CN1255151A - 含有聚醚胺改性的功能化聚烯烃的聚烯烃 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种组合物,包括聚烯烃和功能化聚烯烃与聚醚胺反应产物的混合物,其中借助常用的混合设备将聚醚胺接枝到功能化聚烯烃上。给出了一种工艺,通过与聚丙烯在常用的混合设备中共熔来制备功能化聚丙烯与聚醚胺反应产物。本发明的混合物可望用于可上漆汽车车身部件的制造。本发明进一步包括含有功能化聚烯烃与聚醚胺反应产物的可染色聚烯烃组合物。给出了可染色聚烯烃纤维,包括聚丙烯纤维,其可以通过熔体纺丝法进行制造,并可以用来制造织造和非织造品。本发明所采用的聚烯烃可以是柔性聚烯烃。

Description

含有聚醚胺改性的功能化聚烯烃的聚烯烃
本发明涉及一种包括功能化聚丙烯和聚醚胺反应产物的新型烯烃聚合物。本发明也涉及含有此新型烯烃聚合物和聚丙烯的热塑性树脂混合物。本发明也涉及含有聚丙烯和功能化聚丙烯与聚醚胺反应产物的可染色组合物，其中此类组合物可以为纤维形式。
虽然聚丙烯有许多其它优秀的物理性能，但是其固有的着色能力是非常差的。实际上，如果欲求一种不可染色的塑料，聚丙烯通常是理想之选。多年来已长期感到需要可染色的聚丙烯组合物。虽然在研制可染色聚丙烯方面已作过大量的努力，但一直没能实现之。这种愿望在纤维工业中尤其紧迫。
制备着色聚丙烯纤维最常采用的手段是在聚丙烯中添加固体颜料。不过，含固体颜料的纤维就不再象染色纤维那样大有可为了。而且，由于其品种有限，同染料相比，颜料给出相当有限的范围选择。同时，颜料的使用限制了可赋予聚丙烯面料服装制品的图案样式。除此之外，某些颜料还影响牵引性和聚丙烯纤维的最终性能。其它的聚烯烃如聚乙烯也存在着类似的缺点。
回顾既往，研制可染色聚烯烃组合物包括聚丙烯组合物的愿望很明显是一直存在的。
本发明是一种包括聚丙烯(PP)和功能化聚丙烯与聚醚胺反应产物的共混物的混合料，其中聚醚胺接枝在功能化聚丙烯上。接枝的意思是指聚醚胺的氨基官能团同功能化聚丙烯的酸酐基团发生反应以生成反应产物。比如，伯胺可以和马来酸酐发生反应生成酰亚胺。本发明也是一种工艺，通过与聚丙烯在常用的混合设备如挤出机中共熔以制备功能化聚丙烯与聚醚胺的反应产物。在这里，本发明的化学共混物可以通过反应性挤出进行制备，即，在某些温度下将聚醚胺、功能化聚丙烯和聚丙烯进料到挤出机中，聚醚胺与功能化聚丙烯发生反应生成带有例如酰亚胺基团的反应产物。
再者，本发明是一种组合物，其包括聚丙烯、交联的热塑性聚烯烃硫化物以及功能化聚丙烯与聚醚胺的反应产物。
一方面，本发明的组合物在制备模塑汽车车身部件上是有用的，包括直接可上漆的热塑性聚烯烃(TPO)基的和热塑性聚烯烃硫化物(TPV)基的汽车车身部件。
而在另一方面，本发明是可染色组合物，包括：聚烯烃如聚丙烯，以及功能化聚烯烃如马来化聚丙烯与聚醚胺的反应产物，其用量足以增加组合物相对纯聚烯烃而言的染色性。在本发明的一个实施方案中，此组合物是一种纤维。在这里，“纤维”指的是一种柔性的、合成的、宏观上均匀的材质，其具有高的长径比但横截面积小。这些纤维可以采用现有技术中已知的任何工艺进行制备，包括但并不限于直接成型挤出法以及纵割或纤化丝带法。因此，就更希望本发明的组合物在可染色纤维包括可染色的织造和非织造聚烯烃纤维的制备上是有用的。
再者，本发明是一种制造可染色纤维的工艺，包括：制备包括聚烯烃和功能化聚烯烃与聚醚胺反应产物的可染色组合物；以及挤出此可染色组合物成为纤维。
聚醚改性的聚烯烃纤维和长丝的用途，狭义地讲包括：机织服装(外套和内衣)；地毯；家具和汽车面料；机织的工业用织物；非织造的吸收材质，用在尿布、卫生巾、失禁垫、缓漏材料和医用吸收垫上；非织造服装包括抛弃型医用服装；毡；压制片材；土工布；滤纸(双极性)；包装材料包括信封和合成纸。
除此之外，希望聚醚胺可以改进聚烯烃质纺织品或非织造垫的洗刷性能。鉴于二者的疏水性，非极性的聚烯烃易于吸收灰尘。据信聚醚胺能有助于洗涤剂透过织物或基材，进而洗涤剂就可以疏松和洗去灰尘和油污。
也希望聚醚胺的引入可以改进聚烯烃织物和非织造物的吸附性和毛细特性。一个例子是应用于婴儿尿布的熔喷成网法非织造吸收质。将极性的聚醚胺引入到聚烯烃上，以使非织造长丝的表面更加亲水的方法据信可大幅度地增加尿布的湿气吸收能力。
也希望聚醚胺的引入会增加纤维、织物和其它制品的耐磨性。耐磨性能在成型纤维的牵引过程中是重要的。典型地，涂覆上浆剂以降低纤维与牵引设备金属表面之间的摩擦力。
也希望此组合物在含有诸如玻璃的填料的模塑部件的制造中是有用的。而更希望本发明的组合物在膜材的制备中是有用的，包括包装膜，以取消粘结层并改进印花性和隔离性；和用于电子元件比如电路板或半导体芯片的包装材料，其中包装材料具备消静电功能从而保护元件不受损。再者更希望本发明的组合物能有助于改进聚乙烯的隔离性并改性聚乙烯以作多层膜体的粘结层之用。更希望本发明的组合物可用作混凝土用聚丙烯基增强纤维添加材料。也希望本发明能用作金属或玻璃基材的延展性涂层，伴随印花性的改进，并能作为包装膜，显示改进的对金属镀层的粘结能力。
也希望本发明的组合物可以适用于可染色丝带、可上漆泡沫、防静电泡沫、可上胶粘合PP部件和电镀用改良基材如电磁干扰保护屏或装饰屏。
本发明为上述存在的一个或多个问题和需求提供了一种解决办法。即，本发明突破性地提供了一类具有良好抗张强度和加工性能的可染色聚烯烃组合物。更希望本发明提供一类聚烯烃组合物，其突破性地并适宜地具有额外改进的性能，包括一个或多个改进的性能如洗刷性、润湿性、静态保持性、对物质如地毯基材的粘结性以及燃烧性。
塑料在机动车制造业中的应用日益增加。已证实冲击改性的聚丙烯特别适合于作为诸如减震器、扰流板、挡泥板、侧边安全带等的用途。因此，具有本发明的改进性能的热塑性树脂共混物其商业应用潜力是明显的。这些本发明的树脂组合物能作为结构部件用工程塑料应用于运输机械业(汽车、轮船及类似)、器械、工具、电子产品、电气产品、体育用品、休闲用品等类似领域；以及接头、管子等类似领域。
同聚丙烯与马来化聚丙烯的混合物相比，聚丙烯和马来化聚丙烯与聚醚胺反应产物的混合物表现出改进的上漆性、改进的抗冲击性和优异的模流动性。
而且，纤维和制品纺织物的制造中已经采用并将继续采用聚烯烃。但是，聚烯烃天生就不易染色。因此，对可染色聚烯烃的需求是存在的。聚烯烃和功能化聚烯烃与聚醚胺反应产物的混合物为此类问题提供了一个解决办法。在纤维和非织造品的制造中有用的适宜的热塑性树脂组合物，同仅含聚丙烯或只含聚丙烯和功能化聚丙烯如马来化聚丙烯的组合物相比，应该含有有效量的聚醚胺以增强组合物的可染色性。
在本发明的一个实施方案中，热塑性树脂组合物可以含有多达约12wt％的聚醚胺和多达约30wt％的功能化聚烯烃。尤其是，热塑性树脂组合物可以含有多达约8wt％的聚醚胺和多达20wt％的功能化聚烯烃。在一个优选的实施方案中，热塑性树脂组合物可以含有0.1wt％～5wt％的聚醚胺和0.2wt％～15wt％的功能化聚烯烃。在一个特别优选的实施方案中，热塑性树脂组合物可以含有约1wt％～4wt％的聚醚胺和约2wt％～12wt％的功能化聚烯烃。
含有聚烯烃和功能化聚烯烃与聚醚胺反应产物的组合物更可以同纤维制造中为适应各类最终应用而选用的它种物料相混合。比如，组合物可以混以其它的聚合物，如聚酯和聚酰胺(尼龙)。
本发明所选用的聚烯烃是公知的。一般地，本发明的实施中可以选用任何能用于制造塑料部件、纤维和本文所述的类似制品的聚烯烃。一般地，本发明实施中选用的聚烯烃的熔体流动指数在0.7～1500的范围内。代表性的聚烯烃包括聚丙烯和聚乙烯。聚烯烃是一种常见的物质。本发明实施中选用的聚乙烯可以利用常见的齐格勒-纳塔催化剂、金属茂催化剂或单中心几何形状的催化剂进行制备，后两者分别可从Exxon Chemical和Dow Chemical得到。这些聚烯烃在其分子链结构中可以含有其它单体如丙烯、丁烯和辛烯。聚丙烯，同样可从关于它的高分子化学书中了解，比如Kunststoff-Handbuch之卷IV的《聚烯烃》，R.Vieweg、A.Schley和A.Schwarz主编，1969年由Munich的Carol Hanser Verlag出版，而且市面有售，所以就没有必要再进行详细说明。一种商业化的聚丙烯可从AmocoChemical购得，商品名AMOCO1016聚丙烯。除此之外，在本发明的所有实施方案中都可选用柔性聚烯烃。此类柔性聚烯烃的代表例包括REXflexTM柔性聚烯烃，购自得克萨斯州Dallas的Rexene公司Rexene产品部，例如以商品名W101、W102、W104、W105、W106、W107、W108和W109有售的柔性均聚物和以商品名W201和W202有售的柔性共聚物。这些柔性的共聚物和均聚物据报道，其熔体流动率(ASTM D1238，在230℃，以dg/min测定)在1.5(高结晶度均聚物)～30(中等结晶度均聚物)的范围；结晶度值各异，为40％～90％；熔点为154～160℃(DSC)；维卡软化点(ASTM D 1525)40～112；邵尔D硬度(ASTM D 2240)为34～63；抗张模量(ASTM D 638)35～279Mpa；拉伸回复率(ASTM D 412，在300％，24小时后)，对均聚物是135～220％，而对共聚物为160～250％；最大伸长率(ASTM D 638)大于1,000％。
功能化聚烯烃是在结构上接枝了一种单体的聚烯烃。本发明的实施中可以选用任何的功能化聚烯烃，其可以与聚醚胺发生反应，并一般在与聚醚胺的反应结束之后能与给定的聚烯烃相容。此类接枝通常所采用的手段是自由基反应。在本发明的实施中，功能化聚烯烃不是例如马来酸酐和丙烯的共聚物，其中马来酸酐链段绝大多数位于共聚物的主链上。已接枝单体的聚烯烃，其代表性的例子包括各种烯烃如乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、庚烯和辛烯的均聚物和共聚物。适宜制备功能化聚烯烃的单体是，比如，少于12个碳原子的烯型不饱和一元羧酸，如丙烯酸或甲基丙烯酸及其相应的叔丁酯，比如(甲基)丙烯酸叔丁酯；少于12个碳原子的烯型不饱和二元羧酸，如富马酸、马来酸和衣康酸及相应的单和/或二叔丁酯，比如富马酸单或二叔丁酯和马来酸单或二叔丁酯；少于12个碳原子的烯型不饱和的二元羧酸酐，比如马来酸酐；少于12个碳原子的含磺基或磺酰基的烯型不饱和单体，比如对苯乙烯磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺基-2-甲基丙烯磺酸或2-磺酰基(甲基)丙烯酸酯；少于12个碳原子的含噁唑啉基的烯型不饱和单体，比如乙烯基噁唑啉和乙烯基噁唑啉衍生物；和少于12个碳原子的含环氧基的烯型不饱和单体，比如(甲基)丙烯酸缩水甘油酯或烯丙基缩水甘油醚。制备功能化聚烯烃最优选的单体是马来酸酐。最优选的聚烯烃是聚丙烯。因此，最优选的功能化聚丙烯是马来化聚丙烯。马来化聚丙烯是众所周知的，有众多厂家生产。比如，马来化聚丙烯可以以商品名EPOLENE E-43从Eastman Chemical购得。
本发明实施中选用的功能化聚烯烃的数均分子量范围很宽。在本发明的实施中，可采用任何的功能化聚烯烃，它与聚醚胺发生反应给出一种聚烯烃纤维，具有相比较纯聚烯烃以及聚烯烃与功能化聚烯烃混合物而言的改进的可染色性。当采用功能化聚烯烃来制备用于制造纤维的可染色组合物时，功能化聚烯烃的平均分子量在数值上大于3,000并优选小于50,000。在此范围内，预期某些分子量范围会给出具最高染色性的组合物，这有赖于聚烯烃和聚醚胺的用量和种类以及其它条件如加工条件、纤维的可纺性以及最终可染色组合物的其它所需物理性能。因此，在某些实施方案中，低分子量的功能化聚烯烃据信可能更具有优势，比如数均分子量低于10,000或20,000的那些。而在另一些方案中，较高分子量的物质证明更适宜。
可行的是，当聚烯烃是直链结构时，聚烯烃可以同一种或多种单体键合；而当聚烯烃是支化结构时，就可含有两种以上的单体。典型地，可含有一种或两种单体。
本发明所采用的聚醚胺包括一元胺、二元胺和三元胺，分子量约150～12,000，这类化学品包括却不限于羟基、氨基和氨基醇功能化聚醚。优选的聚醚胺具有分子量1,000～3,000。适宜的一元胺包括JEFFAMINETM M-1000，JEFFAMINETM M-2070和JEFFAMINETM M-2005。适宜的二元胺包括JEFFAMINETM ED-6000，JEFFAMINETM ED-4000和JEFFAMINETM ED-2001，包括XTJ-502和TXJ-418，JEFFAMINETM D-2000，JEFFAMINETM D-4000，JEFFAMINETM ED-900，JEFFAMINETM ED-600和JEFFAMINETM D-400。适宜的三元胺包括JEFFAMINETM ET-3000，JEFFAMINETM T-3000和JEFFAMINETM T-5000。优选的聚醚胺包括JEFFAMINETM M-2070和JEFFAMINETM ED-2001。这些聚醚胺的结构见术语表。本发明更优选的聚醚胺具有分子量在范围1500～2000内。一个特别优选的聚醚胺是聚醚一元胺，其含有36～44个环氧乙烷单元和1～6个环氧丙烷单元。在一个实施方案中，此类聚醚一元胺的分子量在范围2000～2200内。在另一个实施方案中，聚醚一元胺含有40～43个环氧乙烷单元和2.4～3个环氧丙烷单元。某些聚醚一元胺具有结构式：
Figure A9880500200111
其中m为约36～44，而n为约1～6，并且包括m为约40～43和n为约2.4～3的聚醚一元胺，而且结构所示化合物具有分子量2000～2200。
在本发明的实施中，一元胺和二元胺是优选的。聚醚胺适宜的聚醚链段包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇与聚丙二醇的共聚物、聚(1，2-丁二醇)和聚(1，4-丁二醇)。可以利用已知的方法对二醇进行氨化来制备聚醚胺。一般地，采用已知的方法如利用甲氧基或羟基引发的反应，可以从环氧乙烷、环氧丙烷或其混合物制备二醇类。在环氧乙烷和环氧丙烷都存在时，如果需要的是无规聚醚则两种氧化物同时反应，而如果需要的是嵌段聚醚则依次反应。
在本发明的一个实施方案中，聚醚胺制备自环氧乙烷、环氧丙烷或其混合物。一般地，当聚醚胺是由环氧乙烷、环氧丙烷或其混合物制备时，聚醚胺中环氧乙烷的物质的摩尔量大于50％、优选大于75％和更优选大于90％。在本发明的一个实施方案中，多羟基化合物和胺类，包括聚亚烷基多胺和链烷醇胺或不是本文所述聚醚胺的任何胺类，都排除在本组合物之外。同样地，聚醚胺中并不包括非醚键的和非氨基的功能基团。本发明实施中所采用的聚醚胺可以利用已知的氨化手段进行制备，例如描述于U.S.3,654,370；U.S.4,152,353；U.S.4,618,717；U.S.4,766,245；U.S.4,960,942；U.S.4,973,761；U.S.5,003,107；U.S.5,352,835；U.S.5,422,042；和U.S.5,457,147。一般地，聚醚胺是通过多羟基化合物的氨化来制备的，比如聚醚多元醇在催化剂如含镍催化剂如Ni/Cu/Cr催化剂的存在下氨化。
功能化聚烯烃和聚醚胺以及可选聚烯烃的混合可以在常用的混合设备中进行，包括批量混合器、连续混合器、捏合机和挤出机。对大多数应用来说，混合设备可能是挤出机。
本发明的可染色组合物可采用任何已知的方法成型为纤维。因此，通常的造纤手段都可采用，包括熔体纺丝、干法纺丝和湿法纺丝。这里的“纺丝”指的是从聚合物的溶解或熔化、挤出直至纤维成型的整个工艺。比如在熔体纺丝中，上述可染色组合物以熔融体的形式强行挤出现有技术中采用的喷丝嘴(一种模具)。根据产品纤维所要求的旦尼尔的不同，喷丝嘴的尺寸和形状可以不同。喷丝嘴孔中喷出的细射流经过冷却(利用空气骤冷)以便高分子组合物的硬化。熔体纺丝典型地是在高温如240～310℃下进行。在干法纺丝中，可染色组合物溶解在适当的溶剂中，溶液在压力下经喷丝嘴挤出。加热从喷丝嘴挤出的喷射流使溶剂挥发，从而得到了固体纤维。在湿法纺丝中，聚合物也溶解在溶剂中，在压力下强行挤出浸没在凝固浴中的喷丝嘴，从而实现了挤出物喷射流的沉淀。
离开喷丝嘴孔的长丝一般经过空气骤冷，并经设备卷绕将纺线拉细至所需的线密度。这些设备也收集适宜形态的短纤纱以作进一步加工之用。导丝轮一般都是要采用的以控制卷绕速度，比如对精纱来讲10～33米/秒的速度是典型的。纱可以叠放在容器中、卷绕在筒子中或直接转移到牵引和/或变形设备上。
熔体、干法、湿法纺丝工艺所得到的长丝一般会经历一个或多个的牵引工序。为的是使长丝经过牵引后达到不可逆的伸展，从而引起分子链相对于纤维轴向的取向并由此产生出纤维的精细结构。对聚烯烃纤维的牵引操作势必会增加取向并更能改进纤维的物理性能。线密度因此能在牵引过程中轻易降低。借助常用的连续纺丝-牵引工艺或是经由工艺的第二个步骤，牵引操作就可以在纺丝设备的下游完成。现有的熔体纺丝设备仅靠单步高速工艺通常就可以同时实现纺丝(挤出)和牵引。同样地，双组分纤维可采用已知的设备制备成边-边或皮/芯结构。
产品纤维可任选地利用变形化的方法进行改性，如热化学退火。变形化也能赋予纤维制品以蓬松和柔软。利用已知的方法，对纤维进行进一步加工就能制造具有所需捻度的纱线并有利于丝间的粘连。类似地，借助已知的手段扰乱连续长丝合成纤维的长丝规整度及平行度，就可以制造常用于精纺纤维的纱线。
借助机织或针织工艺采用常见的方法可将纱线加工成织造品。除此之外，借助常用的方法也可以制造非织造品，其中纤维被化学粘结、机械联锁在一起或二者兼有。例如，在进行粘结或联锁之前，可将短纤维长度的纤维分散在流体中(湿法成网非织造品的液体或气流成网非织造品的空气流，有赖于采用的方法)，并以片型平板的形式沉积在一个支撑底座上。
纤维的尺寸随其最终的用途而定。比如，较重的纤维通常在地毯基材中使用，而相反的纤维则应用在服装制造及其类似上。接着，可选在诸如纺整的附加处理工艺之后，进行纤维的牵引。
可利用常用的方法将本发明的纤维染色。比如，采用通用染色方法和分散染色方法都能将纤维在染料中染色。一般地，染料以染料溶液的方式施用，这样就便于借助一个含有染料溶液的长漕来浸渍纤维、或将染料溶液喷撒在纤维上、或者采用阶式辊筒工艺。染料溶液的一种常见形式是印花浆，加以辊筒印花法或筛网印花法由其典型地进行染色。利用一个或多个染色的手段，可将纤维进行多次染色。
水性染料浴典型地具有2～11的pH值，一般对酸性染料来说是2～6。如果需要的话，pH值可以以各种化合物进行调整，如富马酸、乙酸、氨基磺酸、柠檬酸、磷酸、硝酸、硫酸、磷酸二氢钠、磷酸四钠、磷酸三钠、氨水、氢氧化钠及其混合物。表面活性剂的应用将有助于把稍水溶性的分散染料分散在染料浴中。典型地，非离子表面活性剂可为此目的而选用。在染色的工艺过程中，可搅拌染色浴以促进染色率。染色操作可以在一系列的温度下进行，然而较高的温度一般会加快染色速度。
现有技术中已知的另一个方法是喷射染色，通过采用了一种文丘里喷射系统，可进行高温染色和使染料向移动织物上的喷射成为可能。载体也使常压和低于100℃的更快速染色成为可能。载体典型地是有机化合物，其可以在水中乳化并与纤维有亲和力。此类载体的代表例包括，芳烃如联苯和甲基萘，酚类如苯基苯酚，氯烷烃如二氯和三氯苯，以及芳香酯如水杨酸甲酯、苯甲酸丁酯、邻苯二甲酸二乙酯和苯甲醛。载体一般在染色结束后就被除掉。
继采用了含有上述添加剂的染料混合物进行染色之后，在很宽的高温范围内以干燥热处理纤维，目的是使染料渗透进去并逐渐固定在纤维中。固色工艺包括将纤维暴露在干燥热中，比如在烘箱中。温度可变化至熔点或组合物纤维的玻璃化转变温度。一般地，较高的干燥温度消耗较短的干燥时间。典型地，加热时间是1～10分钟。残余的染料可随后从纤维上除去。
分散染料混合物因此可以以不同的方式施用到聚丙烯纤维上。染料混合物可以沿着纤维成型纱线的长度，采用多种已知的手段进行周期性的施用，以产生所需的效果。适宜的纤维染色方法首推“织-拆”染色工艺。按照此法，纤维成型为随后被织造的纱线，典型地成型为管形构造。然后将染料混合物周期性地施用在此管形针织品上。染色结束后，将针织管拆开，纱线于是就有了周期性的图案。在另一个印花方法中，首先将纤维成型为纱线，然后再机织或针织成织物，或者簇绒成地毯。可借助常用的平板筛网印花机将染料混合物施用到织物或地毯上。
在染色区中进行连续染色，其中织物或地毯连续地通过一个足够长的染色溶液以完成初始的染料渗透。采用现有技术中已知的一些方法可将一些分散染料在加热和部分真空的条件下升华至聚合物纤维内部。借助于分散染料并采用热传递印花染色法，在加压下并辅以足够的热量以实现将染料扩散或分散到聚烯烃内部，从而达到本发明制备的聚烯烃组合物的印花。滑轮、平板筛网和热传递等间歇性工艺，以及雕花辊筒和旋转筛网印花等连续性工艺都可采用。当织物从喷射嘴底下经过时，不同的染料溶液可以按照设定的顺序喷射到本发明组合物制备的织物或地毯上，以形成图案。可以将染料溶液计量和碎化或分割成为图案状液滴，并受控滴落在从其下通过的已染色地毯上，在地毯上形成扩散的过染色图案。当染绘过的地毯由几种不同的纤维如尼龙、聚酯等，还有聚烯烃组成时，聚烯烃的竞争染色是有用的。通过控制每一种在场纤维的色光深度就可以产生不同的染绘效果。根据在场纤维的不同，酸性、分散、预金属络合染料及其混合物都可采用，以得到各种染绘效果。通过控制可染色组合物中的反应产物和/或聚醚胺的用量，能够制造出粗呢效果。对于制备自此类纱线的织物来讲，印花染色法、间歇染色法和连续染色法都适用。
有许多市售的分散染料。染料的分类取决于施用方法和，狭义地讲，基于the Society of Dyers and Colorists提供的化学成分。各种各样的分散染料在列表“Dyes and Pigments by Color Index andGeneric Names”中都可找到，参见Textile Chemist and Colorist，July 1992，Vol.24，No.7，出版商是the American Association ofTextile Chemists and Colorists。
染料是用于不同基材，比如纸、塑料或纺织品等着色的强有色物。据信染料是通过物理吸附、形成盐或金属络合或者是通过形成共价化学键的方式留在这些基材中。随着基体以及染料种类的不同，把染料施用到基材上的方法也极其不同。染料之所以不同于颜料，是体现在使用方法上，而不是其化学成分。在施用工艺过程中，染料因为溶解或汽化而失去其晶型结构。晶型结构有时能在后期的染色工艺中得到恢复。颜料，相反地，在整个使用过程中都保持其晶体或粒子状态。
鉴于待染色物质的多样性，数目众多、性能各异的染料因此是有必要的。放眼全世界，据信已经有几千种不同的染料变成了商业化产品。一般地，按两种方法对染料进行分组。一种划分方法是根据化学成分，其中染料是按照分子中的发色团或生色基进行分类。另一种划分方法基于染料在具体用途中的施用类别。比色指数(CI)中采用的双重分类标准已被整个国际染料制造和染料消费工业所接受。在此系统中，染料的分组是，按照化学分类法为每一个化合物取一个CI号；按照用途或施用类别为每一个染料取一个CI号。分散染料一般是水不溶性的非离子染料，常以水性分散体的形式染色亲水性纤维。分散染料已经在聚酯、尼龙和醋酸酯纤维上取得了应用。
在牵引之前，纤维可以用多种纺织整理剂进行处理。这些整理剂可以是水基的。纺织整理剂可以是阴离子或非离子性的，这在现有技术中是广为人知的。也可以在染色之前对纤维进行整理，通过机械卷曲或矫形施以变形化，这在现有技术中是广为人知的。
除此之外，也可选将常用于此领域的添加剂引入到可染色组合物和/或纤维中。此类物质的代表例包括，亲水性改性剂，比如类似硬脂酸单甘油酯等的单甘油酯；带有亲水侧基的长链烃，如直链烷基磷酸酯的钾、钠盐，或其混合盐。亲水性基团可以是羧基、硫酸基、磺酸基、磷酸基、膦酸基以及季铵盐和聚醚基团。除此之外，在染色过程中可以使用膨胀剂、润湿剂、染料配伍剂和增稠剂，如各种胶。因为聚烯烃纤维一般是用于室外用途，比如室外地毯料，因此也可以添加UV稳定剂。抗氧剂也可以添加到组合物中。
除了本发明的PP/功能化PP/聚醚胺结构组分之外，为了改进冲击强度，树脂组合物可以含有冲击改性剂，尤其是用于如安全带等用途的冲击改性弹性体。在本发明中有潜在用途的冲击改性弹性体对熟练的技术人员来说是已知的。例如橡胶，基于乙烯、丙烯、丁二烯和丙烯酸酯如甲基丙烯酸酯，或它们的混合物。其它的例子包括EP和EPDM橡胶，而EP橡胶(乙丙橡胶)在制备汽车车身部件的应用中是优选的。目前市售EP橡胶代表性的例子是由Exxon Chemical出品，商品名VISTALON 878。
对冲击改性弹性体的描述例如见Methoden der organischenChemie(Houben-Weyl)，卷XIV/1，Makromolekulare Chemie(Georg-Thieme-Verlag，Stuttgart，1961)，页390～406，以及C.B.Bucknal的专题论著《增强塑料》(Applied Publishers，London，1977)。
含有聚丙烯和弹性体如EP橡胶的组合物一般称之为“TPO”，代表热塑性聚烯烃。TPO常用于模塑汽车车身部件的制造上，比如安全带。这些模塑部件也可以含有其它的组分如填料，见下。TPO基的组合物可以采用和不含弹性体的组合物一样的方法进行制备。TPO常常以混合物或反应物的级别售卖。TPO代表性的例子包括来自Himont的产品，商品名HIMONT CA53A和HIMONT LB15016，以及来自D&SPlastics International的产品，商品名DEXFLEX D-161。
含有聚丙烯和硫化弹性体(硫化橡胶)包括热塑性聚烯烃硫化物的组合物一般称之为“TPV”。TPV常用于汽车车身模塑部件的制造上，比如柄和把手。这些模塑部件可以含有其它的组分如填料，见下。TPV基的组合物可以采用和不含弹性体的组合物一样的方法进行制备。
希望聚醚胺和功能化聚丙烯，以及可选少量的PP、TPV或TPO，能够发生反应生成反应产物浓缩物，并且反应产物浓缩物随后能同聚丙烯、TPO或TPV混合。在此处，聚醚胺包括10～50wt％的浓缩物。在单独制备聚醚胺与马来化PP反应产物的情况下，借助如挤出机的混合设备，反应产物就可以以所需的量同聚丙烯或TPO以及目标组合物的任何其它组分相混合或共混。必须明白的是，PP一般用于稀释反应。有赖于混合器的类型，在将混合物引入到混合设备中之前，反应产物、聚丙烯和任何其它组分都可以在固态下充分混合。一方面，能够在操作过程中将各组分混合的混合器是可用的。而另一方面，在混合器的操作过程中，各组分被加热直至固体熔化，而熔化的各组分接着就混合成最终的组合物。
除了本发明树脂组合物所含有的结构组分，包括聚烯烃、功能化聚烯烃和聚醚胺和任何冲击改性剂，此树脂也可以含有增强剂和/或添加剂。选用的增强剂可以是增强填料，比如碳或碳纤维；粘土、白垩、滑石和云母，以控制收缩和控制热膨胀系数；玻璃质(珠、纤维或诸如机纺纤维的簇毛)，以增强劲度；和颜料。而且，填料可以用促粘剂和/或上浆剂进行整理。除此之外，亚磷酸盐、受阻酚或二者配合都可以作为稳定剂(作为自由基捕捉剂)添加。
当组合物包括玻璃珠或纤维时，若要求高劲度组合物，则组合物可以含有多达约40wt％的玻璃填料。当组合物包括玻璃毛时，组合物可以含有多达80wt％的玻璃质。更为典型的是，组合物中可以含有2wt％～10wt％的玻璃填料。与众不同的是，本发明的含有玻璃填料的组合物通常几乎没有气孔，其典型出现于含有聚丙烯和玻璃质的组合物中。抛开理论不管，据信聚醚胺与马来化聚丙烯的反应产物起到“润湿”玻璃质的作用，从而使玻璃质和聚丙烯更加亲和(更加混容)。在此处，优选采用平均分子量为40,000～60,000的马来化聚丙烯，如前所述。一般来讲，玻璃填料和聚丙烯是不相混容的，而且它们的混合通常会在最终的组合物中产生气孔。相当高分子量的物质“润湿”了玻璃质，使玻璃填料粒子和聚丙烯之间变得更亲和，从而减少了最终组合物中的气孔数目。
适于汽车安全带等用途的热塑性树脂组合物可以含有约66～88wt％的TPO或TPV、5～30wt％的马来化PP和2～10wt％的聚醚胺。如果组合物包括弹性体，比如制造汽车车身部件用的TPO基组合物或TPV基组合物，此组合物一般包括约5～40wt％的马来化TPO或TPV、2～10wt％的聚醚胺和50～93wt％的PP，所有的百分数都基于组合物各组分的重量。优选的组合物，其包括弹性体，或者是TPV基的，包括约15～30wt％的马来化PP、2～8wt％的聚醚胺和62～83wt％的TPO或TPV。
优选的常用混合设备是挤出机，其中聚醚胺接枝到功能化聚烯烃上是发生在175～300℃的温度下和停留时间25～300秒的过程中。对于本发明的典型组合物来说，高于此温度范围就会出现降解而低于此范围则组合物往往无法熔融。聚丙烯是混合物中的非反应性组分。优选的温度范围是190～260℃。共混组合物中的过量潮气可能会在模塑物表面上留下污点，但是潮气可以利用普通的干燥手段予以除去，包括采用热的干空气。
制备自本发明组合物的模塑制品，也包括可染色的组合物和纤维，一般都可以直接上漆。常用于此用途的代表性油漆例包括聚氨酯漆和密胺漆。此类油漆可以通常的方法施用。与众不同的是，本发明的组合物可以直接上漆而不需要溶剂法氯化聚乙烯的预处理，并可选不需底涂漆，虽然底涂漆是可以用的。
在各个实施例中，连续混合在一个Werner & Pfleiderer 30毫米双螺杆挤出机(ZSK 30)中进行，它有九个缸筒、三个捏合区和一个排气部，其中进料序列是一种混合的进料方式，所有的组分在同一个部位(挤出机的漏斗)处进料。
下面的实施例对本发明进行说明，但并不对本发明的范围或其后的权利要求构成限制。在实施例中，相对于聚醚胺上氨官能度的量，马来化聚丙烯和马来化聚乙烯上的马来官能度在数值上是过量的。实施例1-26
在实施例1～26中，将聚烯烃、马来化聚丙烯和聚醚胺混合以制备聚烯烃混合物，并且熔体纺丝以制造聚烯烃纤维，其具有改进以及意想不到的效果，包括改进的染色性。表1所示的是聚烯烃的用量和类型以及聚醚胺和马来化聚丙烯的用量，相互混合并熔体纺丝。
                              表1
  实验号   聚烯烃类型   聚烯烃wt％   聚醚胺wt％ 马来化PPwt％
    1     PP     98.7     0.5     0.8
    2     PP     97.5     1     1.5
    3     PP     96.2     1.5     2.3
    4     PP     95     2     3
    5     PP     93.7     2.5     3.8
    6     PP     92.5     3     4.5
    7     PP     91.2     3.5     5.3
    8     PP     90     4     6
    9     PP     88.7     4.5     6.8
    10     PP     87.5     5     7.5
    11     PP     85     6     9
    12     PP     82.5     7     10.5
    13     PP     80     8     12
    14     PE     98.7     0.5     0.8
    15     PE     97.5     1     1.5
    16     PE     96.2     1.5     2.3
    17     PE     95     2     3
    18     PE     93.7     2.5     3.8
    19     PE     92.5     3     4.5
    20     PE     91.2     3.5     5.3
    21     PE     90     4     6
    22     PE     88.7     4.5     6.8
    23     PE     87.5     5     7.5
    24     PE     85     6     9
    25     PE     82.5     7     10.5
    26     PE     80     8     12
实施例27-52
在实施例27～52中，将聚烯烃、马来化聚乙烯和聚醚胺混合以制备聚烯烃混合物，并且熔体纺丝以制造聚烯烃纤维，其具有改进以及意想不到的效果，包括改进的染色性。表2所示的是聚烯烃的用量和类型以及聚醚胺和马来化聚丙烯的用量，相互混合并熔体纺丝。
                             表2
  实验号   聚烯烃类型   聚烯烃wt％   聚醚胺wt％ 马来化PEwt％
    27     PP     98.7     0.5     0.8
    28     PP     97.5     1     1.5
    29     PP     96.2     1.5     2.3
    30     PP     95     2     3
    31     PP     93.7     2.5     3.8
    32     PP     92.5     3     4.5
    33     PP     91.2     3.5     5.3
    34     PP     90     4     6
    35     PP     88.7     4.5     6.8
    36     PP     87.5     5     7.5
    37     PP     85     6     9
    38     PP     82.5     7     10.5
    39     PP     80     8     12
    40     PE     98.7     0.5     0.8
    41     PE     97.5     1     1.5
    42     PE     96.2     1.5     2.3
    43     PE     95     2     3
    44     PE     93.7     2.5     3.8
    45     PE     92.5     3     4.5
    46     PE     91.2     3.5     5.3
    47     PE     90     4     6
    48     PE     88.7     4.5     6.8
    49     PE     87.5     5     7.5
    50     PE     85     6     9
    51     PE     82.5     7     10.5
    52     PE     80     8     12
实施例53-78
在实施例53～78中，将聚烯烃、马来化聚乙烯和聚醚胺混合以制备聚烯烃混合物，其具有改进以及意想不到的效果，包括改进的上漆性和改进的染色性。表3所示的是混合所用到的聚烯烃的量和类型以及聚醚胺和马来化聚丙烯的量。
                          表3
  实验号   柔性聚烯烃wt％     聚醚胺wt％   马来化PEwt％
    53     98.7     0.5     0.8
    54     97.5     1     1.5
    55     96.2     1.5     2.3
    56     95     2     3
    57     93.7     2.5     3.8
    58     92.5     3     4.5
    59     91.2     3.5     5.3
    60     90     4     6
    61     88.7     4.5     6.8
    62     87.5     5     7.5
    63     85     6     9
    64     82.5     7     10.5
    65     80     8     12
    66     98.7     0.5     0.8
    67     97.5     1     1.5
    68     96.2     1.5     2.3
    69     95     2     3
    70     93.7     2.5     3.8
    71     92.5     3     4.5
    72     91.2     3.5     5.3
    73     90     4     6
    74     88.7     4.5     6.8
    75     87.5     5     7.5
    76     85     6     9
    77     82.5     7     10.5
    78     80     8     12
术语表JEFFAMINETM M-1000
Figure A9880500200231
JEFFAMINETM M-2070和JEFFAMINETM M-2005其中R＝H或CH3，m约为3～32，n约为10～32。JEFFAMINETM D-2000，JEFFAMINETM D-4000和JEFFAMINETM D-400其中D-2000的x约为33，D-4000的x约为68，D-400的x约为5.6。JEFFAMINETM ED-600，JEFFAMINETM ED-900，JEFFAMINETM ED-2001，JEFFAMINETM ED-4000和JEFFAMINETM ED-6000
Figure A9880500200234
其中ED-600的b约为8.5而a+c约为2.5，ED-900的b约为15.5而a+c约为2.5，ED-2001的b约为40.5而a+c约为2.5，ED-4000的b约为86.0而a+c约为2.5，ED-6000的b约为132.0而a+c约为3.0。JEFFAMINETM T-3000，JEFFAMINETM T-5000
Figure A9880500200235
其中T-3000的x+y+z＝50，T-5000的x+y+z＝83。JEFFAMINETM ET-3000其中x+y+z＝57，而a+b+c＝4。

Claims (49)

1.一种混合物，包括聚丙烯和功能化聚丙烯与聚醚胺的反应产物。
2.一种可染色的组合物，包括：聚烯烃，以及功能化聚烯烃与聚醚胺的反应产物，其用量足以增加组合物的可染色性，相较纯聚烯烃的染色性而言。
3.权利要求2的可染色组合物，其中聚烯烃是聚丙烯或聚乙烯。
4.权利要求2的可染色组合物，其中聚烯烃是聚丙烯。
5.权利要求2的可染色组合物，其中聚醚胺是一元胺或二元胺，而且其中聚醚胺的分子量为1,000～3,000。
6.权利要求2的可染色组合物，其中功能化聚烯烃是马来化聚丙烯。
7.权利要求2的可染色组合物，其中功能化聚烯烃是数均分子量低于约20,000的马来化聚丙烯。
8.权利要求2的可染色组合物，其中功能化聚烯烃的含量为约0.1～15wt％；而其中聚醚胺的含量在约0.5～25wt％内。
9.权利要求2的可染色组合物，其中组合物为纤维形式。
10.权利要求2的组合物，进一步包括一种染料。
11.权利要求9的可染色组合物，进一步包括一种染料。
12.一种可染色的纤维，包括聚烯烃和功能化聚烯烃与聚醚胺的反应产物。
13.权利要求12的可染色纤维，其中功能化聚烯烃是马来化聚丙烯。
14.权利要求12的可染色纤维，其中功能化聚烯烃是马来化聚丙烯，其H1NMR测定酸酐含量为约1～8wt％。
15.权利要求12的可染色纤维，其中功能化聚烯烃含量为约0.1～15wt％；而其中聚醚胺含量为约0.5～25wt％。
16.权利要求12的可染色纤维，其中功能化聚烯烃的数均分子量约低于20,000。
17.权利要求12的可染色纤维，进一步包括一种染料。
18.权利要求12的可染色纤维，其中纤维约为1～1500旦尼尔。
19.权利要求12的可染色纤维，其中纤维约为1～60旦尼尔。
20.聚烯烃和功能化聚烯烃与聚醚胺反应产物的纺织纤维。
21.权利要求20的纺织纤维，其中功能化聚烯烃是马来化聚丙烯。
22.权利要求20的纺织纤维，进一步包括一种染料。
23.权利要求20的纺织纤维，其中功能化聚烯烃是马来化聚丙烯，其H1NMR测定酸酐含量约为1～8wt％。
24.权利要求20的纺织纤维，其中功能化聚烯烃含量约为0.1～15wt％；而其中聚醚胺含量为约0.5～25wt％。
25.权利要求20的纺织纤维，其中功能化聚烯烃的数均分子量约低于20,000。
26.聚烯烃和功能化聚烯烃与聚醚胺反应产物的非织造纤维。
27.权利要求26的非织造纤维，其中功能化聚烯烃是马来化聚丙烯。
28.权利要求26的非织造纤维，其中功能化聚烯烃是马来化聚丙烯，其H1NMR测定酸酐含量约为1～8wt％。
29.权利要求26的非织造纤维，其中功能化聚烯烃含量约为0.1～15wt％；而其中聚醚胺含量约为0.5～25wt％。
30.权利要求26的非织造纤维，其中功能化聚烯烃的数均分子量约低于20,000。
31.权利要求26的非织造纤维，进一步包括一种染料。
32.一种制备可染色纤维的工艺，包括：
制备一种可染色组合物，包括聚烯烃和功能化聚烯烃与聚醚胺的反应产物；并
挤出此可染色组合物成为纤维。
33.权利要求32的工艺，其中功能化聚烯烃是马来化聚丙烯。
34.权利要求32的工艺，其中功能化聚烯烃是马来化聚丙烯，其H1NMR测定酸酐含量约为1～8wt％。
35.权利要求32的工艺，其中功能化聚烯烃含量约为0.1～15wt％；而其中聚醚胺含量约为0.5～25wt％。
36.权利要求32的工艺，其中功能化聚烯烃的数均分子量约低于20,000。
37.权利要求32的工艺，进一步包括：在适于染色纤维的条件下将纤维同一种染料接触。
38.权利要求32的工艺，其中纤维约为1～1500旦尼尔。
39.权利要求32的工艺，其中纤维约为1～100旦尼尔。
40.权利要求32的工艺，进一步包括将纤维成型为非织造品。
41.权利要求32的工艺，进一步包括将纤维成型为机织制品。
42.权利要求1的混合物，进一步包括一种柔性聚烯烃。
43.权利要求1的混合物，其中聚丙烯是柔性聚烯烃。
44.权利要求2的可染色组合物，其中聚烯烃是柔性聚烯烃。
45.权利要求12的可染色纤维，其中聚烯烃是柔性聚烯烃。
46.权利要求26的非织造纤维，其中聚烯烃是柔性聚烯烃。
47.权利要求32的工艺，其中聚烯烃是柔性聚烯烃。
48.一种可上漆的柔性组合物，包括柔性聚烯烃和聚醚胺与功能化聚烯烃的反应产物。
49.一种制备可上漆柔性组合物的工艺，包括将柔性聚烯烃、聚醚胺和功能化聚烯烃进行混合以得到可上漆组合物，其包括柔性聚烯烃和聚醚胺与功能化聚烯烃的反应产物。
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