CN105143528A - 聚丙烯纤维 - Google Patents

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Abstract

包括聚丙烯的纤维可通过包括下列步骤的方法获得:(i)在催化剂系统存在下使丙烯聚合,所述催化剂系统包含通过接触下列组分获得的产物:(a)固体催化剂组分(该固体催化剂组分包括卤化镁、具有至少一个Ti-卤键的钛化合物和至少两种电子给体化合物,所述至少两种电子给体化合物中的一种存在的量相对于给体的总量以摩尔计为从40%到90%,并且所述至少两种电子给体化合物中的另一种选自1,3-二醚),(b)铝的烃基化合物和(c)任选的外部电子给体化合物,从而获得具有熔体流动速率MFR1的聚丙烯前体;(ii)将由此获得的聚丙烯前体进行减粘裂化,以获得具有熔体流动速率MFR2的减粘裂化聚丙烯;(iii)将在前一步骤中获得的减粘裂化聚丙烯纺丝;其中MFR2包括在从15克/10分钟到40克/10分钟之间,MFR/MFRi包括在8与18之间,MFR1和MFR2两者都是根据ISO方法1133(230℃,2.16千克)进行测定的。

Description

聚丙烯纤维
技术领域
本发明涉及聚丙烯纤维以及可由此类纤维获得的织物。
背景技术
很久以来,聚丙烯可以挤压成纤维。例如,国际专利申请WO95/032091公开了包括熔点范围为从100℃到145℃的丙烯的均聚物或共聚物的纤维。
虽然聚丙烯纤维为人所知已有几十年了,但是仍然希望改善它们的性能。由于近来对邻苯二甲酸酯的规制约束,人们还希望可以获得这样的聚丙烯纤维,即,其不含来自用于其制备的典型的齐格勒-纳塔催化剂的邻苯二甲酸酯残基。
发明内容
因此,本发明的目的是提供新的聚丙烯纤维,该新的聚丙烯纤维具有一组改进的性能,特别是机械性能,并与不存在苯二甲酸酯残基的性能结合。
现已发现,通过使用通过使用特定类的齐格勒/纳塔催化剂获得的聚丙烯可以取得这些和其它结果。
因此,根据第一方面,本发明提供了一种包括聚丙烯的纤维,可通过包括下列步骤的方法获得:
(i)在催化剂系统存在下使丙烯聚合,所述催化剂系统包含通过使下列组分接触获得的产物:
(a)固体催化剂组分,该固体催化剂组分包括卤化镁、具有至少一个Ti-卤素键的钛化合物和至少两种电子给体化合物,所述至少两种电子给体化合物中的一种存在的量相对于给体的总量以摩尔计为从40%到90%,并且所述至少两种电子给体化合物中的另一种选自1,3-二醚,
(b)铝的烃基化合物,以及
(c)任选的外部电子给体化合物,
从而获得具有熔体流动速率MFR1的聚丙烯前体;
(ii)将由此获得的聚丙烯前体进行减粘裂化(可控的化学降解),以获得具有熔体流动速率MFR2的减粘裂化聚丙烯;
(iii)将在前一步骤中获得的减粘裂化聚丙烯纺丝;
其中MFR2包括在从15克/10分钟到40克/10分钟之间,MFR/MFR1包括在8与18之间,MFR1和MFR2两者都是根据ISO方法1133(230℃,2.16千克)进行测定的。
纤维的定义包括任何类似于纤维的制造产品,例如原纤维和切丝(短纤维)。
用于制备本发明的纤维的聚丙烯具有以下优选的特征:
减粘裂化后的熔体流动速率(MFR2)优选地包括在20克/10分钟与30克/10分钟之间,更优选地包括在22克/10分钟与25克/10分钟之间;
减粘裂化后的熔体流动速率/减粘裂化前的熔体流动速率的比率MFR2/MFR1优选地包括在10与15之间,更优选地包括在12与14之间;
二甲苯不溶性优选地高于95%,更优选地高于96%,并且甚至更优选地高于97%;
分子量分布通过GPC(凝胶渗透色谱法)测定,用比率(优选地包括在3.0与12.0之间,更优选地在3.5与7.0之间)表达;
比率的值通过GPC测定,优选地包括在1.0与3.0之间,更优选地在1.5与2.5之间。
在本发明的纤维制备中使用的聚丙烯优选地为均聚物,但它可以包含少量的衍生自乙烯和/或其他α-烯烃(例如C4-C10α-烯烃)的共聚单体单元。当共聚单体单元存在时,共聚单体单元的量的范围一般地为从0.1重量百分比到2重量百分比,优选地,其范围为从0.2重量百分比到1.5重量百分比。
本发明的纤维还可以含有本领域常用的添加剂,如抗氧化剂、光稳定剂、热稳定剂、成核剂、着色剂和填充剂。
根据本领域公知的方法,通过用适量(优选地为从0.001重量百分比到0.20重量百分比,更优选地为从0.05重量百分比到0.1重量百分比)的自由基引发剂处理前体聚丙烯可以执行减粘裂化(或受控的化学降解)步骤(ii)。优选地,通过在高剪切条件下使聚合材料与至少一种自由基引发剂在等于或高于自由基引发剂的降解温度的温度下接触来进行化学降解。优选的自由基引发剂是过氧化物,该过氧化物具有高于250℃(优选的范围为从150℃到250℃)的分解温度,该过氧化物例如过氧化二叔丁基、过氧化二枯基、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己炔以及2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷(后两者分别由Akzo或Arkema以商品名Trigonox101或Luperox101进行交易)。
在固体催化剂组分(a)中,琥珀酸盐优选选自下式(I)表示的琥珀酸酯:
其中基团R1和R2彼此相同或不同地为C1-C20直链或支链的烷基、烯基、环烷基、芳基、芳基烷基或烷基芳基,任选含有杂原子;且基团R3和R4彼此相同或不同地为C1-C20烷基、C3-C20环烷基、C5-C20芳基、芳基烷基或烷基芳基,限制条件为它们中的至少一个为支链烷基;所述化合物相对于在所述式(I)结构中确定的两个不对称碳原子为(S,R)或(R,S)型的立体异构体。
R1和R2优选为C1-C8烷基、环烷基、芳基、芳基烷基和烷基芳基。特别优选如下化合物,其中R1和R2选自伯烷基且尤其是支链伯烷基。合适的R1和R2基团的实例有甲基、乙基、正丙基、正丁基、异丁基、新戊基、2-乙基己基。特别优选乙基、异丁基和新戊基。
特别优选如下化合物,其中R3和/或R4基团为仲烷基(如异丙基、仲丁基、2-戊基、3-戊基)或环烷基(如环己基、环戊基、环己基甲基)。
上述化合物的实例有纯净或以混合物、任选以外消旋形式的以下物质的(S,R)(S,R)形式:2,3-双(三甲基甲硅烷基)琥珀酸二乙酯、2,3-双(2-乙基丁基)琥珀酸二乙酯、2,3-二苄基琥珀酸二乙酯、2,3-二异丙基琥珀酸二乙酯、2,3-二异丙基琥珀酸二异丁酯、2,3-双(环己基甲基)琥珀酸二乙酯、2,3-二异丁基琥珀酸二乙酯、2,3-二新戊基琥珀酸二乙酯、2,3-二环戊基琥珀酸二乙酯、2,3-二环己基琥珀酸二乙酯。
在上述1,3-二醚之中,特别优选式(II)化合物:
其中RI和RII相同或不同,且为氢或直链或支链的C1-C18烃基,也可形成一个或多个环状结构;RIII基团彼此相同或不同地为氢或C1-C18烃基;RIV基团彼此相同或不同,具有除它们不能为氢外与RIII相同的含义;RI至RIV基团中的每一个可含有选自卤素、N、O、S和Si的杂原子。
优选RIV为1-6个碳原子的烷基且更特定地为甲基,而RIII基团优选为氢。此外,当RI为甲基、乙基、丙基或异丙基时,RII可为乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、异戊基、2-乙基己基、环戊基、环己基、甲基环己基、苯基或苄基;当RI为氢时,RII可为乙基、丁基、仲丁基、叔丁基、2-乙基己基、环己基乙基、二苯甲基、对氯苯基、1-萘基、1-十氢萘基;RI和RII也可相同且可为乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、新戊基、苯基、苄基、环己基、环戊基。
可有利地使用的醚的特定实例包括:2-(2-乙基己基)-1,3-二甲氧基丙烷、2-异丙基-1,3-二甲氧基丙烷、2-丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2-仲丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2-环己基-1,3-二甲氧基丙烷、2-苯基-1,3-二甲氧基丙烷、2-叔丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2-异丙苯基-1,3-二甲氧基丙烷、2-(2-苯乙基)-1,3-二甲氧基丙烷、2-(2-环己基乙基)-1,3-二甲氧基丙烷、2-(对氯苯基)-1,3-二甲氧基丙烷、2-(二苯甲基)-1,3-二甲氧基丙烷、2-(1-萘基)-1,3-二甲氧基丙烷、2-(对氟苯基)-1,3-二甲氧基丙烷、2-(1-十氢萘基)-1,3-二甲氧基丙烷、2-(对叔丁基苯基)-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二环己基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二乙基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二丙基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二乙基-1,3-二乙氧基丙烷、2,2-二环戊基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二丙基-1,3-二乙氧基丙烷、2,2-二丁基-1,3-二乙氧基丙烷、2-甲基-2-乙基-1,3-二甲氧基丙烷、2-甲基-2-丙基-1,3-二甲氧基丙烷、2-甲基-2-苄基-1,3-二甲氧基丙烷、2-甲基-2-苯基-1,3-二甲氧基丙烷、2-甲基-2-环己基-1,3-二甲氧基丙烷、2-甲基-2-甲基环己基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-双(对氯苯基)-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-双(2-苯乙基)-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-双(2-环己基乙基)-1,3-二甲氧基丙烷、2-甲基-2-异丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2-甲基-2-(2-乙基己基)-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-双(2-乙基己基)-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-双(对甲基苯基)-1,3-二甲氧基丙烷、2-甲基-2-异丙基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二异丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二苯基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二苄基-1,3-二甲氧基丙烷、2-异丙基-2-环戊基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-双(环己基甲基)-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二异丁基-1,3-二乙氧基丙烷、2,2-二异丁基-1,3-二丁氧基丙烷、2-异丁基-2-异丙基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二仲丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二叔丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二新戊基-1,3-二甲氧基丙烷、2-异丙基-2-异戊基-1,3-二甲氧基丙烷、2-苯基-2-苄基-1,3-二甲氧基丙烷、2-环己基-2-环己基甲基-1,3-二甲氧基丙烷。
另外,特别优选的是式(III)的1,3-二醚:
其中基团RIV具有与如上解释相同的含义,且基团RIII和RV彼此相同或不同地选自下列组成的组:氢;卤素,优选Cl和F;直链或支链的C1-C20烷基;C3-C20环烷基、C6-C20芳基、C7-C20烷芳基和C7-C20芳烷基,且两个或多个RV基团可彼此键合以形成任选被选自以下基团的RVI基团取代的饱和或不饱和的缩合环状结构:卤素、优选Cl和F;直链或支链的C1-C20烷基;C3-C20环烷基、C6-C20芳基、C7-C20烷芳基和C7-C20芳烷基;所述基团RV和RVI任选含有作为碳或氢原子或两者的取代的一个或多个杂原子。
优选地,优选在式(I)和(II)的1,3-二醚中,所有RIII基团均为氢,且所有RIV基团皆为甲基。此外,特别优选式(II)的1,3-二醚,其中两个或多个RV基团彼此键合以形成一个或多个缩合环状结构,优选苯环结构,其任选地被RVI基团取代。特别优选式(IV)化合物:
其中RVI基团相同或不同地为氢;卤素,优选Cl和F;直链或支链的C1-C20烷基;C3-C20环烷基、C6-C20芳基、C7-C20烷基芳基和C7-C20芳烷基,任选地含有作为碳或氢原子或两者的取代的一个或多个选自N、O、S、P、Si和卤素、尤其是Cl和F的杂原子;基团RIII和RIV如上文对于式(II)定义。
在式(II)和(III)中所包括的化合物的具体实例有:
1,1-双(甲氧基甲基)-环戊二烯;
1,1-双(甲氧基甲基)-2,3,4,5-四甲基环戊二烯;
1,1-双(甲氧基甲基)-2,3,4,5-四苯基环戊二烯;
1,1-双(甲氧基甲基)-2,3,4,5-四氟环戊二烯;
1,1-双(甲氧基甲基)-3,4-二环戊基环戊二烯;
1,1--双(甲氧基甲基)茚;
1,1-双(甲氧基甲基)-2,3-二甲基茚;
1,1-双(甲氧基甲基)-4,5,6,7-四氢茚;
1,1-双(甲氧基甲基)-2,3,6,7-四氟茚;
1,1-双(甲氧基甲基)-4,7-二甲基茚;
1,1-双(甲氧基甲基)-3,6-二甲基茚;
1,1-双(甲氧基甲基)-4-苯基茚;
1,1-双(甲氧基甲基)-4-苯基-2-甲基茚;
1,1-双(甲氧基甲基)-4-环己基茚;
1,1-双(甲氧基甲基)-7-(3,3,3-三氟丙基)茚;
1,1-双(甲氧基甲基)-7-三甲基甲硅烷基茚;
1,1-双(甲氧基甲基)-7-三氟甲基茚;
1,1-双(甲氧基甲基)-4,7-二甲基-4,5,6,7-四氢茚;
1,1-双(甲氧基甲基)-7-甲基茚;
1,1-双(甲氧基甲基)-7-环戊基茚;
1,1-双(甲氧基甲基)-7-异丙基茚;
1,1-双(甲氧基甲基)-7-环己基茚;
1,1-双(甲氧基甲基)-7-叔丁基茚;
1,1-双(甲氧基甲基)-7-叔丁基-2-甲基茚;
1,1-双(甲氧基甲基)-7-苯基茚;
1,1-双(甲氧基甲基)-2-苯基茚;
1,1-双(甲氧基甲基)-1H-联苯胺;
1,1-双(甲氧基甲基)-1H-2-甲基联苯胺;
9,9-双(甲氧基甲基)芴;
9,9-双(甲氧基甲基)-2,3,6,7-四甲基芴;
9,9-双(甲氧基甲基)-2,3,4,5,6,7-六氟芴;
9,9-双(甲氧基甲基)-2,3-苯并芴;
9,9-双(甲氧基甲基)-2,3,6,7-二苯并芴;
9,9-双(甲氧基甲基)-2,7-二异丙基芴;
9,9-双(甲氧基甲基)-1,8-二氯芴;
9,9-双(甲氧基甲基)-2,7-二环戊基芴;
9,9-双(甲氧基甲基)-1,8-二氟芴;
9,9-双(甲氧基甲基)-1,2,3,4-四氢芴;
9,9-双(甲氧基甲基)-1,2,3,4,5,6,7,8-八氢芴;
9,9-双(甲氧基甲基)-4-叔丁基芴。
如上所述,催化剂组分(a)除了包括上述电子给体,还包括钛化合物(具有至少一个Ti-卤素键)和卤化镁。卤化镁优选是活性形式的MgCl2,所述活性形式的MgCl2是专利文献中熟知的作为齐格勒-纳塔催化剂的载体。专利US4,298,718和USP4,495,338首先描述了这些化合物在齐格勒-纳塔催化中的应用。从这些专利可知,在用于烯烃聚合的催化剂的各组分中用作载体或辅助载体的活性形式的二卤化镁的特征在于X-射线光谱,在所述X-射线光谱中出现在非活性卤化物的光谱中的最强的衍射线的强度降低,并且由卤基替代,该卤基的最大强度相对于更强衍射线朝着较低角度偏移。
用于本发明的催化剂组分中的优选的钛化合物为TiCl4和TiCl3;此外,也可以使用式TI(OR)n-yXy的Ti-卤代醇化物,其中n是钛的化合价,y是1和n-1之间的数,X是卤素,并且R是具有1-10个碳原子的烃基。
优选地,催化剂组分(a)的平均颗粒尺寸的范围为从15微米到80微米,更优选地为从20微米到70微米,甚至更优选地为从25微米到65微米。如所解释的,琥珀酸盐存在的量的范围为相对于给体的总量为从40重量百分比到90重量百分比。优选地,其范围为从50重量百分比到85重量百分比,更优选地为从65重量百分比到80重量百分比。1,3-二醚优选构成剩余量。
有机铝化合物(b)优选选自三烷基铝化合物,诸如三乙基铝、三正己基铝、三正辛基铝。还可以使用三烷基铝与卤化烷基铝、氢化烷基铝或烷基铝倍半氯化物(如AlEt2Cl和Al2Et3Cl3)的混合物。
优选的外部电子给体化合物(c)包括硅化合物;醚;酯,如4-乙氧基苯甲酸乙酯;胺;杂环化合物且特别是2,2,6,6-四甲基哌啶;酮和1,3-二醚。另一类优选的外部给体化合物为式Ra 5Rb 6Si(OR7)c的硅化合物,其中a和b为0-2的整数,c为1-3的整数,且(a+b+c)的和为4;R5、R6和R7为任选含有杂原子的具有1-18个碳原子的烷基、环烷基或芳基。特别优选甲基环己基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、甲基叔丁基二甲氧基硅烷、二环戊基二甲氧基硅烷、2-乙基哌啶基-2-叔丁基二甲氧基硅烷和1,1,1-三氟丙基-2-乙基哌啶基-二甲氧基硅烷,以及1,1,1-三氟丙基-甲基二甲氧基硅烷。所述外部电子给体化合物以给出5-500、优选5-400且更优选10-200的所述有机铝化合物与所述电子给体化合物的摩尔比的量使用。
可使所述催化剂形成组分与液体惰性烃溶剂如丙烷、正己烷或正庚烷在低于约60℃且优选约0-30℃的温度下接触约6秒-60分钟的时间。
可将上述催化剂组分(a)、(b)和任选的(c)进料到预接触容器中,它们的量使得重量比(b)/(a)在0.1-10范围内,且如果存在化合物(c),则重量比(b)/(c)为对应于如上定义的摩尔比的重量比。优选地,所述组分在10-20℃的温度下预接触1-30分钟。所述预接触容器通常为搅拌槽反应器。
优选地,随后将预接触的催化剂进料到其中发生预聚合步骤的预聚合反应器中。所述预聚合步骤可在选自回路反应器或连续搅拌槽反应器的第一反应器中进行且通常在液相中进行。所述液体介质包括液体α-烯烃单体,任选地添加惰性烃溶剂。所述烃溶剂可为芳族烃,诸如甲苯;或脂族烃,诸如丙烷、己烷、庚烷、异丁烷、环己烷和2,2,4-三甲基戊烷。如果存在的话,烃溶剂的量低于相对于α-烯烃的总量的40重量百分比,优选低于20重量百分比。优选步骤(i)a在不存在惰性烃溶剂的情况下进行。
在该反应器中的平均停留时间通常为2-40分钟,优选为10-25分钟。所述温度通常为10℃-50℃,优选为15℃-35℃。采用这些条件允许从每克固体催化剂组分中获得60-800克、优选从每克固体催化剂组分中获得150-500克的预聚合度。步骤(i)a通过浆料中的低固体浓度来进一步表征,所述浆料中的低固体浓度通常在每升浆料中从50克到300克固体的范围内。
将含有催化剂,优选预聚合形式的催化剂的浆料自所述预聚合反应器中排出并进料到气相或液相聚合反应器中。在气相反应器的情况下,通常由流化或搅拌的固定床反应器或包括两个互连的聚合区的反应器组成,所述互连聚合区中的一个在快速流化条件下工作,且在另一互连聚合区中,聚合物在重力作用下流动。所述液相工艺可在浆料、溶液或本体(液体单体)中。最优选后一技术,且其可在各种类型的反应器如连续搅拌釜式反应器、回路反应器或活塞流反应器中进行。所述聚合一般在20-120℃、优选40-85℃的温度下进行。当所述聚合在气相中进行时,操作压力通常为0.5-10MPa,优选为1-5MPa。在本体聚合中,操作压力通常为1-6MPa,优选为1.5-4MPa。优选地,所述聚合步骤通过使丙烯在液体单体中、更优选在回路反应器中聚合来进行,以提供所需的丙烯聚合物。
在该阶段,可以使用氢作为分子量调节剂。
本发明的纤维通常显示出至少等于或高于25厘牛/特克斯(cN/tex)(优选地高于26厘牛/特克斯)的韧性的值、以及至少等于或高于250%(优选地等于或高于300%)的断裂伸长率的值。
典型地,依据本发明的纤维的纤度范围为从1分特(dtex)到8分特,优选地为从1.5分特到4.0分特。
本发明的纤维可以以通常高于3000米/分钟(优选地高于3300米/分钟,更优选地高于3500米/分钟)的速度高效地纺丝。
本发明的纤维可以在一般地在从200℃到300℃之间变化的温度下纺丝。优选地,纺丝温度低于250℃,甚至更优选地,纺丝温度包括在230℃到250℃之间。
本发明的纤维可用于生产显示优异性能的非织造织物。
可以利用各种方法,优选地通过公知的纺粘技术来生产这样的非织造织物。纺粘工艺是非织造制造技术,借此,聚合物被直接转换成连续的长丝并随机地沉积以形成非织造材料。
因此,本发明的另一个目的是一种用本发明的纤维制造的纺粘非织造织物。
本发明的纤维还可以含有适合于获得皮芯结构(皮芯稳定)的稳定剂的配方,或非常稳定的配方。在后一种情况下,对于耐用的非织造物实现了卓越的抗老化。
可以使用本领域已知的方法和设备,即通过在适合于生产单纤维或复合纤维的常规设备中熔融纺丝丙烯聚合物来制备本发明的包括丙烯聚合物的纤维或长丝。本发明的丙烯聚合物显示出极其良好的可纺性,即它们可以以高纺丝速度纺成纤维或长丝而不会断裂,并且同时产生保留良好的机械性能(即高韧度和高断裂伸长率)的纤维或长丝。
如上所提到的,本发明的纤维特别适合用于制备这样的物品,如非织造织物,特别是纺粘非织造织物。
所述纺粘方法将纤维纺丝和网形成组合到单一制造方法中。熔融聚合物离开喷丝头时纤维形成,通常通过冷空气冷浸,且长丝通过高压空气自喷丝头拉出。长丝随后堆积到移动带上,形成非织造织物。纤维重量由每喷丝头孔的生产量、孔数目和移动带的速度决定。接着,织物可通过诸如热粘合、化学键合或针刺法的不同方法来粘合,优选热粘合。通过热粘合,所述织物在通常包括在从110℃到150℃之间、优选从120℃到130℃之间的范围中的温度下加热的砑光辊之间通过。
热粘合的制品可包括两层或更多层非织造层。由于使用本发明的纤维,在所述层之间获得良好的粘着性。
给出以下实施例以说明本发明,而没有任何限制性目的。
方法
根据以下方法获得丙烯聚合物和获得的薄膜的表征数据:
熔体流动速率(MFR)
根据ISO1133(230℃,2.16千克)测定。
二甲苯可溶物(XS)
如下进行测定:将2.5克聚合物和250毫升二甲苯引入装备有冷凝器和磁力搅拌器的玻璃烧瓶中。使温度在30分钟内升高到溶剂的沸点。随后将这样获得的澄清溶液在回流和搅拌下再保持30分钟。随后将封闭的烧瓶保持在25℃下的恒温水浴中30分钟。将这样形成的固体在快速滤纸上过滤。将100毫升过滤的液体倾入先前称重的铝容器中,将其在氮气流中在加热板上加热,以便通过蒸发除去溶剂。随后将该容器保持在处于80℃下在真空下的烘箱中,直至获得恒定重量。随后计算在室温下可溶解于二甲苯中的聚合物的重量百分数。
分子量
在1,2,4-三氯苯中通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量。
长丝的纤度
从10厘米的长粗纱中,任意选取50根纤维并称重。该50根纤维的总重,以毫克表示,乘以2,由此获得以分特为单位的纤度。
长丝的韧度和断裂伸长率
从500米粗纱中,切割出100米长的段并任意选取单根纤维。将每个单根纤维固定到测力计的夹子上并拉张到断裂,在20毫米/分钟的牵引速率下,伸长率低于100%,且在50毫米/分钟的牵引速率下,伸长率大于100%,夹子之间的初始距离为20毫米。在机器方向(MD)上测量极限强度(断裂负荷)和断裂伸长率。通过下列等式计算韧性:
韧性=极限强度(厘牛)×10/纤度(分特)。
具体实施方式
实施例
实施例1和实施例2
固体催化剂组分的制备
在0℃下向用氮气吹扫的500毫升四颈圆底烧瓶中引入250毫升TiCl4。在搅拌的同时,加入10.0克具有47微米的平均粒度的微球状MgCl2·2.1C2H5OH(根据在EP728769的实施例1中描述的方法制备)、一定量的2,3-二异丙基琥珀酸二乙酯,使得具有的镁/琥珀酸酯摩尔比为15。将温度升高到100℃且保持在该值下历时60分钟。然后中止搅拌,虹吸出液体。在虹吸之后,加入新鲜的TiCl4和一定量的9,9-双(甲氧基甲基)芴,使得具有的Mg/二醚摩尔比为30。随后将温度升高到110℃且在搅拌下保持30分钟。在沉降并在85℃下虹吸之后,加入新鲜TiCl4。随后将温度升高到90℃历时15分钟。在沉降并在90℃下虹吸之后,将固体用无水己烷(6×100ml)在60℃下洗涤六次。
催化剂系统的制备
在引入聚合反应器中之前,在15℃的温度下、在表1中所记录的条件下使上述固体催化剂组分与三乙基铝(TEAL)以及环己基-甲基-二甲氧基硅烷(CHMMS)接触。
预聚合
随后,通过将催化剂体系在液体聚丙烯中保持悬浮,在20℃下进行预聚合处理,持续时间9分钟,之后将其引入聚合反应器中。
聚合
聚合以连续模式在液相回路反应器中进行。将氢气用作分子量调节剂。
在表1中记录了主要聚合条件。在表2中记录了关于所生成的聚合物的分析数据。
实施例3
固体催化剂组分的制备
在0℃下向用氮气吹扫的500毫升四颈圆底烧瓶中引入250毫升TiCl4。在搅拌的同时,加入10.0克具有47微米的平均粒度的微球状MgCl2·2.1C2H5OH(根据在EP728769的实施例1中描述的方法制备)、一定量的2,3-二异丙基琥珀酸二乙酯,使得具有的镁/琥珀酸酯摩尔比为24。将温度升高到110℃且保持在该值下历时60分钟。然后中止搅拌,虹吸出液体。在虹吸之后,加入新鲜的TiCl4和一定量的9,9-双(甲氧基甲基)芴,使得具有的Mg/二醚摩尔比为12。随后将温度升高到100℃且在搅拌下保持30分钟。在沉降并在75℃下虹吸之后,加入新鲜TiCl4。随后将温度升高到90℃历时15分钟。在沉降并在75℃下虹吸之后,将固体用无水己烷(6×100ml)在60℃下洗涤六次。
用由此获得的固体催化剂组分制备催化剂系统,该催化剂系统然后进行预聚合且此后用于聚合,使用根据实施例1-2中所述的程序的除串联布置的两个环流反应器之外的所有来进行聚合。
在表1中记录了主要聚合条件。在表2中记录了关于所生成的聚合物的分析数据。
比较实施例4
按照实施例1-2制备的减粘裂化聚丙烯,但使用商业聚丙烯MoplenHP561R(LyondellBasell)作为聚丙烯前体,所述商业聚丙烯MoplenHP561R(LyondellBasell)得自含邻苯二甲酸酯的齐格勒-纳塔催化剂且设计用于生产纤维。
在表2中记录了关于所生成的聚丙烯的分析数据。
比较实施例5
固体催化剂组分的制备
在0℃下向用氮气吹扫的500毫升四颈圆底烧瓶中引入250毫升TiCl4。在搅拌的同时,加入15.0克具有47微米的平均粒度的微球状MgCl2·1.8C2H5OH(根据在EP728769的实施例1中描述的方法制备)、一定量的2,3-二异丙基琥珀酸二乙酯,使得具有的镁/琥珀酸酯摩尔比为10.5。将温度升高到110℃且保持在该值下历时60分钟。然后中止搅拌,使固体沉淀并在100℃下虹吸出液体。在虹吸之后,加入新鲜的TiCl4和一定量的2,3-二异丙基琥珀酸二乙酯,使得具有的Mg/琥珀酸酯摩尔比为21。随后将温度升高到120℃且在搅拌下保持30分钟。在沉降并在100℃下虹吸之后,加入新鲜TiCl4。随后将温度升高到120℃历时30分钟。在沉降并在100℃下虹吸之后,将固体用无水己烷(6×100ml)在60℃下洗涤六次。
催化剂系统的制备
在引入聚合反应器中之前,在15℃的温度下在表1中所记录的条件下使上述固体催化剂组分与三乙基铝(TEAL)以及二环戊基-二甲氧基硅烷(DCPMS)接触。
预聚合
随后,在25℃下,通过将催化剂体系在液体聚丙烯中保持悬浮,进行预聚合处理,持续时间为10分钟,之后将其引入聚合反应器中。
聚合
聚合以连续模式在包括EP1012195中描述的聚合设备的聚合装置中进行。将氢气用作分子量调节剂。氢气浓度在上升管和下降管中保持在相同的浓度。
在表1中记录了主要聚合条件。在表2中记录了关于所生成的聚合物的分析数据。
表1-聚合条件
实施例1 实施例2 实施例3 比较实施例5
外部给体 CHMMS CHMMS CHMMS CHMMS
TEAL/给体 132 176 198 5
TEAL/C3- 0.09 0.14 0.16 0.14
温度 75 75 75*/75** 80
停留时间 分钟 54 63 55*/40** 81
H2进料浓度 摩尔百万分率 590 540 550*/550** -
H2/C3- - - - 0.035
周转量 千克/克 55 48 60 22
*=在第一环流反应器中;**=在第二环流反应器中
表2-聚合物特性
实施例1 实施例2 实施例3 对比实施例4 对比实施例5
MFR1(前体) 克/10’ 1.75 2.5 1.7 1.8 1.5
XS1(前体) 重量百分比 3.1 3.0 3.0 3.5 2.0
MFR2 克/10’ 22.6 21.5 27 25.0 24.0
XS2 重量百分比 3.5 3.2 3.4 3.6 2.1
Mw/Mn 4 3.9 3.5 3.6 9.7
Mz/Mw 2.1 2.1 2 2 4.8
实施例6-8以及比较实施例9和比较实施例10
在下列添加剂存在下挤出实施例1-4的丙烯聚合物:硬脂酸钙、B215(由CibaSpecialtyChemicals进行销售)、101(由Akzo进行销售的过氧化物),这些添加剂为表3中记录的量。
表3
使用传统的双螺杆挤压机CoperionWerner&PfleidererZSK58MC,其中其操作条件如下:螺杆速度为260转/分,挤出机的生产量为250千克/小时,比能量为0.183千瓦时/千克,熔融温度为214℃,模头压力为51巴,熔体过滤器为200目。
纤维的生产
在挤出聚合物之后,在具有25的螺杆长径比、25毫米的螺杆直径和1∶3的压缩比的Leonard25控制管线中将聚合物纺丝。所述管线已由CostruzioniMeccanicheLeonard-Sumirago(VA)推出市场。在表4中记录了长丝的操作的纺丝条件和性能。
表4
实施例 6 7 8 9(比较) 10(比较)
孔直径(毫米) 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
每孔输出(克/分钟) 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
模头中的孔数 37 37 37 37 37
模头温度(℃) 250 250 250 250 250
熔融温度(℃) 258 258 258 258 258
最大纺丝速度(米/分钟) 3900 3900 3900 4500 3600
韧性(厘牛/特克斯) 26.3 26.9 27.3 24.8 24.5
断裂伸长率(%) 300 320 260 255 220
纤度(分特) 2.2 2.25 2.2 2.2 2.2
表4显示出本发明的纤维被赋予了改进的韧性和断裂伸长率。

Claims (10)

1.一种包括聚丙烯的纤维,其可通过包括下列步骤的方法获得:
(i)在催化剂系统存在下使丙烯聚合,所述催化剂系统包含通过使下列组分接触获得的产物:
(a)固体催化剂组分(该固体催化剂组分包括卤化镁、具有至少一个Ti-卤素键的钛化合物和至少两种电子给体化合物,所述至少两种电子给体化合物中的一种存在的量相对于给体的总量以摩尔计为从40%到90%,并且所述至少两种电子给体化合物中的另一种选自1,3-二醚),
(b)铝的烃基化合物,以及
(c)任选地的外部电子给体化合物,
从而获得具有熔体流动速率MFR1的聚丙烯前体;
(ii)将由此获得的聚丙烯前体进行减粘裂化,以获得具有熔体流动速率MFR2的减粘裂化聚丙烯;
(iii)将在前一步骤中获得的减粘裂化聚丙烯纺丝;
其中MFR2包括在从15克/10分钟到40克/10分钟之间,比率MFR/MFR1包括在8与18之间,MFR1和MFR2两者都是根据ISO方法1133(230℃,2.16千克)进行测定的。
2.根据权利要求1所述的纤维,其中减粘裂化后的熔体流动速率(MFR2)包括在20克/10分钟与30克/10分钟之间,优选地在22克/10分钟与25克/10分钟之间。
3.根据前述权利要求中任一项所述的纤维,其中减粘裂化后的熔体流动速率/减粘裂化前的熔体流动速率的比率MFR2/MFR1为包括在10与15之间,优选地在12与14之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的纤维,其中二甲苯不溶性高于95%,优选地高于96%,更优选地高于97%。
5.根据前述权利要求中任一项所述的纤维,该纤维具有通过GPC(凝胶渗透色谱法)测定的用比率表达的分子量分布,所述比率包括在3.0与12.0之间,优选地在3.5与7.0之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的纤维,该纤维具有通过GPC测定的比率的值,该比率的值包括在1.0与3.0之间,优选地在1.5与2.5之间。
7.根据前述权利要求中任一项所述的纤维,其中所述聚丙烯是均聚物,任选地包含少量的衍生自乙烯和/或其他α-烯烃(例如C4-C10α-烯烃)的共聚单体单元,所述共聚单体单元的量的范围为从0.1重量百分比到2重量百分比,优选地,从0.2重量百分比到1.5重量百分比。
8.根据前述权利要求中任一项所述的纤维,该纤维显示出至少等于或高于25厘牛/特克斯(cN/tex)(优选地高于26厘牛/特克斯)的韧性的值。
9.根据前述权利要求中任一项所述的纤维,该纤维显示出至少等于或高于250%(优选地等于或高于300%)的断裂伸长率的值。
10.一种使用根据任何前述权利要求所述的纤维制造的纺粘非织造织物。
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