CN1144853C - 控制聚酰胺热熔胶熔融指数的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在聚酰胺热熔胶的制备过程中，控制聚酰胺热熔胶熔融指数的方法，根据搅拌电机输入电流的变化，对聚酰胺热熔胶合成时熔融缩聚过程加以控制，以便达到所需熔融指数的目的，该法方便准确，使缩聚得到的热熔胶具有理想的熔融指数，保证了热熔胶在使用时具有较高的粘接强度。

Description

控制聚酰胺热熔胶熔融指数的方法
1、技术领域
本发明涉及聚酰胺热熔胶的制备，特别涉及一种控制服装用聚酰胺热熔胶在熔融缩聚过程中熔融指数的方法。
2、背景技术
聚酰胺热熔胶(PA)是多种脂肪二羧酸与脂肪二胺等共缩聚得到的一种热熔胶，主要用于服装热熔衬布的生产，服装的热熔衬布对服装起着骨架补强、定型等作用，是服装生产必不可少的辅料。剥离强度是服装面料与热熔衬之间粘接牢度，它是服装用热熔胶的一个很重要的使用性能，服装不仅要求挺括、有弹性、不走型、穿着美观舒适而且要求即耐水洗又耐干洗，洗涤后服装不走型，只有这样才提高了服装档次。服装的耐洗涤性与服装热熔衬所使用的热熔胶耐洗涤性(洗涤剥离强度)有直接关系。对于服装用聚酰胺热熔胶来说，热熔胶的剥离强度(包括水洗、干洗剥离强度)除了与热熔胶的配方组成及配方组成所确定的熔点有关外，还与热熔胶的聚合度有很大关系。制备聚酰胺热熔胶普遍使用的聚合单元是尼龙6、尼龙1010、尼龙12、尼龙613、尼龙1212等，以其中的三种或三种以上的缩聚物。如果确定了聚酰胺热熔胶的配方和组成，热熔胶的熔融范围就基本确定了，那么聚酰胺热熔胶的剥离强度(包括水洗、干洗剥离强度)主要取决于热熔胶的聚合度。使用具有适宜聚合度的热熔胶来制作服装热熔衬，在压烫过程中，热熔胶既不完全渗透到衬布和面料里，又不能在衬布与面料之间形成独立的薄膜，才能使服装与衬布之间具有较高的粘接牢度，所以服装用聚酰胺热熔胶的聚合度必须控制在一定范围内。热熔胶聚合度的高低与热熔胶的熔融粘度有关，而热熔胶的熔融粘度可以用热熔胶的熔融指数来表示，因此熔融指数的大小可以代表热熔胶聚合度的高低，即熔融指数越大，聚合度越小。所以在聚酰胺热熔胶的合成过程中，需对熔融指数加以控制，使热熔胶具有适宜的聚合度。
在聚酰胺热熔胶的熔融缩聚过程中，为了控制热熔胶的熔融指数，普遍采用的方法是在热熔胶配方中加入分子量调节剂，并控制缩聚反应时间来达到控制熔融指数的目的。如日本专利JP 57-12079采用了加入分子量调节剂的方法，分子量调节剂为乙酸或苯甲酸等，在加压缩聚反应结束后再常压反应1小时。美国专利US 4,045,389采用了以一元羧酸作为分子量调节剂，再控制常压缩聚反应时间的方法。由于用于合成热熔胶的各种原料可能随时发生变化，其中存在的少量杂质会对缩聚过程产生很大的影响，所以通过加入定量的分子量调节剂及控制缩聚反应时间来控制热熔胶熔融指数的方法存在着一定的缺陷，合成的热熔胶的熔融指数波动较大，从而影响热熔胶的使用性能，尤其对热熔胶的剥离强度有较大的影响。一旦原料变化或者需要改变熔融指数，只能通过重新做实验来确定分子量调节剂的加入量及缩聚反应时间。为了解决这个问题，美国专利US 4,390,667采用的方法是先制备出高熔融指数的聚酰胺热熔胶，然后通过加入磷酸酯化合物，来调节聚酰胺热熔胶熔融指数和粘度，直至达到所需的数值。中国专利CN 1070660A采用加入水的方法来使聚酰胺热熔胶达到要求的熔融粘度。以上两种方法虽然都能够使热熔胶的熔融指数具有适宜的值，但由于其它物质的加入会大大降低聚酰胺热熔胶的剥离强度，所以均不是理想的服装用聚酰胺热熔胶的熔融指数的控制方法。中国专利CN 1074916A采用了在聚酰胺热熔胶熔融缩聚反应过程中，通过观察传递到搅拌器上的扭矩来估计聚合物粘度的方法。此方法只能凭经验估计聚合物的粘度(聚合度或熔融指数)，不能读出熔融指数的准确数值。
3、发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提出一种在聚酰胺热熔胶的制备过程中，控制聚酰胺热熔胶熔融指数的方法，该法方便准确，使缩聚得到的热熔胶具有理想的熔融指数，保证了热熔胶在使用时具有较高的粘接强度。
本发明根据搅拌电机输入电流的变化，对聚酰胺热熔胶合成时熔融缩聚过程加以控制，以便达到所需熔融指数的目的，其方法主要包括：
a.确定制备聚酰胺热熔胶所需要的反应原料及其用量。所述反应原料可以上任何适宜的原料，一般可以是选自尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010、尼龙12、尼龙613、尼龙1212中的三种或三种以上。这些原料一般是脂肪二羧酸和脂肪二胺的单体、脂肪二羧酸与脂肪二胺合成的尼龙盐、脂肪二羧酸与脂肪二胺缩聚成的尼龙聚合物。此外，在制备聚酰胺热熔胶时，一般还可选择使用分子量调节剂和聚合引发剂等，有时根据具体需要，还可选择使用抗氧剂、防腐剂、抗静电剂、润滑剂等。分子量调节剂包括一元羧酸、一元胺，其用量一般占二元酸或二元胺总量的0.05w％～5w％，一元羧酸或一元胺最好为C2～C18直链脂肪酸或脂肪胺。聚合引发剂最好为水，加入量为5w％～35w％，最好为10w％～20w％。
b.按照步骤a所确定的各反应原料及其用量，将所需要各反应原料按比例加入到缩聚反应釜中进行缩聚反应，加热至反应釜内温度为60～150℃时开始搅拌，最好是反应釜内温度为80～120℃时开始搅拌。当温度达到200℃以上时开始缩聚反应，保持反应温度为200～320℃，最好为250～280℃，保持压力为1.5～2.5MPa，最好为1.7～2.0Mpa，反应0.5～6h，一般是1.5～2.5h后开始放压，将压力降至常压，通常在1～2h内即可将压力降至常压，放压过程释放出系统内及缩聚反应产生的水，使缩聚反应继续进行。
c.首次进行熔融缩聚时，在熔融缩聚反应进行到常压反应阶段，取样测定不同反应时间反应物的熔融指数，根据测定结果绘出熔融指数与搅拌电机输入电流相对应的关系曲线。一般可间隔5～15min取样一次并测定其熔融指数，最好8～12min取样一次，累计取样次数至少2次，一般应不低于3次，最好是不低于5次。当然取样次数越多，绘出的曲线可能越精确，但是操作起来较麻烦。
d.再进行熔融缩聚反应时，可根据绘出的熔融指数与搅拌电机输入电流的关系曲线，首先从曲线上查出与所要求的熔融指数对应的搅拌电机输入电流的数值，然后据此通过监测熔融缩聚过程中搅拌电机输入电流的数值，来控制缩聚反应结束的时间。一般是当熔融缩聚过程中实际的搅拌电机输入电流的数值达到所述曲线上对应的数值时，熔融缩聚反应即可结束。
上述步骤c中也可通过取样测定反应物聚合度或熔融粘度，代替测定反应物的熔融指数，从而绘出聚合度或熔融粘度与搅拌电机输入电流相对应的关系曲线，然后在上述d步中利用所述的曲线来控制缩聚反应结束的时间。
此外，上述以c步中也可根据取样测定的数据，用数学回归的方法，计算出熔融指数(或聚合度或熔融粘度)与搅拌电机输入电流之间的数学模型，这样在所述d步中就可以根据数学模型来控制缩聚反应结束的时间。当然也可以利用c步中所测定出的数据，通过制定数学用表等方式，来达到所述d步中控制控制缩聚反应结束时间的目的。
本发明b步中所述搅拌电机的作用是为了各反应原料充分混合，所以其转速可以根据实际情况具体确定，然后以一个恒定转速进行工作，这样随着反应的进行，反应系统中反应物的性质发生变化，搅拌电机的输入电流也会发生相应变化。
在实际操作过程中，可以通过监测搅拌电机的输入电流来达到本发明的目的。也可以将搅拌电机输入电流的大小，通过信号输出转为直接显示熔融指数(或聚合度或熔融粘度)，非常直观便捷。
本发明优点在于：
1.熔融指数(聚合度或熔融粘度)与搅拌电机输入电流相对应的曲线(数学模型或表达式或数学用表)的绘制直接在工艺过程中进行，无须特殊做实验，而且所取数据不需要太多。
2.利用所绘出熔融指数(聚合度或熔融粘度)与搅拌电机输入电流相对应的曲线，可以很方便地控制热熔胶的熔融指数(聚合度或熔融粘度)，从而使合成的热熔胶具有稳定的性能，还可以根据需要任意调节聚酰胺热熔胶的熔融指数(聚合度或熔融粘度)，以便满足不同的用途。
3.搅拌电机输入电流的显示表所显示的数值可以通过信号输出转为直接显示熔融指数(聚合度或熔融粘度)，非常直观便捷。
4、附图说明
图1、图2、图3和图4分别是下述实施例1、2、3和5中热熔胶熔融指数与搅拌电机输入电流的关系曲线。
5、具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的阐述。
实施例1
把己内酰胺30kg、尼龙610盐27kg、尼龙612盐43kg、亚磷酸0.25kg、月桂酸1.5kg加入到缩聚反应釜中，加入20kg水，加热至反应釜内温度为100℃时开始搅拌，当釜内温度为270℃时，保持压力为1.7～2.0MPa，2h后开始放压，1.5h后到常压，继续反应，每10min取样，当搅拌电机输入电流达61mA时，缩聚反应即告结束。热熔胶熔融指数与搅拌电机输入电流数据如表1，关系曲线见图1。
                     表1热熔胶熔融指数与搅拌电机输入电流的关系
常压缩聚反应时间         min     10     20     30     40     50     60
电机输入电流             mA熔融指数(150℃，21.18N)  g/10min     4127.0     4918.1     5513.0     5910.8     6010.5     6110.0
实施例2
把己内酰胺35kg、尼龙1010盐21kg、尼龙1212盐44kg、亚磷酸0.25kg、月桂酸1.5kg加入到缩聚反应釜中，加入20kg水，加热至反应釜内温度为100℃时开始搅拌，当釜内温度为270℃时，保持压力为1.7～2.0MPa，2h后开始放压，1.5h后到常压，继续反应，每10min取样，当搅拌电机输入电流达58mA时，缩聚反应即告结束。热熔胶熔融指数与搅拌电机输入电流数据如表2，关系曲线见图2。
                   表2热熔胶熔融指数与搅拌电机输入电流的关系
常压缩聚反应时间          min     10     20     30     40     50     55
电机输入电流              mA熔融指数(150℃，21.18N)   g/10min     4128.3     4719.2     5112.8     5511.6     5611.1     5810.0
实施例3
把己内酰胺41kg、己二胺14.7kg、己二酸8.6kg、十三烷二酸29kg、亚磷酸0.25kg、月桂酸1.5kg加入到缩聚反应釜中，加入20kg水，加热至反应釜内温度为100℃时开始搅拌，当釜内温度为270℃时，保持压力为1.7～2.0MPa，2h后开始放压，1.5h后到常压，继续反应，每10min取样，当搅拌电机输入电流达56mA时，缩聚反应即告结束。热熔胶熔融指数与搅拌电机输入电流数据如表3，关系曲线见附图3。
                    表3热熔胶熔融指数与搅拌电机输入电流的关系
常压缩聚反应时间         min     10     20     30     40     50     55
电机输入电流             mA熔融指数(150℃，21.18N)  g/10min     4124.0     4715.5     5111.2     539.8     549.3     569.0
实施例4
以实施例2给定的配方及其组成合成聚酰胺热熔胶，要求热熔胶的熔融指数到10.6g/10min，缩聚过程及操作条件与实施例2相同，根据附图2，当常压反应至搅拌电机输入电流达57mA时，结束缩聚反应。测定合成的聚酰胺热熔胶的熔融指数为10.8g/10min与要求的熔融指数10.6g/10min基本相符。
实施例5
把己内酰胺39.4kg、癸二胺26.6kg、癸二酸11.4kg、十三烷二酸23.1kg、亚磷酸0.15kg、月桂酸3.5kg加入到缩聚反应釜中，加入20kg水，加热至反应釜内温度为100℃时开始搅拌，当釜内温度为260℃时，保持压力为1.7～2.0MPa，1.5h后开始放压，1.0h后到常压，继续反应，每10min取样，当搅拌电机输入电流达60mA时，缩聚反应即告结束。热熔胶熔融指数与搅拌电机输入电流数据如表4，关系曲线见附图4。
              表4热熔胶熔融指数与搅拌电机输入电流的关系
常压缩聚反应时间         min     0     10     20     40     50     60
电机输入电流             mA熔融指数(160℃，21.18N)  g/10min     3451.0     4231.2     4624.1     5316.5     5515.3     5615.0

Claims (5)

1、控制聚酰胺热熔胶熔融指数的方法，包括：
a.确定制备聚酰胺热熔胶所需要的反应原料及其用量；
b.按照步骤a所确定的各反应原料及其用量，将所需要各反应原料按比例加入到缩聚反应釜中进行缩聚反应，加热至反应釜内温度为60～150℃时开始搅拌，当温度达到200℃以上时开始缩聚反应，保持反应温度为200～320℃，保持压力为1.5～2.5MPa，反应0.5～6h后开始放压，将压力降至常压，放压过程释放出系统内及缩聚反应产生的水，使缩聚反应继续进行；
c.首次进行熔融缩聚时，在熔融缩聚反应进行到常压反应阶段，取样测定不同反应时间反应物的熔融指数，根据测定结果绘出熔融指数与搅拌电机输入电流相对应的关系曲线；
d.再进行熔融缩聚反应时，可根据绘出的熔融指数与搅拌电机输入电流的关系曲线，首先从曲线上查出与所要求的熔融指数对应的搅拌电机输入电流的数值，然后据此通过监测熔融缩聚过程中搅拌电机输入电流的数值，来控制缩聚反应结束的时间。
2、按照权利要求1所述的控制聚酰胺热熔胶熔融指数的方法，其特征在于所述步骤c中也可通过取样测定反应物聚合度或熔融粘度，代替测定反应物的熔融指数，从而绘出聚合度或熔融粘度与搅拌电机输入电流相对应的关系曲线，然后在上述d步中利用所述的曲线来控制缩聚反应结束的时间。
3、按照权利要求1所述的控制聚酰胺热熔胶熔融指数的方法，其特征在于所述c步中是根据取样测定的数据，用数学回归的方法，计算出熔融指数与搅拌电机输入电流之间的数学模型，在所述d步中根据数学模型来控制缩聚反应结束的时间的。
4、按照权利要求1所述的控制聚酰胺热熔胶熔融指数的方法，其特征在于所述c步中是利用所测定出的数据，通过制定数学用表的方式，来达到所述d步中控制控制缩聚反应结束时间的目的。
5、按照权利要求1所述的控制聚酰胺热熔胶熔融指数的方法，其特征在于所述c步中可以将搅拌电机输入电流的大小，通过信号输出转为直接显示熔融指数，从而达到d步所述控制缩聚反应结束时间的目的。
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