CN109930228A

CN109930228A - 锦纶66改质纤维

Info

Publication number: CN109930228A
Application number: CN201711363902.1A
Authority: CN
Inventors: 卢子中; 陈锦文; 林炜翔; 刘昭晖; 黄柏勛; 赖伟仁
Original assignee: Taiwan Textile Research Institute
Current assignee: Taiwan Textile Research Institute
Priority date: 2017-12-18
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2019-06-25
Anticipated expiration: 2037-12-18
Also published as: TWI695023B; US10851206B2; US20190185623A1; TW202003634A; TW201927856A; TWI676642B; CN109930228B

Abstract

一种锦纶66改质纤维，其包括衍生自己二酸与己二胺的第一单体、衍生自具有长碳链的二酸或二胺的第二单体、衍生自具有芳香环的二酸或二胺的第三单体、衍生自环状二酸或环状二胺的第四单体。第二单体具有6个至36个碳原子。第三单体具有8个至14个碳原子。第四单体具有6个至10个碳原子。以锦纶66改质纤维的总重量计，第一单体的含量介于78重量％至94.8重量％之间，第二单体的含量介于0.1重量％至1重量％之间，第三单体的含量介于5重量％至20重量％之间，第四单体的含量介于0.1重量％至1重量％之间。

Description

锦纶66改质纤维

技术领域

本发明涉及一种锦纶66改质纤维，尤其涉及一种具有高耐热性、高耐磨性及低纤维细度的锦纶66改质纤维。

背景技术

高耐热性与高耐磨性的纤维可以广泛地应用在各种用途，例如消防衣、隔热手套、防火毯等织品。由于锦纶66能够经过改质来提升耐热性及耐磨性，因此锦纶66被认为有当作耐热耐磨织品的原料的潜力。然而，目前经改质后的锦纶66的流动性不佳，无法制作成纺丝级纤维而只能当作射出制程再加工的材料，因此通常只应用在汽车或电子零件，不适合作为织品的材料。

此外，由于现有的经改质后的锦纶66的耐热性及耐磨性仍然不足，因此如果应用在高温及高磨耗的环境下，容易造成材料的损坏，所以将锦纶66改质成具有高耐热性及高耐磨性并且可纤维化的材料为业界亟待研究的课题之一。

发明内容

本发明提供一种锦纶66改质纤维，其可具有高耐热性、高耐磨性及低纤维细度。

本发明的锦纶66改质纤维，其包括衍生自己二酸与己二胺的第一单体、衍生自具有长碳链的二酸或二胺的第二单体、衍生自具有芳香环的二酸或二胺的第三单体、衍生自环状二酸或环状二胺的第四单体。第二单体具有6个至36个碳原子。第三单体具有8个至14个碳原子。第四单体具有6个至10个碳原子。以锦纶66改质纤维的总重量计，第一单体的含量介于78重量％至94.8重量％之间，第二单体的含量介于0.1重量％至1重量％之间，第三单体的含量介于5重量％至20重量％之间，第四单体的含量介于0.1重量％至1重量％之间。

在本发明的一实施例中，上述的第一单体例如由式1表示：

在本发明的一实施例中，上述的第二单体例如由式2-1或式2-2表示：

其中α为4至18的整数，

其中i为2至9的整数。

在本发明的一实施例中，上述的第二单体例如衍生自36碳二酸。

在本发明的一实施例中，上述的第三单体例如由式3-1、式3-2、式3-3或式3-4表示：

其中β为1或2，

在本发明的一实施例中，上述的第三单体例如衍生自对苯二甲酸。

在本发明的一实施例中，上述的第四单体例如由式4-1、式4-2、式4-3、式4-4或式4-5表示：

在本发明的一实施例中，上述的第四单体例如衍生自1,4-环己二酸。

在本发明的一实施例中，上述的锦纶66改质纤维的熔点例如大于267℃。

在本发明的一实施例中，上述的锦纶66改质纤维的纤维细度例如介于65d/36f至75d/36f之间。

基于上述，本发明的锦纶66改质纤维包括衍生自己二酸与己二胺的第一单体、衍生自具有长碳链的二酸或二胺的第二单体、衍生自具有芳香环的二酸或二胺的第三单体与衍生自环状二酸或环状二胺的第四单体，因此本发明的锦纶66改质纤维可具有高耐热性、高耐磨性及低纤维细度。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例以详细说明。

具体实施方式

为了因应目前市场上对于耐热性高、耐磨性高的织品的需求，并且为了解决现有的经改质的锦纶66的流动性不佳以致无法加工成纤维的难题，本发明通过实施例提出一种具有高耐热性、高耐磨性及低纤维细度的锦纶66改质纤维来改善上述问题。然而，以下实施例并非用以限制本发明。

本实施例提供一种锦纶66改质纤维，其包括衍生自己二酸与己二胺的第一单体、衍生自具有长碳链的二酸或二胺的第二单体、衍生自具有芳香环的二酸或二胺的第三单体与衍生自环状二酸或环状二胺的第四单体，以下将针对这些单体作说明。

衍生自己二酸与己二胺的第一单体

在本实施例中，第一单体为锦纶66改质纤维的主要单体。此第一单体将与后续添加的其他单体进行聚合反应来形成本发明的锦纶66改质纤维。第一单体可由式1表示：

在本实施例中，以所形成的锦纶66改质纤维的总重量计，衍生自己二酸与己二胺的第一单体的含量介于78重量％至94.8重量％之间，以作为锦纶66改质纤维的主体结构。

衍生自具有长碳链的二酸或二胺的第二单体

在本实施例中，衍生自具有长碳链的二酸或二胺的第二单体可改变结晶行为，且第二单体的长碳链可以增加高分子无序区域分子链的滑动性，使所形成的锦纶66改质纤维在受力时能有效分散受力，以提升耐磨性。此外，第二单体的长碳链可以改善所形成的锦纶66改质纤维的流动性，因此所形成的锦纶66改质纤维能够经加工而形成为具有低纤维细度的纤维，进而解决现有的锦纶66的流动性不佳以致无法加工成纤维的问题。

在本发明中，衍生自具有长碳链的二酸或二胺的第二单体具有6个至36个碳原子。第二单体可由式2-1或式2-2表示：

其中α为4至18的整数，

其中i为2至9的整数。

在一实施例中，第二单体可衍生自36碳二酸。

此外，在本发明的锦纶66改质纤维中，相邻的第二单体的烷基侧链可彼此物理性交联或纠缠(entanglement)，使得所形成的锦纶66改质纤维具备良好的回弹性。

在本实施例中，以所形成的锦纶66改质纤维的总重量计，衍生自具有长碳链的二酸或二胺的第二单体的含量介于0.1重量％至1重量％之间。当衍生自具有长碳链的二酸或二胺的第二单体的含量在上述范围中时，锦纶66改质纤维具有好的耐磨性与弹性。反之，若第二单体的含量超过1重量％时，则可能会使得锦纶66改质纤维的分子链过于柔软，进而丧失纤维强度，从而限制纤维产品应用范围。

衍生自具有芳香环的二酸或二胺的第三单体

在本实施例中，衍生自具有芳香环的二酸或二胺的第三单体具有高熔点，能够提高锦纶66改质纤维的熔点，使锦纶66改质纤维具有高耐热性。

在本发明中，衍生自具有芳香环的二酸或二胺的第三单体具有8个至14个碳原子。第三单体可由式3-1、式3-2、式3-3或式3-4表示：

其中β为1或2，

在一实施例中，第三单体可衍生自对苯二甲酸。

在本实施例中，以所形成的锦纶66改质纤维的总重量计，衍生自具有芳香环的二酸或二胺的第三单体的含量介于5重量％至20重量％之间。当衍生自具有芳香环的二酸或二胺的第三单体的含量在上述范围中时，锦纶66改质纤维具有好的耐热性。反之，若第三单体的含量超过20重量％时，则可能使得纤维原材料的熔点过高而丧失流动性，从而导致可纺丝性过低而无法纤维化。换句话说，当锦纶66改质纤维中的衍生自具有芳香环的二酸或二胺的第三单体的比例过高时(例如大于20重量％)，可能会使锦纶66改质纤维原材料的熔体降低，造成切粒不顺而失去熔纺性。

衍生自环状二酸或环状二胺的第四单体

在本实施例中，衍生自环状二酸或环状二胺的第四单体具有刚硬结构，其可强化锦纶66改质纤维的高分子链的刚硬性，并提高结晶区域的结晶性，进而使锦纶66改质纤维的熔点增加。

在本发明中，衍生自环状二酸或环状二胺的第四单体具有6个至10个碳原子。第四单体可由式4-1、式4-2、式4-3、式4-4或式4-5表示：

在一实施例中，衍生自环状二酸或环状二胺的第四单体可衍生自1,4-环己二酸。

在本实施例中，以所形成的锦纶66改质纤维的总重量计，衍生自环状二酸或环状二胺的第四单体的含量介于0.1重量％至1重量％之间。当衍生自环状二酸或环状二胺的第四单体的含量在上述范围中时，将使得锦纶66改质纤维具有好的耐磨及耐热性，且同时能有保持纺丝作业性。反之，若添加比例大于1重量％时，则易纤维原材料造成切粒不顺，从而降低可纺丝性。当第四单体衍生自1,4-环己二酸时，由于1,4-环己二酸具有刚硬结构，其在高温(例如大于300℃)下会翻转成椅式构型，因此若环己二酸的含量过高，例如大于1重量％，会使得锦纶66改质纤维原材料的成丝性下降。

以下将对本发明的锦纶66改质纤维的制造方法作说明。

本发明使用反应槽来合成锦纶66改质纤维。反应槽具有搅拌叶片结构、内盘管加热系统、温度均匀度监控系统及多段批次入料控制系统。

首先，将己二酸与己二胺置入反应槽，并将温度设置至200℃至240℃之间，压力设置至2kg/cm²至3kg/cm²之间，以进行聚合反应，形成锦纶66(第一单体)。之后，将温度提升至260℃至280℃之间，且将扭力设置至120kW至125kW。接着，加入具有芳香环的二酸或二胺的第三单体以及具有环状二酸或环状二胺的第四单体与锦纶66进行聚合反应，以对锦纶66改质。当聚合反应进行时，衍生自具有芳香环的二酸或二胺的第三单体与衍生自环状二酸或环状二胺的第四单体嵌入锦纶66，以产生经改质的锦纶66。

然后，将反应槽进行卸压，再将具有长碳链的二酸或二胺的第二单体加入反应槽。接着，将温度提升至300℃至310℃，并且将压力调整至大约300torr至500torr。此时，第二单体与经改质的锦纶66发生聚合反应，对经改质的锦纶66再一次进行改质，使衍生自具有长碳链的二酸或二胺的第二单体嵌入经改质的锦纶66。

最后，将具有第一单体、第二单体、第三单体及第四单体的经改质的锦纶66进行切粒，以形成锦纶66改质纤维。经由本发明的制造方法所形成的锦纶66改质纤维的熔点例如是大于267℃，更佳例如是大于275℃。此外，本发明的锦纶66改质纤维可具有低纤维细度(例如是介于65d/36f至75d/36f之间)。

本发明的锦纶66改质纤维的纤维强度例如是介于3.8g/d至4.19g/d，且锦纶66改质纤维的耐磨度例如是介于550循环(cycle)至850循环，因此本发明的锦纶66改质纤维的机械性质优于现有的锦纶66。

在本实施例中，以批次的方式添加改质物来进行聚合反应，使改质物能均匀嵌入锦纶66，以避免改质物过度集中的情况，并可以提升聚合反应效率与产物品质。

此外，使用本发明的锦纶66改质纤维所制成的产品，可以省去搭配织物面料，因此能达到节省成本的效果。且，相较于现有技术，本发明的锦纶66改质纤维的制程较为简单，因此能够达到更好的生产效率，且具有80％以上的良率。

以下，通过实验例1～4与比较例1～3来说明本发明的可行性及功效。然而，下述实验例并非用以限制本发明。

<实验例1>

首先，将己二酸与己二胺置入反应槽，将温度设置为200℃，压力设置为3kg/cm²，以进行聚合反应，形成锦纶66。

之后，将温度提升至260℃，且将扭力设置为10kW，接着加入对苯二甲酸以及1,4-环己二酸，与锦纶66进行聚合反应，产生经改质的锦纶66。

然后，将反应槽进行卸压，再将36碳二酸加入反应槽。接着，将温度提升至310℃，并且抽真空至大约500torr，然后36碳二酸与经改质的锦纶66发生聚合反应。最后，将经改质的锦纶66进行切粒，以形成锦纶66改质纤维。

在实验例1中，以锦纶66改质纤维的总重量计，衍生自己二酸与己二胺的单体(第一单体)的含量是89重量％，衍生自36碳二酸的单体(第二单体)的含量是0.5重量％，衍生自对苯二甲酸的单体(第三单体)的含量是10重量％，衍生自1,4-环己二酸的单体(第四单体)的含量是0.5重量％。

<实验例2>

实验例2与实验例1的差异仅在于锦纶66、1,4-环己二酸、对苯二甲酸及36碳二酸的含量。在实验例2中，以锦纶66改质纤维的总重量计，衍生自己二酸与己二胺的单体(第一单体)的含量是88.5重量％，衍生自36碳二酸的单体(第二单体)的含量是1重量％，衍生自对苯二甲酸的单体(第三单体)的含量是10重量％，衍生自1,4-环己二酸的单体(第四单体)的含量是0.5重量％。

<实验例3>

实验例3与实验例1的差异仅在于锦纶66、1,4-环己二酸、对苯二甲酸及36碳二酸的含量。在实验例3中，以锦纶66改质纤维的总重量计，衍生自己二酸与己二胺的单体(第一单体)的含量是78.5重量％，衍生自36碳二酸的单体(第二单体)的含量是0.5重量％，衍生自对苯二甲酸的单体(第三单体)的含量是20重量％，衍生自1,4-环己二酸的单体(第四单体)的含量是1重量％。

<实验例4>

实验例4与实验例1的差异仅在于锦纶66、1,4-环己二酸、对苯二甲酸及36碳二酸的含量。在实验例4中，以锦纶66改质纤维的总重量计，衍生自己二酸与己二胺的单体(第一单体)的含量是78重量％，衍生自36碳二酸的单体(第二单体)的含量是1重量％，衍生自对苯二甲酸的单体(第三单体)的含量是20重量％，衍生自1,4-环己二酸的单体(第四单体)的含量是1重量％。

<比较例1>

比较例1与实验例1的差异在于：未加入1,4-环己二酸、对苯二甲酸及36碳二酸来进行聚合反应。

<比较例2>

比较例2的差异在于：锦纶66、1,4-环己二酸、对苯二甲酸及36碳二酸的含量。在比较例2中，以锦纶66改质纤维的总重量计，衍生自己二酸与己二胺的单体(第一单体)的含量是99.5重量％，衍生自36碳二酸的单体(第二单体)的含量是0重量％，衍生自对苯二甲酸的单体(第三单体)的含量是0重量％，衍生自1,4-环己二酸的单体(第四单体)的含量是0.5重量％。

将实验例1～4以及比较例1、2所形成的锦纶66改质纤维进行熔点测试、纤维细度量测及耐磨度测试，其结果如表1所示。

表1

根据表1可知，相较于比较例1、2，实验例1至4具有较高的熔点及较好的耐磨性。此外，根据表1可知，实施例1至4具有低纤维细度。因此，说明经由本发明的锦纶66改质纤维可以具有高耐热性、高耐磨性及同时具有低纤维细度。

综上所述，本发明的锦纶66改质纤维包括衍生自己二酸与己二胺的第一单体、衍生自具有长碳链的二酸或二胺的第二单体、衍生自具有芳香环的二酸或二胺的第三单体与衍生自环状二酸或环状二胺的第四单体，因此锦纶66改质纤维可以具有高耐热性、高耐磨性及同时具有低纤维细度。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。

Claims

1.一种锦纶66改质纤维，其特征在于，包括：

衍生自己二酸与己二胺的第一单体；

衍生自具有长碳链的二酸或二胺的第二单体，所述第二单体具有6个至36个碳原子；

衍生自具有芳香环的二酸或二胺的第三单体，所述第三单体具有8个至14个碳原子；以及

衍生自环状二酸或环状二胺的第四单体，所述第四单体具有6个至10个碳原子，

其中以所述锦纶66改质纤维的总重量计，所述第一单体的含量介于78重量％至94.8重量％之间，所述第二单体的含量介于0.1重量％至1重量％之间，所述第三单体的含量介于5重量％至20重量％之间，所述第四单体的含量介于0.1重量％至1重量％之间。

2.根据权利要求1所述的锦纶66改质纤维，其特征在于，所述第一单体由式1表示：

3.根据权利要求1所述的锦纶66改质纤维，其特征在于，所述第二单体由式2-1或式2-2表示：

其中α为4至18的整数，

其中i为2至9的整数。

4.根据权利要求3所述的锦纶66改质纤维，其特征在于，所述第二单体衍生自36碳二酸。

5.根据权利要求1所述的锦纶66改质纤维，其特征在于，所述第三单体由式3-1、式3-2、式3-3或式3-4表示：

其中β为1或2，

6.根据权利要求5所述的锦纶66改质纤维，其特征在于，所述第三单体衍生自对苯二甲酸。

7.根据权利要求1所述的锦纶66改质纤维，其特征在于，所述第四单体由式4-1、式4-2、式4-3、式4-4或式4-5表示：

8.根据权利要求7所述的锦纶66改质纤维，其特征在于，所述第四单体衍生自1,4-环己二酸。

9.根据权利要求1所述的锦纶66改质纤维，其特征在于，所述锦纶66改质纤维的熔点大于267℃。

10.根据权利要求1所述的锦纶66改质纤维，其特征在于，所述锦纶66改质纤维的纤维细度介于65d/36f至75d/36f之间。