CN110770375B - 用于聚酰胺的凝胶纺丝的组合物和方法 - Google Patents

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Abstract

用于形成纤维的组合物包含至少一种聚酰胺和己内酰胺。所述至少一种聚酰胺具有38,000 Da至100,000 Da的数均分子量。所述聚酰胺至少部分溶解在所述己内酰胺中。己内酰胺构成所述组合物的20重量%至90重量%。

Description

用于聚酰胺的凝胶纺丝的组合物和方法
技术领域
本发明涉及聚酰胺材料，特别涉及用于由聚酰胺生产纤维的凝胶纺丝技术。
背景技术
典型聚酰胺或尼龙纺织品使用熔纺技术生产，其中在经喷丝头挤出树脂以形成纺织品纤维之前将聚酰胺树脂加热到熔融态。这样的尼龙树脂通常具有大约14,000道尔顿(Da)至20,000 Da的分子量，并产生具有大约6-10克/旦的韧度的纤维。这种机械强度对一些高性能纺织品纤维应用是不足的。
一些纤维前体(pre-fiber)凝胶组合物、其制造方法及用途公开在例如美国专利No.7,258,048、美国专利No.8,106,116和国际专利公开WO 2005/049694中，它们的公开内容全文特此引用并入本文。
需要上述纤维前体凝胶组合物和制造方法的改进以制造适用于更宽范围纺织品应用的机械方面更强的聚酰胺纺织品纤维。
发明内容
本公开提供了一种用于聚酰胺纤维的凝胶纺丝的组合物。纺制的纤维可用于生产高性能纺织品。
各种实施方案涉及用于形成纤维的组合物。所述组合物包含至少一种聚酰胺和己内酰胺。所述至少一种聚酰胺具有由根据ASTM 789测定的甲酸粘度(FAV)得出的38,000 Da至100,000 Da的数均分子量。所述聚酰胺至少部分溶解在所述己内酰胺中。所述己内酰胺构成所述组合物的20重量%至90重量%。在一些实施方案中，所述组合物的所述至少一种聚酰胺是聚酰胺-6。在一些实施方案中，所述己内酰胺构成所述组合物的总重量的50重量%至90重量%。在一些实施方案中，所述聚酰胺具有由根据ASTM 789测定的甲酸粘度(FAV)得出的41,000 Da至68,000 Da的数均分子量。
各种实施方案包括生产纤维的方法。所述方法包括将至少一种聚酰胺溶解到己内酰胺中以形成可纺溶液和通过经喷丝头挤出所述可纺溶液而将所述可纺溶液纺丝以形成所述纤维。所述至少一种聚酰胺具有由根据ASTM 789测定的甲酸粘度(FAV)得出的38,000Da至100,000 Da的数均分子量。在一些实施方案中，溶解所述至少一种聚酰胺在150℃至270℃的温度进行。在进一步实施方案中，溶解所述至少一种聚酰胺在150℃至200℃的温度进行。在一些实施方案中，所述至少一种聚酰胺是聚酰胺-6。在一些实施方案中，所述可纺溶液包含20重量%至90重量%己内酰胺。在进一步实施方案中，所述可纺溶液包含50重量%至90重量%己内酰胺。在一些实施方案中，所述聚酰胺具有由根据ASTM 789测定的甲酸粘度(FAV)得出的41,000 Da至68,000 Da的数均分子量。在一些实施方案中，所述方法进一步包括在含有骤冷液体的骤冷浴中骤冷纺制的纤维。在一些实施方案中，在所述喷丝头与所述骤冷浴中的骤冷液体之间限定气隙，所述气隙为0.25英寸至11英寸长。在一些实施方案中，所述气隙为0.5英寸至2英寸长。在一些实施方案中，骤冷所述纺制的纤维包括将纤维以第一方向拉过骤冷浴和使骤冷液体以第二方向流动。所述第二方向与所述第一方向基本相反。在一些实施方案中，所述骤冷液体具有1,000至26,000厘泊的动态粘度。在一些实施方案中，所述骤冷液体处在50℃至150℃的温度。
各种实施方案包括聚酰胺纤维。所述聚酰胺纤维包含多个聚酰胺聚合物链。所述聚酰胺聚合物链具有由根据ASTM 789测定的甲酸粘度(FAV)得出的38,000 Da至100,000Da的数均分子量。在一些实施方案中，所述聚酰胺纤维的韧度大于10克/旦。
通过参照结合附图给出的本发明的实施方案的下列描述，本发明的上述和其它特征及其实现方式将变得更加显而易见并且将更好地理解本发明本身。
附图说明
图1是根据本公开的实施方案生产纤维的系统的示意图。
图2是图解根据本公开的实施方案生产纤维的方法的流程图。
图3是图解根据本公开的实施方案的聚酰胺和己内酰胺的各种组合的可纺性、包括实际和预期可纺性的图表。
图4-7是图解聚酰胺分子量、骤冷液体温度、纺丝拉伸比、卷绕速度和气隙对聚酰胺纤维的韧度的影响的图表。
具体实施方式
本公开的实施方案可使用高分子量聚酰胺以形成更强的聚酰胺纤维。对本公开而言，高分子量聚酰胺具有高于大约38,000 Da的数均分子量(Mn)。如上所述，用于熔纺中的聚酰胺的分子量过去通常限于不超过大约20,000 Da。更高分子量聚酰胺可能过粘以致无法通过典型工业挤出机加工，除非提高挤出温度，但是挤出温度的显著提高可能使聚酰胺热降解。
但是，现在已经发现，高分子量聚酰胺可部分溶解在胶凝剂中以形成凝胶形式的可纺溶液。如以下所描述，可以挤出所述可纺溶液或凝胶以形成聚酰胺纤维。已经发现，聚酰胺纤维的强度随凝胶中所用的聚酰胺的数均分子量提高而提高。不希望受限于任何理论，相信此类聚酰胺纤维的较高强度可能是较少链末端缺陷的结果。
在一些实施方案中，根据本公开制造的聚酰胺纤维可具有大于10克/旦(gpd)的韧度。在一些实施方案中，所述聚酰胺纤维可具有低至10.5 gpd、11 gpd或12 gpd，或高达14gpd、15 gpd或16 gpd，或在任何两个上述值之间的任何范围内，例如10.5 gpd至16 gpd、11gpd至15 gpd、或12 gpd至14 gpd的韧度。
所述聚酰胺可以以树脂形式提供。在一些实施方案中，所述聚酰胺包括聚酰胺-6(PA-6)、聚酰胺-6,6(PA-6,6)和聚酰胺-9,6(PA-9,6)中的至少一种。在一个实施方案中，所述聚酰胺是聚酰胺-6或聚酰胺-6,6。在一个更特别的实施方案中，所述聚酰胺是聚酰胺-6。
所述聚酰胺可具有高于大约38,000 Da的数均分子量。在一些实施方案中，所述聚酰胺可具有低至38,000 Da、41,000 Da、46,000 Da或53,000 Da，或高达68,000 Da、77,000Da、88,000 Da或100,000 Da，或在任何两个上述值之间界定的任何范围内的数均分子量，例如，在一些实施方案中，所述聚酰胺可具有38,000 Da至100,000 Da、41,000 Da至88,000Da、46,000 Da至77,000 Da、和53,000 Da至68,000 Da的数均分子量。在一些实施方案中，所述聚酰胺可具有大约60,000 Da的数均分子量。
分子量通常与树脂的粘度相关。粘度可报告为甲酸粘度(FAV)。FAV是根据ASTM789在90体积%甲酸中的10体积% 溶液的粘度。可由测得的FAV根据以下关系式估算数均分子量(Mn)：
方程1:
Figure 652065DEST_PATH_IMAGE001
。
因此，205的FAV对应于大约36,000的Mn，230的FAV对应于大约38,000的Mn，280的FAV对应于大约41,000的Mn，365的FAV对应于大约46,000的Mn，520的FAV对应于大约53,000的Mn，725的FAV对应于大约60,000的Mn，1,030的FAV对应于大约68,000的Mn，1,500的FAV对应于大约77,000的Mn，2,260的FAV对应于大约88,000的Mn，和3,440的FAV对应于大约100,000的Mn。
就此而言，所述聚酰胺可具有低至205、230、280、365或520，或高达725、1,030、或1,500、2,260或3,440的FAV，或可具有在任何一对上述值之间界定的任何范围内的FAV，例如205至3,440、230至2,260、280至1,500、365至1,030、或520至725。
在一个示例性实施方案中，所述聚酰胺具有根据ISO 6427的低至0.2重量%、0.5重量%或1重量%，或高达2重量%、5重量%或10重量%的可提取含量(extractable content)，或在任何两个上述值之间界定的任何范围内的可提取含量，例如0.2重量%至10重量%、0.2重量%至2重量%、或0.2重量%至1重量%。所述可提取含量可包括例如己内酰胺和各种低聚物。
所述胶凝剂能够至少部分溶解所述聚酰胺以形成能够纺丝的粘性溶液或凝胶。典型的胶凝剂具有相对低的分子量，并且可以是单体或低聚物。在一些实施方案中，所述胶凝剂包括内酰胺。在一些实施方案中，所述内酰胺可包括己内酰胺，基于己内酰胺的酰胺例如N-甲基己内酰胺和N-乙基己内酰胺，和基于己内酰胺的酰胺-酯例如：
式1
Figure 975731DEST_PATH_IMAGE002
，
式2
Figure 489888DEST_PATH_IMAGE003
和
式3
Figure 416256DEST_PATH_IMAGE004
。
己内酰胺说明性地提供作为聚酰胺的胶凝剂的优点。在一些实施方案中，这些优点包括以下中的一个或多个：聚酰胺的部分溶剂化以形成粘性溶液或凝胶的可纺溶液、低毒性、相对低的成本、低气味和使用水作为溶剂相对容易从纺制的纤维中提取(extraction)。
可由所述聚酰胺和一定浓度范围的所述胶凝剂例如己内酰胺形成所述可纺溶液。在一些实施方案中，所述可纺溶液具有低至20重量%、30重量%、40重量%或50重量%，或高达60重量%、70重量%、80重量%或90重量%，或在任何两个上述值之间界定的任何范围内的己内酰胺浓度，例如，在一些实施方案中，所述可纺溶液的己内酰胺浓度可为20重量%至90重量%、30重量%至80重量%、40重量%至70重量%、50重量%至90重量%、50重量%至80重量%、50重量%至70重量%、或50重量%至60重量%。所有己内酰胺浓度都基于所述可纺溶液的总重量计。
在一些实施方案中，所述可纺溶液具有低至10重量%、20重量%、30重量%或40重量%，或高达50重量%、60重量%、70重量%或80重量%，或在任何两个上述值之间界定的任何范围内的聚酰胺浓度，例如，在一些实施方案中，所述可纺溶液的聚酰胺浓度可为10重量%至80重量%、20重量%至70重量%、30重量%至60重量%、或40重量%至50重量%。所有聚酰胺浓度都基于所述可纺溶液的总重量计。
在一些实施方案中，所述可纺溶液可进一步包含一种或多种添加剂，例如热稳定剂、抗氧化剂、着色剂或加工助剂。在一些实施方案中，所有添加剂的总浓度不超过所述可纺溶液总重量的5重量%。
较高数均分子量的聚酰胺通常需要较高浓度的己内酰胺以制造不会过粘以致无法通过典型工业挤出机加工的可纺溶液。还已经发现，所述可纺溶液中较高的己内酰胺浓度可产生更强的纤维。不希望受限于任何理论，相信较高的己内酰胺浓度或载量有助于降低聚酰胺的聚合物链的缠结密度(即提高缠结之间的分子量(Me))，这可改进纤维的拉伸能力或可拉伸性和聚合物链的纵向取向以产生更强的纤维。参见例如R. Schaller等人，"High-Performance Polyethylene Fibers 'Al Dente': Improved Gel-Spinning ofUltrahigh Molecular Weight Polyethylene Using Vegetable Oils,"Macromolecules，2015，48 (24)，第8877-8884页。
图1是根据本公开的实施方案生产纤维的系统的示意图。如图1中所示，系统10可包括混合器12、纺丝模块(spin block)14、纤维拉伸装置16，和任选地，骤冷系统18。混合器12可包括进料口20。混合器12可包括例如机械搅拌器、双螺杆挤出机和Brabender混合器。纺丝模块14可包括喷丝头22。喷丝头22是包括多个孔(未显示)的模头。纤维拉伸装置16可包括转向设备24、多个辊26、一个或多个拉伸辊28和最终辊，或绕线机30。在一些实施方案中，转向设备24是旋转辊。在其他实施方案中，转向设备24是非旋转杆(non-rotatingbar)。辊26是旋转辊。在一些实施方案中，拉伸辊28和绕线机30可以是动力辊(poweredrollers)。骤冷系统18可包括骤冷浴32和骤冷液体34。在一些实施方案中，骤冷液体34可包含在骤冷浴32中。在一些实施方案中，骤冷液体34可包括水。在一些实施方案，如图1中所示的实施方案中，骤冷系统18进一步包括任选的流动循环系统36。流动循环系统36可包括泵38和管道40。管道40连接在泵38的任一侧并连接到骤冷浴32以使骤冷液体34循环经过骤冷浴32。
图2是图解根据本公开的实施方案生产纤维的方法100的流程图。一起考虑图1和2，在方框102中，根据上述任意重量百分比提供根据上述任意实施方案的聚酰胺42和胶凝剂44并供入进料口20中。参考方框104，聚酰胺42和胶凝剂44在混合器12中混合以将聚酰胺42溶解在胶凝剂44中以形成根据上述任意实施方案的可纺溶液46。在一些实施方案中，聚酰胺42和胶凝剂44可以在混合器12中加热以协助形成可纺溶液46。
在一些实施方案中，在低至150℃、160℃、170℃、175℃、180℃、185℃或190℃，或高达200℃、225℃、250℃、255℃、260℃、270℃或275℃，或在任何两个上述值之间界定的任何范围内，例如150℃至200℃、170℃至190℃、175℃至185℃、250℃至270℃、或255℃至265℃的温度形成可纺溶液46。
参考方框106，将可纺溶液46供应到纺丝模块14，在此其通过经喷丝头22的孔挤出纺丝以形成多根纤维48。离开喷丝头22的纤维48的速度被称为凝胶速度。在一些实施方案中，所述凝胶速度可低至0.4米/分钟(m/min.)、0.8 m/min.、1 m/min.或3 m/min.，高达10m/min.、14 m/min.、20 m/min.或30 m/min.，或在任何两个上述值之间界定的任何范围内，例如0.4 m/min.至30 m/min.、0.8 m/min.至20 m/min、或3 m/min.至14 m/min.。
在一些实施方案中，纺丝模块14可在纺丝过程中加热可纺溶液46。在一些实施方案中，可纺溶液46在低至150℃、160℃、180℃或200℃，或高达220℃、240℃、260℃、265℃或270℃，或在任何两个上述值之间界定的任何范围内，例如150℃至270℃、180℃至265℃、或200℃至265℃的温度纺丝。
如上所述，较高数均分子量的聚酰胺42通常需要较高浓度的胶凝剂44例如己内酰胺以制造不会过粘以致无法通过典型工业挤出机加工的可纺溶液46。而且，可纺溶液46中较高的己内酰胺浓度可产生更强的纤维。
但是，在一些实施方案中，高己内酰胺载量可导致纤维48在从喷丝头22挤出时具有低熔体强度。具有过低熔体强度的纤维在后续拉伸工艺过程中在拉成纤维形式时可能断裂。因此，在方框108中，将纤维48供应到骤冷系统18。如图1中所示，将纤维48拉到骤冷液体34中并拉过骤冷液体34。骤冷液体34可保持在低于纺丝温度的温度以迅速提高纤维48的熔体强度。
在一些实施方案中，将骤冷液体34保持在低至2℃、4℃、8℃、15℃、25℃或40℃，或高达50℃、75℃、100℃、120℃或150℃，或在任何两个上述值之间界定的任何范围内，例如2℃至150℃、4℃至120℃、8℃至100℃、15℃至75℃、25℃至50℃、40℃至50℃、50℃至75℃、或25℃至75℃的温度。在一些实施方案中，将骤冷液体34保持在高于纤维48的玻璃化转变温度的温度，例如50℃至150℃。不希望受限于任何理论，相信骤冷液体34的较高温度延迟聚合物结晶并且延迟结晶提供具有高于大约38,000 Da的数均分子量的聚酰胺的更成功的纺丝。
如图1中所示，喷丝头22与骤冷浴32中的骤冷液体34的表面50之间的距离限定了气隙52。气隙52可小到0.25英寸、0.5英寸、0.75英寸、1英寸、1.5英寸、2英寸或2.5英寸，或大到3英寸、4英寸、5英寸、6英寸、7英寸、9英寸或11英寸，或在任何两个上述值之间的任何范围内，例如0.25英寸至11英寸、或0.25英寸至2.5英寸、或0.25英寸至2英寸。不希望受限于任何理论，相信通常较小的气隙52可通过在离开喷丝头22后更快冷却纤维48而有助于具有通常较高己内酰胺浓度的可纺溶液46的纺丝。
参考方框110，在骤冷开始后，将纤维48供应到纤维拉伸装置16以拉伸纤维48。如图1中所示，将纤维48拉到骤冷液体34中并拉过骤冷液体34并经过转向设备24。在一些实施方案中，离开转向设备24的纤维48的速度与凝胶速度的比值可低至1.0:1、1.15:1或2.0:1，或高达100:1、500:1或1000:1，或在任何两个上述值之间界定的任何范围内，例如1.0:1至1000:1、1.5:1至500:1、或2.0:1至100:1。
在纤维48随后由拉伸辊28拉过多个辊26时，纤维48的速度可以提高，进一步拉伸纤维48。例如，在一些实施方案中，离开骤冷液体34的纤维48的速度与凝胶速度的比值可低至15:1、30:1、50:1、70:1或100:1，或高达160:1、200:1、250:1、300:1或350:1，或在由任何两个上述值界定的任何范围内，例如15:1至350:1、30:1至300:1、50:1至250:1、70:1至200:1、或100:1至160:1。离开骤冷液体34的纤维48的速度与凝胶速度的比值是纺丝拉伸比。
在一些实施方案中，离开骤冷液体34的纤维48的速度可低至200米/分钟(mpm)、300 mpm、400 mpm、500 mpm、600 mpm、700 mpm或800 mpm，或高达1,000 mpm、1,100 mpm、1,200 mpm、1,300 mpm、1,400 mpm、1,500 mpm或1,600 mpm，或可在由任何两个上述值界定的任何范围内，例如200 mpm至1,600 mpm、300 mpm至1,500 mpm、400 mpm至1,400 mpm、500mpm至1,300 mpm、600 mpm至1,200 mpm、700 mpm至1,100 mpm和800 mpm至1,000 mpm。离开骤冷液体34的纤维48的速度被称为卷绕速度(T.U. Speed)。
如图1中所示，可将纤维48以第一方向D1拉过骤冷浴32。在其中骤冷系统18进一步包括流动循环系统36的一些实施方案中，流动循环系统36可配置为使骤冷液体34以第二方向D2循环经过骤冷浴32。如图1中所示，第二方向D2与第一方向D1基本相反。与纤维48的拉伸方向相反的骤冷液体34的流动将倾向于造成纤维48和骤冷液体34之间的曳力(drag)的提高。在一些实施方案中，骤冷液体34可沿着与由纤维48的长度或延伸幅度(extent)限定的轴平行的轴流动并以与纤维48的运动方向大致相反的方向流动。不希望受限于任何理论，相信提高的曳力可进一步改进聚合物链的纵向取向以产生更强的纤维。还相信，通过提高纤维48上的曳力，可以提高聚酰胺的结晶度和α晶相形成，产生更高强度的纤维。
替代流动循环系统36或除流动循环系统36外，可通过提高骤冷液体34的动态粘度来提高纤维48上的曳力。在一些实施方案中，骤冷液体34的动态粘度可低至1,000厘泊(cp)、5,000 cp、10,000 cp、12,000 cp或14,000 cp，或高达18,000 cp、20,000 cp、22,000cp、24,000 cp或26,000 cp，或在任何两个上述值之间界定的任何范围内，例如1,000 cp至26,000 cp、5,000 cp至24,000 cp、10,000 cp至22,000 cp、12,000 cp至20,000 cp、14,000 cp至18,000 cp、或18,000 cp至24,000 cp。
在一些实施方案中，可通过降低骤冷液体34的温度或通过将增稠剂添加到骤冷液体34中来获得骤冷液体34的动态粘度的所需水平。例如，在一些实施方案中，将骤冷液体34保持在低至2℃、4℃、6℃或8℃，或高达10℃、12℃、14℃或16℃，或在任何两个上述值之间界定的任何范围内，例如2℃至16℃、4℃至14℃、6℃至12℃、或8℃至10℃的温度。在一些实施方案中，将骤冷液体34保持在大约4.4℃的温度。附加地或替代性地，在一些实施方案中，骤冷液体34可进一步包含增稠剂，例如玉米淀粉或聚合丙烯酸酯。
在方框112中，将纤维48卷绕在绕线机30上。在一些实施方案中，卷绕在绕线机30上时的纤维48的速度与凝胶速度的比值可低至1.0:1、1.5:1或2.0:1，或高达200:1、1000:1或3000:1，或在任何两个上述值之间界定的任何范围内，例如1.0:1至200:1、1.5:1至1000:1、或2.0:1至3000:1。
在其中骤冷液体34基本由水组成的一些实施方案中，骤冷液体34可从纤维48提取显著部分的己内酰胺，有可能降低较高己内酰胺浓度能够降低聚酰胺的聚合物链的缠结密度和改进聚合物链的纵向取向以产生更强纤维的程度。因此，在一些其他实施方案中，骤冷液体34除水外还可包含己内酰胺。可视需要保持骤冷液体34中的己内酰胺浓度以防止从纤维48提取己内酰胺，或有控制地降低在骤冷期间从纤维48提取己内酰胺的程度。在一些实施方案中，骤冷液体34可具有低至10重量%、20重量%、30重量%、40重量%，或高达60重量%、70重量%、80重量%或90重量%，或在任何两个上述值之间界定的任何范围内，例如10重量%至90重量%、30重量%至70重量%、或40重量%至60重量%的己内酰胺浓度。
在一些实施方案中，纤维48具有根据ASTM D2256的低至8克/旦(gpd)、9 gpd、10gpd或12 gpd，或高达14 gpd、16 gpd、18 gpd或20 gpd，或在任何两个上述值之间界定的任何范围内，例如8 gpd至20 gpd、9 gpd至18 gpd、10 gpd至16 gpd、或12 gpd至14 gpd的强度。
在一些实施方案中，纤维48具有根据ASTM D2256的低至1%、2%或5%，或高达10%、20%或50%，或在任何两个上述值之间界定的任何范围内，例如1%至50%、2%至50%、或1%至20%的极限伸长UE (%)。
图3图解与各种百分比的己内酰胺混合的各种数均分子量的聚酰胺的溶液的预期可纺性。不希望受限于任何理论，相信对于具有给定数均分子量的聚酰胺，溶液中的过低的己内酰胺浓度可能需要对挤出机而言过高的挤出压力以纺出纤维(浅阴影区)。相反，如果溶液中己内酰胺浓度过高，则熔体强度可能过低以致无法纺出纤维(深阴影区)。如图3中所示，提高聚酰胺的数均分子量要求提高组合物中己内酰胺的重量百分比以使所述溶液是可纺丝的(非阴影区)。
如本文中使用的那样，短语"在任何两个上述值之间界定的任何范围内"真正的意思是可从在此短语前列举的任何两个值选择任何范围，无论所述值是在列表的较低部分中还是在列表的较高部分中。例如，可从两个较低值、两个较高值、或一个较低值和一个较高值中选择一对值。
尽管本公开主要涉及例如纺织品纺丝的应用，但应该理解的是，本文中公开的特征可用于其它纺丝和挤出工艺，包括地毯纤维纺丝、常规纺丝和凝胶纺丝，例如用于高性能纤维应用中所用的超高分子量聚乙烯。
虽然已关于示例性设计描述了本发明，但在本公开的精神和范围内可以进一步改变本发明。此外，本申请意在涵盖在本发明所属领域中的已知或常规实践之内的与本公开的背离。
实施例
实施例1 –聚酰胺PA-6和己内酰胺溶液
通过在升高的温度下将PA-6溶解到己内酰胺中以形成粘性溶液或凝胶，形成各种量的PA-6和己内酰胺的组合物。然后将组合物进给到包括含有多个出口孔的喷丝头的挤出机以将所述组合物纺成纤维。
对于对比例A，将100%具有280甲酸粘度的 PA-6组合物(0%己内酰胺)进给到具有72丝数(各自为0.4 mm直径)的喷丝头。不能形成纤维，因为填充压力(pack pressure)超过系统在10-11磅/小时的生产率下的3000 psi工作限值。对比例A显示在图3的浅阴影区中(Ex. A)。
对于实施例B，通过在255℃至265℃的温度将PA-6溶解到己内酰胺中形成20%己内酰胺和80%具有280甲酸粘度的 PA-6的组合物，然后供应到与对比例A相同的喷丝头。在12磅/小时的生产率下成功地纺制了纤维。对比例B显示在图3的非阴影区中(Ex. B)。
实施例2 –聚酰胺纤维韧度
图4-7图解聚酰胺分子量、骤冷液体温度、纺丝拉伸比、卷绕速度和喷丝头与骤冷浴中骤冷液体表面之间的气隙对聚酰胺纤维的韧度的影响。在每种情况中，如上述实施例A那样准备PA-6。也就是说，没有用己内酰胺溶解PA-6。骤冷液体是水。
图4是显示纺丝拉伸比对由各种分子量PA-6制成的聚酰胺纤维的韧度的影响的图表。对于图4-7，通过FAV表示分子量。如图4中所示，纤维的韧度随纺丝拉伸比提高而提高，更高分子量聚酰胺通常更能以更高比率拉伸。而且，对于给定的纺丝拉伸比，更高分子量的聚酰胺通常产生具有更高韧度的纤维。
图5是显示在各种气隙下使用各种温度的骤冷液体，卷绕速度对由各种分子量PA-6制成的聚酰胺纤维的韧度的影响的图表。对于每条线，通过所述线显示以FAV计的分子量、以摄氏度计的骤冷液体温度和以英寸计的气隙。如图5中所示，韧度通常随卷绕速度提高而提高。这与图4中显示的数据一致，因为卷绕速度和纺丝拉伸比对于恒定的凝胶速度是相关联的。如图4中那样，图5也显示随着用于制造聚酰胺纤维的聚酰胺的聚酰胺分子量提高，韧度提高。如图5中进一步显示，降低气隙通常也提高纤维的韧度。图5还显示，提高骤冷液体的温度通常提高纤维的韧度。
在图5中，显示由具有205的FAV的聚酰胺在65℃的骤冷液体中在11英寸的气隙下形成的聚酰胺纤维的强度的线是实施例C。显示由具有230的FAV的聚酰胺在65℃的骤冷液体中在11英寸的气隙下形成的聚酰胺纤维的强度的线是实施例D。实施例C显示出相对高的韧度直至大约1,200 mpm的卷绕速度，而实施例D在大约400 mpm的低卷绕速度显示出稍高的韧度，但在更高速度下无法拉伸。实施例C显示在图3的非阴影部分，而实施例D显示在图3的浅阴影部分。
图6是显示在各种气隙下使用各种温度的骤冷液体，卷绕速度对由分子量为大约32,000(FAV – 155)的PA-6制成的聚酰胺纤维的韧度的影响的图表。对于每条线，通过所述线显示以摄氏度计的骤冷液体温度和以英寸计的气隙。如图6中所示，至少在较高的骤冷液体温度，随着卷绕速度提高、骤冷液体温度提高和气隙降低，韧度通常提高。
图7是显示在各种气隙下卷绕速度对由各种分子量的PA-6制成的聚酰胺纤维的韧度的影响的图表。骤冷液体温度为50℃。对于每条线，通过所述线显示以FAV计的分子量和以英寸计的气隙。如图7中所示，随着卷绕速度提高、分子量提高和气隙降低，韧度通常提高(对比FAV 135线)。

Claims (10)

1.一种用于形成纤维的组合物，所述组合物包含：
至少一种具有由根据ASTM D789测定的甲酸粘度(FAV)根据以下关系式得出的38,000Da至88,000 Da的数均分子量的聚酰胺：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
己内酰胺，其中所述聚酰胺至少部分溶解在所述己内酰胺中，所述己内酰胺构成所述组合物的50重量%至90重量%。
2.如权利要求1所述的组合物，其中所述聚酰胺具有由根据ASTM D789测定的甲酸粘度(FAV)得出的41,000 Da至68,000 Da的数均分子量。
3.一种生产纤维的方法，所述方法包括：
将至少一种具有由根据ASTM D789测定的甲酸粘度(FAV)根据以下关系式得出的38,000 Da至88,000 Da的数均分子量的聚酰胺溶解到己内酰胺中以形成可纺溶液：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
通过经喷丝头挤出所述可纺溶液而纺丝所述可纺溶液以形成所述纤维，其中所述可纺溶液包含50重量%至90重量%己内酰胺。
4.如权利要求3所述的方法，其中溶解所述至少一种聚酰胺在150℃至270℃的温度进行。
5.如权利要求3所述的方法，其中所述聚酰胺具有由根据ASTM D789测定的甲酸粘度(FAV)得出的41,000 Da至68,000 Da的数均分子量。
6.如权利要求3所述的方法，其进一步包括在含有骤冷液体的骤冷浴中骤冷纺制的纤维。
7.如权利要求6所述的方法，其中在所述喷丝头与所述骤冷浴中的骤冷液体之间限定气隙，所述气隙为0.25英寸至11英寸长。
8.如权利要求6所述的方法，其中骤冷所述纺制的纤维包括：
将所述纤维以第一方向拉过所述骤冷浴；和
使所述骤冷液体以第二方向流动，所述第二方向与所述第一方向相反。
9.如权利要求6所述的方法，其中所述骤冷液体具有1,000厘泊至26,000厘泊的动态粘度。
10.如权利要求6所述的方法，其中所述骤冷液体处在50℃至150℃的温度。
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