熔紡合成纖維及生產纖維的方法
2023-06-05 08:14:56 2
專利名稱：熔紡合成纖維及生產纖維的方法
背景技術：
本發明涉及熔紡合成纖維及生產纖維的方法。
眾所周知，在生產熔紡合成纖維的生產中，為了改善紗線的性質及紡紗過程，可加入添加劑。
JP-A-48 042 052描述了聚醯胺與由氧化乙烯/氧化丙烯共聚物(其含有聚矽氧烷/氧化乙烯共聚物的氧化乙烯單元)構成的添加劑的混合和紡絲。得到的紗線與類似的、不加添加劑的紗線相比，顯示出較少的斷絲和較高的拉伸強度。
JP-A-71 042 028描述了含有矽的聚烯烴和聚醯胺的組合物。該組合物顯示出改進了的抗靜電和紡絲性質。
儘管如此，仍然需要新的熔紡合成纖維。因此，本發明的一個目的在於提供其他的熔紡合成纖維及生產纖維的方法。
概述本發明的目的包括熔紡合成纖維及生產纖維的方法，其中纖維包含成纖合成高聚物和基於聚矽氧烷的聚醯胺添加劑。
優選實現方案的詳細描述本發明的一些目的可以用包含成纖合成高聚物和基於聚矽氧烷的聚醯胺添加劑的熔紡纖維實現，上述聚醯胺添加劑具有式(I)的重複單元
其中n是1-500(含端值)範圍內的數並表明了基於聚矽氧烷的聚醯胺的重複單元的數量，DP是基於聚矽氧烷的聚醯胺的聚矽氧烷組份的平均聚合度並且在1-700(含端值)的範圍內，X選自具有1-30個碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，Y選自具有1-40碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，R1-R4基團中的每一者獨立地選自甲基、乙基、丙基、異丙基、聚矽氧烷鏈、苯基以及被1-3個選自甲基和乙基的基團取代的苯基。
在根據本發明的熔紡合成纖維的優選的實現方案中，基於聚矽氧烷的聚醯胺的n值為1-100(含端值)，DP為10-500(含端值)，X選自具有3-10個碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，Y選自具有1-20個碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，R1-R4的每一者選自甲基和乙基。
在根據本發明的熔紡合成纖維的特別優選的實現方案中，基於聚矽氧烷的聚醯胺的n值為4-25(含端值)，DP為15-100或最優選為15-45(含端值)，X選自具有5-10碳原子或最優選為10個碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，Y選自具有2-6個碳原子的或最優選為6個碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，R1-R4的每一者都是甲基。
此外，在Y中(a)亞烷基鏈可以任選地和額外地在亞烷基組份中含有下列結構中的至少一個(i)1-3個醯胺鍵，(ii)C5或C6環烷基，和(iii)任選地被1-3個各自獨立的C1-C3烷基取代的苯基。
(b)亞烷基鏈本身可以任選地為下列基團中的至少一個所取代。
(i)羥基，(ii)C3-C8環烷基，(iii)1-3個各自獨立的C1-C3烷基或任選地被1-3個各自獨立的C1-C3烷基取代的苯基，(iv)C1-C3烷羥基，或(v)C1-C6烷基胺基，並且(c)Y可與Z相同，Z為T(R20)(R21)(R22)，其中(R20)、(R21)和(R22)各自獨立地為直鏈或帶有支鏈的C1-C10亞烷基，並且T為CR，其中R為氫、R1-R4所定義的基團或三價原子(如N、P或Al)。
相對應於式(I)，在根據本發明的方法中的基於聚矽氧烷的聚醯胺在其主鏈上必須含有聚矽氧烷組份。但是，基於聚矽氧烷的聚醯胺在側基或支鏈部分可以含有聚矽氧烷組份。
X、Y、DP及R1-R4在基於聚矽氧烷的聚醯胺的每一重複單元中可以是相同的。在這樣的情況下，基於聚矽氧烷的聚醯胺就是直鏈的均聚物。但是，基於聚矽氧烷的聚醯胺的重複單元中的X、Y、DP及R1-R4可以不相同。在這種情況下，得到其中重複單元以無規、交替或嵌段的形式依次排列共聚物。
根據本發明的熔紡合成纖維可以作為均聚物、作為上述共聚物之一、作為一種或多種均聚物或共聚物的物理混合物、或者作為一種或多種共聚物與一種或多種均聚物的物理混合物，含有式(I)的基於聚矽氧烷的聚醯胺。
在本發明的範圍內，術語「成纖合成高聚物」是指對本領域技術人員已知的或將來開發的能夠在熔融狀態下紡絲的合成高聚物。聚醯胺(如尼龍-6或尼龍-4，6，特別是尼龍-6，6)是優選的成纖合成高聚物。
式(I)的添加劑由美國專利第6,051,216號及美國專利第5,981,680號已知，並在此文獻中被描述為用在頭髮、皮膚和腋下化妝品中作為膠凝劑。令人驚訝地，我們發現，含有式(I)的添加劑的熔紡合成纖維顯示出降低了的靜電荷及斷開長度(opening length)。後者在10至30mm之間、優選約20mm。
在根據本發明的熔紡合成纖維的特別優選的實現方案中，相對於成纖合成高聚物，纖維含有0.01至5重量％、特別優選值0.1至3重量％的添加劑。
在根據本發明的熔紡合成纖維的另一個優選的實際方案中，纖維還含有增容劑，並且，相對於成纖合成高聚物，添加劑和增容劑的重量為0.01至5重量％、優選0.1至3重量％，而纖維中所含添加劑和增容劑的比例優選80至＜100重量份、特別優選80至95重量份添加劑和優選＞0至20重量份、特別優選5至20重量份增容劑。
增容劑的選擇取決於所使用的成纖合成高聚物。在根據本發明的熔紡合成纖維的特別優選的實現方案中，成纖合成高聚物為尼龍-6，6並且增容劑為聚乙二醇。
本發明的基本目的還通過生產熔紡合成纖維的方法而實現，上述熔紡合成纖維包括成纖合成高聚物及添加劑，其中添加劑在成纖合成高聚物的生產過程中加入或在熔融前或熔融後加入成纖合成高聚物，並且添加劑是具有式(I)的重複單元的基於聚矽氧烷的聚醯胺 其中n是1-500(含端值)範圍內的數並表明了基於聚矽氧烷的聚醯胺的重複單元的數量，DP是基於聚矽氧烷的聚醯胺的聚矽氧烷組份的平均聚合度並且在1-700(含端值)的範圍內，X選自具有1-30個碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，Y選自具有1-40碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，R1-R4基團中的每一者獨立地選自甲基、乙基、丙基、異丙基、聚矽氧烷鏈、苯基以及被1-3個選自甲基和乙基的基團取代的苯基；並且對這些纖維進行熔紡。
在根據本發明的方法的優選的實現方案中，基於聚矽氧烷的聚醯胺的n值為1-100(含端值)，DP為10-500(含端值)，X選自具有3-10個碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，Y選自具有1-20個碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，R1-R4的每一者選自甲基和乙基。
在根據本發明的方法的特別優選的實現方案中，基於聚矽氧烷的聚醯胺的n值為4-25(含端值)，DP為15-100或最優選為15-45(含端值)，X選自具有5-10碳原子或最優選為10個碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，Y選自具有2-6個碳原子的或最優選為6個碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，R1-R4的每一者都是甲基。
此外，根據本發明並具有式(I)的重複單元的的方法中所使用的添加劑可以具有以下組合物Y。
(a)Y的亞烷基鏈可以任選地和額外地在亞烷基組份中含有下列結構中的至少一個(i)1-3個醯胺鍵，(ii)C5或C6環烷基，和(iii)任選地被1-3個各自獨立的C1-C3烷基取代的亞苯基。
(b)Y的亞烷基鏈本身可以任選地為下列結構中的至少一個所取代。
(i)羥基，(ii)C3-C8環烷基，(iii)1-3個各自獨立的C1-C3烷基或任選地被1-3個各自獨立的C1-C3烷基取代的苯基，(iv)C1-C3烷羥基，或(v)C1-C6烷基胺基。
(c)Y可與Z相同，Z為T(R20)(R21)(R22)，其中(R20)、(R21)和(R22)各自獨立地為直鏈或帶有支鏈的C1-C10亞烷基，並且T為CR，其中R為氫、R1-R4所定義的基團或三價原子(如N、P或Al)。
相對應於式(I)，在根據本發明的方法中的基於聚矽氧烷的聚醯胺在其主鏈上必須含有聚矽氧烷組份。但是，基於聚矽氧烷的聚醯胺在側基或支鏈部分可以含有聚矽氧烷組份。
在根據本發明的方法中，添加劑可以是具有式(I)的重複單元的基於聚矽氧烷的聚醯胺，其中X、Y、DP及R1-R4對每一重複單元都相同。在此情況下，基於聚矽氧烷的聚醯胺是直鏈均聚物。
類似地，在根據本發明方法中，添加劑可以是X、Y、DP及R1-R4的差別在於重複單元不一樣的基於聚矽氧烷的聚醯胺。在此情況下，在根據本發明的方法中使用其中重複單元以無規、交替或嵌段的方式依次排列的共聚物為添加劑。
最後，在根據本發明的方法中，式(I)的基於聚矽氧烷的聚醯胺以形式使用-一種或多種上述均聚物或共聚物的混合物，或-一種或多種共聚物與一種或多種的均聚物的混合物。
令人驚訝的是，包括使用基於聚矽氧烷的聚醯胺作為添加劑的根據本發明的方法使擠出機頭中的壓力的平均值及變化範圍將降低並使噴嘴壓力降低。
在本發明的範圍內，成纖合成高聚物應被理解為本領域的技術人員已知的或將來開發的能夠在熔融狀態下紡絲的合成高聚物。聚醯胺(如尼龍-6或尼龍-4，6，特別是尼龍-6，6)是優選的成纖合成高聚物。
在根據本發明的熔紡合成纖維的特別優選的實現方案中，相對於成纖合成高聚物，所使用的添加劑的比例為0.01至5重量％、特別優選0.1-3重量％。
在根據本發明的熔紡合成纖維的另一個優選的實際方案中，還使用了增容劑，其中，相對於成纖合成高聚物的重量，添加劑和增容劑的重量為0.01至5重量％、優選0.1至3重量％，而所使用的添加劑和增容劑的比例優選80至＜100重量份、特別優選80至95重量份的添加劑和優選＞0至20重量份、特別優選5至20重量份的增容劑。
增容劑的選擇取決於所使用的成纖合成高聚物。在根據本發明的方法的特別優選的實現方案中，成纖合成高聚物為尼龍-6，6並且增容劑為聚乙二醇。
如以上已提及的，添加劑可以在成纖合成高聚物的生產過程中加入，而添加劑可以與增容劑一起加入。在此種情況下，添加劑以及(如果適用的話)增容劑優選以水分散物的形式加入。
也已經提及，添加劑可以在熔融前加入成纖合成高聚物熔融，而添加劑可以與增容劑一起加入。在此情況下，成纖合成高聚物的顆粒可與添加劑以及(如果適用的話)增容劑的粉末或顆粒混合併一起加入擠出機。另外，可以將添加劑以及(如果適用的話)增容劑的水分散物施於成纖合成高聚物的顆粒上(例如通過噴霧進行)，此後將顆粒乾燥並加入擠出機。
最後，如以上已提及的，可以將添加劑(如果適用的話，與增容劑一起)在熔融之後一起加入成纖合成高聚物中，此處，將添加劑以及(如果適用的話)增容劑以顆粒或處於熔化狀態的形式加入熔融的加成纖合成高聚物中。
實施例以下結合下列實施例更詳細地描述本發明。
對比例1溶液粘度為2.55(在25℃下、在90％的乙酸溶液中，以烏氏粘度計測得)的尼龍-6，6，在單螺杆擠出機中在307℃下熔化，並通過72孔(孔直徑為200μm)的紡絲頭紡絲，牽伸係數為14，所紡出的絲進入長1200mm、寬150mm的驟冷絲室，其中驟冷空氣流量為300m3/h，並以450m/min的速度纏繞。所得的紗線為350dtex/f72。
實施例1將尼龍-6，6除使用2重量％添加劑第8179號(可從Dow Corning得到，並且具有(Ia)的結構)外，如對比例1紡絲。
其中將添加劑在熔融前以被研磨後的平均粒度0.6至1.6mm的形式(使用重量計量裝置(Engelhard system))逐漸加入。
實施例2尼龍-6，6除使用2重量％的添加劑第8178號(可從Dow Corning購得)外，如實施例1紡絲。添加劑第8178號由式(Ia)的添加劑85-90重量份和作為增容劑的聚乙二醇10-15重量份組成。該添加劑在使用前研磨和過篩。使用粒度為0.6至3mm的篩分部分。
實施例3尼龍-6，6除使用1重量％的添加劑第8178號(可從Dow Corning購得)外，如實施例2紡絲。
表1中列出了擠出機頭壓力EP並在括號中列出了其變化範圍。另外，表1中還含有紡絲頭壓力MP及可紡性評價。實施例1-3與對比例1的對比表明，式(Ia)的添加劑以及(如果適用的話)增容劑聚乙二醇的使用降低了紡絲頭壓力。實施例2和3與對比例1的對比表明，當使用添加劑和增容劑時，擠出機頭壓力EP減小。實施例1和3與對比例1的對比表明，添加劑和(如果適用的話)增容劑的使用降低了擠出機頭壓力變化範圍。
表1
對比例2對比例1中所得到的尼龍紗線，以可購得的含水前處理劑進行後處理。被後處理過的紗線的磨擦[cN]和磨擦係數用Rothschild F-計測量(以犁鏵的形式排列的五個陶瓷刀具銷，抱合角180°，預張力5cN)，而靜電荷[kV/m]用Ehex裝置(Rothschild F-計的附件)對各種速度進行測量。
實施例4對實施例1中所得到的尼龍-6，6紗線依照對比例2進行後處理並進行測量。
實施例5對實施例2中所得到的尼龍-6，6紗線依照對比例2進行後處理並進行測量。
表2顯示了對比例2及實施例4和5中尼龍紗線的在不同測試速度下的摩擦，摩擦係數和靜電荷。
表2
實施例4和5與對比例2的對比表明，與對比例2的尼龍-6，6紗線相比，含有式(Ia)的添加劑和(如果適用的話)增容劑聚乙二醇的尼龍-6，6紗線至少在測試速率為100和200m/min時顯示出低得多的靜電荷。實施例5表明，靜電荷可以在整個測試速度範圍內實際上被消除。
權利要求
1.包含成纖合成高聚物和添加劑的熔紡合成纖維，其中添加劑是具有式(I)所示的重複結構單元的基於聚矽氧烷的聚醯胺。 其中n是包括端值的範圍1-500內的數並且表明了基於聚矽氧烷的聚醯胺的重複單元數，DP是基於聚矽氧烷的聚醯胺的聚矽氧烷組份的平均聚合度並且在包括端值的範圍1-700內，X選自具有1-30個碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，Y選自具有1-40個碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，R1-R4基團中的每一者是獨立地選自甲基、乙基、丙基、異丙基、聚矽氧烷鏈、苯基和被1-3個選自甲基和乙基的基團取代的苯基。
2.根據權利要求1的熔紡合成纖維，其中n值在包括端值的範圍1-100內，DP在包括端值的範圍10-500內，X選自具有3-10個碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，Y選自具有1-20個碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，R1-R4中的每一者選自甲基和乙基。
3.根據權利要求2的熔紡合成纖維，其中n值在包括端值的範圍4-25內，DP在包括端值的範圍15-45內，X選自具有5-10個碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，Y選自具有2-6個碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，R1-R4為甲基。
4.根據權利要求1的熔紡合成纖維，其中纖維是聚醯胺。
5.根據權利要求1的熔紡合成纖維，其中相對於成纖合成高聚物，纖維包含0.01至5重量％的添加劑。
6.根據權利要求5的熔紡合成纖維，其中纖維還包含增容劑，並且相對於成纖合成高聚物，添加劑和增容劑的總重量是0.01至5重量％。
7.根據權利要求6的熔紡合成纖維，其中成纖合成高聚物是尼龍-6，6，並且增容劑是聚乙二醇。
8.包含成纖合成高聚物和添加劑的熔紡合成纖維的生產方法，該方法包括(a)在成纖合成高聚物的生產過程中加入添加劑，或者(b)在成纖合成高聚物熔融前或後加入添加劑，其中添加劑是具有式(I)的重複單元的基於聚矽氧烷的聚醯胺 其中n是包括端值的範圍1-500內的數並且表明了基於聚矽氧烷的聚醯胺的重複單元數，DP是基於聚矽氧烷的聚醯胺的聚矽氧烷組份的平均聚合度並且在包括端值的範圍1-700內，X選自具有1-30個碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，Y選自具有1-40個碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，R1-R4基團中的每一者是獨立地選自甲基、乙基、丙基、異丙基、聚矽氧烷鏈、苯基和被1-3個選自甲基和乙基的基團取代的苯基；和熔紡這些纖維。
9.根據權利要求8的方法，其中n值在包括端值的範圍1-100內，DP在包括端值的範圍10-500內，X選自具有3-10個碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，Y選自具有1-20個碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，R1-R4中的每一者選自甲基和乙基。
10.根據權利要求9的方法，其中n值在包括端值的範圍4-25內，DP在包括端值的範圍15-45內，X選自具有5-10個碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，Y選自具有2-6個碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，R1-R4為甲基。
11.根據權利要求8的方法，其中成纖合成高聚物是聚醯胺。
12.根據權利要求8的方法，其中相對於成纖合成高聚物，纖維還包含0.01至5重量％的添加劑。
13.根據權利要求12的方法，其中加入增容劑，相對於成纖合成高聚物，添加劑和增容劑的總量為0.01至5重量％。
14.根據權利要求8的方法，其中加入增容劑，並且其中成纖合成高聚物是尼龍-6，6，並且增容劑是聚乙二醇。
15.根據權利要求8的方法，其中添加劑在成纖合成高聚物的生產過程中加入，並且添加劑的形式是水分散物。
16.根據權利要求8的方法，其中添加劑與增容劑在成纖合成高聚物的生產過程中加入，並且添加劑和聚合物的形式是水分散物。
17.根據權利要求8的方法，其中在成纖合成高聚物熔融前將成纖合成高聚物的顆粒與添加劑的顆粒相混合併加入擠出機。
18.根據權利要求8的方法，其中在成纖合成高聚物熔融前將成纖合成高聚物的顆粒與添加劑的粉末相混合併加入擠出機。
19.根據權利要求8的方法，其中在成纖合成高聚物熔融前將成纖合成高聚物的顆粒與添加劑和增容劑的顆粒相混合併加入擠出機。
20.根據權利要求8的方法，其中在成纖合成高聚物熔融前將成纖合成高聚物的顆粒與添加劑和增容劑的粉末相混合併加入擠出機。
21.根據權利要求8的方法，其中在成纖合成高聚物熔融前將添加劑的水分散物施於成纖合成高聚物的顆粒上、將顆粒乾燥並加入擠出機。
22.根據權利要求8的方法，其中在成纖合成高聚物熔融前將增容劑和添加劑的水分散物施於成纖合成高聚物的顆粒上、將顆粒乾燥並加入擠出機。
23.根據權利要求8的方法，其中在熔融後將添加劑加入成纖合成高聚物中。
24.根據權利要求23的方法，其中添加劑以顆粒的形式加入到熔融的成纖合成高聚物中。
25.根據權利要求23的方法，其中在熔融狀態下將添加劑加入到熔融的成纖合成高聚物之中。
26.根據權利要求8的方法，其中在熔融後將添加劑及增容劑加入成纖合成高聚物。
27.根據權利要求26的方法，其中添加劑及增容劑以粒狀的形式加入到熔化的成纖合成高聚物中。
28.根據權利要求26的方法，其中在熔融狀態下將添加劑及增容劑加入到熔融的成纖合成高聚物中。
全文摘要
本文描述了熔紡合成纖維及纖維的生產方法，纖維包括成纖合成高聚物及具有式(I)的重複單元的基於聚矽氧烷的聚醯胺如Ⅰ式其中n是1－500(含端值)範圍內的數並表明了基於聚矽氧烷的聚醯胺的重複單元的數量，DP是基於聚矽氧烷的聚醯胺的聚矽氧烷組份的平均聚合度並且在1－700(含端值)的範圍內，X選自具有1－30個碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，Y選自具有1－40碳原子的直鏈或帶有支鏈的亞烷基鏈，R
文檔編號C08L71/00GK1534115SQ20041002964
公開日2004年10月6日 申請日期2004年3月26日 優先權日2003年3月27日
發明者S·穆尼, R·克內, B·康拉德, 肖峭, R·施內爾, , S 穆尼, 詼 申請人:高性能聚醯胺有限公司