415685SQ01133360
公開日2003年5月7日 申請日期2001年10月30日 優先權日2001年10月30日
發明者張豔麗, 方向晨, 宋喜軍, 解麗娟 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院