CN103892569B - 一种刷丝、其制造方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种刷丝、其制造方法及其作为磨料丝的应用。本发明的刷丝由包含聚酰胺树脂基料和无机填料粒子的树脂组合物制成，其中在所述聚酰胺树脂基料中，半芳香族聚酰胺重复结构单元与全脂肪族聚酰胺重复结构单元的重量比为3:97‑43:57。本发明的刷丝即使在高速高压下使用，也依然保持了优异的使用寿命和良好的操作性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种刷丝，更具体而言，涉及一种由包含聚酰胺树脂基料和无机填料粒子的树脂组合物制成的刷丝。本发明还涉及该刷丝的制造方法及其作为磨料丝的应用。
背景技术
毛刷在工业上的应用非常广泛，取决于刷丝（刷毛）种类或特性等的不同，主要用于金属等被处理物表面的防尘、抛光、清洗或研磨等处理。这类刷丝一般是以热塑性树脂和无机填料粒子等为主要原料，通过熔融纺丝法制造的。如果无机填料粒子使用磨料粒子，刷丝有时也被特别地称为磨料丝。工业上主要使用磨料丝来进行金属工件的精整、抛光、研磨、去毛刺和倒角等。
JP2008-155311A公开了一种磨料丝，其是通过在热塑性树脂基料中添加5-40重量%的磨料粒子和0.01-0.3重量%无机粒子，然后将所获得的树脂组合物进行熔融纺丝而获得的。作为热塑性树脂，可以举出聚酰胺和聚酯等。该磨料丝具有抛光性好、耐疲劳性强等特点。
JP08-39436A公开了一种磨料丝，其是通过对包含聚酰胺树脂和10-30重量%磨料粒子的组合物进行熔融纺丝而制造的。该磨料丝具有抛光性好、耐疲劳性强等特点。
现有技术的磨料丝在高速高压下使用时，尤其是在高速高压下进行干式操作（比如，干式研磨或抛光）时，有时会出现磨损速度显著加快或断丝现象显著增加等问题，为此不得不提高毛刷的更替频率，由此导致使用成本显著上升。
另外，现有技术的磨料丝在高速高压下使用时，尤其是在高速高压下进行干式操作（比如，干式研磨或抛光）时，被处理物比如工件的表面上出现不规则的长条状划痕的趋势开始增加，而且抛光后的工件表面上有时会出现无光泽的痕迹，导致被处理物的成品率显著降低。
其他类型的刷丝在高速高压下使用时，也存在类似的问题。
因此，现有技术仍然需要一种刷丝，即使在高速高压下使用，也依然保持优异的使用寿命和良好的操作性能，提高被处理物的成品率。
发明内容
为了探明这些问题产生的具体原因，本发明的发明人进行了刻苦的研究并最终发现，刷丝在高速高压下使用时，刷丝与被处理物表面接触的部位可以达到很高的温度（有时可能达到220℃、230℃、240℃或250℃，甚至达到260℃，更甚至达到280℃）。在不受任何理论束缚的前提下，本发明的发明人认为，如此高的温度可能会导致与该部位接触的刷丝局部熔融或软化，而熔融或软化的刷丝显然更不耐磨损或更容易断裂，由此导致刷丝的磨损速度显著加快或断丝现象显著增加。而且，熔融或软化的刷丝会在被处理物的表面上形成局部涂膜，导致被处理物表面受到污染而出现无光泽的痕迹。另外，当刷丝熔融或软化时，热塑性树脂基料对无机填料粒子（尤其是磨料粒子）的保持力降低，无机填料粒子易于从刷丝表面脱落而嵌入被处理物的表面，成为异物或杂质，导致产生不规则的长条状划痕。
本发明的发明人经过进一步的研究发现，通过使用一种特定的树脂组合物来制造刷丝，就可以解决现有技术中存在的这些问题，并由此完成了本发明。
具体而言，本发明涉及以下方面的内容。
方面1. 一种刷丝，其特征在于，由包含聚酰胺树脂基料和无机填料粒子的树脂组合物通过纺丝法制成，其中所述聚酰胺树脂基料包含半芳香族聚酰胺重复结构单元，所述聚酰胺树脂基料还包含全脂肪族聚酰胺重复结构单元，并且所述半芳香族聚酰胺重复结构单元与所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元的重量比为3:97-43:57，优选20:80-40:60，
所述半芳香族聚酰胺重复结构单元选自下式（I）和下式（II）中的一种或多种，优选下式（I），
(I)
(II)
其中，R1和R4彼此独立地选自C6-14亚芳基，优选亚苯基，更优选选自对亚苯基和间亚苯基中的一种或多种，R2选自具有6至12个碳原子的脂肪族亚烃基，优选亚己基，更优选选自1,6-亚己基和2-甲基1,5-亚戊基中的一种或多种，R3选自具有4至12个碳原子的脂肪族亚烃基，优选亚丁基，
所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元选自下式（III）和下式（IV）中的一种或多种，优选下式（III），
(III)
(IV)
其中，R6为具有4至12个碳原子的脂肪族亚烃基，优选亚己基，R5选自具有4至10个碳原子的脂肪族亚烃基，优选选自亚丁基、亚辛基和亚癸基中的一种或多种，R7选自具有5至11个碳原子的脂肪族亚烃基，优选选自亚戊基、亚壬基、亚癸基和亚十一烷基中的一种或多种，
其中相对于所述聚酰胺树脂基料100重量份，所述无机填料粒子的量为5-100重量份，优选11-66重量份，更优选18-53重量份。
方面2. 前述方面任一项所述的刷丝，其中所述无机填料粒子是磨料粒子，优选选自二氧化硅、氧化铝、碳化硅和人造金刚石中的一种或多种，更优选碳化硅。
方面3. 前述方面任一项所述的刷丝，其中所述半芳香族聚酰胺重复结构单元衍生自对苯二甲酰己二胺（6T）、间苯二甲酰己二胺（6I）和对苯二甲酰2-甲基戊二胺（M5T）中的一种或多种，所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元衍生自己二酰己二胺（66）、癸二酰己二胺（610）和十二烷二酰己二胺（612）中的一种或多种。
方面4. 前述方面任一项所述的刷丝，其中所述刷丝的平均直径为0.2-5mm，优选0.4-3mm。
方面5. 一种刷丝的制造方法，其特征在于，包含以下步骤：
（1）混合所述聚酰胺树脂基料和所述无机填料粒子，获得树脂组合物，和
（2）将所述树脂组合物熔体纺丝，由此制造刷丝，
其中，所述聚酰胺树脂基料包含半芳香族聚酰胺重复结构单元，所述聚酰胺树脂基料还包含全脂肪族聚酰胺重复结构单元，并且所述半芳香族聚酰胺重复结构单元与所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元的重量比为3:97-43:57，优选20:80-40:60，
所述半芳香族聚酰胺重复结构单元选自下式（I）和下式（II）中的一种或多种，优选下式（I），
(I)
(II)
其中，R1和R4彼此独立地选自C6-14亚芳基，优选亚苯基，更优选选自对亚苯基和间亚苯基中的一种或多种，R2选自具有6至12个碳原子的脂肪族亚烃基，优选亚己基，更优选选自1,6-亚己基和2-甲基1,5-亚戊基中的一种或多种，R3选自具有4至12个碳原子的脂肪族亚烃基，优选亚丁基，
所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元选自下式（III）和下式（IV）中的一种或多种，优选下式（III），
(III)
(IV)
其中，R6为具有4至12个碳原子的脂肪族亚烃基，优选亚己基，R5选自具有4至10个碳原子的脂肪族亚烃基，优选选自亚丁基、亚辛基和亚癸基中的一种或多种，R7选自具有5至11个碳原子的脂肪族亚烃基，优选选自亚戊基、亚壬基、亚癸基和亚十一烷基中的一种或多种，
其中相对于所述聚酰胺树脂基料100重量份，所述无机填料粒子的量为5-100重量份，优选11-66重量份，更优选18-53重量份。
方面6. 前述方面任一项所述的制造方法，其中所述无机填料粒子是磨料粒子，优选选自二氧化硅、氧化铝、碳化硅和人造金刚石中的一种或多种，更优选碳化硅。
方面7. 前述方面任一项所述的制造方法，其中所述聚酰胺树脂基料包括：（1）选自PA 6T/M5T、PA
6T/6I、PA 66/6T、PA 6T、PA M5T、PA 9T、PA 10T、PA 11T、PA 12T、PA
MXD6和PA 10N中一种或多种的半芳香族聚酰胺；和（2）选自PA 66、PA 610、PA612、PA 116、PA 126、PA
1010、PA1212和PA 46中一种或多种的全脂肪族聚酰胺。
方面8. 前述方面任一项所述的制造方法，其中所述聚酰胺树脂基料包括：由（1）衍生自PA 6I、PA 6T、PA M5T、PA 9T、PA 10T、PA 11T、PA 12T、PA
MXD6和PA 10N中一种或多种半芳香族聚酰胺的重复结构单元和（2）衍生自PA 66、PA 610、PA612、PA 116、PA 126、PA 1010、PA1212和PA 46中一种或多种全脂肪族聚酰胺的重复结构单元构成的共聚物。
方面9. 前述方面任一项所述的刷丝或者由前述方面任一项所述的制造方法制造的刷丝作为磨料丝的应用。
技术效果
本发明的刷丝即使在高速高压下使用，也依然保持了优异的使用寿命和良好的操作性能（比如良好的抛光性能），有利于被处理物成品率的提高。
具体实施方式
下面对本发明的具体方式进行详细说明，但是需要指出的是，本发明的保护范围并不受这些具体方式的限制，而是由附录的权利要求书来确定。
本说明书提到的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献全都引于此供参考。除非另有定义，本说明书所用的所有技术和科学术语都具有本领域技术人员常规理解的含义。在有冲突的情况下，以本说明书的定义为准。
当本说明书以词头“本领域技术人员公知”、“现有技术”或其类似用语来导出材料、物质、方法、步骤、装置或部件等时，该词头导出的对象涵盖本申请提出时本领域常规使用的那些，但也包括目前还不常用，却将变成本领域公认为适用于类似目的的那些。
在本说明书的上下文中，除了明确说明的内容之外，未提到的任何事宜或事项均直接适用本领域已知的那些而无需进行任何改变。而且，本文描述的任何实施方式均可以与本文描述的一种或多种其他实施方式自由结合，由此而形成的技术方案或技术思想均视为本发明原始公开或原始记载的一部分，而不应被视为是本文未曾披露或预期过的新内容，除非本领域技术人员认为该结合是明显不合理的。
在没有明确指明的情况下，本说明书内所提到的所有百分数、份数、比率等都是以重量为基准的，除非以重量为基准时不符合本领域技术人员的常规认识。
本发明涉及一种刷丝，该刷丝由包含聚酰胺树脂基料和无机填料粒子的树脂组合物通过纺丝法（比如熔体纺丝法）制成。
根据本发明，所述树脂组合物中除了聚酰胺树脂基料和无机填料粒子之外，还可以以本领域常规使用的量包含本领域在制造刷丝时常规使用的各种添加剂，比如抗氧剂、酸吸收剂、水解稳定剂等，只要这些添加剂的引入或其具体用量对本发明预期效果的取得不产生不利影响即可。
根据本发明一个优选的方式，所述树脂组合物主要包含聚酰胺树脂基料和无机填料粒子，即，聚酰胺树脂基料和无机填料粒子的总重量占所述树脂组合物总重量的90%以上，优选95%以上，更优选99%以上、99.9%以上或者99.99%以上或更高。
根据本发明，所述聚酰胺树脂基料中必须包含半芳香族聚酰胺重复结构单元，而且，所述聚酰胺树脂基料中还必须进一步包含全脂肪族聚酰胺重复结构单元。
根据本发明，所述半芳香族聚酰胺重复结构单元选自下式（I）和下式（II）中的一种或多种，优选选自下式（I）。
(I)
式（I）中，R1选自C6-14亚芳基中的一种或多种，R2选自脂肪族亚烃基中的一种或多种。
(II)
式（II）中，R4选自C6-14亚芳基中的一种或多种，R3选自脂肪族亚烃基中的一种或多种。
根据本发明，所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元选自下式（III）和下式（IV）中的一种或多种，优选选自下式（III）。
(III)
式（III）中，R6和R5各自独立地选自脂肪族亚烃基中的一种或多种。
(IV)
式（IV）中，R7选自脂肪族亚烃基中的一种或多种。
在本说明书的上下文中，术语“C6-14亚芳基”指的是任选具有取代基并具有6至14个碳原子的亚芳基，比如可以举出亚苯基、亚萘基、亚蒽基、亚芴基、亚联苯基等。如其定义，所述亚芳基还可以任选被1至5个（优选1至3个或1至2个）选自卤素（比如氟、氯、溴和碘等）、C1-6脂肪族烃基（比如C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基等）、C1-6脂肪族烃氧基（比如C1-6烷氧基、C2-6烯氧基、C2-6炔氧基等）、C7-20芳烷基（比如苄基、苯乙基等）、C6-14芳基（比如苯基、萘基、芴基、联苯基等）和硝基的取代基取代，比如可以举出亚甲苯基、亚二甲苯基、2-苯基亚苯基、2,3-二氯亚苯基、2,3-二C1-6烷基亚苯基、2,5-二C1-6烷基亚苯基、2,3,5,6-四C1-6烷基亚苯基、2,3-二C1-6烷氧基亚苯基、2,5-二C1-6烷氧基亚苯基、2,3,5,6-四C1-6烷氧基亚苯基和2-硝基亚苯基等。
在本说明书的上下文中，术语“脂肪族亚烃基”指的是任选具有取代基的脂肪族的亚烃基。所述亚烃基可以是直链状的、支链状的或者环状的，比如可以举出（直链状、支链状或环状的）亚烷基、（直链状、支链状或环状的）亚烯基和（直链状、支链状或环状的）亚炔基，比如可以进一步举出亚正丁基、亚异丁基、亚仲丁基、亚叔丁基、亚正己基、亚异己基、2-乙基亚己基、亚正辛基、亚正癸基、亚正十二烷基、亚环己基；亚正丁烯基、亚异丁烯基、亚正己烯基、亚异己烯基、2-乙基亚己烯基、亚正辛烯基、亚正癸烯基、亚正十二烯基、亚环己烯基；亚正丁炔基、亚异丁炔基、亚正己炔基、2-乙基亚己炔基、亚正辛炔基、亚正癸炔基、亚正十二炔基、亚环己炔基等。如其定义，所述亚烃基还可以任选被选自卤素（比如氟、氯、溴和碘等）、C1-6脂肪族烃基（比如C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基等）、C1-6脂肪族烃氧基（比如C1-6烷氧基、C2-6烯氧基、C2-6炔氧基等）、C6-14芳基（比如苯基、萘基、芴基、联苯基等）、C7-20芳烷基（比如苄基、苯乙基等）和硝基的至少一种取代基取代，比如可以举出2-氯代亚正丁基、2,3-二C1-6烷基亚正己基、2-苯基亚正辛基、2-苄基亚正癸基、5-C1-6烷氧基亚正十二烷基、2,3-二C1-6烷基亚环己基和3-硝基亚正己基等。
根据本发明一个优选的方式，R1选自亚苯基中的一种或多种，比如可以举出对亚苯基和间亚苯基。
根据本发明一个优选的方式，R2选自具有6至12个碳原子的所述脂肪族亚烃基中的一种或多种，优选选自具有6至12个碳原子的所述亚烷基中的一种或多种，更优选选自亚己基中的一种或多种，比如可以举出1,6-亚己基和2-甲基1,5-亚戊基。
根据本发明一个优选的方式，R3选自具有4至12个碳原子的所述脂肪族亚烃基中的一种或多种，优选选自具有4至12个碳原子的所述亚烷基中的一种或多种，更优选选自亚丁基中的一种或多种，最优选1,4-亚丁基。
根据本发明一个优选的方式，R4选自亚苯基中的一种或多种，比如可以举出对亚苯基和间亚苯基。
根据本发明一个优选的方式，R5选自具有4至10个碳原子的所述脂肪族亚烃基中的一种或多种，优选选自具有4至10个碳原子的所述亚烷基中的一种或多种，更优选选自亚丁基（进一步优选1,4-亚丁基）、亚辛基（进一步优选1,8-亚辛基）和亚癸基（进一步优选1,10-亚癸基）中的一种或多种。
根据本发明一个优选的方式，R6选自具有4至12个碳原子的所述脂肪族亚烃基中的一种或多种，优选选自具有4至12个碳原子的所述亚烷基中的一种或多种，更优选选自亚己基中的一种或多种，最优选1,6-亚己基。
根据本发明一个优选的方式，R7选自具有5至11个碳原子的所述脂肪族亚烃基中的一种或多种，优选选自具有5至11个碳原子的所述亚烷基中的一种或多种，更优选选自亚戊基（进一步优选1,5-亚戊基）、亚壬基（进一步优选1,9-亚壬基）、亚癸基（进一步优选1,10-亚癸基）和亚十一烷基（进一步优选1,11-亚十一烷基）中的一种或多种。
根据本发明一个更为优选的方式，所述半芳香族聚酰胺重复结构单元衍生自对苯二甲酰己二胺（6T）、间苯二甲酰己二胺（6I）、对苯二甲酰2-甲基戊二胺（M5T）或其任意的组合。
根据本发明一个更为优选的方式，所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元衍生自己二酰己二胺（66）、癸二酰己二胺（610）、十二烷二酰己二胺（612）或其任意的组合。
根据本发明，所述聚酰胺树脂基料主要由所述半芳香族聚酰胺重复结构单元和所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元构成。所谓“主要”，指的是除了必要的聚合物端基和不可避免的杂质（比如引发剂残基等）外，所述聚酰胺树脂基料仅由所述半芳香族聚酰胺重复结构单元和所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元构成；虽然其他类型的重复结构单元（比如其他类型的聚酰胺重复结构单元，比如全芳香族聚酰胺重复结构单元）也可能引入该聚酰胺树脂基料中，但优选仅占所述聚酰胺树脂基料重量的5%以下，更优选2%以下，进一步优选0.5%以下，最优选不引入。
根据本发明，在所述聚酰胺树脂基料中，全部或一部分所述半芳香族聚酰胺重复结构单元与全部或一部分所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元可以以化学键合状态（共聚状态）存在，或者以物理混合状态（共混状态）存在，或者以两种状态任意组合的状态存在，并没有特别的限定，只要二者的重量比例满足（半芳香族聚酰胺重复结构单元/全脂肪族聚酰胺重复结构单元）=3:97-43:57（优选20:80-40:60）即可，或者（半芳香族聚酰胺重复结构单元/（半芳香族聚酰胺重复结构单元+全脂肪族聚酰胺重复结构单元））=3-43%（优选20-40%）。该重量比例在本说明书中有时也简称为单元比。
根据本发明，对所述聚酰胺树脂基料的相对粘度和熔点（或熔融温度）等没有任何的限定，只要其使得最终获得的树脂组合物能够通过纺丝法（优选熔体纺丝法）成丝即可。本领域技术人员可以根据实际的纺丝情况，从现有技术中选择任何适当的聚酰胺树脂基料，只要确保其单元比满足本发明的前述规定即可。举例而言，所述聚酰胺树脂基料的熔点（或熔融温度）比如可以是200℃-370℃，优选220-370℃，更优选250-370℃，进一步优选260-350℃，更进一步优选270-330℃，还进一步优选280-330℃，最优选280-320℃。
根据本发明，所述树脂组合物还包含无机填料粒子，其中相对于所述聚酰胺树脂基料100重量份，所述无机填料粒子的量为5-100重量份，优选11-66重量份，更优选18-53重量份。
作为所述无机填料粒子，比如可以举出本领域中制造刷丝时常规使用的那些无机填料粒子，其中优选磨料粒子。
作为所述磨料粒子，比如可以举出本领域中制造磨料丝时常规使用的那些，比如二氧化硅、氧化铝、碳化硅或人造金刚石等，其中优选碳化硅。
根据本发明，所述无机填料粒子或磨料粒子的粒度一般为30#至3000#，优选40#至2000#，进一步优选40#至1000#，但有时并不限于此。根据本发明，对所述无机填料粒子或磨料粒子的形状也没有任何的限定，可以是球状、多角形或不规则块状等，只要其粒度满足本发明的规定即可。根据需要，所述无机填料粒子或磨料粒子可以按照本领域公知的方法进行表面处理（比如硅烷偶联剂处理），以提高其与聚酰胺树脂基料的结合力或相容性。这些技术对于本领域技术人员而言是显然的，在此不再赘述。
根据本发明，所述刷丝的平均直径一般为0.2-5mm（优选0.4-3mm），但根据实际需要，有时并不限于此。
根据本发明，所述刷丝可以以（长、短）单丝或（长、短）丝束的形式存在，此时各刷丝之间是彼此独立的。或者，各刷丝之间还可以存在局部粘结或缠结等键合部位，此时刷丝一般呈现为纤维缠结网或非织造布的形式。
根据本发明，所述刷丝比如可以通过包含如下步骤的制造方法进行制造，
（1）混合所述聚酰胺树脂基料和所述无机填料粒子（以及根据需要使用的添加剂），获得树脂组合物，和
（2）将所述树脂组合物熔体纺丝，由此制造刷丝。
根据本发明，如前所述，在所述聚酰胺树脂基料中，全部或一部分所述半芳香族聚酰胺重复结构单元与全部或一部分所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元可以以化学键合状态（共聚状态）存在，或者以物理混合状态（共混状态）存在，或者以两种状态任意组合的状态存在。为此，在将由所述半芳香族聚酰胺重复结构单元与所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元按照任意比例构成的共聚物定义为聚合物A，将由所述半芳香族聚酰胺重复结构单元构成的聚合物定义为聚合物B，将由所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元构成的聚合物定义为聚合物C时，所述聚酰胺树脂基料可以是聚合物A、聚合物A与聚合物B的任意比例共混物I、聚合物A与聚合物C的任意比例共混物II、聚合物A、聚合物B与聚合物C的任意比例共混物III、或者聚合物B与聚合物C的任意比例共混物IV。在本说明书中，将共混物I、共混物II、共混物III、共混物IV和单独作为聚酰胺树脂基料使用的聚合物A统称为聚合物原料。
根据本发明，对所述聚合物A中半芳香族聚酰胺重复结构单元与全脂肪族聚酰胺重复结构单元的重量比例、或者共混物I、共混物II、共混物III和共混物IV中各聚合物组分（指的是聚合物A、聚合物B和聚合物C）的重量比例没有任何的限定，只要该重量比例使得最终所获得的聚酰胺树脂基料的单元比满足本发明的前述规定即可，即，以重量计，聚酰胺树脂基料中的（全部的半芳香族聚酰胺重复结构单元/全部的全脂肪族聚酰胺重复结构单元）=3:97-43:57（优选20:80-40:60），或者（全部的半芳香族聚酰胺重复结构单元/（全部的半芳香族聚酰胺重复结构单元+全部的全脂肪族聚酰胺重复结构单元））=3-43%（优选20-40%）。
根据本发明，所述聚合物A、聚合物B和聚合物C可以容易地从市售途径获得，或者可以按照本领域公知的任何方法制造。作为其制造方法，比如可以举出使用相应的酰基氯和二胺作为原料的溶液聚合法或界面聚合法，或者使用相应的二元羧酸和二胺作为原料的熔体聚合法、固相聚合法或熔体挤出聚合法等。根据需要，在其制造方法中还可以使用催化剂等。
根据本发明的一个优选方式，所述聚合物A是由（1）衍生自PA 6I（聚间苯二甲酰己二胺）、PA 6T（聚对苯二甲酰己二胺）、PA M5T（聚对苯二甲酰2-甲基戊二胺）、PA 9T（聚对苯二甲酰壬二胺）、PA 10T（聚对苯二甲酰癸二胺）、PA 11T（聚对苯二甲酰十一烷二胺）、PA 12T（聚对苯二甲酰十二烷二胺）、PA MXD6（聚己二酰间苯二甲胺）和PA 10N（聚2,6-萘二甲酰癸二胺）中一种或多种半芳香族聚酰胺的重复结构单元与（2）衍生自PA 66（聚己二酰己二胺）、PA
610（聚癸二酰己二胺）、PA612（聚十二烷二酰己二胺）、PA
116（聚己二酰十一烷二胺）、PA 126（聚己二酰十二烷二胺）、PA 1010（聚癸二酰癸二胺）、PA1212（聚十二烷二酰十二烷二胺）和PA 46（聚己二酰丁二胺）中一种或多种全脂肪族聚酰胺的重复结构单元按照任意比例构成的共聚物。
根据本发明的一个优选方式，所述聚合物B是选自PA 6T/M5T、PA
6T/6I、PA 6T、PA M5T、PA 9T、PA 10T、PA 11T、PA 12T、PA MXD6和PA
10N中的一种或多种半芳香族聚酰胺。
根据本发明的一个优选方式，所述聚合物C是选自PA 66、PA 610、PA612、PA 116、PA 126、PA 1010、PA1212和PA 46中的一种或多种全脂肪族聚酰胺。
根据本发明，对所述聚合物A、聚合物B和聚合物C的相对粘度（表征其分子量）和熔点（或熔融温度）等没有任何的限定，只要其使得最终获得的树脂组合物能够通过纺丝法（优选熔体纺丝法）成丝即可。本领域技术人员可以根据实际的纺丝情况，从现有技术中选择任何为此目的适当的聚合物。比如，在以96质量%浓硫酸为溶剂，在温度25℃、浓度1g/dl的条件下测定时，所述聚合物A的相对粘度一般为1.8-3.5，优选2.0-3.2，但有时并不限于此，可以根据实际的熔体纺丝需要或情况适当变化，只要能够确保所述树脂组合物能够熔体纺丝即可。所述聚合物A的熔点一般为200-380℃，优选220-350℃，但有时并不限于此，可以根据实际的熔体纺丝需要或情况适当变化，只要能够确保所述树脂组合物能够熔体纺丝即可。或者，在以96质量%浓硫酸为溶剂，在温度25℃、浓度1g/dl的条件下测定时，所述聚合物B的相对粘度一般为1.8-3.5，优选2.0-3.2，但有时并不限于此，可以根据实际的熔体纺丝需要或情况适当变化，只要能够确保所述树脂组合物能够熔体纺丝即可。所述聚合物B的熔点一般为240-400℃，优选260-380℃，但有时并不限于此，可以根据实际的熔体纺丝需要或情况适当变化，只要能够确保所述树脂组合物能够熔体纺丝即可。或者，在以96质量%浓硫酸为溶剂，在温度25℃、浓度1g/dl的条件下测定时，所述聚合物C的相对粘度一般为1.8-3.5，优选2.0-3.2，但有时并不限于此，可以根据实际的熔体纺丝需要或情况适当变化，只要能够确保所述树脂组合物能够熔体纺丝即可。所述聚合物C的熔点一般为150-320℃，优选180-280℃，但有时并不限于此，可以根据实际的熔体纺丝需要或情况适当变化，只要能够确保所述树脂组合物能够熔体纺丝即可。
根据本发明，对步骤（1）的具体实施方式没有特别的限定，本领域中任何可以将聚酰胺树脂基料（聚合物原料）和无机填料粒子（以及根据需要使用的添加剂）混合至均匀的技术都可以使用。其中，优选使用了螺杆挤出机的技术，比如可举出但不限于，向螺杆挤出机的一个或多个喂料口中按照本发明前述规定的用量同时和/或先后加入所述聚合物原料和所述无机填料粒子（以及根据需要使用的添加剂），混合至均匀即可。
根据本发明，对步骤（2）的具体实施方式没有特别的限定，本领域中任何可以将步骤（1）获得的树脂组合物熔体纺丝的技术都可以使用。其中，优选使用了螺杆挤出机的技术，比如可以举出但不限于，使用螺杆挤出机将所述树脂组合物在一定的熔融温度下熔融，然后使熔体通过喷丝孔挤出而成丝。根据需要，所述丝在挤出之后或在挤出的过程中，按照本领域常规已知的任何方式，经过进一步的牵伸（根据需要，再加热后）而达到本发明规定的平均直径。
根据本发明，步骤（1）和步骤（2）可以在同一个步骤中完成，也可以作为彼此独立的步骤分别进行。作为在同一个步骤中完成的例子，比如可以举出，向螺杆挤出机的一个或多个喂料口中按照本发明前述规定的用量同时和/或先后加入所述聚合物原料和所述无机填料粒子（以及根据需要使用的添加剂），混合的同时在一定的熔融温度下进行熔融，然后使熔体通过喷丝孔挤出而成丝。作为分别进行的例子，比如可以举出，先制备出所述树脂组合物，然后再使用该树脂组合物作为原料进行熔体纺丝。根据本发明，优选使步骤（1）和步骤（2）在同一个步骤中完成。
根据本发明，为了进行所述步骤（1）和（2），优选使用螺杆挤出机（尤其是双螺杆挤出机）。使用螺杆挤出机（尤其是双螺杆挤出机）的混合/熔体纺丝技术在本领域中是广泛已知的，在此不再赘述。
根据本发明，通过将聚酰胺树脂基料的单元比设定为前述规定的范围，所获得的树脂组合物表现出适合于熔体纺丝的熔融性状（比如熔点等）和纺丝特性（比如成丝能力、可牵伸性等）。
根据本发明，在进行所述步骤（2）的熔体纺丝时，所述树脂组合物的熔融温度（如果使用螺杆挤出机，指的是料筒温度）一般为270-370℃，优选280-320℃，但根据熔体纺丝的实际情况以及所述树脂组合物所表现的具体熔点或熔融温度，有时可以相应设定，而并不限于此处规定的范围。
实施例
以下采用实施例进一步详细地说明本发明，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1至7和比较例1至6
按照表1和表2所示的用量，向双螺杆挤出机（南京瑞亚挤出机械制造有限公司，螺杆直径35mm，长径比40）的喂料口中加入聚合物原料（HTN502、HTN501、PA
66/610或PA 610）和无机填料粒子（SiC），混合均匀并在料筒温度300℃下熔融后，通过挤出机的16孔喷丝孔挤出。挤出物立即进入10℃水中冷却成初生丝。初生丝依次通过慢辊、75-95℃的热水和快辊，其中将快辊的转速设置为慢辊转速的2.5倍，由此使得初生丝在热水中被牵伸至表1和2所规定的平均直径，由此获得实施例1至7和比较例1至6的刷丝。
实施例8至9
按照表1所示的用量，向双螺杆挤出机（南京瑞亚挤出机械制造有限公司，螺杆直径35mm，长径比40）的喂料口中加入聚合物原料（HTN502、HTN501、PA 66/610）和无机填料粒子（SiC），混合均匀并在料筒温度300℃下熔融后，通过挤出机的2孔喷丝孔挤出。挤出物立即进入10℃水中冷却成初生丝。初生丝依次通过慢辊、75-95℃的热水和快辊，其中将快辊的转速设置为慢辊转速的2.5倍，由此使得初生丝在热水中被牵伸至表1所规定的平均直径，由此获得实施例8至9的刷丝。
按照如下方法进行热板试验评价和可牵伸性评价，评价结果汇总在表1和表2中。
【可牵伸性】
在实施例1至9和比较例1至6中，若初生丝能连续地通过热水并被牵伸至表1和2中相应规定的平均直径，则判定可牵伸性良好（表示为“Y”）；若初生丝在热水牵伸过程中被拉断，则判定可牵伸性差（表示为“N”）。
【热板试验】
取一根实施例或比较例中制造的刷丝，靠近其中央部位截取1.5cm长作为刷丝样品。将热板设置在设定温度，待达到设定温度后平衡0.5h，然后将刷丝样品放置在热板中央。10min后，观察该刷丝样品与热板接触的部位是否熔化，与热板发生粘连。若未熔化也未粘连，则判定为“通过”，否则判定为“失败”。
注：[1] 己二酰己二胺与对苯二甲酰己二胺的共聚物，由杜邦公司提供，牌号Zytel® HTN502 NC010，熔点307℃，单元比57%；
[2] 对苯二甲酰己二胺与对苯二甲酰2-甲基戊二胺的共聚物，由杜邦公司提供，牌号Zytel ® HTN501
NC010，熔点305℃，单元比100%；
[3] 己二酰己二胺与癸二酰己二胺的60/40（重量/重量）共聚物，熔点210℃，相对粘度2.50，由宜兴市太湖尼龙厂提供；
[4] 聚癸二酰己二胺，熔点225℃，相对粘度2.76，由杜邦公司提供，牌号Zytel ®
RSLC3090 NC010；
[5] 未测试。
以上虽然已结合实施例对本发明的具体方式进行了详细的说明，但是需要指出的是，本发明的保护范围并不受这些具体方式的限制，而是由附录的权利要求书来确定。本领域技术人员可在不脱离本发明的技术思想和主旨的范围内对这些方式进行适当的变更，而这些变更后的方式显然也包括在本发明的保护范围之内。
Claims (22)
1.一种刷丝，其特征在于，由包含聚酰胺树脂基料和无机填料粒子的树脂组合物通过纺丝法制成，其中所述聚酰胺树脂基料包含半芳香族聚酰胺重复结构单元，所述聚酰胺树脂基料还包含全脂肪族聚酰胺重复结构单元，并且所述半芳香族聚酰胺重复结构单元与所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元的重量比为3:97-43:57，
所述半芳香族聚酰胺重复结构单元选自下式(I)和下式(II)中的一种或多种，
其中，R1和R4彼此独立地选自C6-14亚芳基，R2选自具有6至12个碳原子的脂肪族亚烃基，R3选自具有4至12个碳原子的脂肪族亚烃基，
所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元选自下式(III)和下式(IV)中的一种或多种，
其中，R6为具有4至12个碳原子的脂肪族亚烃基，R5选自具有4至10个碳原子的脂肪族亚烃基，R7选自具有5至11个碳原子的脂肪族亚烃基，
其中相对于所述聚酰胺树脂基料100重量份，所述无机填料粒子的量为5-100重量份，
且在所述聚酰胺树脂基料中，所述半芳香族聚酰胺重复结构单元和所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元是以共聚状态，或者共混状态，或者以上两种状态任意组合的状态存在的。
2.权利要求1所述的刷丝，其中所述无机填料粒子是磨料粒子。
3.权利要求1所述的刷丝，其中所述无机填料粒子是选自二氧化硅、氧化铝、碳化硅和人造金刚石中的一种或多种。
4.权利要求1所述的刷丝，其中所述无机填料粒子是碳化硅。
5.权利要求1或2所述的刷丝，其中所述半芳香族聚酰胺重复结构单元衍生自对苯二甲酰己二胺(6T)、间苯二甲酰己二胺(6I)和对苯二甲酰2-甲基戊二胺(M5T)中的一种或多种，所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元衍生自己二酰己二胺(66)、癸二酰己二胺(610)和十二烷二酰己二胺(612)中的一种或多种。
6.权利要求1或2所述的刷丝，其中所述刷丝的平均直径为0.2-5mm。
7.权利要求1或2所述的刷丝，其中所述刷丝的平均直径为0.4-3mm。
8.权利要求1所述的刷丝，其中：
所述半芳香族聚酰胺重复结构单元与所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元的重量比为20:80-40:60，
所述半芳香族聚酰胺重复结构单元选自式(I)中的一种或多种，
所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元选自式(III)中的一种或多种，和
相对于所述聚酰胺树脂基料100重量份，所述无机填料粒子的量为11-66重量份。
9.权利要求1所述的刷丝，其中相对于所述聚酰胺树脂基料100重量份，所述无机填料粒子的量为18-53重量份。
10.权利要求1所述的刷丝，其中R1和R4彼此独立地选自亚苯基，R2是亚己基，R3是亚丁基，和
R6为亚己基，R5选自亚丁基、亚辛基和亚癸基中的一种或多种，R7选自亚戊基、亚壬基、亚癸基和亚十一烷基中的一种或多种。
11.权利要求1所述的刷丝，其中R1和R4彼此独立地选自对亚苯基和间亚苯基中的一种或多种，和
R2选自1,6-亚己基和2-甲基1,5-亚戊基中的一种或多种。
12.刷丝的制造方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)混合所述聚酰胺树脂基料和所述无机填料粒子，获得树脂组合物，和
(2)将所述树脂组合物熔体纺丝，由此制造刷丝，
其中，所述聚酰胺树脂基料包含半芳香族聚酰胺重复结构单元，所述聚酰胺树脂基料还包含全脂肪族聚酰胺重复结构单元，并且所述半芳香族聚酰胺重复结构单元与所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元的重量比为3:97-43:57，
所述半芳香族聚酰胺重复结构单元选自下式(I)和下式(II)中的一种或多种，
其中，R1和R4彼此独立地选自C6-14亚芳基，R2选自具有6至12个碳原子的脂肪族亚烃基，R3选自具有4至12个碳原子的脂肪族亚烃基，
所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元选自下式(III)和下式(IV)中的一种或多种，
其中，R6为具有4至12个碳原子的脂肪族亚烃基，R5选自具有4至10个碳原子的脂肪族亚烃基，R7选自具有5至11个碳原子的脂肪族亚烃基，
其中相对于所述聚酰胺树脂基料100重量份，所述无机填料粒子的量为5-100重量份，
且在所述聚酰胺树脂基料中，所述半芳香族聚酰胺重复结构单元和所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元是以共聚状态，或者共混状态，或者以上两种状态任意组合的状态存在的。
13.权利要求12所述的制造方法，其中所述无机填料粒子是磨料粒子。
14.权利要求12所述的制造方法，其中所述无机填料粒子选自二氧化硅、氧化铝、碳化硅和人造金刚石中的一种或多种。
15.权利要求12所述的制造方法，其中所述无机填料粒子是碳化硅。
16.权利要求12或13所述的制造方法，其中所述聚酰胺树脂基料包括：(1)选自PA6T/M5T、PA 6T/6I、PA 66/6T、PA 6T、PA M5T、PA 9T、PA 10T、PA 11T、PA 12T、PAMXD6和PA 10N中一种或多种的半芳香族聚酰胺；和(2)选自PA 66、PA 610、PA612、PA 116、PA 126、PA 1010、PA1212和PA46中一种或多种的全脂肪族聚酰胺。
17.权利要求12或13所述的制造方法，其中所述聚酰胺树脂基料包括：由(1)衍生自PA6I、PA 6T、PA M5T、PA 9T、PA 10T、PA 11T、PA 12T、PA MXD6和PA 10N中一种或多种半芳香族聚酰胺的重复结构单元和(2)衍生自PA 66、PA 610、PA612、PA 116、PA126、PA 1010、PA1212和PA 46中一种或多种全脂肪族聚酰胺的重复结构单元构成的共聚物。
18.权利要求12所述的方法，其中：
所述半芳香族聚酰胺重复结构单元与所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元的重量比为20:80-40:60，
所述半芳香族聚酰胺重复结构单元选自式(I)中的一种或多种，
所述全脂肪族聚酰胺重复结构单元选自式(III)中的一种或多种，和
相对于所述聚酰胺树脂基料100重量份，所述无机填料粒子的量为11-66重量份。
19.权利要求12所述的方法，其中相对于所述聚酰胺树脂基料100重量份，所述无机填料粒子的量为18-53重量份。
20.权利要求12所述的方法，其中R1和R4彼此独立地选自亚苯基，R2是亚己基，R3是亚丁基，和
R6为亚己基，R5选自亚丁基、亚辛基和亚癸基中的一种或多种，R7选自亚戊基、亚壬基、亚癸基和亚十一烷基中的一种或多种。
21.权利要求12所述的方法，其中R1和R4彼此独立地选自对亚苯基和间亚苯基中的一种或多种，和
R2选自1,6-亚己基和2-甲基1,5-亚戊基中的一种或多种。
22.权利要求1-11中任一项所述的刷丝或者由权利要求12-21中任一项所述的制造方法制造的刷丝作为磨料丝的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210582152.8A CN103892569B (zh) | 2012-12-28 | 一种刷丝、其制造方法及其应用 |
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103892569A CN103892569A (zh) | 2014-07-02 |
| CN103892569B true CN103892569B (zh) | 2016-11-30 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11787939B2 (en) | 2019-10-24 | 2023-10-17 | Inv Nylon Polymers Americas, Llc | Polyamide compositions and articles made therefrom |
Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN1187111A (zh) * | 1995-04-28 | 1998-07-08 | 美国3M公司 | 磨刷和磨丝 |
| CN101646813A (zh) * | 2007-04-11 | 2010-02-10 | Kb世联株式会社 | 分割型复合纤维 |
| CN101675839A (zh) * | 2008-09-18 | 2010-03-24 | E.I.内穆尔杜邦公司 | 工业用耐酸刷丝及其刷子 |
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| CN102534831A (zh) * | 2010-12-24 | 2012-07-04 | 上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司 | 一种耐高温聚酰胺皮芯复合纤维及其制备方法 |
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