CN1342221A - 热塑性纤维和织物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了纤维,包含:一种或多种热塑性羟基官能化聚醚或聚酯,通过二亲核单体与二环氧甘油醚、二环氧甘油酯或表卤醇的反应而制成;和可有可无的一种不是羟基官能化聚醚或聚酯的聚合物,包括聚烯烃、聚酯、聚酰胺、多糖、改性多糖或天然生成的纤维或粒状填料;热塑性聚氨酯、热塑性弹性体或二醇改性的共聚酯。

Description

热塑性纤维和织物
本发明涉及热塑性纤维和织物。
由聚苯乙烯、乙烯基聚合物、尼龙、聚酯、聚烯烃或氟碳化合物制备纤维、纱线和织物是已知的。参见，例如美国专利4181762、4945150、4909975和5071917。
但仍需要提供由尚未用作制备纤维、纱线和织物的起始原料的聚合物制成的纤维。这些纤维在粘结性、亲水性和作为环氧基聚合物特殊特征的耐化学性方面具有突出性能。
第一方面，本发明涉及一种包含至少一种热塑性羟基官能化聚醚或聚酯、和可有可无的不是羟基官能化聚醚或聚酯的热塑性聚合物的纤维。
第二方面，本发明涉及一种双组分纤维，具有：(1)包含热塑性羟基官能化聚醚或聚酯或羟基官能化聚醚或聚酯的共混物的第一组分，和(2)包含不是羟基官能化聚醚或聚酯的热塑性聚合物的第二组分。
第三方面，本发明涉及一种通过形成至少一种纤维组分的网，然后将该网加热以引起该网的纤维组分的粘结而形成无纺布的方法，特征在于至少一种纤维组分包含热塑性羟基官能化聚醚或聚酯。
本发明的纤维可以是单组分或双组分纤维。
单组分纤维包含至少一种热塑性羟基官能化聚醚或聚酯和可有可无的不是羟基官能化聚醚或聚酯的热塑性聚合物。
本发明的双组分纤维具有：(1)包含热塑性羟基官能化聚醚或聚酯或羟基官能化聚醚或聚酯的共混物的第一组分，和(2)包含不是羟基官能化聚醚或聚酯的热塑性聚合物的第二组分。
一般来说，热塑性羟基官能化聚醚或聚酯通过二亲核单体与二环氧甘油醚、二环氧甘油酯或表卤醇的反应而制成。
优选地，热塑性羟基官能化聚醚或聚酯选自：
(1)具有以下结构式表示的重复单元的聚(羟基酯醚)或聚(羟基酯)：
(2)具有以下结构式表示的重复单元的聚醚胺：
Figure A9981551100092
(3)具有以下结构式表示的重复单元的羟基官能化聚醚：
Figure A9981551100093
(4)具有以下结构式表示的重复单元的羟基官能化聚(醚磺酰胺)：
Figure A9981551100094
其中R1是二价有机部分，主要是烃；R2独立地为二价有机部分，主要是烃；R3是：R4是：
Figure A9981551100102
R5是氢原子或烷基；R6是二价有机部分，主要是烃；R7和R9独立地为烷基、取代烷基、芳基、取代芳基；R8是二价有机部分，主要是烃；A是胺部分或不同胺部分的组合；B是二价有机部分，主要是烃；m为整数5-1000；且n为整数0-100。
在本发明的一个优选实施方案中，A是2-羟基乙基亚氨基-、2-羟基丙基亚氨基-、哌嗪基、N，N，-二(2-羟乙基)-1，2-亚乙基二亚氨基；且B和R1独立地为1，3-亚苯基、1，4-亚苯基；磺酰基二亚苯基、氧二亚苯基、硫代二亚苯基或亚异丙基二亚苯基；R5是氢原子；R7和R9独立地为甲基、乙基、丙基、丁基、2-羟乙基或苯基；且B和R8独立地为1，3-亚苯基、1，4-亚苯基、磺酰基二亚苯基、氧二亚苯基、硫代二亚苯基或亚异丙基二亚苯基。
结构式I所示聚(羟基酯醚)通过脂族或芳族二酸的二环氧甘油酯如对苯二甲酸二环氧甘油酯、或二元酚的二环氧甘油醚与脂族或芳族二酸如己二酸或间苯二甲酸的反应而制成。这些聚酯描述于美国专利5171820。另外，聚(羟基酯醚)通过二环氧甘油酯与双酚的反应，或通过二环氧甘油酯、二环氧甘油醚、或表卤醇与二羧酸的反应而制成。
结构式II所示的聚醚胺也称作聚(羟基氨基醚)，通过将二元酚的一种或多种二环氧甘油醚与具有两个胺氢原子的胺，在足以使胺部分与环氧部分反应形成具有胺键、醚键和侧羟基部分的聚合物主链的条件下进行接触而制成。这些聚醚胺描述于美国专利5275853。聚醚胺也可通过将二环氧甘油醚或表卤醇接触双官能胺接触制成。
结构式III所示的羟基官能化聚醚使用美国专利5164472所述方法，通过例如将二环氧甘油醚或二环氧甘油醚混合物接触二元酚或二元酚混合物而制成。另外，聚(羟基醚)通过将二元酚或二元酚混合物与表卤醇进行反应而得到，该方法描述于Reinking，Barnabeo和Hale的应用聚合物科学杂志(Tournal of Applied Polymer Science)。第7卷，2135页(1963)。
结构式IVa和IVb所示的羟基官能化聚(醚磺酰胺)例如通过将N，N’-二烷基或N，N’-二芳基二磺酰胺与二环氧甘油醚如美国专利5149768所述进行聚合而制成。
购自Phenoxy Associates，Inc.的羟基官能化聚醚也适用于本发明。这些羟基官能化聚醚是二元多核酚(如双酚A)与表卤醇的缩合反应产物，且具有由结构式III所示的重复单元，其中B是亚异丙基二亚苯基部分。这些羟基苯氧基醚聚合物及其制备方法描述于美国专利3305528。其它适用于本发明的羟基官能聚醚是聚(氧化烯)，通常通过氧化乙烯、氧化丙烯或氧化丁烯的聚合反应而制成。具体例子包括(但不限于)聚(氧化乙烯)、聚(氧化丙烯)、聚(氧化丁烯)、或包含变化量的不同聚(氧化烯)的共聚物。这些聚合物也可特别适合与具有任何结构式I-IV的聚合物进行共混。聚(氧化烯)与具有结构式I-IV的聚合物的共混物的优点包括，能够控制共混物的玻璃化转变温度或改进亲水性。
可在本发明中用于制备纤维的不是羟基官能化聚醚或聚酯的聚合物包括聚烯烃、聚酯、聚酰胺、多糖、改性多糖或天然生成的纤维或粒状填料；热塑性聚氨酯、热塑性弹性体或二醇改性的共聚酯(PETG)。其它的聚酯或聚酰胺型聚合物也可在本发明中用于制备纤维。这些聚合物包括聚己二酰己二胺、聚己内酯、聚癸二酰癸二胺、聚2，6-萘二甲酸乙二酯和聚1，5-萘二甲酸乙二酯、聚1，2-二氧苯甲酸丁二酯、以及对苯二甲酸乙二醇酯和间苯二甲酸乙二醇酯的共聚物。
聚酯及其制备方法是本领域熟知的，本发明可就此参考。为了说明而非限定，特别参考聚合物科学和工程百科全书(Encyclopedia ofPolymer Science and Engineering)(1988版，John Wiley & Sons)的第12卷的1-62页。
不是羟基官能化聚醚或聚酯的聚合物可以基于纤维重量的低于50重量％，优选低于30重量％的量与羟基官能化聚醚或聚酯进行共混。这些其它的聚合物可混入羟基官能化聚醚或聚酯以降低组合物的成本，改进物理性能、隔绝或渗透性、或粘合特性。在双组分纤维的情况下，可以使用基于纤维重量的最高99％，优选低于95％的单独的不含羟基官能的组分。
可在本发明中用于制备纤维的聚酰胺包括各种等级的尼龙，如尼龙6、尼龙6，6和尼龙12。
术语“聚烯烃”是指衍生自简单烯烃单体如乙烯、丙烯、丁烯或异戊二烯、和一种或多种可与其共聚的单体的聚合物或共聚物。这些聚合物(包括原料、其比例、聚合反应温度、催化剂和其它条件)是本领域熟知的，本发明可就此参考。可与乙烯聚合的其它共聚单体包括具有3-12个碳原子的烯烃单体，烯属不饱和羧酸(单官能和双官能两者)以及这些酸的衍生物如酯(例如，丙烯酸烷基酯类)和酸酐；单亚乙烯基芳族化物或被非卤素部分取代的单亚乙烯基芳族化物，如苯乙烯和甲基苯乙烯；以及一氧化碳。可与乙烯聚合的单体的例子包括1-辛烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙酸乙烯酯和马来酸酐。
可在本发明中用于制备纤维的聚烯烃包括聚丙烯、聚乙烯、及其共聚物和共混物、以及乙烯-丙烯-二烯三元共聚物。优选的聚烯烃是聚丙烯，如Pro-faxTMPF635(Montell North American Inc.的商标)和INSPIRETM(Dow化学公司的商标)、线型高密度聚乙烯(HDPE)、非均相支化线型低密度聚乙烯(LLDPE)，如DOWLEXTM聚乙烯树脂(Dow化学公司的商标)、非均相支化超低线型密度聚乙烯(ULDPE)，如ATTANETMULDPE(Dow化学公司的商标)；均相支化线型乙烯/α-烯烃共聚物，如TafmerTM(Mitsui石油化学有限公司的商标)和ExactTM(Exxon化学公司的商标)；均相支化的基本上线型乙烯/α-烯烃聚合物，如AFFINITYTM(Dow化学公司的商标)和ENGAGE(DuPont Dow Elastomers L.L.C的商标)聚烯烃弹性体，可按照美国专利5272236和5278272的公开内容来制备；和高压自由基聚合的乙烯聚合物和共聚物，如低密度聚乙烯(LDPE)、乙烯-丙烯酸(EAA)共聚物如PRIMACORTM(Dow化学公司的商标)、和乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物如EscoreneTM聚合物(Exxon化学公司的商标)和ElvaxTM(E.I.du Pont de Nemours & Co.的商标)。更优选的聚烯烃是均相支化的线型和基本上线型乙烯共聚物，密度(按照ASTMD-792测定)为0.85-0.99克/厘米3，重均分子量与数均分子量比率(Mw/Mn)为1.5-3.0，测定的熔体指数(按照ASTM D-1238(190/2.16)测定)为0.01-100克/10分钟，且I10/I2为6-20(按照ASTM D-1238(190/10)测定)。
一般来说，高密度聚乙烯(HDPE)的密度至少为约0.94克/厘米3(g/cc)(ASTM测试方法D-1505)。HDPE通常使用类似于制备线型低密度聚乙烯的方法来生产。这种方法描述于美国专利2825721、2993876、3250825和4204050。优选用于本发明的HDPE的密度为0.94-0.99克/厘米3且熔体指数为0.01-35克/10分钟(按照ASTM测试方法D-1238测定)。
可用于本发明的多糖是不同的淀粉、纤维素、半纤维素、木聚糖、树胶、果胶和水溶性多糖。多糖是已知的，例如描述于聚合物科学和技术百科全书(Encvclonedia of polvmer Science andTechnology)(第2版，1987)。优选的多糖是淀粉和纤维素。
可用于本发明的改性多糖是多糖的酯和醚，例如纤维素醚和纤维素酯、或淀粉酯和淀粉醚。改性多糖是已知的，例如描述于聚合物科学和技术百科全书(Encvclopedia of Polvmer Science andTechnology)(第2版，1987)。
本文所用的术语“淀粉”是指主要由直链淀粉和/或支链淀粉组成的天然植物来源的碳水化合物，包括未改性淀粉、已脱水但没干燥的淀粉、物理改性淀粉如热塑性、胶化或蒸煮淀粉、其中已加入酸将淀粉酸值降至3-6的具有改性酸值(pH值)的淀粉、胶化淀粉、未胶化淀粉、交联淀粉和破裂淀粉(不是粒状的淀粉)。淀粉可以是颗粒、微粒或粉末形式。它们可从各种植物提取，例如土豆、稻、木薯淀粉、玉米、豌豆、和谷物如黑麦、燕麦和小麦。
纤维素是已知的，例如描述于聚合物科学和技术百科全书(Encyclopedia of Polymer Science and Technology)(第2版，1987)。纤维素是天然碳水化合物高聚物(多糖)，由通过氧键连接形成基本上线型长分子链的葡糖酐单元组成。纤维素可水解形成葡萄糖。聚合度为1000(对于木浆)-3500(对于棉纤维)，分子量为160000-560000。纤维素可从植物组织(木材、草、和棉)中提取。纤维素可以纤维形式使用。
可用于本发明的天然生成的纤维或粒状填料是，例如木粉、木浆、木纤维、棉、亚麻、大麻、或麻纤维、稻或小麦草、壳多糖、脱乙酰壳多糖、衍生自农产品的纤维素材料、坚果壳粉、玉米穗轴粉、及其混合物。
一般来说，本发明纤维可通过熟知的工艺，如熔融纺丝、湿法纺丝、或共轭纺丝而形成。本发明纤维可挤出成任何尺寸或所需长度。它们也可挤出成任何所需形状，例如圆柱状、十字形状、三叶形或带状横截面。
本发明双组分纤维可具有以下的纤维横截面结构：
(1)并列
(2)皮-芯
(3)海岛型，和
(4)柑橘型(分段的饼式)
(1)并列
生产并列双组分纤维的方法描述于美国专利5093061。该方法包括：(1)将两股聚合物流由孔单独加料，并以基本上相同的速度集中以在纺丝头表面下方作为组合流而并列合并；或(2)将两股聚合物流单独由孔加料，以基本上相同的速度集中在纺丝头的表面上以作为组合物流在纺丝头表面上并列合并。在两种情况下，每种聚合物流在合并点处的速率由其计量泵速度和孔的尺寸确定。纤维横截面在双组分间具有整齐的界面。
并列纤维一般用于生产自卷曲纤维。所有市售自卷曲纤维通过使用基于各组分不同收缩特性的体系而制成。
(2)皮-芯
皮-芯双组分纤维是其中组分之一(芯)被第二组分(皮)所完全包围的那些纤维。粘附性对纤维整体性并不总是必要的。
最常用于生产皮-芯纤维的方式是这样一种技术，其中将两种聚合物液体(熔体)单独导向一个非常靠近喷丝孔的位置上，然后挤出成皮-芯形状。在同心纤维的情况下，供给“芯”聚合物的孔位于喷丝孔出口的中心，且严格控制芯聚合物流体的流动条件以保持两种组分在纺丝时的同心性。喷丝孔的改进能够在纤维横截面内得到不同形状的芯和/或皮。
如果要求表面具有其中一种聚合物的性能如光泽、可染性或稳定性，那么采用皮-芯结构，同时所述芯可对强度和较低成本有贡献。皮-芯纤维用作卷曲纤维和在无纺工业中用作粘结纤维。
皮-芯双组分纤维可具有一种包含羟基官能化聚醚或聚酯的芯和一种包含不是羟基官能化聚醚或聚酯的聚合物的皮。另外，羟基官能化聚醚或聚酯可以是皮，不是羟基官能化聚醚或聚酯的聚合物可以是双组分纤维的芯。皮-芯的横截面可以是环状或可具有某些其它的几何形状，如三叶形。也可构成“尖端三叶形”，其中皮组分不再在芯周围连续，而是仅存在于由芯形成的叶的末端。可以使用的其它构型说明于国际纤维杂志(International Fiber Journal，卷13，第3期，1998年6月)，在起始于第20、26和49页的文章中。
生产皮-芯双组分纤维的方法描述于美国专利3315021和3316336。
(3)海岛型
海岛型纤维也称作基质-长丝纤维，包括多相双组分纤维。生产海岛型纤维的方法描述于美国专利4445833。该方法包括将芯聚合物的物流通过小管注射到皮聚合物流中，其中一个管用于每种芯物流。组合的皮-芯物流在喷丝孔内合并，并形成一种海岛型共轭物流。
在纺丝工艺中，用静态混合器混合不同的聚合物流也可制成海岛型双组分纤维。静态混合器将聚合物流分开或再细分以形成具有多个芯的基质流。这种用于生产海岛型纤维的方法描述于美国专利4414276。
羟基官能化聚醚或聚酯可以是海聚合物，不是羟基官能化聚醚或聚酯的聚合物可以是岛聚合物。羟基官能化聚醚或聚酯也可是岛聚合物，不是羟基官能化聚醚或聚酯的聚合物是海聚合物。
如果要求提高纤维的模量，降低湿度回复，降低可染性，提高变形能力或赋予纤维以独特的光泽外观，那么采用海岛型结构。
(4)柑橘型(分段饼式)
柑橘型双组分或分段饼式双组分纤维可通过对上述用于生产并列、皮-芯或海岛型纤维的方法中所用的喷丝头组件进行聚合物分配和/或喷丝头改进而制成。例如，通过将第一聚合物流和第二聚合物流由8个朝向喷丝孔的径向通道而不是2个通道交替引入，所得纤维是一种八段柑橘型纤维。如果喷丝孔的构型是在一个环上的3个或4个狭缝(常见用于生产中空纤维的孔构型)，该纤维是一种具有八段的中空柑橘型纤维。中空柑橘型纤维也可通过使用具有皮-芯纺丝组件的特殊喷丝孔构型而制成，例如描述于美国专利4246219和4357290。
本发明纤维可与其它合成或天然纤维进行共混，如碳纤维、棉、毛、聚酯、聚烯烃、尼龙、人造纤维、玻璃纤维，硅石、硅石矾土、钛酸钾、碳化硅、氮化硅、氮化硼、硼的纤维，丙烯酸系纤维、四氟乙烯纤维、聚酰胺纤维、乙烯基纤维、蛋白质纤维、陶瓷纤维如硅酸铝、和氧化物纤维如氧化硼。
可以向纤维中加入添加剂如颜料、稳定剂、冲击改性剂、增塑剂、炭黑、导电金属颗粒、磨料和润滑聚合物。加入添加剂的方法并不重要。添加剂可在制备纤维之前常规地加入羟基官能化聚醚或聚酯中。如果羟基官能化聚醚或聚酯制备成固体形式，添加剂可在制备纤维之前加入熔体中。
本发明纤维可通过化学处理、加热或紫外线辐射而交联。例如，纤维可用交联剂如二异氰酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、双环氧化物和酸酐进行化学处理。
本发明纤维适用于过滤介质、用于玻璃或碳纤维的粘结纤维、在由不是羟基官能化聚醚或聚酯的热塑性聚合物制成的无纺布中的粘结纤维、或在由纤维素基材料制成的无纺布中的粘结纤维。这些纤维还可用于制备医用服装。它们还可用于制备织造布或无纺布，这些织物可用于制造衣服、吸水布、抗静电擦布或吸水垫。
织造布可通过常用于织造纺织品工业的技术，如机织或编织，由本发明纤维而形成。
无纺布基于纤维网。本发明纤维可通过使用以下的已知技术而成型为网：
(1)干法成型、梳理或气载和粘结-网通过梳理或气载而由短纤维形成，用胶乳或其它水基粘合剂全部粘结或成图案。在梳理时，短纤维束机械地分成单个纤维并成型为粘连网。在气载时，纤维被引入气流中并从气流被捕获在丝网上。
(2)热粘结-短纤维的干法成型网用可熔纤维粘结或完全由可熔纤维组成。
(3)气载-将添加或没有添加短纤维的木浆纤维用胶乳或类似的粘合剂进行粘结。
(4)湿法成型-利用衍生自造纸技术的方法，然后通过用胶乳或热粘结剂进行粘结，将短纤维成型为网。
(5)纺丝粘结-由具有正常纺织品直径的长丝组成的网直接由本体聚合物成型并通常热粘结。
(6)熔体喷出-直径极细的长纤维的网直接由本体聚合物成型并通常通过热压印而粘结。
(7)射流喷网成布法-干法成型的网通过多个细的高压喷水器而机械缠绕，在大多数情况下没有粘附性粘结剂。
(8)针穿孔-纤维通过多个往复的倒刺针排而机械缠绕。
(9)层压-不同层通过粘合剂、热熔或缠绕而合并成复合体或增强的织物。
(10)缝合粘结-短纤维网通过缝合或编织穿过该网的纱线而被增强或机械束缚。
无纺布及其制备方法描述于聚合物科学和工程百科全书(Encyclopedia of Polymer Science And Engineering，第2版，第10卷)的204-251页。
以下的工作实施例用于说明本发明而不应理解为限定其范围。除非另有所指，所有份数和百分数都是以体积计的。
实施例1
使用配有8孔喷丝头的3/8英寸(0.95厘米)单螺杆挤出机纺出基于100％热塑性羟基官能化聚醚的单丝。熔体温度为200℃。将纤维卷到筒管上而没有进一步拉伸。
实施例2
纺出包含聚丙烯作为芯和热塑性羟基官能化聚醚作为皮的双组分纤维。使用两个单螺杆挤出机，一个加料聚丙烯，而另一个则加料热塑性羟基官能化聚醚。挤出机将熔融的聚合物(熔体温度200℃)加料到288孔喷丝头，由此纺出双组分纤维。纺出聚丙烯∶热塑性羟基官能化聚醚比率为90∶10、80∶20、70∶30、40∶60和50∶50的纤维。另外在纤维离开喷丝头之后使用拉伸辊将其拉伸并随后卷绕到筒管上。
实施例3
将聚醚胺聚(羟基氨基醚)(衍生自双酚A的二环氧甘油醚与乙醇胺的反应)和聚丙烯纺成双组分纤维。聚(羟基氨基醚)的MFI(熔体流动指数)为8(在230℃下，使用2.16千克重量)。聚丙烯源为35 MFIPro-faxTM PF635聚丙烯(来自Montell)。该皮/芯双组分纤维在表I所列条件下生产。
                            表I
    总体     皮挤出机     芯挤出机
    聚合物类型     Dow聚醚胺(8 MFI)   聚丙烯(35 MFI)
    比率(重量/重量)           20     80
    计量泵(rpm)          6.46     39.45
    挤出温度(℃)
         区1          185     210
         区2          200     220
         区3          200     220
         区4          210     220
       纺丝头          210     210
    保压压力(psi)          2600     1900
    辊条件     速度(米/分钟)     温度(℃)
    旦尼尔辊         1500     室温
    张力辊         1500     室温
    拉伸辊#1         1400     50℃
    拉伸辊#2         1575     50
实施例4
将30/70重量/重量(w/w)聚(羟基氨基醚)(衍生自双酚A的二环氧甘油醚与乙醇胺的反应)皮/聚丙烯芯双组分纤维在Tech Tex变形装置上处理以产生卷曲。该设备使用填塞箱变形法。将变形纱线在AceStrip Cutter(C-75型)上切成2英寸(5厘米)长的短纤维。卷曲和短纤维切割操作之后，将纤维在12英寸(30.5厘米)宽的微旦尼尔金属梳理机上打开成30克批料。然后使用打开的纤维在样品梳理生产线上生产纤维层。将该梳理的纤维层在James Hunter Fiberlocker缝纫机上缝纫得到最终的针穿孔织物。
实施例5
将棉纤维(4千克，1.5-5厘米长)和7旦尼尔双组分纤维(30/70(重量/重量)聚(羟基氨基醚)/聚丙烯)(0.45千克，2.5厘米长)手工混合并随后打开。将共混物梳理并转化成无纺网，用压延机辊在170℃下将其热粘结。
实施例6
将棉籽绒(150克)和7旦尼尔双组分纤维(30/70(重量/重量)聚醚胺/聚丙烯)加入圆柱形罐中的300升水，然后将内容物搅拌5分钟。该聚醚胺衍生自双酚A的二环氧甘油醚与乙醇胺的反应。双组分纤维与棉籽绒的比率为5％(重量)。然后将淤浆抽吸到由聚酯网制成的移动带上并收集所形成的网。将湿的网通过165℃炉约1分钟的停留时间，这样将其干燥。随后在100-180℃下用受热压延机辊粘结该干燥的网。网在粘结之后的基本重量为约90克。
实施例7
在表II所示条件下生产双组分皮/芯纺粘织物。聚醚胺(衍生自双酚A的二环氧甘油醚与乙醇胺的反应)皮的MFI为15。聚丙烯芯由35MFI Pro-faxTM PF635组成。皮/芯比率为20/80(重量/重量)。体系在20、25和30psi的狭缝气压下操作并将纺粘材料收集在穿孔带/真空收集系统上。收集速度为50-75米/分钟。压延机辊设定为60℃且看来能够充足地粘结干的网原料。
                             表II
    总体     皮挤出机     芯挤出机
    聚合物类型   Dow聚醚胺(15 MFI)   Montell聚丙烯(35 MFI)
  比率(重量/重量)     20     80
    挤出温度(℃)
    区1     180     195
    区2     185     215
    区3     184     225
    区4     195     223
  熔体泵压力(psi)     840     1030
    计量泵(rpm)     6.2     53.1
    成型台速度(米/分钟)     74.8
    上压延机辊速度(米/分钟)     75.4
    下压延机辊速度(米/分钟)     76
    压延机温度(℃)     60
    力(牛顿/毫米)     80
实施例8-15-用于亲水性纤维/织物用途的PHAE共混物
用于以下实施例8-15的聚(羟基氨基醚)(“PHAE”)由Dow化学公司，通过双酚A二环氧甘油醚与乙醇胺的聚合反应而制成。PHAE具有以下性能：数均分子量(Mn)＝14000；重均分子量(Mw)＝35000；熔体指数＝15(在190℃下用2.16千克重量测定)；玻璃化转变温度(Tg)＝78℃。在这些实施例8-15中，PEG是指聚乙二醇，PEO是指聚氧化乙烯。PEG和PEO具有下示的相同聚氧亚乙基重复单元：
                   (-CH2CH2O-)n具有上述结构的聚合物如PEG或PEO的命名基于在Aldrich目录中给出的品名，即，在聚氧亚乙基的数均分子量(Mn)为10000或更低时使用PEG，在粘均分子量(Mv)为100000或更高时使用PEO。在以下实施例中，刚好在PEG或PEO之后的数字表示来自Aldrich目录的平均分子量(Mn或Mv)计算值。
EPE是指具有下示通式结构的嵌段共聚物：
H(-OCH2CH2-)x[-OCH(CH3)CH2-]y(-OCH2CH2-)zOH
EPE嵌段共聚物包含聚氧化丙烯的憎水嵌段，分子量为最低900至最高4000，具有两个亲水聚氧亚乙基嵌段，使得聚氧亚乙基嵌段的总重占总分子的10-90重量％。EPE嵌段共聚物是非离子表面活性剂[参见L.G.Lundsted和I.R.Schmolka的“嵌段共聚物多元醇表面活性剂的合成和性能”，在嵌段和接枝共聚反应(Block and GraftCopolvmerization)，第2卷(由R.J.Ceresa编辑)，John Wiley andSons，纽约，第1章，1-103页]。EPE嵌段共聚物以商品名PLURONIC多元醇(BASF Wyandotte Corporation)供给，Dow Chemical Co.也销售(例如，Polyglycol EP-1730和EP-1660)。
本文用于特定EPE嵌段共聚物的命名法给出了重量百分数乙二醇和平均分子量(Mn)计算值，如Aldrich目录所给出。例如，EPE-30(Mn5800)是指包含30重量％乙二醇且数均分子量计算值为5800的EPE嵌段共聚物。
以下测试方法用于实施例8-15。
玻璃化转变温度(Tg)使用TA Instruments DSC 2010差示扫描量热计来测定。样品(5-10毫克)在密封盘中制备。每个样品进行两次扫描。第一次扫描以10℃/分钟的速率由室温进行至200℃。然后使用干冰将样品冷却至室温或更低，然后以10℃/分钟的速率第二次扫描至200℃。Tg由第二次扫描拐点确定。
pH7缓冲液接触角使用配有Eurometrix纤维光源、Kernco G-1型显微镜、载物台、光源、和照相机架、以及Kruss Panasonic CCTV照相机和WV-5410监视器的Kruss G40接触角检测体系(测角器)由压塑膜确定。将小滴pH7缓冲液施用到膜上，然后使用系统软件(G40V1.32-US)来测定在膜/液滴/空气界面上形成的角度。在以下实施例中，术语“接触角”和“pH7缓冲液接触角”是同义的。
PHAE共混物的实验室规模纤维纺丝。用于纺丝纤维的装置由配有1000μm模头、Rheotens附件、和12英寸(30.5厘米)圆周变速辊(纤维在其上纺丝)的Rheometrix毛细管熔体流变计组成。
实施例8-具有10重量％PEG 10000的PHAE共混物
PHAE(243.0克)和PEG 10000(27.1克，Aldrich Chemical Co.，Tm63℃)在大容量Haake Torque流变计(具有辊混合叶片)中，在170℃等温金属温度和100rpm混合速率下熔融混合20分钟。所得共混物的Tg为53℃，没有结晶熔点。该共混物的压塑膜是透明的且水接触角为67。将纤维在190℃下熔融纺丝，其中流变计活塞速度为0.3英寸/分钟且牵引辊速度为1780rpm(543米/分钟)。也制备出具有5和25重量％PEG 10000的其它共混物，结果在表III中给出。
实施例9-具有5重量％PEO 100000的PHAE共混物
PHAE(57.1克)和PEO 100000(3.1克，Aldrich Chemical Co.，Tm65℃)在Haake Torque流变计中，在180℃等温金属温度和100rpm混合速率下熔融混合15分钟。所得共混物的Tg为66℃，没有结晶熔点。该共混物的压塑膜是透明的且水接触角为68。将纤维在190℃下熔融纺丝，其中活塞速度为0.3英寸/分钟(8毫米/分钟)且牵引速度为1780rpm(543米/分钟)。纤维的旦数是9克(等于9000米连续纤维的重量)。也制备出具有10％和25％PEO 100000的其它共混物，结果在表III中给出。
实施例10-具有5重量％PEO 4000000的PHAE共混物
PHAE(57.0克)和PEO 4000000(3.0克，Aldrich Chemical Co.，Tm65℃)在Haake Torque流变计中，在180℃等温金属温度和100rpm混合速率下熔融混合20分钟。所得共混物的Tg为67℃，没有结晶熔点。该共混物的压塑膜是透明的且水接触角为65。将纤维在190℃下熔融纺丝，其中活塞速度为0.3英寸/分钟(8毫米/分钟)且牵引速度为1780rpm(543米/分钟)。纤维的旦数为10克。
实施例11-具有10重量％PEO 4000000的PHAE共混物
PHAE(243.0克)和PEO 4000000(27.0克，Aldrich ChemicalCo.，Tm 65℃)在Haake Torque流变计中，在180℃等温金属温度和100rpm混合速率下熔融混合25分钟。所得共混物的Tg为55℃，没有结晶熔点。该共混物的压塑膜是透明的且水接触角为72。将纤维在190℃下熔融纺丝，其中活塞速度为0.3英寸/分钟(8毫米/分钟)且牵引速度为1780rpm(543米/分钟)。
实施例12-具有15重量％PEO 4000000的PHAE共混物
PHAE(51.0克)和PEO 4000000(9.0克，Aldrich Chemical Co.，Tm65℃)在Haake Torque流变计中，在180℃等温金属温度和100rpm混合速率下熔融混合20分钟。所得共混物的Tg为44℃，没有结晶熔点。该共混物的压塑膜是透明的且水接触角为42。将纤维在190℃下熔融纺丝，其中活塞速度为0.3英寸/分钟(8毫米/分钟)且牵引速度为1100rpm(335米/分钟)。也制备出具有20和25％PEO 4000000的其它共混物，结果在表III中给出。
实施例13-具有3.7重量％EPE-30(Mn 5800)的PHAE共混物
PHAE(73.4克)和EPE-30(2.8克，Aldrich Chemical Co.，Tm 39℃)在Haake Torque流变计中，在180℃等温金属温度和100rpm混合速率下熔融混合20分钟。所得共混物的Tg为69℃，没有结晶熔点。该共混物的压塑膜具有珠光半透明外观且水接触角为24。将纤维在200℃下熔融纺丝，其中活塞速度为0.3英寸/分钟且牵引速度为1780rpm(543米/分钟)。所得纤维的旦数为8克。织物的小样品由纤维如下制备：将一部分纤维(1.4克)切成2英寸短纤维并梳理制成网。将该网对半折叠，然后经过一个Beloit Wheeler 700型实验室压延机辊。该压延机辊设定为210°F和1000psi，得到一种良好粘结的织物。使用类似的工艺步骤，将纯PHAE纤维的样品(1.4克)制成织物。然后测试织物吸水的能力：将每个织物小条(19×81毫米)的一端浸渍在去离子水中，然后测定水涨至织物条上距离水表面25毫米的划线所需的时间。具有EPE-30(Mn 5800)的PHAE共混物在2.5分钟内吸水至该线，而纯PHAE织物根本没有吸水。将织物再干燥并重复3次吸水测试。每次观察到相同的结果-由EPE-30共混物制成的织物吸水，而纯PHAE织物不吸水。
实施例14-具有5重量％EPE-80(Mn 8400)的PHAE共混物
PHAE(57.0克)和EPE-80(3.0克，Aldrich Chemical Co.，Tm 58℃)在Haake Torque流变计中，在180℃等温金属温度和100rpm混合速率下熔融混合20分钟。所得共混物的Tg为64℃，没有结晶熔点。该共混物的压塑膜是透明的且水接触角为56。将纤维在200℃下熔融纺丝，其中活塞速度为0.3英寸/分钟且牵引速度为850rpm(259米/分钟)。所得纤维的旦数为274克。
使用类似于上述的工艺步骤，另外制备出具有其它EPE嵌段共聚物，包括EPE-30(Mn 4400)、EPE-40(Mn 2900)、和EPE-50(Mn 1900)的PHAE共混物。这些共混物的结果列于表IV。
实施例15-具有5重量％聚丙二醇(Aldrich，Mn 3500)的PHAE共混物
PHAE(64.9克)和聚丙二醇(3.4克)在Haake Torque流变计中，在150℃-180℃等温金属温度以及30-100rpm混合速率下熔融混合40分钟。起始共混物表现为两相且混合非常不好。调节温度和混合速率直到获得良好的混合。所得共混物的Tg为76℃。该共混物的压塑膜是不透明的。
                                         表III
                         且有聚氧亚乙基(PEG或PEO)的PHAE共混物
  PHAE共混物组合物(a)   Tg(℃)   接触角(pH7缓冲液)(b)   评价(c)
纯PHAE     78     89±5
5％PEG 10,000     64     68±4   可混溶
10％PEG 10,000     53     67±3      ″
25％PEG 10,000     20     23±5      ″
5％PEO 100,000     66     68±6   可混溶
10％PEO 100,000     54     64±4      ″
25％PEO 100,000     21     25±8      ″
5％PEO 4,000,000     67     65±4   可混溶
10％PEO 4,000,000     55     67±3      ″
15％PEO 4,000,000     44     42±6      ″
20％PEO 4,000,000     37     18±4      ″
25％PEO 4,000,000     21     17±3      ″
a)在余量为PHAE的情况下给出添加剂的重量百分数。
b)对于施用到压塑膜表面上的pH7缓冲液液滴的接触角测量值。所记录的值为15滴的平均结果。
c)样品归为可混溶，如果Tg满足Fox等式且共混物的膜是透明的。
                                              表IV具有EPE嵌段共聚物的PHAE共混物
  PHAE共混物组合物(a) Tg(℃) 接触角(pH7缓冲液)(b)     评价(c)
    纯PHAE     78     89±5 在高线速度下制成的纤维：旦数＝7，织物样品不吸水
    3.7％EPE-30(Mn 5,800)     69     24±2 不混溶的共混物；在高速下制成的纤维；直径＝30μm；织物样品表现出吸水
    2％EPE-30  (mN 4,400)     78     46±5     不混溶的共混物
    4％EPE-30  (Mn 4,400)     76     37±2           ″
    2％EPE-40  (mn 2,900)     75     31±4     不混溶的共混物
    4％EPE-40  (Mn 2,900)     73     24±3            ″
    2％EPE-50  (Mn 1,900)     73     73±3     可混溶的共混物
    5％EPE-50  (Mn 1,900)     65     34±5            ″
    5％EPE-80  (Mn，8,400)     64     56±4     可混溶的共混物；在中速下制成的纤维
    10％EPE-80 (Mn  8,400)     55     56±3            ″
a)在余量为PHAE的情况下给出添加剂的重量百分数。
b)对于施用到压塑膜表面上的pH7缓冲液液滴的接触角测量值。所记录的值为15滴的平均结果。
c)样品归为可混溶，如果Tg满足Fox等式且共混物的膜是透明的。

Claims (25)

1.一种包含至少一种热塑性羟基官能化聚醚或聚酯的纤维。
2.根据权利要求1的纤维，其中所述热塑性羟基官能化聚醚或聚酯通过二亲核单体与二环氧甘油醚、二环氧甘油酯或表卤醇的反应而制成。
3.根据权利要求1的纤维，其中所述羟基官能化聚醚或聚酯选自：
(1)具有以下结构式表示的重复单元的聚(羟基酯醚)或聚(羟基酯)：
(2)具有以下结构式表示的重复单元的聚醚胺：
Figure A9981551100022
(3)具有以下结构式表示的重复单元的羟基官能化聚醚：
Figure A9981551100023
或
(4)具有以下结构式表示的重复单元的羟基官能化聚(醚磺酰胺)：
Figure A9981551100024
                                 或其中R1是二价有机部分，主要是烃；R2独立地为二价有机部分，主要是烃；R3是：
Figure A9981551100032
R4是
Figure A9981551100033
R5是氢原子或烷基；R6是二价有机部分，主要是烃；R7和R9独立地为烷基、取代烷基、芳基、取代芳基；R8是二价有机部分，主要是烃；A是胺部分或不同胺部分的组合；B是二价有机部分，主要是烃；m为整数5-1000；且n为整数0-100。
4.根据权利要求3的纤维，它具有圆柱状、十字形状、三叶形或带状横截面。
5.根据权利要求3的纤维，它通过熔融纺丝、干法纺丝或聚合物溶液的湿法纺丝而制成。
6.根据权利要求3的纤维，其形式为过滤介质、用于玻璃或碳纤维的粘结纤维、在由不是羟基官能化聚醚或聚酯的热塑性聚合物制成的无纺布中的粘结纤维、或在由纤维素基材料制成的无纺布中的粘结纤维、或医用服装。
7.一种织造布或无纺布，包含根据权利要求3的纤维和可有可无的合成或天然纤维。
8.根据权利要求7的织物，其中所述合成纤维是聚酯、聚酰胺、人造纤维或聚烯烃，天然纤维是棉。
9.根据权利要求7的织物，其形式为衣服、吸水布、过滤器织物、电池分离器、抗静电擦布或吸水垫。
10.根据权利要求1的纤维，包含一种或多种羟基官能化聚醚或聚酯与一种热塑性聚合物的共混物，其中所述热塑性聚合物不是羟基官能化聚醚或聚酯，选自聚烯烃、聚酯、聚酰胺、多糖、改性多糖或天然生成的纤维或粒状填料、热塑性聚氨酯、热塑性弹性体或二醇改性的共聚酯(PETG)。
11.根据权利要求1的纤维，它是一种双组分纤维，具有(1)包含热塑性羟基官能化聚醚或聚酯或羟基官能化聚醚或聚酯的共混物的第一组分，和(2)第二组分，包括聚烯烃、聚酯、聚酰胺、多糖、改性多糖或天然生成的纤维或粒状填料、热塑性聚氨酯、热塑性弹性体或二醇改性的共聚酯(PETG)。
12.根据权利要求11的双组分纤维，其中所述羟基官能化聚醚或聚酯通过二亲核单体与二环氧甘油醚、二环氧甘油酯或表卤醇的反应而制成。
13.根据权利要求11的双组分纤维，其中所述羟基官能化聚醚或聚酯选自：
(1)具有以下结构式表示的重复单元的聚(羟基酯醚)或聚(羟基酯)：
Figure A9981551100041
(2)具有以下结构式表示的重复单元的聚醚胺：
Figure A9981551100042
(3)具有以下结构式表示的重复单元的羟基官能化聚醚：
Figure A9981551100051
或
(4)具有以下结构式表示的重复单元的羟基官能化聚(醚磺酰胺)：
Figure A9981551100052
其中R1是二价有机部分，主要是烃；R2独立地为二价有机部分，主要是烃；R3是：R4是R5是氢原子或烷基；R6是二价有机部分，主要是烃；R7和R9独立地为烷基、取代烷基、芳基、取代芳基；R8是二价有机部分，主要是烃；A是胺部分或不同胺部分的组合；B是二价有机部分，主要是烃；m为整数5-1000；且n为整数0-100。
14.根据权利要求13的双组分纤维，它是一种并列双组分纤维、皮-芯双组分纤维、分段饼式双组分纤维或海岛型双组分纤维。
15.根据权利要求14的双组分纤维，它包含热塑性羟基官能化聚醚或聚酯的芯和不是羟基官能化聚醚或聚酯的热塑性聚合物的皮。
16.根据权利要求14的双组分纤维，它包含热塑性羟基官能化聚醚或聚酯的皮和不是羟基官能化聚醚或聚酯的热塑性聚合物的芯。
17.根据权利要求13的双组分纤维，它具有圆柱状、十字形状、三叶形或带状横截面。
18.根据权利要求13的双组分纤维，其形式为过滤介质、用于玻璃或碳纤维的粘结纤维、在由不是羟基官能化聚醚或聚酯的热塑性聚合物制成的无纺布中的粘结纤维、或在由纤维素基材料制成的无纺布中的粘结纤维、或医用服装。
19.一种织造布或无纺布，包含根据权利要求13的纤维和可有可无的合成或天然纤维。
20.根据权利要求19的织物，其中所述合成纤维是聚酯、聚酰胺、人造纤维或聚烯烃，天然纤维是棉。
21.根据权利要求19的织物，其形式为衣服、吸水布、过滤器织物、电池分离器、抗静电擦布或吸水垫。
22.根据权利要求1的纤维，它包含以下物质的共混物：
(a)一种具有由以下结构式表示的重复单元的聚(羟基氨基醚)：
Figure A9981551100061
其中A是二氨基部分或不同胺部分的组合；B是二价有机部分，主要是烃；R是烷基或氢原子；且n为整数5-1000；和
(b)聚乙二醇、聚氧化乙烯、或EPE嵌段共聚物中的至少一种。
23.根据权利要求22的纤维，其中所述聚(羟基氨基醚)是双酚A的二环氧甘油醚与乙醇胺的反应产物。
24.一种通过形成至少一种纤维组分的网，然后将该网加热以引起该网的纤维组分粘结而形成无纺布的方法，特征在于至少一种纤维组分包含热塑性羟基官能化聚醚或聚酯。
25.根据权利要求24的方法，其中至少一种纤维组分包含具有由以下结构式表示的重复单元的聚(羟基氨基醚)：
Figure A9981551100071
其中A是二氨基部分或不同胺部分的组合；B是二价有机部分，主要是烃；R是烷基或氢原子；且n为整数5-1000。
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