CN101310048A - 改进的聚酰胺纱线纺丝方法和经改性的纱线 - Google Patents
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Abstract
公开了一种纺丝聚酰胺长丝的方法，并提供纱线，其包括以下步骤：向熔体挤出机提供聚酰胺聚合物；提供能够使该聚酰胺聚合物支化的三氨基化合物；将所述三氨基化合物在注入位置加入到所述熔体挤出机中，选择该注入位置以向所述三氨基化合物和所述聚酰胺聚合物提供足够的接触时间以形成熔融聚合物；熔融所述聚酰胺聚合物；和挤出该熔融聚合物以形成支化的聚酰胺聚合物长丝。由改性的尼龙66聚合物形成的聚酰胺纱线具有40到55的甲酸相对粘度(RV)，具有60％～100％的断裂伸长率，三氨基化合物的含量为0.01～0.10wt.％，由额外包括小于约2.0的牵伸比的所述方法提供。
Description
发明领域
本发明涉及对通过熔融挤出的合成聚酰胺聚合物纱线制造的改进和涉及该方法提供的改性纱线。更具体地，该改进的方法包括以下步骤：在熔融挤出机中改性聚合物，传送所述经改性的聚合物熔体到长丝形成阶段，和在作为筒子纱(package of yarn)卷起之前传送到偶联的工艺步骤。任选地在工艺偶联的牵伸阶段中对根据本发明生产的纱线进行牵伸，以形成部分取向丝(partially oriented yarns，POY)或牵伸取向丝(drawnoriented yarns)。
背景技术
美国专利No.4,721,650(Nunning等，转让给SOLUTIA INC.)公开了三官能胺三氨基壬烷(TAN)或4-氨基甲基-1，8-辛二胺作为聚合物链支化剂，从而改变纱线在高速纺丝中的性能。通常，将约0.01～1wt.％的TAN和相对粘度(在甲酸中测量)为50～80的N66(聚己二酰己二胺)聚合物一起使用，以获得在‘650专利中描述的好处。TAN改性的N66聚合物基纱线的好处最容易由部分取向丝(POY)获得。因此，‘650专利教导TAN改性的聚合物用于制造POY，并且最有利地用于POY牵伸变形中。在牵伸变形中(也称为摩擦假捻变形(FFT))，根据‘650专利的教导可以以高速度牵伸TAN改性的聚合物纱并使其变形。POY通常被称为用于FFT的喂入丝。已经假设TAN的少量添加有效地减少纱线的纺丝取向(spinorientation)，使得其更适合作为喂入丝。纺丝取向是指当纺丝速度提高时，通过施加在纱线上的气动阻力(aerodynamic drag force)造成的表观纱线伸长率。因此，TAN的作用是允许纺丝速度提高并且仍旧保持足够的纱线伸长率以实施喂入丝的FFT。
在先前的工作中，在高压釜中在聚合过程中将TAN加入到聚合物中。在后续的加工步骤中，将高压釜生产的经TAN改性的聚合物制成聚合物薄片(flake)。然后将所述薄片聚合物(也称为切片(chips)或颗粒状聚合物)用于聚合物再熔融过程，并通过熔融挤出机供给长丝纱线纺丝步骤。在更加普遍施行的纺丝工艺的纺丝速度下(＞4800米/分钟)，纱线发生明显的纺丝取向。然而，经TAN改性的N66聚合物纱线在韧性测试中也呈现出强度损失。这种强度损失在全牵伸丝(fully drawn yarns)中可以通过使用更高的牵伸比克服，但在变形中使用的部分取向丝中由于变形工艺的张力要求而难以克服。
已经假设纱线的强度损失，特别是在POY中，是由于聚合物的一些部分发生不希望的交联，并且这种交联聚合物与高压釜添加工艺有关。使用这种现有技术工艺，将TAN在短时间内注入高压釜中造成支化聚合物的局部高浓度，在那里反应继续进行形成交联，从而使前体形成高分子量聚合物或软凝胶。这种效应的一些证据是清洁之间的短高压釜寿命(普通聚合物的1/3到1/2)、在聚合物中观察到的凝胶颗粒和对于在高压釜寿命末期制造的聚合物观察到的较差的纺丝性能。
发明内容
本发明提供一种将聚酰胺聚合物纺丝成为合成聚酰胺复丝(multifilament yarn)的改进的方法，所述聚酰胺聚合物在纺丝步骤前经过改性，该改进的方法包括以下步骤：向熔体挤出机提供聚酰胺聚合物切片，熔融所述切片并在一段时间内将熔融聚合物推进(fbrwarding)到挤出模头，形成至少一根长丝(single filament)，在空气流中骤冷所述长丝，使用喂入辊组件(feed roll assembly)将骤冷后的长丝传送到牵伸区域，在其中任选地牵伸所述长丝从而将其强度提高由牵伸比决定的量；独立选择牵伸比，并且牵伸比等于牵伸辊组件的表面速度和喂入辊组件的表面速度的商，和将任选地牵伸过的长丝传送到卷纱组件(winding assembly)并将长丝卷在管芯上。在本文中，该方法的改进可包括在将聚合物熔融之前在挤出机入口接触三氨基化合物，该三氨基化合物能够与聚合物反应，例如支化所述聚合物，从而所述三氨基化合物和聚合物变为熔融状态的时间少于或等于约12分钟。
根据本发明的实施方案，用于纺丝聚酰胺复丝的方法包含以下步骤：向熔体挤出机提供聚酰胺聚合物切片，熔融所述聚合物切片并在一段时间内将熔融的聚合物推进到挤出模头，形成长丝，骤冷所述长丝，根据牵伸比任选地牵伸所述长丝并卷起该长丝；改进包含：在熔融聚合物之前在挤出机入口提供三氨基化合物，该三氨基化合物能够支化所述聚合物，从而其中三氨基化合物和聚合物被熔融的时间少于约12分钟。
根据本发明方法的实施方案，三氨基化合物选自由TAN(三氨基壬烷，也称为4-氨基甲基-1，8-辛二胺)和TREN(三-(2-氨基乙基)胺)组成的组。
根据本发明的方法的实施方案，牵伸比为约1～约2。
根据本发明的实施方案，提供一种包含尼龙66聚合物的合成聚酰胺纱线，其甲酸相对粘度(RV)为约40～约55并且断裂伸长率为约60％～约100％，TAN的含量为大约0.01～0.10wt.％，其中该纱线根据包括以下步骤的方法提供：向熔体挤出机提供聚酰胺聚合物切片，在熔融聚合物之前在入口处向挤出机提供TAN，从而其中TAN和聚合物被熔融的时间少于约12分钟，在一段时间内将熔融的聚合物推进到挤出模头，形成长丝，骤冷该长丝，将所述长丝汇聚(converging)成纱线和将该纱线传送到牵伸比为约1.0的加工步骤并卷起所述纱线。
根据本发明的实施方案提供一种包含尼龙66聚合物的合成聚酰胺纱线，其甲酸相对粘度(RV)为约40～约55并且断裂伸长率小于约60％，TAN含量为约0.01～0.10wt.％，其中所述纱线根据包括以下步骤的方法提供：向熔体挤出机提供聚酰胺聚合物切片，在熔融聚合物之前在入口处向挤出机提供TAN(三氨基化合物)，从而其中TAN和聚合物被熔融的时间少于约12分钟，在一段时间内将熔融的聚合物推进到挤出模头，形成长丝，骤冷该长丝，将所述长丝汇聚成纱线和将该纱线传送到牵伸比为约1.1～约2.0的加工步骤。
附图简述
图1A为现有技术使用三氨基化合物改性聚酰胺聚合物并将该聚合物熔融纺丝形成聚酰胺纱线的工艺设备图示。
图1B为本发明使用三氨基化合物改性聚酰胺聚合物并将该聚合物熔融纺丝形成聚酰胺纱线的工艺设备图示。
图2是与现有技术比较本发明的方法所实现的纱线质量改进的图示。
发明详述
本发明提供一种通过改进的熔融挤出工艺生产的合成聚酰胺聚合物纱线。该改进的工艺可以包括以下步骤：提供聚酰胺聚合物以在螺杆类挤出机中熔融，在熔融所述聚合物时在挤出机中使用三氨基化合物改性该聚合物，将经过改性的聚合物熔体传送到长丝形成阶段，由所述聚合物熔体通过经过喷丝板(具有对应每根长丝的毛细孔)形成长丝，在经调节的空气中冷却并固化所述长丝，将所述长丝汇聚成纱线，向所述纱线施加初级纱线油剂(primary yarn finish oil)，将所述纱线传送到偶联的牵伸阶段，根据牵伸比(等于牵伸棍组件的表面速度与喂入辊组件的表面速度的商)任选地牵伸所述纱线，和在管芯上卷起所述纱线成为复丝筒子纱。这种根据本发明生产的复丝是部分取向丝(POY)或全牵伸丝(FDY)，特征在于它们各自的断裂伸长率并根据工艺牵伸比决定。
图1A是现有技术使用三氨基化合物改性聚酰胺聚合物并将该聚合物熔融纺丝形成聚酰胺纱线的工艺设备的图示。在图1A中，容器10将尼龙66盐(nylon 66 salt)，即聚己二酸己二铵(polyhexamethylenediammonium adipate)和任选的共聚酰胺盐提供给高压釜20，在那里所述盐在热和压力下聚合形成尼龙聚合物。容器30向高压釜20提供TAN，即三氨基壬烷，一种能够支化尼龙66聚合物的三官能胺。根据现有技术工艺，加入TAN的量等于0.075～0.125mol％。将经TAN改性的聚合物输送到图1A中的设备40并造粒或切片形成聚合物切片的形式(也称为薄片或粒)。将聚合物切片贮存在容器50中以供给熔体挤出机70，在挤出机中将聚合物熔融并传送到熔融纺丝头，在那里用计量泵80向熔体加压，过滤通过90并通过喷丝板95挤出从而形成长丝100。将长丝100在经过调节的(conditioned)空气流105中冷却并在110处汇聚成纱线并同时施加油剂。将汇聚成的纱线115通过喂入辊组件120经设备130传送，在设备130处在纱线经过牵伸辊组件140之前可以施加热流体(如蒸汽)。喂入辊组件120和牵伸辊组件140包含牵伸阶段，其中可以通过喂入辊和拉伸辊组件之间的圆周速度的不同牵伸纱线。它们各自速度之比(牵伸辊除以喂入辊)为牵伸比。纱线从牵伸辊组件向前传送经过可含有经加热的流体(例如蒸汽)的处理区域150，然后围绕管芯180卷起成为筒子纱190。牵伸辊140和纱线络筒机(yarn package winder)之间的中间辊可用于在卷纱中控制纱线的张力以获得好的卷装成形(packagebuild)。可在卷起之前任选地交缠纱线以保持纱线良好的内聚(coherence)并向纱线提供节结构(nodal structure)。根据前文描述的一般的聚合物生产和纱线纺丝的公开在F.Fourné的专著Synthetic Fibers，Machines andEquipment，Manufacture and Properties，Hanser Publishers，Munich，1998中提供；特别见第4章。
图1B是本发明使用三氨基化合物改性聚酰胺聚合物并将该聚合物熔融纺丝形成聚酰胺纱线的工艺设备的图示。在图1B中，聚合物切片贮存在容器50中以供给熔体挤出机70。在添加TAN之前聚合物切片具有约45的甲酸RV。容器60提供进料到熔体挤出机70的能交联尼龙66的TAN，即三氨基壬烷，一种三官能胺。在入口向挤出机提供TAN使其在聚合物熔融之前与聚合物切片混合。提供的TAN的量为约0.05～约0.1wt.％。在挤出机熔融过程中，其中三氨基化合物和聚合物被熔融的时间少于约10分钟。之后，聚合物被熔融并传送到熔融纺丝头，在那里通过计量泵80向熔体加压，过滤通过90并经过喷丝板95挤出从而形成长丝100。将长丝100在经过调节的空气流105中冷却并在110处汇聚成纱线同时施加油剂。用喂入辊组件120将汇聚的纱线115传送通过设备130，在设备130中可以在纱线经过牵伸辊组件140之前施加热流体(例如蒸汽(steam))。喂入辊组件典型地具有约4300～约5900米/分钟的圆周速度。喂入辊组件120和牵伸辊组件140包含牵伸阶段，在该阶段可以通过喂入辊和牵伸辊组件之间圆周速度的不同牵伸所述纱线。它们各自速度之比(牵伸辊除以喂入辊)为牵伸比。为了制造POY，牵伸比为约1.0。纱线从牵伸辊组件输送经过处理区150(其可以包含加热的流体，例如蒸汽)，然后围绕管芯180卷起成为筒子纱190。牵伸辊140和纱线络筒机之间的中间辊可用于在卷纱中控制纱线的张力以获得好的卷装成形。可在卷起之前任选地交缠纱线以保持纱线良好的内聚并向纱线提供节结构。
根据本发明的部分取向丝(POY)可包括特征在于断裂伸长率为约70％～约95％的那些。POY断裂伸长率由所述工艺的喂入辊速度决定。当喂入辊的速度为4400米/分钟时，获得93％的POY伸长率，当喂入辊的速度为5900米/分钟时获得70％的POY伸长率。此关系基本上是线性的并允许一定范围的伸长率。
观察到POY的产率受到TAN使用的正面影响。例如，在不加入TAN时在给定喂入辊速度下的POY的伸长率可以与具有有效量TAN的工艺喂入辊速度有关。在TAN为0.09wt.％的情况下，在喂入辊速度为5000米/分钟时POY伸长率达到85％。不使用TAN时，在喂入辊的速度为3500米/分钟时达到85％的相同的POY伸长率。在不使用TAN时，只有在降低POY伸长率和使纱线不太适于牵伸变形的情况下才能通过提高工艺喂入辊速度提高产率。
本发明的纱线呈现出“质量指标”(“quality index”)的改进，其中“质量指标”定义为断裂伸长率和韧性(克/旦)的乘积的平方根。质量大约是应力应变曲线下的面积。其与TAN浓度的关系对于所述两种方法在图2中绘出。
美国专利5,750,215(Steele等)公开了制备牵伸丝(也称为全牵伸丝或FDY)的方法，其公开的内容作为参考并入本文。Steele等的‘215专利教导用于制造具有高断裂伸长率(如22～60％)的高度取向N66纱线的高速纺丝工艺。但是，根据Steele等的方法制备的纱线的断裂伸长率的提高可通过改变“滑移比率”(“slip ratio”)实现；在‘215专利的图5中等于纱线速度与喂入辊速度之比。这种改变和改变纱线的牵伸比一样有效。结果是能够相应地制备伸长率为＞60％～约100％的更高伸长率的部分取向丝。可以使用Steele等在‘215专利中公开的方法和设备制备根据本发明的一般教导的牵伸丝或FDY(包含通过熔体挤出机添加加入到聚合物中的TAN)。
如本领域中所知，尼龙66基聚酰胺具有聚合物链末端氨基基团和末端羧基基团。三氨基化合物(如TAN和TREN)能够与聚酰胺聚合物链的一个或最多三个末端羧基基团发生化学反应。此类反应的结果是聚合物被支化。本文中，支化的含义是三氨基化合物产生支化的聚酰胺聚合物的能力。但是，这个支化定义并非限定性的定义。而且，该支化定义并非是对形成支化聚合物的任何潜在化学机理的限制或详细描述。
测试方法
聚酰胺的相对粘度(RV)是指在25℃8.4wt.％聚酰胺聚合物在含有10wt.％水的甲酸溶剂中的溶液中测得的溶液和溶剂粘度之比。
测试方法
韧性和断裂伸长率由纱线根据ASTM D2256使用10in(25.4cm)标距试样，在65％RH和70°F，在拉伸速率为60％每分钟下测得。断裂伸长率根据ASTM D955测得。
测试方法
“质量指标”定义为断裂伸长率百分量与韧性乘积的平方根。
“质量指标”＝[％伸长率×韧性(克/旦)]1/2
测试方法
退浆收缩(Boil-Off Shrinkage，BOS)根据美国专利No.3,772,872第3栏，49行～第3栏，66行的方法测定。
X射线散射
测试方法
X-射线散射测试基于由纽约Brookhaven National Laboratory，National Synchrotron Light Source(NSLS)获得的数据实施。
测试方法
NSLS是由U.S.Department of Energy′s Office of Basic EnergyScience资助的国家用户研究机构。NSLA的两个电子贮存环(electronstorage ring)为重点在聚合物的化学/材料研究提供强X-射线源。
测试方法
本文中使用联合的小角X-射线散射(SAXS)和广角X-射线散射(WAXS)技术来收集纱线的的X-射线图案。两维分析技术提供了无定形区域的间隔(spacing of amorphous regions)、长周期间隔(long periodspacing)、取向角和结晶完整性指数(crystalline perfection index，CPI)。
测试方法
用于获得SAXS和WAXS数据的等效方法如下所述。这些组合物的纤维的衍射图案的特征在于峰出现在约20°到21°和23°2θ散射角的两个显著的赤道X-射线反射(equatorial X-ray reflections)。X-射线图案记录在Xentronics面探测器(X200B型，10cm直径，512×512分辨率)上。X-射线源是使用铜放射源(CU K-α，1.5418埃波长)的在40kV和35mA运行的Siemens/Nicolet(3.0kW)发生器。在距离照相机10cm处将0.5mm平行光管(collimator)与试样一起使用。将探测器定中心在20度(2θ)角以获得最大分辨率。数据采集的曝光时间从10～20分钟不等，以获得最佳的信号水平。
测试方法
在面探测器上的数据采集从使用用于校正探测器各个位置的相对探测效率的Fe55放射源的初始校准开始。然后使用空白试样架获得背景扫描，从而确定并从最终的X-射线图案中除去X-射线束的空气散射。数据也要通过使用基准板(fiducial plate)针对探测器的曲率进行校正，其中基准板在与探测器表面相连的方格栅(square grid)上含有等间距的孔。样品纤维架(sample fiber mounting)是垂直的，0.5～1.0mm厚和约10mm长，在赤道方向或与纤维轴垂直的方向收集散射数据。计算机程序通过在适合的方向构建一个截面结构分析X-射线衍射数据、平滑数据并测量峰的位置和半峰全宽(full width at half maximum)。
尼龙66以及尼龙66和6的共聚物中结晶度(crystallinity)的X-射线衍射测量是结晶完整性指数(CPI)(如P.F.Dismore和W.O.Statton，J.Polym.Sci.Part C，No.13，pp.133-148，1966中所教导)。观察到在21°和23°2θ的两个峰的位置的迁移，并且随着结晶度提高，峰迁移得进一步分开并且接近对应基于Bunn-Garner 66尼龙结构的“理想”位置的位置。该峰位置的迁移提供了测量尼龙66中结晶完整性指数的基础：
CPI＝[d(外)/d(内)]-1×1/(0.189)×(100)
其中d(外(outer))和d(内(inner))分别是23°和21°的峰的Bragg`d`间距，而分母0.189是Bunn和Garner报道的结晶良好的(well-crystallized)尼龙66的d(100)/d(010)值(Proc.Royal Soc.(London)，A189，39，1947)。基于2θ值的等效的和更有用的方程式是：
CPI＝[2θ(外)/2θ(内)-1]×546.7
X-射线取向角(Orientation Angle)(Orient Angle)
使用相同的步骤(如前文CPI部分所讨论)获得并分析X-射线衍射图案。尼龙66以及尼龙66和6的共聚物的衍射图案在2θ约20°到21°和23°有两个显著的赤道反射。对于尼龙6一个显著的赤道反射发生在2θ约20°到21 °。使用约21°的赤道反射测量取向角。从图像数据文件创建与相当于经过赤道峰的方位角轨迹(azimuthal trace)的数据阵列。
取经背景校正的赤道峰的最大光密度一半处的以度表示的弧长作为取向角(Orient.Angle)(对向50％最大密度点的角)。
长周期间隔(LP间隔)和长周期强度(Long Period Intensity)(LP强度)
从Xentronics面探测器(X200B型，10cm直径，512×512分辨率)记录的小角X-射线散射(SAXS)图案获得LP间隔和LP强度。X-射线源是使用铜放射源(CU K-α，1.5418埃波长)在40kV和35mA运行的Siemens/Nicolet(3.0kW)发生器。在距离照相机40cm处将0.3mm平行光管与试样一起使用。对于多数尼龙纤维，在1°2θ附近观察到反射。将探测器定中心在0°(2θ)角以获得最大分辨率。数据采集的曝光时间从1/2～4小时不等，以获得最佳的信号水平。
在面探测器上的数据采集从使用用于校正探测器各个位置的相对探测效率的Fe55放射源的初始校准开始。然后使用空白试样架获得背景扫描，从而确定并从最终的X-射线图案中除去X-射线束的空气散射。数据也要通过使用基准板针对探测器的曲率进行校正，其中基准板在与探测器表面相连的方格栅上含有等间距的孔。样品纤维架是垂直的，0.5～1.0mm厚和约10mm长，在子午线方向或赤道方向收集散射数据。在子午线方向和与赤道方向平行的方向通过两个散射峰的强度最大值分析扫描图案。由于长周期间隔分布，将两个对称的SAXS点用PearsonVII函数拟合[参见：Heuval等，J.Appl.Poly.Sci.，22，2229-2243(1978)]，以获得最大强度、位置和半峰全宽。
使用如此得到的峰位置从Bragg Law计算长周期间隔(LP间隔)。对于小角度来说，其减少至1.5418/(sin(2θ))。计算SAXS长周期强度(LP强度)(针对一个小时的采集时间标准化)；用样品厚度(Mult.Factor)和曝光时间校正过的四个散射峰的平均强度。长周期强度(LP强度)是形成长丝的聚合物的无定形和结晶区域之间的电子密度的差异的量度；即：
LP强度＝[平均强度×Mult.Factor×60]/[采集时间(分钟)]
实施例
本实施例阐述制造部分取向的100旦68长丝尼龙66纱线(POY)的本发明的方法。采用使用图1B示出的纺丝机的方法。这些实施例和对比实施例中使用的所有的尼龙66聚合物薄片都是2.5wt.％的共聚酰胺。该共聚酰胺含量通过向己二酸己二胺盐(hexamethylene adipamide salt)中添加己二酸2-甲基戊二胺盐(2-methyl pentamethylene adipamide salt)提供。在添加TAN三氨基化合物前，该聚合物提供RV为48的纱线。将TAN以提供0.09wt.％的量与聚合物薄片一起加入挤出机。聚合物薄片和TAN在挤出机中在288℃熔融的同时停留时间少于10分钟。经过喂入辊组件和牵伸辊组件没有速度差异的牵伸阶段传送68长丝纱线。纱线获得与喂入辊组件速度(5000米/分钟)相等的速度。所述纱线的断裂伸长率为85％。
在另一100旦68长丝支数纱线的实验中，喂入辊速度提高到5900米/分钟。所生产的纱线具有70％的伸长率。
本对比实施例阐述了制造部分取向100旦68长丝尼龙66纱线(POY)的现有方法。采用使用图1A示出的纺丝机的方法。所使用的聚合物薄片在加入TAN三氨基化合物前提供RV为48的纱线。在所有实验中都观察到TAN的添加抑制RV约2-3RV单位。观察到纱线的最终RV高于含TAN和不含TAN的聚合物薄片的RV。将TAN加入到高压釜中，提供TAN的量等于0.09wt.％的聚合物薄片。经过喂入辊组件和牵伸辊组件没有速度差异的牵伸阶段传送68长丝纱线。纱线获得与喂入辊组件速度(3500米/分钟)相等的速度。所述纱线的断裂伸长率为85％。
在另一100旦68长丝支数纱线的实验中，喂入辊的速度提高到5000米/分钟。所生产的纱线具有70％的伸长率。
参考示出两条线C和D的图3对以上结果进行说明。线C是100旦68长丝纱线。线D是100旦34长丝纱线。每种含有TAN的纱线都通过本发明的挤出机添加方法在聚合物中添加0.09wt.％的TAN制备。构成各线C和线D的点是针对给定的喂入辊速度和恒定的纱线伸长率。垂直轴是在构成纱线的聚合物中不存在TAN的情况下，生成具有相同伸长率的纱线的喂入辊速度。线C和D有效地显示在聚合物中使用TAN的纺丝产率益处。也就是说，含有TAN的纱线可以在较高的喂入辊速度生产，从而与不含TAN的纱线相比提供相同伸长率的纱线。含TAN的纱线在纺丝中的较高产率提供了在纱线中保持了足够伸长率以在下游用于牵伸变形的纱线，例如POY。
表1示出了两种尼龙66纱线的X-射线广角散射数据对比。第一纱线(40旦13长丝)通过高压釜添加方法使用共聚酰胺聚合物生产。第二纱线(95旦68长丝)通过本发明的挤出机添加TAN到共聚酰胺的方法生产。也通过高压釜添加方式制备不含TAN的40旦13长丝对照纱线。也采用挤出机添加方式制备不含TAN的95旦68长丝纱线对照纱线。
表2示出了两种相同纱线对比的X-射线小角散射数据。第一纱线通过挤出机添加方法生产，第二纱线通过高压釜添加TAN到聚合物中的方法生产。
表1和表2中的这些数据显示，在通过两种不同的添加TAN的方法生产的纱线中存在结晶精细结构的差别。总的来说，高压釜添加TAN的方法提供了晶体参数(尺寸和完整性)变化较大的纱线。随着无定形体积分数的提高，存在无定形相分数和晶体之间间距的增加。可以观察到的晶体体积分数的小变化，多数是由于中间相体积分数的减少导致的。
相反，本发明的直接挤出机添加方法提供晶体参数变化较小或无变化的纱线。可以观察到具有更大的晶体间距的无定形水平体积分数的提高。观察到结晶特性的较大重排(a large rearrangement of crystallinecharacter is observed)，其中结晶体积分数百分比的提高由中间相体积分数的下降补偿。
表1
(广角X-射线散射)
| 添加方法 | ％TAN(重量百分数) | OA取向角 | Xcr晶体体积分数 | Xm中间相体积分数 | Xu无定形体积分数 | D100(埃)表观晶体宽度(apparentcrystal width) | CPI结晶完整性指数 |
| 高压釜(40旦13长丝纱线) | 0.0 | 11.2 | 0.171 | 0.434 | 0.395 | 65.2 | 67.63 |
| “ | 0.09 | 11.7 | 0.174 | 0.394 | 0.432 | 67.8 | 74.51 |
| 挤出机(95旦68长丝纱线) | 0.0 | 11.9 | 0.136 | 0.494 | 0.370 | 66.8 | 66.43 |
| “ | 0.09 | 12.5 | 0.154 | 0.431 | 0.415 | 66.6 | 65.77 |
表2
(小角X-射线散射)
| 添加方法 | ％TAN(重量百分数) | Lc(埃)晶体高度 | La(埃)无定形高度 | Lp(埃)长周期间隔 |
| 高压釜(40旦13长丝纱线) | 0.0 | 28.6 | 45.5 | 74.1 |
| “ | 0.09 | 30.6 | 51.1 | 81.7 |
| 挤出机(95旦68长丝纱线) | 0.0 | 27.7 | 40.2 | 67.9 |
| “ | 0.09 | 28.7 | 43.8 | 72.5 |
作为图2给出的数据示出在将三氨基化合物加入到聚合物的两种方法中作为TAN的wt.％浓度的函数的“质量指标”。质量指标大约是应力应变曲线下的面积，从而成为纱线强度保留的指示。曲线A和B分别对应高压釜和挤出机添加TAN。A/B的斜率比是(70.6/30)或2.4。图2中曲线A和B的这一比值显示，作为聚合物中TAN含量的函数，对于高压釜添加方法纱线的强度下降更快，是本发明的挤出机添加方法下降的2倍。
在实现本文此处和上述教导的优点的情况下，本领域技术人员可以对本发明进行改进。这些改进被认为是属于附加的权力要求所界定的本发明的范围之内。
Claims (15)
1.一种用于纺丝聚酰胺长丝的方法，该方法包含以下步骤：
向熔体挤出机提供聚酰胺聚合物；提供能够支化该聚酰胺聚合物的三氨基化合物；将所述三氨基化合物在注入位置加入到所述熔体挤出机中，其中选择该注入位置以向所述三氨基化合物和所述聚酰胺聚合物提供足够的接触时间以形成熔融聚合物；熔融所述聚酰胺聚合物；和挤出该熔融聚合物以形成长丝。
2.权利要求1的方法，进一步包含骤冷所述长丝。
3.权利要求2的方法，进一步包含牵伸所述长丝。
4.权利要求3的方法，进一步包含卷起所述长丝。
5.权利要求1的方法，其中所述接触时间少于约12分钟。
6.根据权利要求1的方法，其中所述三氨基化合物选自含有TAN和TREN的组。
7.根据权利要求1的方法，其中牵伸比为约1～约2。
8.包含尼龙66聚合物的合成聚酰胺纱线，具有约40到约55的甲酸相对粘度(RV)并具有约60％～约100％的断裂伸长率，三氨基化合物的含量为约0.01～0.10wt.％，其中所述纱线由包括小于约2.0的牵伸比的根据权利要求1的方法提供。
9.权利要求8的合成聚酰胺纱线，具有小于约60％的断裂伸长率和具有约1.1～约2.0的牵伸比。
10.在纺丝聚酰胺纱线的方法中包含以下步骤：
向熔体挤出机提供聚酰胺聚合物切片，熔融所述切片并在一段时间内推进熔融的聚合物到挤出模头，至少形成一根长丝，骤冷所述长丝，根据牵伸比任选地牵伸该长丝并卷起该长丝；改进包含：在挤出机入口提供能够支化聚合物的三氨基化合物，特征在于三氨基化合物和聚合物形成熔融聚合物的时间。
11.根据权利要求10的方法，其中所述三氨基化合物和聚合物形成熔融聚合物的时间少于约12分钟。
12.根据权利要求11的方法，其中所述三氨基化合物选自含有TAN和TREN的组。
13.根据权利要求12的方法，其中所述牵伸比为约1～约2。
14.含有尼龙66聚合物的合成聚酰胺纱线，具有约40～约55的甲酸相对粘度(RV)并具有约60％到约100％的断裂伸长率，三氨基化合物的含量为约0.01～0.10wt.％，其中所述纱线由包括约1.0的牵伸比的根据权利要求1的方法提供。
15.权利要求5的合成聚酰胺纱线，具有小于约60％的断裂伸长率和具有约1.1～约2.0的牵伸比。
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