CN1486375A - 用于纤维和膜制备的热塑性组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及特别适用于制备挤出纤维和膜的热塑性组合物,所述的纤维和膜可以用于地毯、垫子、织物、无纺或纺丝粘合的织物、编织织物、装饰物、层压物、构建物或其它应用,本发明还涉及其形成方法。
Description
本发明涉及用于长丝、纤维、模塑膜和/或其它成型组合物制备的热塑性组合物以及涉及其制备方法。本发明进一步涉及包括这样长丝、纤维、或膜的制品,制品包括但不限于,用于地毯、织物、粗纱、非织造物、和其它应用的纱,和用于纺织品、封套、粘合带、缠绕、和其它应用的膜。
天然纤维,如羊毛、棉、和丝在纤维、长丝、和纱基应用如地毯和织物应用中具有长期发现的用途。然而,天然纤维供应量有限。此外,由于在活动物和植物中天然纤维的来源,天然纤维的质量和特性变化很大。这样的不规则性不利地影响纤维及因此获得的引入这样纤维的制品的触感,外观,和性能。
合成纤维,如尼龙、聚酯、和聚丙烯纤维,并不具有天然纤维的供应限制,因此比天然纤维便宜。此外,给定合成纤维来自受控的化学反应和物理成形环境,它们在质量上比天然纤维更均匀,使它们具有性能优点如相对于天然纤维改进的耐用性。然而,由于合成纤维不能符合天然纤维的总体性能情况,特别是关于柔软性,温暖性,颜色深度,和天然纤维的手感,用户通常认为更需要与合成纤维相对应的天然纤维。
已知通过如下方式制备合成纤维:挤出合成树脂的长丝和拉伸或纺丝,卷曲,或另外成形该长丝为具有期望性能的产物(以下称为“合成纤维”)。由于如下事实热塑性聚合物用于这样的工艺是期望的:它们容易在大于它们熔点的温度下挤出和可以通过在冷却之前或之后的后操作而成形和形成。对于上述最终用途的高度期望的热塑性塑料在正常使用温度下,特别是在20℃下具有足够的结晶度,使得聚合物不能遵守线性粘弹性的规则,该规则适用于无定形聚合物。仍然更期望地,这样的聚合物在冷却到低于它们结晶熔点的温度时,期望地形成足够的结晶度以赋予适用于纤维或膜形成工艺的足够模量和通用机械性能。即,合适的热塑性聚合物应当具有足够的结晶速率以合适地用于这样的工艺。最后,需要热塑性聚合物具有足够低于解聚,分解或自燃温度的熔点,(Tm)使得如果在氧气存在下挤出,聚合物可以容易地挤出而没有显著的聚合物降解,脱挥发份或发烟。
一般使用合适的聚集技术通过结合多个纤维而形成纱线。通过许多物理处理,包括加热,加捻,或其它物理或化学改性纤维或纱线而向纱线赋予增强的物理性能。从热塑性塑料制备的纱特别用于地毯,织物(包括织造,非织造或纺粘和编织织物)的形成和其它应用。
也通过如下方式从热塑性聚合物形成膜:通过模头或孔口的挤出,和其后使用拉幅框或使用加压气体的膨胀气泡而单轴或双轴取向该聚合物。这样的膜适用于许多最终用途,包括包装、纺织品、粘合带和建筑层压材料。在这些应用的某些中,需要变粗糙的表面以在制造期间降低摩擦力和粉尘产生和在贮存和使用时降低粘连。
用于形成长丝、纤维、膜和其它组合物的合适热塑性树脂,包括聚酰胺、聚酯、聚烯烃、和聚氨酯及其它。聚酰胺,特别是尼龙6和民龙6,6,非常需要用于形成纤维,特别是用于制备地毯、室内装潢织物、和装饰织物。一般情况下,尼龙合成纤维比天然纤维,特别是羊毛和丝纤维具有显著更高的光泽和较小的颜色深度。地毯工业传统上通过向熔融聚合物中引入少量(典型地0.1-0.6wt%)消光剂如二氧化钛(TiO2),而向尼龙纤维赋予更象羊毛的光泽。然而,消光剂组合物的使用具有一些缺点。首先,在热塑性组合物中存在消光剂会降低纤维中的颜色深度,得到褪色或白垩状外观的从纤维制备的制品。另外染料的加入并不改进颜色深度。其次,消光剂降低纤维的UV坚牢度。已知TiO2引起尼龙的降解。TiO2也反射撞击光,和因此如需要的那样防止光渗透入纤维中。这引起从消光合成树脂制备的地毯,织物和其它制品比期望的更快速地褪色。特别地,由于防止光深入渗透入消光的合成纤维,不能看见纤维的较小褪色内部,和因此不能补偿更为褪色的表面部分。
合成纤维倾向于具有平滑表面,该表面引起它们缺乏天然纤维的质地或“手感”,柔软性,和温暖性。纤维工业已经建议几种改性和/或加工从热塑性树脂制备的纤维的措施,以赋予更天然或更柔软的图纹或手感。例如,已知采用特殊的星形或多节形模头或喷丝头和特殊的纤维纺丝条件以向纤维赋予斑驳的表面,导致更柔软,更“羊毛状”的触感。不利地,这样的纤维设计通常降低纤维的机械性能,导致耐用性的损失。已知形成更细旦数的纤维得到改进的柔软性,但再次牺牲耐用性和纤维纺丝经济性。
尼龙纤维特别具有另外的缺点。例如,尼龙纤维吸收水和比其它纤维形成材料如聚酯更易于被水基污物所染污。尽管由于此水吸收和由于它们的反应性胺端基对用于植绒地毯工业中的大多数通常酸性燃料的接受性,尼龙纤维和从其制备的纱可以容易地在含水介质中染色,这些反应性胺端基也使尼龙纱线特别易于染污。用于此原因制备具有改进端基浓度的特殊等级尼龙。对于仍然包含太多胺端基的树脂,通过采用昂贵的抗污剂以将胺端基封端和赋予耐污物性。这样的另外处理导致获得产物的增加成本。另外,固有耐污物或改性以赋予耐污物性的树脂,通常不利地具有差的染料性能,特别是差的颜色坚牢度。在需要地毯重复洗涤的应用,如股掷地毯或浴垫中,工业上需要改进的颜色坚牢度。能够改进尼龙纤维的水和污物吸收以必改进耐污物性但仍然允许可染色能力。
此外,从尼龙纱制备的地毯或织物易于染色或出现光学条纹。用于织造和编织织物中翘曲束的尼龙纤维仔细选择用于染色均匀性和在比常规尼龙纤维更高的价格下销售。合成地毯生产涉及这样的步骤,在该步骤期间加热和冷却纤维,例如,当卷曲或加捻纤维或纱线时。甚至采用广泛的质量控制努力,弥补给定尼龙地毯的纤维可具有经历的不一致热处理。由于染料渗透和吸收由尼龙纤维的形态和结晶度影响,非均匀热处理可导致具有不同染料渗透和吸收水平的地毯纤维,它可依次,导致在完成的地毯中更亮或更暗的不可接受颜色条纹的形成。此外,用于地毯生产的纱线可具有可变的卷曲恢复,导致地毯中植绒宽度和高度的差异,它得到光学条纹对颜色条纹。有利的是能够在加工期间更好地控制染料瞬染速率和尼龙纤维的收缩,以降低染料条纹和光学条纹。
此外,由于如下事实:如果在纺丝和拉伸之后发生显著的时间延迟,一方面,和在拉伸和变形之前,另一方面,纤维可出现松驰,目前等级的尼龙难以用于部分取向纱线或POY的商业生产,特别是用于装饰织物制造。据信这是由于结晶类型的改变,特别是从γ向α结晶的改变形成的聚合物。实际上,从显示此性能的树脂制备的纤维线轴经受解绕和对于商业使用是不可接受的。纺丝稳定POY的能力是有利的,这是由于它允许纺丝工艺与拉伸和变形工艺分离,使得能够使用装饰纱线用的高纺丝速度。
尼龙树脂的最终已知缺点是它们吸收不可接受数量水分的倾向,使得需要在熔融和挤出从其得到的长丝之前,由制造商进行仔细的染色。此外,此性能也可在使用中引起差的地毯性能,如清洁溶液或溅出液体的不期望的吸收和在获得的制品中差的颜色坚牢度。
已知向纤维形成聚合物中加入少量第二聚合物物质,以生产具有天然羊毛状外观和降低光泽的粗糙表面纤维。在USP4,518,744中公开了纤维形成热塑性聚合物共混物,该共混物包括纤维形成聚合物如聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙6,6、或聚丙烯,包含0.1-10wt%另一种聚合物,该聚合物在熔体中不互溶和在熔体中的域粒子直径为0.5-3微米和在纤维中形成定向的微原纤。尽管赋予改进的表面性能和手感,上述组合物不展示改进的熔体纺丝性能。相信这至少部分是由于,在各自聚合物组分之间的不足够相容性。
在USP4,806,299中,含有加入到其中0.1-5wt%低分子量(200-40,000)聚丙烯的尼龙树脂共混物用于此目的,该聚丙烯的熔点大于120℃和在190℃下粘度为200-10,000厘泊。也已经公开了包含无定形聚合物,聚环氧乙烷(PEO)和聚乙二醇(PEG)的相似的尼龙共混物。不利地,这样的共混物要求在小于聚丙烯软化点(50-120℃)的纺丝温度下拉伸纤维,和聚丙烯的数量不能超过5wt%的上限而没有纤维韧性的损失。此外,聚丙烯和聚环氧乙烷两者的熔点(160℃Tm或66℃Tm)小于聚酰胺的熔点(Tm)(220-260℃),因此在主要组分(它具有期望的形态以导致消光的纤维)的基体中,在典型的纤维形成条件下形成少量组分的间断吸着是困难或是不可能的。最后,由于颜色坚牢度的缺乏,耐污物性的缺乏,和染料可变性,聚环氧乙烷的水溶性使从包含聚环氧乙烷的共混物形成的获得纤维对于商业用途是不可接受的。
在USP5,399,306中,公开了在增加产量速率下制备的,包含第二组分如共聚单体,金属盐,或分子分散聚合物(例如分散在尼龙66中的尼龙6或分散在尼龙66中的PEG)的尼龙地毯或纺织品纱线。
USP6,024,556公开了通过形成具有受控层光学精度的多层纤维结构,形成具有改进光学性能,特别是增加的光泽和颜色深度的多层,共片状复合聚合物纤维的机械方法。
这些参考文献提出包括间规聚苯乙烯(SPS)和尼龙,或其它聚合物化合物的组合物。在USP5,914,370中,制备了尼龙,SPS和各种含极性基团的化合物的低吸水共混物制备,并测试用于模塑应用,其中的含极性基团的化合物包括苯乙烯和对甲基苯乙烯的马来酸化间规共聚物。测试低至25%SPS和5%马来酸化共聚物的各种成分比例(参见实施例8)。在USP5,270,353中,公开了如下物质的共混物:SPS和各种极性官能聚合物,包括尼龙,和含极性基团的增容化合物,包括马来酸化的聚苯醚和苯乙烯/马来酸酐共聚物。特别是实施例5,以85/15重量比包含聚酰胺和间规聚苯乙烯以及5%苯乙烯/马来酸酐共聚物,该共聚物包含1%的马来酸酐。相信此共混物中增容剂的数量和其中的极性基团数量,不足以达到分散相粒子在用于纤维或膜的聚酰胺基体中的适当分散。
在1997年9月20日公开的Research Disclosures,40258中,公开了从间规聚苯乙烯或其与尼龙或其它聚合物的共混物制备的,用作工业纺织品,特别是造纸机织物或其它高温应用的纱线。在1999年2月8日公开的TW404965A中,公开了包括如下物质的抗冲击聚苯乙烯/聚酰胺组合物:(a)50-100重量份间规苯乙烯基聚合物,(b)1-50重量份聚酰胺,和(c)0.01-20重量份具有改进韧性和挠曲强度的苯乙烯-马来酸酐增容剂。最后,在USP6,093,771中,公开了用于纤维、膜和模塑应用的热塑性聚合物共混物。
已经发现如果其中间规聚亚烯基芳族聚合物的数量过量,间规聚亚乙烯基芳族聚合物和聚酰胺聚合物或共聚物的共混物,甚至包括增容剂的这样共混物,并不具有良好的纤维形成性能。特别是,这样的树脂具有不足够的纤维强度以允许使用高速纤维形成设备形成纤维。此外,包含极性基团改性的聚苯醚作为增容剂的这样聚合物共混物一般为黄色。对于其中需要淡颜色或白色的许多应用,发现这样的聚合物是不可接受的。此外,在尼龙基体中包含聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚丙烯或聚环氧乙烷的现有技术共混物,尽管被消光,一般具有不可接受的纺丝性,着色性,和耐碎性能,使得该共混物对于商业用途是不可接受的。
因此,需要提供包括间规聚亚乙烯基芳族聚合物的纤维,可以使用高速纤维形成设备制备该纤维。而且工业界发现合成纤维的最大优点在于喜欢天然纤维的贡献。特别地,工业界在展示高质量羊毛纤维特性-特别是低光泽,良好的手感和柔软性,低黄度,和良好的颜色深度的合成纤维中发现较大的优点。工业界会在享有一种或多种进一步属性,如高速纺丝性,耐污物性,颜色坚牢度,低成颜色条纹,低成光学条纹,降低的染污,改进的耐碎性或耐用性,和低水分吸收的合成纤维中发现特定的优点。最后,工业界会在上述问题的解决方案中发现特定的优点,该方案不要求昂贵的特殊化设备设计或操作程序(如使用降低的拉伸温度)和整理技术。
A.因此,本发明提供一种包括如下物质的组合物:
(a)76-97wt%,更优选80-95wt%,和最优选86-92wt%的结晶温度Tc大于160℃,优选大于165℃,最优选大于170℃的第一热塑性聚合物;
(b)24-3wt%,更优选20-5wt%,和最优选14-8wt%的化学上不同于(a)结晶温度为Tc’的第二热塑性聚合物;和
(c)非必要地用于(a)和(b)的增容剂,
其中该百分比基于(a)和(b)的总和,和其中Tc比Tc’小至少5℃,优选至少10℃,最优选至少20℃。
优选上述组合物的黄度指数,YI小于10。
B.在另一个实施方案中,本发明提供一种包括如下物质的组合物:
(a)76-97wt%,更优选80-95wt%,和最优选86-92wt%的结晶温度Tc大于160℃,优选大于165℃,最优选大于170℃的第一热塑性聚合物;
(b)24-3wt%,更优选20-5wt%,和最优选14-8wt%的化学上不同于(a)结晶温度为Tc’的第二热塑性聚合物,其中该百分比基于(a)和(b)的总重量;和
(c)非必要地用于(a)和(b)的增容剂,和
(d)基于总组合物重量0.1-10.0%,优选0.1-7.0%,更优选0.2-5.0%的消光剂,其中Tc比Tc’小至少5℃,优选至少10℃,最优选至少20℃。
优选上述组合物的黄度指数,YI也小于10。
C.在另一个实施方案中,本发明提供包括上述组合物A或B的组合物,或其优选的实施方案,其中第一热塑性聚合物是聚酰胺,优选相对粘度为25-250的聚酰胺,和更优选聚酰胺是尼龙6。
D.在本发明的仍然另一个实施方案中,提供包括上述组合物A,B或C的组合物,其中第二热塑性聚合物是具有等规立体结构的亚乙烯基芳族均聚物或共聚物,优选亚乙烯基芳族单体的均聚物、多于一种亚乙烯基芳族单体的共聚物、或其极性基团改性衍生物,该第二热塑性聚合物含有间规立体结构,最优选大于95%间规性的立体结构。
E.在另一个实施方案中,本发明提供包括上述热塑性组合物A,B,C,或D的挤出和拉伸纤维,或挤出和拉伸膜,优选拉伸纤维或取向膜,或包括这样拉伸纤维的纱线,优选这样的长丝,纤维或膜具有粗糙表面或包括组分(b)在组分(a)基体中的吸着,该吸着物的体积平均短轴尺寸大于0.2μm,优选0.3-2.0μm,或D99短轴尺寸小于3.0μm,或激光散射比(以下定义)大于0.29,或光泽组等级为4.0或更小。
F.在另一个实施方案中,本发明提供制备纤维或膜的方法,方法的步骤包括:
(1)在此以包括第一热塑性聚合物连续基体和包含第二热塑性聚合物吸着物的纤维或膜的形式,挤出根据A,B,C,或D的热塑性组合物,
(2)拉伸长丝或取向步骤(1)的膜成拉伸纤维或取向膜,其特征在于第二热塑性聚合物的吸着物部分延伸过纤维或取向膜的表面或在纤维或膜的表面中引起扰动。
G.在另一个实施方案中,本发明提供从任何上述长丝、纤维、纱、或挤出膜,E或F制备的地毯、垫子、织造织物、非织造或纺粘织物、编织织物、衣服、层压材料、建筑物,或其它商业制品。
H.在另一个实施方案中,本发明提供制备纤维或膜的方法,方法的步骤包括:
(1)以纤维或膜的形式挤出根据A,B,C,或D的热塑性组合物,挤出热塑性组合物的温度大于组分(a)和组分(b)两者的熔点(Tm),
(2)冷却挤出物到在组分(a)和组分(b)结晶温度之间的温度,或冷却挤出物到低于组分(a)和组分(b)结晶温度的温度和随后再加热挤出物到在组分(a)和组分(b)结晶温度之间的温度,和
(3)拉伸步骤(1)的长丝或取向膜成拉伸纤维或取向膜。
I.在本发明的仍然另一个实施方案中,提供制备垫子或地毯的方法,方法的步骤包括:
(1)挤出根据A,B,C或D的热塑性组合物成多个纤维,
(2)拉伸纤维,
(3)非必要地变形,卷曲,染色,或部分或完全热定形纤维,
(4)非必要地采用加捻,染色,起绒,或膨胀工艺或进一步的加热定形,将(3)的纤维结合成一个或多个纱线;
(5)将纱线插入背衬和将纱线固定到其上,非必要地采用纱线的切割或成形,以因此形成垫子或地毯,和
(6)非必要地,染色或整理垫子或地毯,其中整理包括施加一种或多种耐污染或耐污物处理,清洗,干燥,或其它步骤。
J.在本发明的另一个实施方案中,提供用于消光第一热塑性聚合物(a)的纤维的方法,第一热塑性聚合物的的结晶温度Tc大于160℃,优选大于165℃,最优选大于170℃,该方法包括加入到热塑性聚合物中24-3wt%,更优选20-5wt%,和最优选14-8wt%第二热塑性聚合物(b),第二热塑性聚合物(b)不同于(a),其结晶温度为Tc’,和(c)非必要地用于(a)和(b)的增容剂,
其中该百分比基于(a)和(b)的总和,和其中:
1)Tc比Tc’小至少5℃,优选至少10℃,最优选至少20℃,以因此形成聚合物混合物,和从聚合物混合物形成和拉伸纤维。
K.在本发明的仍然另一个实施方案中,以下更详细地解释该实施方案,该方案以挤出和拉伸的多组分纤维或挤出或取向的多层膜或一种或多种组分或这样多组分纤维或多组分膜的层的形式提供热塑性聚合物组合物,该组合物包括任何组合物A,B,C或D,或包括:
(a)99-51wt%,优选97-76wt%,更优选96-80wt%,最优选92-86wt%的结晶温度Tc大于160℃的第一热塑性聚合物
(b)1-49wt%,优选3-24wt%,更优选4-20wt%,最优选8-14wt%不同于(a)具有结晶温度(Tc’)的第二热塑性聚合物,和
(c)非必要地,用于(a)和(b)的增容剂,
其中该百分比基于(a)和(b)的总和,和其中Tc比Tc’小至少5℃,优选至少10℃,最优选至少20℃。
L.本发明的另一方面是用于制备挤出纤维和膜的热塑性聚合物组合物,该组合物基本由如下物质组成:
(a)65-97wt%的一种或多种的结晶温度Tc大于160℃的第一热塑性聚合物;和
(b)35-3wt%的化学上不同于(a)结晶温度为Tc’,和包括极性官能团的第二热塑性聚合物。
以及非必要地一种或多种非聚合物添加剂。
M.在最后的实施方案中,提供任何上述制品,其中通过如下方式制备聚合物组合物:熔融主要包括组分(a)的基础树脂和同时或随后将该基础树脂与主要包括组分(b)的浓缩物树脂和非必要地组分(c)和或(d),以及进一步非必要地少量组分(c)混合;和以拉伸纤维的形式挤出和非必要地拉伸获得的熔融热塑性聚合物组合物,或以拉伸膜的形式非必要地挤出和拉伸获得的热塑性聚合物组合物。获得上述充分混合聚合物组合物的优选方式是在熔体混合或挤出工艺步骤期间或之后,引入向聚合物熔体提供静态混合或扩充混合的混合设备或元件。
图1(a)是从根据实施例51包括如下物质的热塑性组合物制备的纤维的扫描电子显微照片:93.1wt%尼龙-6,5wt%间规聚苯乙烯,和1.9wt%增容剂。
图1(b)是从根据实施例52包括如下物质的热塑性组合物制备的纤维的扫描电子显微照片:87.3wt%尼龙-6,10wt%间规聚苯乙烯,和2.7wt%增容剂。
图1(c)是从根据实施例53包括如下物质的热塑性组合物制备的纤维的扫描电子显微照片:81.9wt%尼龙-6,15wt%间规聚苯乙烯,和3.1wt%增容剂。
图2(a)是从根据对比K包括如下物质的热塑性组合物制备的纤维的扫描电子显微照片:尼龙-6和0.2wt%的TiO2消光剂。
图2(b)是从根据对比L包括如下物质的热塑性组合物制备的纤维的扫描电子显微照片:尼龙-6和0.4wt%的TiO2消光剂。
图2(c)是从根据对比M包括如下物质的热塑性组合物制备的纤维的扫描电子显微照片:89wt%尼龙-6,10wt%无规聚苯乙烯,和1wt%增容剂。
图3是用于计算改性比(Mod比)目的的典型多叶纤维的图。
图4是实施例51c-53c,Kc和Lc样品地毯的外观保留等级图。
图5包含从实施例54,55,和Mc纱线制备的样品地毯的污物等级。
图6是引入作为如用于实施例48的熔体混合和挤出设备的一个元件的拉伸流动混合器的图。
图7是适用于根据本发明的聚合物共混物组合物的新颖模头设计,该设计具有高的模头膨胀。
图8是显示用于测量纤维激光散射比的仪器关系的简要说明。
图9是用于测量激光散射比的单纤维安装架的等角图。
图10是用于测量激光散射比的单纤维安装架的侧视图。
图11是在指示用于测量单纤维激光散射比的安装架方向,从图10的线11的截面。
图12是由实施例1-3,A,B和C1-C5的纤维的激光反散射测量确定的,作为散射比,Rs的函数的光泽的图。
图13是由激光反散射测量确定的,对于实施例D1-D6的各种纤维,作为TiO2含量函数的散射比Rs的图。
图14是作为实施例16-27中纤维盘光泽函数的,体积平均粒径的图。
图15是作为实施例16-27中纤维散射比函数的,体积平均粒径的图。
图16是作为实施例16-27中纤维韧度函数的,按吸着粒子体积D99的第99百分比的图。
图17是来自实施例25中生产的纤维的组分(b)吸着粒子的扫描电子显微照片(SEM)。
图18是在实施例F,39a,41a,43a,和44a中测量的,在对UV光曝露之后,D65,未染色纤维的10度颜色等级的图。
图19是实施例48的纤维表面的扫描电子显微照片(SEM)。
对于美国专利实施的目的,在此提及的任何专利,专利申请或公开文献的内容因此全文引入作为参考,特别是关于分析或合成技术和本领域通用知识的公开内容。术语“包括”及其衍生物并不用于排除任何另外组分、步骤或程序的存在,而不管在此引是否公开该组分、步骤或程序。除非有相反描述,为避免任何疑问,通过使用术语“包括”在此要求的所有组合物可包括任何另外的添加剂,助剂,或聚合物或其它的化合物。特别地,特征在于使用术语“包括”的本发明共混物可在组分(a),(b)和(c)中包括多于一种满足权利要求需求的热塑性聚合物。相反,术语“基本由....组成”从任何以后引用的范围排除任何其它组分、步骤或程序,排除那些对于操作性不是必须的。最后,术语“由....组成”排除没有具体说明或列出的任何组分、步骤或程序。
在此使用的术语“聚合物”包括均聚物和共聚物,而均聚物为从单一反应性化合物制备的聚合物,共聚物为由至少两种聚合物形成的反应性,单体化合物的反应制备的聚合物。术语“结晶”表示在25℃时显示X射线衍射图样和具有一级转变或结晶熔点(Tm)的聚合物。术语可以与术语“半结晶”互换使用。术语“化学不同的”表示两种聚合物的主要重复基团功能不同,而不是重复单元大小的差异。
术语“纤维”表示具有相对大的长度/厚度比的热塑性材料的条,包括连续纤维。纤维的横截面可具有任何期望的密闭形状,包括圆形或弯曲形状,多角形或多节点形。此外,横截面可包括任何形状的连续或间断空隙,因此导致中空,部分中空或含泡孔的纤维。包括的是连续和间断单纤维或从其生产的纱。优选,纤维的最大横截面尺寸为2.0mm,更优选1.0mm,最优选0.5mm。优选,纤维的特征为具有至少为它的直径或最大横截面尺寸100倍的长度。为用于制备纱线,纤维的长度应当至少为5mm,和具有要用于此应用的足够强度和柔韧性。拉伸纤维是由拉伸或纺丝上述纤维,因此伸长该纤维,和向其赋予改进的拉伸强度或其它物理性能而形成的制品。一般情况下,拉伸向纤维的一种或多种聚合物组分的晶体结构赋予更大的取向。优选的拉伸纤维是在至少2/1,优选至少2.3/1和最优选至少2.6/1的比例下拉伸的那些。在上述定义中,拉伸比表示在终点和拉伸工艺开始时测量的各自纤维线速度的比例。在与其它纤维结合以形成纱线或丝束之前或之后,可以卷曲,染或另外物理或化学改性纤维。
在此使用的术语“长丝”一般表示不确定或极端长度的纤维。相对短长度的纤维称为“短纤维”。“丝束”表示几个纤维的结合物而没有确定的加捻或其它物理改性。可以由缠结或由纤维的卷曲而将单个纤维保持在一起。术语“纱”表示一种或多个纤维或长丝的结合物,包括其进一步物理或化学改性衍生物,如这样纤维或长丝的交织,染色或热定形衍生物。包括的是丝束,它称为零加捻纱线。一般由于改进的缠结,加捻一般向纱线赋予改进的强度,粘结性和均匀性。
术语“膜”表示平均厚度小于或等于它的平均宽度50%和平均厚度小于或等于1.0mm的固体,自支撑的,一般平面结构。
“增容剂”是增加界面粘合,降低界面张力,或在多组分混合物不同相之前增加界面粘结和降低界面张力两者的聚合物或其它化合物。聚合物增容剂可以是几种类型的一种:
a.)增容剂可包括具有不同物理和化学性能的单独区域或“嵌段”。聚合物可以是含有两个或多个嵌段的线性嵌段共聚物,包含从中心芯伸出的多个臂,或包含相似化学结构的单独区域的“星形”或树枝状几何形状的径向共聚物。一个嵌段,臂或区域是可混的或具有对于一种或多种混合物组分的亲合力。一个或多个其它嵌段,臂或区域是可混的或具有对于一种或多种混合物剩余组分的亲合力。
b.)增容剂是可混的或具有对于混合物中一种组分的亲合力和包含能够与一种或多种剩余组分反应和结合到一种或多种剩余组分上的官能度。
c.)增容剂包括至少两种类型官能度。一种类型能够与混合物的至少一种组分反应和结合到混合物的至少一种组分上,和一种或多种类型的剩余官能度能够与至少一种剩余的混合物组分反应和结合到至少一种剩余的混合物组分上。
增加的界面粘合由包含增容剂的样品拉伸强度的增加证明,该拉伸强度根据ASTM D638在根据ASTM D618A调节之后测量。域是非必要地使用着色剂,通过显微镜检查确定的单个聚合物的可辩认区域,或由一些其它形态分析方法证明。单独的域来自于各自聚合物的不完全或不均匀混合。域的形式可以是一种聚合物在另一种聚合物基体中的吸着物,或互穿网络,其中每种聚合物为连续或半边疆的。对于此处的用途,如果通过两种这样聚合物在大于两种聚合物熔点的温度完全混合而形成的共混物,导致非均匀的材料,即,特征为可由显微镜检查或其它形态分析技术辩认的一种或所有聚合物的单独域的材料,热塑性聚合物认为是不可混的。优选,本发明的组合物导致组分(b)在组分(a)连续基体中吸着物的形成,本发明的长丝和纤维的特征为组分(b)在组分(a)连续基体中吸着物的存在。
在此使用的优选增容剂(组分(c))是包含亲油官能度,优选有机芳族官能度,和相对极性官能度两者的热塑性聚合物。在此使用的说明性热塑性增容剂包括极性基团改性的聚苯醚、极性基团改性的亚乙烯基芳族聚合物、一种或多种亚乙烯基芳族单体和一种或多种共轭二烯烃的极性基团改性嵌段共聚物,包括这样聚合物或嵌段共聚物的部分或完全氢化衍生物和上述物质的混合物。合适的乙烯基芳族单体包括苯乙烯、C1-4环烷基或卤-取代的苯乙烯(特别是乙烯基甲苯的所有异构体形式,包括这样异构体的混合物)和α-甲基苯乙烯。优选的增容剂包括烯属不饱和,含极性基团的化合物,特别是马来酸酐或富马酸,与预形成聚苯醚的接枝共聚物;极性共聚单体,特别是马来酸酐、富马酸、N-甲基马来酰亚胺、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈或丙烯酰胺的接枝共聚物和乙烯基芳族聚合物或共聚物,特别是无规或间规聚苯乙烯、包括苯乙烯间规共聚物和一种或多种环烷基取代苯乙烯的共聚物,特别是苯乙烯和对甲基苯乙烯、邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯或其混合物的间规共聚物,或苯乙烯和共轭二烯烃的嵌段共聚物,和上述极性共聚单体与乙烯基芳族单体,特别是苯乙烯的共聚物。
因此为了清楚的目的重申的是,在本发明先前所述实施方案A-M中,组分(b)可同样是极性基团改性的结晶聚合物,如组分(c)合适组分上述所列的那些,特别是反应性极性基团改性的间规亚乙烯基芳族均聚物或共聚物。在本发明的这样实施方案中,不必须在组合物中包括单独的增容剂(组分(c))。作为这样实施方案的例子,根据本发明特别优选是包括作为来自97-76%组分(a)和3-24%这样极性基团改性的间规亚乙烯基芳族均聚物或共聚物的唯一聚合物组分的组合物。仍然更优选,这样的组合物包括苯乙烯和一种或多种环甲基化苯乙烯,特别是对甲基苯乙烯的极性基团接枝改性的间规共聚物,该共聚物包含99.5-95.0%苯乙烯和0.01-5.0%该环甲基化苯乙烯,基于聚合的苯乙烯和甲基苯乙烯组分的结合重量,和0.01-3wt%接枝的极性共聚单体残基,基于总接枝聚合物重量。
在此使用的术语“有规”表示含有由13C核磁共振光谱测量的,大于90%等规或间规,优选大于95%等规或间规外消旋三单元组的立构结构的聚合物。术语“等规”和“间规”表示分别含有等规或间规立体结构的这样有规聚合物。除非有相反的描述,“相对粘度”值,RV,是无单位数值和基于聚合物在对于尼龙的甲酸,或对于其它聚合物的另一种合适溶剂中8.5wt%溶液,在25℃下的粘度测量,另外根据ASTM D2857测量。
黄度指数,YI,对聚合物样品和制品样品(纤维)两者测量,是根据ASTM E-313-00测量的无单位数目。根据本发明的组合物和纤维的优选YI等级小于8,和最优选小于6。
长期以来定性地,特别是在纺织品工业中,使用专家组比较样品与已知标准物比较而测试纤维的光泽,已知标准物对于消光纤维从羊毛制备和对于光亮或高光泽标准物从纯尼龙纤维制备。在此专利中使用相似的光泽组方案,其中将纤维从1(消光的,羊毛)到5(光亮的,未消光)分级。不利地,尽管测试反映出由人眼确定的光泽,测试是客观的。为提供可适用于纤维自身,和比组测试更为定量化的光泽测试,本发明人根据如下文献的公开技术开发出激光反散射分析技术:C.Luo和R.R.Bresee,公开为“由激光反散射的纤维表面粗糙度的试验研究”
.J.Polym.Sci.Phys.Ed.,28,1771(1990)和开发用于测量纺织品纤维的表面结构的“从纤维表面激光反散射的计算机模拟”
J.Polym.Sci.Phys.Ed.,28,1755。
以上技术利用如下事实:具有高光泽的纤维显示高度方向性(各向异性,低固体角)的发射辐射而具有低光泽的那些发射较没有方向性(更为各向同性,更高的固体角)的辐射。通过使用固定固体角检测光学和图象分析,散射辐射的程度可以测量和定量化。光学消光纤维的一种已知方式是在纤维上赋予表面粗糙度。(其它措施包括在纤维中加入内部措施如散射体或折光率边界。)不管用于消光的机理,准直的入射光从纤维以极大增强的固体角发射。使用付里叶变换方法,将来自发射的图象转化成用于随后分析的空间频率域。在上述技术中,粗糙度系数,RC然后从此分析获得并用于定量化各种纤维的光泽。
为定量化根据本发明单个纤维上的光泽,根据上述现有技术教导开发出以下程序和技术(在此称为激光反散射技术)。适于测量从根据本发明的单个纤维的散射激光辐射的设备在图8中说明。它包括四个主要组件:激光源,10,发射光束,2,纤维安装和取向装置,20,记录/分析装置,30,如结合到数字处理机或计算机上数字照相机,和用于同步通过光束4的散射激光的测量的反散射闪光单元,40。优选的激光源是在632.8nm波长下,具有大约0.78mm的l/e2束直径的氦-氖激光发射TEM00,随机偏振光(型号LSR2P激光器,购自Aerotech Inc.)。将激光器安装在减震,可调节物台,如购自Newport,Inc.,Irvine,CA的433转换物台上,它允许在入射辐射角θ中的高度细调节和过程调节。使用精确轨系统(PRC-3载体和PRL-36轨,购自Newport,Inc.,Irvine,CA)通过调节移动量,提供入射辐射角度的细调节。线性,可变中性密度滤光器(31WOOML.1,Newport,Inc.)可装配到激光器上以调节入射激光束,2的功率。
图9中等角度,图10中的端视图,和图11中从线A的横截面显示的纤维安装架,允许纤维取向和构造中的灵活性。安装架包括轭21,轭包括由扣件21d连接到基础21c上的夹具,21a和21b,和包含接收嵌环22a和22b的圆形开口。嵌环22a和22b分别通过锁定器件23a和23b在夹具21a和21b中保持位置。用于安装纤维1各自末端的纤维锁定夹24a和24b位于嵌环22a和22b的外部面上。嵌环22a和22b可以围绕纤维的主轴一致或独立地旋转。在锁定器件23a和23b松开的情况下,由于与嵌环支柱24的互连,嵌环旋转在一起。嵌环22a进一步包括内嵌环28,内嵌环包括同心装配到嵌环夹具27上和可沿纤维轴相对于嵌环夹具27旋转的中心轴部分,29。内嵌环28由独立锁定装置23c如定位螺钉,以对嵌环夹具27的轴向关系保持。在进行测量之前,通过解锁独立锁定装置23c,和旋转内嵌环28,同时由锁定嵌环螺钉23a防止嵌环夹具27的运动,将纤维加捻多次以随机化表面特征。纤维安装架轭可除去地连接到未显示的高度可调节定位装置,如配合连接部分26的标杆上。
进一步参见图8,检测器30包括视频摄象机,如购自日本,SonyCorporation的型号XC-55/55BB视频摄象机。此摄象机包含采用8位灰度色标操作的659×494(水平/垂直)象素的传感器阵列,和在4放大率下的缩放镜头组合体,得到4.022μm/象素的空间分辩率。为提供背侧照明和同步摄象机曝光,纤维光学结合的闪光灯40,如购自EG&GOptoelectronics,Salem,MA的LS-1102闪光灯位于从摄象机的纤维相对侧上。
将要分析的纤维在热去离子水中仔细洗涤,以除去整理涂料和粉尘,干燥,和在分析之前和期间保持在无粉尘环境中。将纤维加捻以随机化表面特征和置于用于分析的张力下。可以使用装配有Intel,奔腾(III)TM微处理器,视频截获板,和图象分析软件(Sppedview850,Greenfield Instruments,Greenfield,MA)的IBM个人计算机进行图象获得和分析。
处理采用和不采用入射激光收集的纤维图象以得到从纤维发射的散射激光强度的量度。通过以直方图格式分析灰度色标图象而完成散射光的数量定量化,因此记录引起反射纤维,背景和散射辐射的峰。象素中这些峰的积分强度(面积),得到纤维面积和散射辐射的强度。由于纤维直径影响散射强度和分析的纤维具有不同的直径,通过如下公式将散射强度的测量值对纤维直径归一化:
其中Rs是散射比,Is是收集的散射光强度和Af是纤维的面积。已经发现散射比,也称为激光反散射比,是与光泽外观属性成反比的可定量化数字。如关于实施例1-3,A,B,C1-C5和D1-D6公开的那样,用于光泽测量的此激光散射技术已经经验地显示为密切关联光泽组结果和通过加入已知数量消光剂(TiO2)产生的光泽数值。根据本发明非常期望地,由此激光反散射技术测量的纤维散射比Rs至少为0.29,优选至少0.33。或者,或另外,纤维的相应光泽组数值小于或等于4,更优选小于或等于3.5。
术语“吸着物”表示由称为基体的组分(a)围绕或部分围绕的组分(b)的间断或基本间断区域。组分(b)的固体吸着物的尺寸和分布确定最终纤维性能,特别是光泽和可纺性。已经确定存在在光泽和体积平均短轴直径之间的良好关联。优选是组分(b)吸着物的体积平均短轴直径,Dν大于0.2μm,优选大于0.25-3.0μm,更优选0.3-2.0μm,和最优选0.4-1.6μm的纤维。此外,非常需要不存在大吸着物粒子以改进纤维韧度和空隙纤维断裂,该性能共同地是可纺性的表示。特别地,非常优选是组分(b)吸着物的99百分率短轴直径,D99小于3.0μm的纤维。由于对于体积平均粒径可以达到最小光泽和最大韧度,非常优选是具有窄粒径分布。
可以使用组分(b)吸着粒子的这两个直径测量值,使用如下公式计算粒径分散性,P:
优选纤维的组分(b)粒径分散性小于2.7,最优选小于2.3。
通过在基体的溶剂中溶解纤维或膜样品而确定上述Dν和D99测量值,基体溶剂不是吸着物的溶剂或溶胀剂。聚酰胺基体的合适溶剂和,该溶剂不是间规乙烯基芳族聚合物的溶剂或溶胀剂,是甲酸或甲酸水溶液。在溶解基体之后,将获得的吸着材料分离粒子由过滤回收,采用铬表面涂敷,和由扫描电镜照相。标准,计算机辅助的粒度分析技术用于测量粒径。
用于控制组分(b)吸着物粒度和因此获得纤维的性能的技术,如果有的话,包括使用的增容剂和组分(c)的类型和数量,在挤出之前同时在熔融态中达到的混合程度,在熔融热塑性共混物混合完成和在允许组分(b)聚结的条件下纤维挤出之间的延迟时间量,如果有的话,配制剂中存在的任何成核剂的数量和类型,各自组分(a)和(b)的相对粘度和熔体粘度,和其它加工变量。
相信本发明的益处是由于如下事实:在纤维的拉伸或纺丝同时冷却挤出物或长丝时,与组分(a)相比,组分(b)的吸着物受拉伸力影响较小。这称为用于本发明目的的差别拉伸性。优选根据本发明,在挤出和纤维形成条件下,组分(a)比组分(b)的吸着物拉伸更多。更优选,将基体聚合物(组分(a))比聚合物组分(b)的吸着物多拉伸至少2倍,更优选至少3倍。通过取整个纤维或膜拉伸对分散相拉伸的比例,确定差别拉伸性。假定粒子本体的保存,整个纤维或膜的拉伸定义为未拉伸纤维或未拉伸膜和完全拉伸纤维或完全拉伸膜的横截面积比。分散相的拉伸定义为未拉伸纤维或未拉伸膜中分散相的平均横截面积和完全拉伸纤维或完全拉伸膜该面积的比例。由于上述差别拉伸性,这样吸着物的一部分从获得纤维或膜的表面突出,或,由于这样吸着物对纤维或膜表面的密切接近,在表面中引起突起,裂缝,或其它间断物或不规则物,由于当将它拉伸到比吸着物更大的程度时,基体(组分(a))的更大拉伸。这样的粗糙表面纤维具有期望的低光泽,手感,和柔软性,相似于天然纤维,和仍然具有改进的可纺性和拉伸性能,在纤维形成工艺期间允许高速商业纤维形成和降低的摩擦力或拖动。降低的纤维对金属摩擦力另外允许使用要采用的更低数量纺丝整理润滑剂。粗糙表面膜具有相似期望的性能如防粘连性,更少的粉尘形成,和制造期间降低的摩擦。
本发明中展示的差别拉伸性由许多变量影响。分散相的域尺寸必须足够大以能够产生有效的粗糙表面,但不能太大以降低纤维韧度到其中难以纺丝的水平。分散相的域尺寸必须在熔体相中稳定以容纳在挤出机中发现的停留时间和多重纤维纺丝线而没有过量聚结。在分散相和连续相之间的界面增容有助于防止显著降低纤维可纺性的撕裂或破裂。分散相和连续相的熔点必须足够接近,使得熔融两相但对于分散或纤维纺丝还不是太热。分散相和连续相的流变必须足够相似,以允许期望的粒径在熔体混合期间发现但足够不同以允许在纤维纺丝期间的差别拉伸性。分散相和连续相的拉伸性依赖于各自相的粘度和结晶动力学。少量结晶的发展可显著增加任一相的粘度。结晶动力学可以由结晶开始的温度,最大结晶度发展的温度,或结晶对温度的速率定量化。成核剂或结晶抑制剂也可用于改进结晶动力学。任一相的粘度也可以由改变聚合物的分子量或由加入影响流动性能的物质(例如,增塑剂或流动增强材料)而增加或降低。
也可以改变连续相的分子量以影响分散相的拉伸性。相似地,可以向连续相中加入用于影响流动性能的添加剂。由纤维纺丝设备的拉伸导丝辊将纤维纺丝中的拉伸力施加到连续相上。通过连续相将拉伸力施加到分散相上。当连续相的分子量下降时,它更容易拉伸和在分散相上施加较小的拉伸力。
在挤出膜的形成和该膜的单轴或双轴取向或伸幅中,相似的现象导致在获得膜表面上不规则物的形成。这样的膜具有较小的附着和更容易由高速膜形成设备处理,而没有要求的粘连剂另外存在。此外,这样的膜较不易于在高速处理和输送工艺期间形成粉尘。
尽管达到纤维性能中的上述益处而不需要在热塑性组合物中包括消光剂,特别是二氧化钛,理解不排除加入这样的添加剂。如果存在,与现有技术尼龙基配制剂相比,使用的数量可以显著降低。当采用时,消光剂的数量可以为0.01-0.3wt%和优选小于0.1wt%。最优选不采用消光剂,因此有利地改进将根据本发明的纤维、膜、和引入其中的制品,特别循环在制品如注塑,玻璃纤维增强的制品的能力,这是由于对于该制品消光剂如TiO2有害地影响物理性能。
另外,如需要可以采用通常的模头或纺丝头设计以产生多节长丝形状,因此导致纤维加工改进本体的产生。由于与纯尼龙树脂相比的模头膨胀差异,优选采用特殊的模头设计以最好利用本发明的聚合物共混物组合物。此模头几何形状在图7中说明,其中伸长的三叶模头开口设计,70,含有三个等长度狭槽,71,含有以半圆形或弓形端终止的一般平行(所示)或轻微聚合的侧面,72,总狭槽长度(从其中三个叶的每个中心轴交叉的点,沿狭槽的中心轴73测量)为0.045英寸(1.143mm),狭槽宽度为0.007英寸(0.178mm),毛细管长度为0.040英寸(1.02mm),Mod比(MR)为1.12。优选模头的Mod比为9-12。
在此使用的Mod比表示多节纤维或模头横截面形状两个测量值的比例。具体地,它是两个圆半径的比例,大圆(数字)以横截面形状的中心为中心和限制整个多节形状,小圆(分母)写于多节形状的内部区域。这参考图例说明,其中多节形状30含有三个节点,31,外切圆,32的半径为R1和内切圆的半径为R2。Mod比定义为R1/R2。根据本发明纤维的优选Mod比为2.5-4。
进一步发现相对于从包含组分(a)作为唯一热塑性聚合物组分的聚合物组合物或不满足上述要求的聚合物共混物制备的纱线,包括根据本发明纤维或长丝的纱线一般显示增加的耐颜色渗透和褪色性,增强的染料保持,改进的耐污物性,改进耐染污性,改进的尺寸稳定性,改进的染料水平,和降低的水分吸收。相信这是由于如下事实:组分(b)的吸着物降低了纤维或膜表面能和降低表面由含水污物的润湿,和吸着物不象组分(a)那样被水分影响,因此提供用于外来物质如含水流体渗透的更弯曲通道,导致更大的耐污物性和染料保持。
进一步发现从其中本发明第一和第二热塑性聚合物组分在结晶温度方面区别的热塑性组合物的纤维形成的纱线,显示良好的本体和良好的耐用性,该性能典型地在工业上被认为是互相独斥的。在聚合物合金组分之间的结晶温度差异提供控制纤维中结晶发展的容易措施。例如,一相的结晶度可用于设定卷曲而其它相的结晶度可用于设定加捻热定形BCF纱中的捻度。由于一种组分,特别是组分(b)的结晶度可以在一个或一些工艺步骤中,如在拉伸期间或在拉伸和卷曲期间设定,同时保持用于纱捻度设定的基体结晶度,从本发明的热塑性组合物,特别是其中热塑性组分(a)是聚酰胺的那些制备的纱线的另外益处,在于可以在整个纤维中使组合物的形态和结晶度更为一致。这导致本领域技术人员最小化或消除由于如下原因的问题的能力:不同的染料吸收和在完成地毯中相伴的成条纹。此外,关于装饰纤维,如果将纤维进行单独的拉伸和变形步骤,可以在纺丝和拉伸步骤中设定足够的结晶度以降低或防止纤维松驰。
根据上述益处,因此根据由差示扫描量热法测量的这样组分结晶温度(Tc)之间的差异,在选择热塑性聚合物(a)和热塑性聚合物(b)中发现优点。优选,热塑性聚合物(a)的结晶温度比热塑性聚合物(b)的结晶温度小至少10℃,更优选比热塑性聚合物(b)的结晶温度小至少20℃,和最优选比热塑性聚合物(b)的结晶温度小至少40℃。在特别优选的实施方案中,热塑性聚合物(a)的结晶温度优选不大于250℃,更优选不大于240℃,和最优选不大于230℃。在特别优选的实施方案中,热塑性聚合物(b)的结晶温度至少为170℃,更优选至少200℃,和最优选至少215℃,优选不大于285℃,更优选不大于280℃,和最优选不大于275℃。
关于热塑性聚合物(a)
非常期望地,热塑性聚合物(a)是能够挤出和拉伸,也称为纺丝成纤维的非有规聚合物。用作热塑性聚合物(a)的示例性聚合物包括聚酰胺、聚酯、聚乳酸、聚乙烯基环己烷均聚物和共聚物、乙烯/苯乙烯共聚体、及其混合物。
合适的聚酯包括乙二醇、聚乙二醇或聚丙二醇与芳族二羧酸,特别是对苯二甲酸、邻苯二甲酸、或其混合物的缩合共聚物。优选的聚酯是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚乙二醇对苯二甲酸酯(PEGT)。
用作热塑性聚合物(a)的优选聚合物是聚酰胺或共聚酰胺,也称为尼龙,包括尼龙混合物。合适的聚酰胺包括通过缩合含有4-12个碳原子的脂族或芳族二羧酸和含有4-12个碳原子的脂族或芳族二胺而制备的脂族和芳族聚酰胺。适用于此处聚酰胺合成的代表性但非穷举的脂族二羧酸包括己二酸、庚二酸、壬二酸、辛二酸、癸二酸和十二烷二酸。代表性芳族二羧酸包括:邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、和萘二羧酸。通过例子,代表性脂族二胺包括亚烷基二胺,如六亚甲基二胺和八亚甲基二胺。合适的芳族二胺如下:二氨基苯,如1,4-二氨基苯、1,3-二氨基苯、和1,2-二氨基苯;二氨基甲苯,如2,4-二氨基甲苯、2,3-二氨基甲苯、和2,5-二氨基甲苯、和2,6-二氨基甲苯;邻、间、和对二甲苯二胺;邻、间、和对-2,2’-二氨基二乙基苯、4,4’-二氨基联苯、4,4-二氨基二苯基甲烷、4,4-二氨基二苯醚、4,4-二氨基二苯硫醚、和4,4-二氨基二苯砜。也可以使用上述脂族和芳族二羧酸和二胺的混合物。也可以从酸衍生物和胺衍生物,如酰氯和胺盐,以及由内酰胺或ω-氨基羧酸的自缩合生产聚酰胺。这样内酰胺的例子包括ε-己内酰胺和ω-月桂内酰胺。这样ω-氨基羧酸的例子包括11-氨基癸酸、12-氨基十二碳酸、4-氨基苯基羧基甲烷、1-(4-氨苯基)-2-羧基乙烷、3-(4-氨苯基)-1-羧基丙烷、和对-(3-氨基-3’-羟基)二丙基苯。
合适作为热塑性聚合物(a)的代表性芳族聚酰胺包括聚己二酰苯二甲胺、聚对苯二甲酰己二胺、聚邻苯二甲酰苯二胺、聚己二酰苯二甲胺/己二酰己二胺、聚酯酰胺弹性体、聚醚酰亚胺弹性体、聚醚硬脂酰胺弹性体、和二聚体酸共聚酰胺。
合适作为组分(a)的代表性脂族聚酰胺包括:聚己内酰胺(尼龙-6)、聚(己二酰己二胺)(尼龙-6,6)、尼龙-3,4、尼龙-4、尼龙-4,6、尼龙-5,10、尼龙-6、尼龙-6,6、尼龙-6,9、尼龙-6,10、尼龙-6,12、尼龙-11、和尼龙-12。优选的组分(a)聚合物是脂族聚酰胺,特别是尼龙6或尼龙6,6,最优选尼龙6。
热塑性聚合物(a)合适地具有任何分子量和分子量分布(MWD)。MWD计算为比例Mw/Mn,其中Mw是重均分子量和Mn是数均分子量。优选材料的MWD是1-20,优选1.5-10。尼龙-6热塑性聚合物(a)由ASTM D1238在230℃/2.16kg下测量的熔体流动速率期望地为0.1-100g/10min,更优选0.2-50g/10min,和最优选0.3-10g/10min,以达到由高输出速率证明的,从其制备的纤维和膜的良好加工性能,和由拉伸强度测量的良好机械性能。用于组分(a)的许多合适聚合物,特别是聚酰胺,使用相对粘度作为分子量的量度。采用此测量方法,合适的聚合物具有25-250,优选30-180,更优选35-160的RV。优选,热塑性聚合物(a)具有10%结晶度,优选至少15%结晶度,更优选至少20%结晶度,在最大结晶度下,如由在25℃下的宽角x射线衍射证明。同样期望地,热塑性聚合物(a)具有一定的结晶速率使得可以使用典型的形成和拉伸或形成和取向工艺条件,形成具有合适结晶程度的纤维和膜。如需要,可以将用于增加或降低晶体形成速率的添加剂(结晶促进剂)引入组分(a)中。
如先前公开的那样,用作组分(a)的优选聚合物是尼龙6,考虑到如下事实它是令人惊奇的:没有本发明的改进,与尼龙6,6相比尼龙6一般对于纤维形成较差。如本领域先前已知的那样,采用的聚酰胺可具有不成比例数量的胺端基,因此产生更容易染色和具有增加颜色坚牢度的聚合物。这样的聚酰胺化合物的特征为如下事实:聚酰胺中胺端基对羧酸端基的比例大于1。如需要,可以采用已知的方式,通过与包含羧酸官能度或与伯胺基团反应的其它官能度的化合物的反应,可以改进胺端基的数量。
在此使用的优选聚酰胺此外可依赖于期望的纤维最终用途性能。对于高度消光的纤维,优选是低粘度聚酰胺,例如RV为25-75,更优选30-60的尼龙6树脂。对于具有纺丝中增加容易的纤维(较少的纤维断裂),优选是更高粘度的尼龙6或尼龙6,6,例如RV为120-250,更优选150-180的树脂。
关于热塑性聚合物(b)
适于用作热塑性聚合物(b)的聚合物合适地选自亚乙烯基芳族单体的有规聚合物(包括但不限于等规或间规聚苯乙烯和苯乙烯和一种或多种共聚单体(如卤素、C1-4烷氧基、C1-4烷基或C1-4卤代烷基环取代的苯乙烯、或极性基团取代的苯乙烯)的等规或间规共聚物)、高温聚酯,如环己烯对苯二甲酸酯、聚酰亚胺、液晶聚合物、上述物质的极性共聚单体接枝衍生物、特别是苯乙烯和环烷基取代苯乙烯化合物的等规或间规共聚物的马来酸酐、富马酸、或马来酰亚胺接枝衍生物、及上述物质的混合物,条件是获得本发明的目的。
优选,热塑性聚合物(b)具有5%,优选至少10%,更优选至少15%结晶度,结晶度由在25℃下的宽角x射线衍射测量。如需要,可以将用于增加或降低晶体形成速率的添加剂(结晶促进剂)引入组分(b)中。此材料可以与引入组分(a)的结晶促进剂相同或不同。
更优选,热塑性聚合物(b)是亚乙烯基芳族单体的间规均聚物或间规共聚物,包括多于一种亚乙烯基芳族单体的立体嵌段共聚物,或与含极性官能团的单体共聚,包括接枝共聚的一种或多种上述聚合物(以下称为“极性基团改性的”聚合物)。在此使用的“极性基团”或“极性官能团”定义为与缺乏这样部分的这样化合物相比,向化合物赋予更大极矩的任何基团或取代基。优选的极性基团包括羧酸和羧酸衍生物(例如,酸酰胺、酸酐、酰基叠氮、酸酯、酰卤、和酸盐,它们来自于羧酸基团氢原子或羧基的取代)、磺酸和磺酸衍生物(例如,磺酸酯、磺酰氯、磺酸酰胺、和磺酸盐)、环氧基团、碳酸酯基团、氨基、亚氨基、和噁唑啉基团。
合适的亚乙烯基芳族单体是如下通式的化合物:H2C=CR-Ar,其中R是氢或含有1-4个碳原子的烷基,和Ar是6-18个碳原子的芳族基团或烷基、卤代烷基、烷氧基或卤素取代的芳族基团。优选的极性官能团是来自与马来酸酐或富马酸的反应的极性剩余物。优选的亚乙烯基芳族单体是苯乙烯和C1-4烷基、C1-4烷氧基、或卤素环取代的苯乙烯衍生物。
代表性亚乙烯基芳族聚合物包括:聚苯乙烯、聚(甲基苯乙烯)、聚(乙基苯乙烯)、聚(异丙基苯乙烯)、和聚(对叔丁基苯乙烯)、聚(甲氧基苯乙烯)、聚(乙烯基萘)、聚(溴苯乙烯)、聚(二溴苯乙烯)、聚(氯苯乙烯)、聚(氟苯乙烯)、上述聚合物的混合物,包括通过聚合单体混合物制备的那些,单体混合物包括单体异构体的混合物(例如苯乙烯/对甲基苯乙烯共聚物)、及其氢化或极性改性衍生物。最优选是具有间规立体异构体结构的上述聚合物形式。
用作热塑性聚合物(b)的最优选热塑性塑料是间规亚乙烯基芳族聚合物及其极性基团官能化衍生物。合成间规亚乙烯基芳族聚合物的聚合方法描述于US-A-4,680,353、US-A-5,066,741、US-A-5,206,197、US-A-5,294,685、和US-A-5,990,217等。间规乙烯基芳族聚合物也容易以商品名QuestraTM购自The Dow Chemical Company。热塑性聚合物(b)的最优选聚合物是间规聚苯乙烯、包含0.005-15wt%,优选0.01-10wt%对,间,或邻甲基苯乙烯共聚单体的苯乙烯/对,间,或邻甲基苯乙烯共聚物、和包含0.005-5wt%极性基团官能度的上述物质的极性基团官能化衍生物。最非常优选的聚合物是间规聚苯乙烯或包含0.1-10wt%对甲基苯乙烯和0.01-15wt%马来酸酐或富马酸的马来酸酐或富马酸接枝或共聚的苯乙烯/对甲基苯乙烯共聚物。后者接枝共聚物可以与热塑性聚合物(a)结合和达到纤维制备的良好聚合物形态,而没有单独增容剂(c)的另外存在。
热塑性聚合物(b)由凝胶渗透色谱测量的重均分子量,Mw不是关键的,但典型地为5000-5,000,000,更典型地10,000-1,000,000,和优20,000-500,000。此外,组分(b)的分子量分布可以在宽范围内变化,但合适地为1.0-20,优选1.5-10。
当组合物中热塑性聚合物(b)的数量小于期望数量时,从其制备的纤维并不展示期望的手感或柔软性。当热塑性聚合物(b)的数量大于期望时,在拉伸或纺丝时长丝或纤维可经受更高的断裂发生率。当在此使用时,尽管理解各自聚合物可至少部分彼此相容和能够形成均匀共混物,术语“域形成”具体表示组分(a)和(b),它们在获得的组合物中形成可辩认的区域或域。然而优选,两种聚合物彼此基本不相容使得尽管在剪切产生的熔体混合设备中的显著混合,不形成两种组分的均匀共混物。
关于组分(c)
如果在获得的本发明聚合物域之间需要改进的界面粘合和/或降低的界面张力,采用组分(c)。此外,增容剂的类型和数量有助于小尺寸粒子,充分分散的组分(b)吸着物在聚合物基体中的形成,导致具有改进的熔体强度和可纺性以及增加纤维韧度的组合物。吸着聚合物(b)的合适小尺寸域得到获得纤维或膜的改进光学性能表面粗糙度。优选的增容剂是其中含有芳族官能度和极性基团两者的聚合物,如通过接枝或共聚,该聚合物物理混入组合物中或与一种或多种热塑性组分(a)或(b)反应,但它并不贡献获得共混物的黄度。
合适的增容剂包括如下聚合物的接枝或另外官能化衍生物:亚乙烯基芳族均聚物和共聚物(包括亚乙烯基芳族单体的无规,间规和等规均聚物和共聚物,以及亚乙烯基芳族单体与丙烯腈、马来酸酐、或马来酰亚胺的共聚物)、聚苯醚、聚(乙烯基醚)、聚(甲基丙烯酸乙烯酯)、聚烯烃、聚(二烯烃)、和具有与组分(b)相对于组分(c)的互溶性,部分溶解性,或优选亲合力的任何聚合物。合适的嵌段共聚物包含链段,链段具有与组分b相对于组分c的互溶性,部分溶解性,或优选亲合力。另外的链段可满足或可不满足与组分c互溶性,溶解性或亲合力的标准。这些材料的例子是如下聚合物的接枝或另外官能化衍生物:如含有任何其它重复单元的亚乙烯基芳族聚合物的嵌段共聚物(例如氢化聚(苯乙烯-嵌段-乙烯-丁二烯-嵌段-苯乙烯)接枝马来酸酐)和任何如下物质的嵌段共聚物:亚乙烯基芳族单体的无规、间规和等规均聚物和共聚物,以及亚乙烯基芳族单体与丙烯腈、马来酸酐、或马来酰亚胺的共聚物)、聚苯醚、聚(乙烯基醚)、聚(甲基丙烯酸乙烯酯)、聚烯烃、和聚(二烯烃)。
优选采用反应性极性基团改性增容剂(c)的聚合物链结构,该基团能够与第一热塑性聚合物(a)的官能团反应。优选的含反应性极性基团反应物是包含不饱和,如烯属不饱和,以及先前定义的期望极性基团官能度的化合物。合适反应性极性基团的例子包括羧酸、二羧酸和二羧酸衍生物(例如,酸酰胺、酸酐、酰基叠氮、酰卤、和酸盐,它们来自羧基的氢原子或羟基取代)、磺酸和磺酸衍生物(例如,磺酸酯、磺酰氯、磺酸酰胺、和磺酸盐)、环氧基团、碳酸酯基团、氨基、亚氨基、和噁唑啉基团。
优选的含不饱和反应物的反应性极性基团的反应物是包含不饱和羧酸和二羧酸、不饱和羧酸和二羧酸衍生物、不饱和环氧化合物、不饱和醇、不饱和胺、和不饱和异氰酸酯的那些。含反应性极性基团的不饱和反应物的具体例子包括马来酸酐、富马酸、马来酰亚胺、马来酰肼、和马来酸酐和二胺的反应产物、1-甲基马来酸酐、二氯马来酸酐、马来酰胺、衣康酸、衣康酸酐、天然脂肪酸和油如大豆油、桐油、蓖麻油、亚麻子油、大麻子油、棉子油、芝麻油、菜子油、花生油、山茶油、橄榄油、椰子油、和沙丁油;不饱和羧酸如丙烯酸、丁烯酸、巴豆酸、乙烯基乙酸、甲基丙烯酸、戊烯酸、当归酸、2-戊烯酸、3-戊烯酸、α-乙基丙烯酸、β-甲基巴豆酸、4-戊烯酸、2-己烯酸、2-甲基-2-戊烯酸、3-甲基-2-戊烯酸、α-乙基巴豆酸、2-2-二甲基-3-丁烯酸、2-庚烯酸、2-辛烯酸、4-癸烯酸、9-十一碳烯酸、10-十一碳烯酸、4-十二碳烯酸、5-十二碳烯酸、4-十四碳烯酸、9-十四碳烯酸、9-十六碳烯酸、2-十八碳烯酸、二十碳烯酸、十二二碳烯酸、芥酸、二十四碳烯酸、2,4-戊二烯酸、2,4-己二烯酸、乙酸二烯丙酯、香叶酸、2,4-癸二烯酸、2,4-十二碳二烯酸、9,12-十六碳二烯酸、9,12-十八碳二烯酸、十六碳三烯酸、亚油酸、亚麻酸、十八碳三烯酸、二十碳二烯酸、二十碳三烯酸、二十碳四烯酸、蓖麻油酸、酮油酸、油酸、二十碳五烯酸、二十二碳二烯酸、二十二碳三烯酸、二十二碳四烯酸、二十二碳五烯酸、二十四碳烯酸、二十六碳烯酸、二十六碳二烯酸、二十八碳烯酸、这些不饱和羧酸的酯、酸酰胺和酸酐;不饱和醇如烯丙醇、甲基乙烯基甲醇、烯丙基甲醇、甲基丙烯基甲醇、4-戊烯-1-醇、10-十一碳烷-1-醇、炔丙醇、1,4-戊二烯-3-醇、1,4-己二烯-3-醇、3,5-己二烯-2-醇、2,4-己二烯-1-醇、由通式CnH2n-5OH、CnH2n-7OH、CnH2n-9OH(n是正整数)表示的醇、3-丁烯-1,2-二醇、2,5-二甲基-3-己烯-2,5-二醇、1,5-己二烯-3,4-二醇、和2,6-辛二烯-4,5-二醇,和来自这些不饱和醇OH基团的NH2取代的不饱和胺。
可以采用锌、镁、锰、锂、或其它金属反荷离子或金属反荷离子的结合物完全或部分中和增容剂(c)的酸性极性基团。也可以在接枝聚合或官能化中使用中和的酸性单体,例如,丙烯酸锌以形成增容剂(c)。
含有环氧基团的乙烯基化合物的例子是甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯、乙烯基缩水甘油醚、(甲基)丙烯酸羟烷基酯的缩水甘油醚、(甲基)丙烯酸聚亚烷基二醇酯的缩水甘油醚、和衣康酸缩水甘油酯,其中特别优选是甲基丙烯酸缩水甘油酯。增容剂(c)可包括两个或多个不饱和基团和两个或多个极性基团(相同或不同),和含有极性基团或多个极性基团的两种或多种化合物。
合适的增容剂(c)是具有极性官能度的聚亚芳基醚和具有极性官能度的聚(亚乙烯基芳族)均聚物和共聚物。同样包括的是具有极性官能度和包含聚亚芳基醚和聚(亚乙烯基芳族)均聚物和共聚物链段的嵌段共聚物。通过采用一种上述含极性基团的改性剂,改性常规聚合物获得这样的增容剂。并不限制改性方法只要可以根据本发明的目的使用改性产物。合适地在熔体中,在挤出机或相似混合设备中,非必要地在自由基产生剂或其它引发剂,如过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁基、过氧化二枯基、过苯甲酸叔丁酯、偶氮二异丁腈、偶氮双异戊腈、或2,3-二苯基-2,3-二甲基丁烷存在下,结合基本树脂和含极性在内的反应物。
聚苯醚一般可由一种或多种酚的氧化偶合生产,它优选在两个或三个位置取代。优选,使用催化剂,如铜-胺配合物,特别是衍生伯、仲、或叔胺的铜-胺配合物。合适聚苯醚的例子包括聚(2,3-二甲基-6-乙基-1,4-亚苯基醚)、聚(2-甲基-6-氯甲基-1,4-亚苯基醚)、聚(2-甲基-6-羟乙基-1,4-亚苯基醚)、聚(2-甲基-6-正丁基-1,4-亚苯基醚)、聚(2-乙基-6-异丙基-1,4-亚苯基醚)、聚(2,2,6-三甲基-1,4-亚苯基醚)、聚[2-(4’-甲苯苯基)-1,4-亚苯基醚]、聚(2-溴-6-苯基-1,4-亚苯基醚)、聚(2-甲基-6-苯基-1,4-亚苯基醚)、聚(2-苯基-1,4-亚苯基醚)、聚(2-氯-1,4-亚苯基醚)、聚(2-甲基-1,4-亚苯基醚)、聚(2-氯-6-乙基-1,4-亚苯基醚)、聚(2-氯-6-溴-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二正丙基-1,4-亚苯基醚)、聚(2-甲基-6-异丙基-1,4-亚苯基醚)、聚(2-氯-6-甲基-1,4-亚苯基醚)、聚(2-甲基-6-乙基-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二溴-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二氯-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二乙基-1,4-亚苯基醚)、和聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)。制造聚苯醚的合适方法公开于US-A-3,306,874、US-A-3,306,875、US-A-3,257,357、US-A-3,257,358等。聚合物也容易购得。
典型地,组分(c)中极性基团官能度的数量为0.01-10wt%,基于组分(c)的重量。一般情况下,如果存在小于0.01%的极性基团官能度,增容剂不如期望的有效。如果有,采用的组分(c)数量优选至少0.1wt%,更优选至少0.2wt%,典型地小于5wt%,优选小于4.5wt%,更优选小于4.2wt%,和最优选小于4.0wt%的数量,基于总组合物重量。
由于组分(c)中官能团的数量可变化,由于增容中这样化合物基团的效率可变化,由于组分(b)也可包含协助与组分(a)增容的官能团,和由于另外的组分可存在于中和聚酰胺的胺端基的树脂共混物中,或另外影响获得的聚合物特性,以获得组分(b)有效增容的期望益处,需要组分(c)的数量为0-小于5%,基于组分(a)和组分(b)的结合重量,和基于组分(b)+组分(c)总和的组分(c)(如存在)中反应性,官能团的总数量为0.001-0.25mol%,优选0.01-0.24mol%。
在获得的纤维制品中测量,上述范围优选如下。
组分(c)的数量为0-小于24%,基于组分(a)和组分(b)的结合重量,和基于组分(b)+组分(c)总和的组分(c)(如存在)中反应性,官能团的总数量为0.001-0.8mol%,优选0.01-0.5mol%。
在如下计算中,组分(b),当官能化时,会考虑为增容剂的全部(如果组分(c)不在配制剂中)或一部分(如果配制剂包含组分(c)和组分(b)两者)。在进行上述测量中,使用如下公式:
1.)共混物中官能化组分wt%:
其中m(c)=官能化组分的质量(如果官能化的组分(b)+组分(c)),m(b)=组分(b)的质量,m(a)=组分(a)的质量。
2.)共混物中官能化组分mol%:
其中MW(c)=组分(c)重复单元的平均分子量,MW(b)组分(b)重复单元的分子量,MW(a)=组分(a)重复单元的平均分子量。
3.)组分(b)+组分(c)中极性基团wt%:
其中f极性=组分(c)的wt%,组分(c)是极性基团或官能团剩余物(例如,苯乙烯马来酸酐共聚物中马来酸剩余物)。
4.)组分(b)+组分(c)中极性基团mol%:
其中MW极性=极性单元的分子量。
5.)共混物中极性基团wt%:
6.)共混物中极性基团mol%:
在采用的增容剂上述总数量内,已经发现可以确定增容剂的理想水平以平衡获得纤维或膜产物的期望性能。由于使用的增容剂数量最终降低含聚酰胺共混物的残余胺端基,它依次影响对于纤维应用,由其制备的纤维的染料接受,需要采用足够的含有性基团增容剂以引起纤维的改进机械性能,但小于会通过胺端基的降低,相反地影响纤维染料接收的数量。胺端基的初始摩尔数量(对于通过开环反应形成的聚酰胺)依次依赖于聚合物分子量。用于预测可获得胺端基的配方是已知的。对于尼龙6和其它通过开环反应形成的聚酰胺(和不以影响末端基团浓度的方式改性),它是:
其中Mn=聚酰胺的数均分子量。
或者,假定与增容剂极性基团官能度的完全反应,使用如下公式,可以对于这样的聚合物计算胺端基的真实数量(摩尔数):
其中m增容剂=增容剂的质量,f极性=增容剂中极性官能团wt%,和MW极性=极性官能团的分子量。对于其中组分(b)和(c)两者包含极性官能度的情况,以由配制剂设定的比例对两种组分结合物计算的,平均官能度wt%和平均分子量用于以上公式。
也可以通过加入如直接测量的含极性基团官能度的试剂,使用分析技术如酸滴定或其它合适的技术,降低聚合物共混物中剩余的胺端基数量。特别地,对于采用尼龙6,6和其它缩合聚酰胺的用途,由于它不服从由上述方法的计算,优选直接测量端基含量。
不管用于计算或测量共混物中胺端基的方法,可得到胺端基,N对增容剂中极性官能度的摩尔比优选为70∶30-99∶1,更优选80∶20-96∶4,和最优选85∶15-93∶7。或者,可以通过与组分(c)的极性官能度的反应,或如果组分(b)包含极性官能度,由组分(b)和组分(c)两者,将聚合物组合物的最终胺端基含量降低5-20%。组分(c)的优选聚合物是苯乙烯/马来酸酐共聚物和苯乙烯和对甲基苯乙烯的马来酸酐接枝间规共聚物。
关于非必要的组分(d)
另外的添加剂可存在于本发明组合物中,只要达到期望的性能或最终产物。如果存在,根据本领域已知的常规技术选择任何另外添加剂的类型和数量。示例性另外添加剂包括消光剂,弹性体,阻燃剂,抗菌剂,热稳定剂,光稳定剂,抗氧剂,颜料,染料,润滑剂,发泡剂,荧光增白剂,和抗静电剂。这样的添加剂可引入组分(a)或(b)任一种或两种中,或在首先制备组分(a)或(b)的共混物之后,引入获得的组合物中。通过将这类添加剂引入仅有的组分(b)中,可以根据本发明使用在加入组分(a)时有害的添加剂。
合适的消光剂地无机氧化物、钛酸盐、碳酸盐和硅酸盐,优选二氧化钛。优选的消光剂的形式为细粒子或粉末,非常优选体积平均粒度小于100μm,更优选小于50μm和最优选小于10μm的那些。
合适的弹性体是增加组合物耐冲击性,韧性或伸长率的那些。当采用时,典型地以0.5-50wt%,优选0.7-30wt%和更优选1.0-20wt%的数量提供弹性体,基于总组合物重量。可以包括在组合物中的弹性体的具体例子包括:天然橡胶、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚异丁烯、氯丁橡胶、聚硫橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氯醚橡胶、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBR)、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEB)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物(SIR)、氢化苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物(SEP)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)、苯乙烯-丁二烯无规共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯无规共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯无规共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯无规共聚物、乙烯-丙烯橡胶(EPR)、乙烯-丙烯-二烯烃橡胶(EPDM)、芯壳类型粒状弹性体,如丁二烯-丙烯腈-苯乙烯芯壳橡胶(ABS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯芯壳橡胶(MBS)、丙烯酸辛酯-丁二烯-苯乙烯芯壳橡胶(MABS)、丙烯酸烷基酯-丁二烯-丙烯腈-苯乙烯芯壳橡胶(AABS)、丁二烯-苯乙烯芯壳橡胶(SBR)、和包含硅氧烷的芯壳橡胶如甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-硅氧烷、和由这些橡胶改性获得的橡胶。
也称为耐点火添加剂的阻燃剂并不希望用于在真实燃烧条件下反映组合物的性能。用于此目的的合适添加剂包括,但不限于,溴化聚苯乙烯(包括溴化间规聚苯乙烯)、六溴环十二烷、十溴苯醚、亚乙基-双(四溴邻苯二酰亚胺)、亚乙基-双(二溴降冰片烷二碳酰亚胺)、五溴苯醚、八溴苯醚、十溴二苯氧基乙烷、聚-二溴苯醚、氯化磷酸酯、四溴邻苯二甲酸酐、双(三溴邻苯二甲酸酐)、四溴双酚A双(2-羟乙基醚)、四溴双酚A双(2,3-二溴丙基醚)、二溴新戊二醇、十四溴二苯氧基苯、三水合氧化铝、氧化锑、锑酸钠、硼酸锌、和四溴双酚A的二丙烯酸酯。
合适的热和光稳定剂包括,但不限于,硬脂酸钙、酚和受阻酚、氧化锌、芳基酯、羟基二苯酮、和羟基苯并三唑。
合适的抗氧剂包括磷基抗氧剂、酚类抗氧剂和硫基抗氧剂。磷基抗氧剂的例子包括单亚磷酸酯和二亚磷酸酯,如三(2,4-二-叔丁基苯基)亚磷酸酯和三(单/二-壬基苯基)亚磷酸酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯、二辛基季戊四醇二亚磷酸酯、二苯基季戊四醇二亚磷酸酯、双(2,4-二-叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、二环己基季戊四醇二亚磷酸酯、三(2,4-二-叔丁基苯基)亚磷酸酯、四(2,4-二-叔丁基苯基)-4,4’-二亚苯基亚磷酸酯。
合适的酚类抗氧剂包括,2,2’-亚甲基双(6-叔丁基-4-甲基苯酚)、1,1-双(5-叔丁基-4-羟基-2-甲基苯基)丁烷、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-环己基苯酚)、4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、2,2-双(5-叔丁基-4-羟基-2-甲基苯酚)-4-正十二烷基巯基-丁烷、2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚、2,2’-亚甲基双(6-叔丁基-4-乙基苯酚)、2,2’-亚甲基双>4-甲基-6-(α-甲基环己基)苯酚、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-壬基苯酚)、1,1,3-三-(5-叔丁基-4-羟基-2-甲基苯基)丁烷、乙二醇-双>3,3-双(3-叔丁基-4-羟苯基)丁酸酯、1,1-双(3,5-二甲基-2-羟苯基)-3-(正十二烷基硫代)-丁烷、1,3,5-三(3,5-二-叔丁基-4-羟苄基)-2,4,6-三甲基苯、2,2-双(3,5-二-叔丁基-4-羟苄基)双十八烷基丙二酸酯、正十八烷基-3-(4-羟基-3,5-二-叔丁基苯基)丙酸酯、四>亚甲基(3,5-二-叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)甲烷、3,9-双-1,1-二甲基-2-(β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基)乙基-2,4,8,10-四噁螺>5,5-十一碳烷、三(3,5-二-叔丁基-4-羟苄基)异氰脲酸酯、2,6-二苯基-4-甲氧基苯酚、和三-(4-叔丁基-2,6-二-甲基-3-羟苄基)异氰脲酸酯。
合适的硫基抗氧剂包括:二月桂基-3,3’-硫代二丙酸酯、二肉豆蔻基-3,3’-硫代二丙酸酯、二硬脂基-3,3’-硫代二丙酸酯、季戊四醇-四-(β-月桂基-硫代丙酸酯)、双)2-甲基-4-(3-正烷基硫代丙酰氧基)-5-叔丁基苯基硫、和2-巯基苯并咪唑。
有用的颜料在本领域是公知的和包括,但不限于无机颜料如:镉汞橙、硫化镉黄、磺基硒化镉、二氧化钛、钛黄、钛绿、钛蓝、铝酸钴、锰蓝、锰紫、群青红、群青蓝、和群青紫;和有机颜料如,永久红2B、苝红、喹吖啶酮红、重氮橙、重氮黄、异吲哚酮、汉萨黄、酞菁绿、酞菁蓝、喹吖啶酮紫、和二噁嗪紫。
合适的抗菌添加剂是正常加入到聚合物中以赋予对细菌,霉菌抵抗力的抗菌剂或其它试剂。合适的抗静电剂包括先前已知向膜赋予抗静电性能的导电或两性离子物质。
在一种操作方法中,可以与一种或多种组合物(a)和(b)一起,将颜料或其它添加剂在合适基础树脂中的母料加入到挤出机中。或者,可以预先在这样的树脂中混炼颜料或其它添加剂。母料的使用允许添加剂数量的更大控制和改进在最终组合物中均匀引入添加剂的能力。本熟练技术人员理解可以将颜料或其它添加剂主要加入到组合物的仅一种组分中。此实施方案的优点在于将可能对一种组分有害的颜料或添加剂主要引入相对的组分中。例如,某些有机颜料可交联聚合物,因此升高它的粘度和形成弱化纤维的球晶,在纺丝工艺期间导致增加的长丝断裂。相反,一些无机颜料可催化聚合物的解聚,提高影响染料敏感性和降低熔体粘度的官团端基数目。至少在纤维形成工艺的初始阶段期间,主要向一相中引入这样的颜料可降低或消除一些或所有上述困难。在优选的实施方案中,可以通过选择性向较少组分中引入添加剂,特别是其中物质与组分(b)比与(a)更相容时,达到改进的性能。此外,通过仅在分散相中浓缩添加剂,在某些情况下,同时使用较少的总添加剂,同等性能是可获得的。例如,当采用抗菌物质时,由于它会更多曝露于纤维或膜的表面和因此更接近环境,由于组分(b)吸着物在纤维表面以上的突起,这是可能的。
在非常优选的实施方案中,组分(b)提供为合金或母料,包括配制剂中期望的任何另外的添加剂,特别是任何增容剂(c),消光助剂,着色剂,和/或其它添加剂。然后在用于纤维或膜形成工艺的设备中或在足以提供适于纤维或膜形成的完全混炼聚合物混合物到染料或喷丝头的其它混合设备中,将母料,它可包括少部分组分(a),熔融和共混入组分(a)中。在这样条件下,可以处入常规纤维形成挤出机以产生足够混合和组分(b)粒子尺寸化的合适混合设备的例子,是如在US-A-4,334,783和US-A-5,451,106中公开的拉伸流动混合机。
在特别优选的实施方案中,采用扩展混合,拉伸流动混合,或其结合,将熔融聚合物共混物通过混合单元,混合单元可以是挤出机中的一个区域或单独加上的混合设备,使得获得用于达到此处所述期望分散相粒度的聚合物熔体的适当混合。
在聚合物的混炼中,在螺杆进料机和模头之间使用所谓的“不动混合器”或“静态混合器”进行分布混合。在大多数情况下,它们由放置在管状外壳中的数目N个交替右手和左手螺旋状元件组成,外壳装配有用于温度控制的装置。由经过混合器的压力损失提供混合的能量。物流的分裂和再结合导致条纹的可预测数目,2N。分布混合的基本原理是流动物流的分开和再结合。由于流动分开为剪切类型,分散力通常较弱,和当要混合的液体具有相似粘度时,设备运行最好。对于两种液体,此关系可以表达为:
λ=ηd/ηm≈1,其中
其中ηd和ηm分别是分散相和基体的剪切粘度。相反,在拉伸流动混合器中,混合作用仅较弱地依赖于粘度比。先前确定不同粘度的牛顿或非牛顿液体的混合,在拉伸流动中比在剪切流动中更有效。
拉伸流动发生于当流动从储槽到毛细管聚合时的一种情况。一般情况下,在停止流动分解成一系列微滴时,拉伸流动倾向于变形液滴成长扁长椭圆体,微滴的直径为扁长椭圆体小直径的两倍大。通过在含有一系列集合和发散与限制件的逐渐更小直径的系统中,分散多相体系的少量相成这样的细液滴,可以获得良好的混合水平。合适的拉伸流动混合器包括一系列放置在流动槽上的板。在这些板中,将流体混合物强制通过一系列的集合件和发散件。可以采用如下设计:其中这些限制件的直径保持恒定或逐渐降低以产生逐渐增加强度的一系列集合和发散。此外,非常优选是引入如下区域的设计:其中将流体混合物曝露于强的拉伸流动场,每个均随后为半静止区,在挤出机中正常流动意义上,这样混合器中流动的总体方向为径向而不是轴向,或这样混合器的限制性开口的形式为狭槽而不是孔,优选至少一些狭槽可调节到变化宽度。
关于长丝,纤维和纱的形成
可以通过以各种方式结合各种组分和添加剂,包括在加入共混物到挤出机或其它熔体混合设备之前,通过干燥共混两种或多种组分,和优选所有组分,或以任何顺序加入单个组分直接到这样的挤出机或其它熔体混合机中,形成本发明的组合物,条件是存在它们的足够混合,同时处于基本熔融的状态以制备期望形态的组合物。尽管组合物可以形成为条和在制备之后造粒,在期望的实施方案中,在与用于制备膜或纤维的模头或喷丝头组合体操作连通的挤出机中,形成组合物。非常期望地,首先将组分(a)加入到挤出机中熔体塑化。其后,在挤出机的一个或多个加料区中,优选在加热组分(a)的熔体到大于它结晶熔点,或非必要地大于组分(b)的结晶熔点的温度之后,与组合物其它组分同时,在它们加入之前,或之后加入组分(b)。然后将熔体塑化的组合物通过模头组合体或喷丝头,非必要地在冷却到组分(a)和(b)结晶熔点之间的温度之后,和在一个或多个单元操作中成形为纤维。通过不再加热和再挤出组合物的先前混炼和塑化变型,得到较小的聚合物降解,并降低操作成本。
优选在组合物保持容易流动但保持足够熔体强度以避免断裂膜或长丝的温度下,将组合物强制从挤出机通过模头或喷丝头。期望地,将聚合物熔体的温度保持在至少组分(a)和(b)的分解温度,Td以下的范围。Td定义为这样的温度,在该温度下在真空下,聚合物的重量损失速率为1%每分钟。挤出和纺丝本发明组合物的优选温度为170-340℃,更优选200-320℃,和最优选250-300℃。其中根据获得长丝,膜或纤维中的期望性能和期望的加工速率,选择挤出机温度。
可以设计喷丝头以向长丝赋予本领域通常使用的任何期望横截面形状,该形状通过例子包括三角形、多叶形、五边形等。长丝可含有一个或多个轴向空隙。此外,长丝可以是单组分或多组分,即,长丝可包括多于一个纵向共外延粘合条。多组分纤维的例子包括含有鞘-芯、并排、或相似条布置的那些。依赖于长丝,纤维或纱的期望性能,本发明组合物可用于形成这样多组分长丝的一种组分或所有这样组分。在这样的工艺中,根据已知程序采用多进料块状模头,该模头的例子公开于USP6,024,556、USP6,162,382等。
在制造特别适用于制备地毯的纤维中,在纺丝工艺期间,通常采用含有用于形成多个长丝的多个孔口的喷丝头板。当挤出长丝从喷丝头板出现时,采用气体,典型地空气的横流骤冷长丝。然后将长丝拉伸,非必要地变形和/或卷曲,非必要地采用再加热,和最终冷却,收集成纱线和卷绕到卷取线轴上。卷曲向纱线赋予更大的膨松度和,因此,向地毯赋予更大的膨松度。卷曲工艺涉及将一个或多个弯曲或变形置入纤维中,优选在交替方向上。一般情况下,然后在干燥环境中或在蒸汽存在下,卷曲的纤维曝露于热量以增加聚合物组分的结晶度和“定形”卷曲。
在此处本发明的进一步示例中,特别是当组分(a)是尼龙时,挤出步骤可包括如下步骤:(i)通过特征为加热、混合和输送区或其结合的挤出机,输送组合物以将组合物升高到优选260-330℃,更优选285-295℃的最终温度,(ii)将组合物通过体积控制的熔体泵,该泵加入多个喷丝头,喷丝头包括多个以期望长丝形状配置的孔,和其中调节喷丝头以产生许多挤出纤维,和(iii)将它们通过优选在10℃-20℃下操作的骤冷区,而冷却挤出的纤维。
在挤出之后,将长丝拉伸一次或多倍,优选两倍。也可以进行后成形处理如变形,卷曲,热定形,染色,膨化,缠结,涂敷,卷绕,切割和起绒。也可以将长丝加工成任何先前已知的形式,包括膨化连续长丝、短纤维、上述的结合、起绒和未起绒纱或线、和多长丝纱线,采用或不采用加捻。本发明纤维的粗糙表面提供更高的纤维-纤维间摩擦,导致加工短纤维成纱线的优点。
如前所述,本发明的热塑性组合物期望地在组分(a)基体中导致组分(b)吸着物的形成。在本发明纤维的拉伸时,或根据本发明的膜的取向时,一些上述吸着物独特地在纤维或膜表面上形成突出物或突起。在优选的实施方案中,这样的吸着物的短轴,或直径为0.2-3.0μm,基于体积平均和粒子或吸着物基本为椭圆体、球形、圆筒体、扁圆形、或“香肠”形,体积平均长度对直径比(纵横比)为1-20。已经发现这样的纤维形态在纤维或膜表面上导致期望的表面粗糙程度,优选足以改进一种或多种纤维或膜光学或物理性能,或成形或制造性能。
尽管不希望受理论的约束,相信获得的益处,特别在从使用上述组合物的纤维形成中,至少部分可归于在纤维成形工艺期间,在热塑性聚合物(a)的连续基体中,形成热塑性聚合物(b)分散、间断域的能力。特别地,相信通过使用数量相对低于热塑性聚合物(a)的热塑性聚合物(b),和容易在典型的纤维成形条件下形成必要的热性能,如分散,间断的域。如果采用热塑性聚合物(b)的更高浓度,可能形成在组分(a)整个连续相中延伸的其原纤网络,或其中组分(a)分散在组分(b)基体中的结构。此外,聚合物(b)的更高结晶温度保证纤维形成操作可在大于聚合物(a)冷却时结晶的温度(Tc)的温度下发生,因此在可拉伸的基体中产生相对结晶的吸着物,使得基体或连续聚合物的拉伸稀化在纤维表面上产生突起。吸着相粒子的小程度拉伸也可发生,使得可由于组分(b)而不是组分(a)的结晶而产生一些纤维性能如韧度和卷缩。
获得的纤维形态也由纺丝头设计、纺丝比、组分(c)的数量和效力、挤出机混合能力和其它物理和操作变量影响。更期望地,组合物在挤出和骤冷之后具有足够的熔体强度,使得可以从其在高线速率下,合适地在如下拉伸后速率下制备纤维:至少1000m/min,优选至少1500m/min,更优选至少2000m/min,和最优选至少2500m/min。进一步优选,获得的完全拉伸纤维的特征为至少1.0g/旦,更优选至少1.8g/旦的韧度。
如先前在本发明实施方案K中公开的那样,可以有益地形成双组分或多组分纤维或双层或多层膜,其中,例如可以与聚合物(a)相同的第一聚合物用于形成第一聚合物区,该第一聚合物区由一种或多种第二聚合物的一层或多层包覆或涂敷,至少一个这样的层包括先前公开的组合物。由于与纤维总体积相比降低涂料组合物的数量,在本发明的此实施方案中,组合物中组分(b)的数量可以增中到相对于在单组分纤维或膜中采用的两倍或甚至三倍,或甚至更多倍,而没有膜或纤维强度或成形性能的损失。即,这样组合物中组分(b)的数量可高至99wt%,如先前公开的那样。
纤维或获得的纱可以在后成形操作中染色。合适的染料包括有机溶剂载染料(分散染料)或含水染料,如酸染料、预金属化染料,和阳离子染料。例子包括单和二磺化酸染料,以及三苯基甲烷、吡唑啉酮、吖嗪、硝基和喹啉染料。优选的染料是单和二磺化酸染料。如需要可以采用多于一种染料,和如需要可以差别地染色纱线或条中的不同纤维。
在含水染色工艺中,优选首先采用通常包含碱如NaOH、KOH、NH30H的热水洗涤长丝、纤维或纱。热水洗涤的温度为60℃-80℃和应当足够热以除去任何残余的整理油,如任何润滑剂。然后,非必要地在高温下,合适地在80℃-100℃的浴温下,将长丝,纤维或纱通过染料浴0.1-30分钟的接触时间,非必要地随后进行加热以定形染料,洗涤,清洗和干燥。典型地在大气压下操作染料浴。
公知的是采用各种试剂处理合成纤维以增加或降低它们对于某些染料的亲合力。例如聚合物链可以由另外的反应性基团取代或缩短以得到更多的端基,因此提供增加的染料位置数目和获得的可染性增加。或者为降低一些合成纤维的可染性,将聚合物与封端剂反应以降低官能端基的数目和可获得性。有利地,这样的工艺可改变熔体性能和聚合物的结晶度,因此影响纤维的可纺性和以后改进纤维性能的能力。本发明提供降低从其形成的纤维可染性的方法,而不必须影响树脂的可纺性或纤维改性性能。可以使用常规淡染料和深染料技术实施本发明。
染料吸收由纤维的结晶结构影响。无定形聚合物区域一般比结晶聚合物区域更容易接收水基染料。纤维中大晶体的形成导致更大比例的无定形聚合物和相对更多非吸着的无定形区域。相对少晶体的形成降低非吸着无定形区域的数目和总无定形聚合物含量。在根据本发明的纤维中,组分(b)的另外吸着区域提供不同的晶体和依赖于由于组分(a)的结晶结构的晶体形态(具有固有不同的水分传输速率和平衡的水分含量),因此减轻来自不同纤维热历史中变化的染料吸收可变性。更特别地,与仅从或基本从组分(a)形成的纤维相比,本发明的纤维一般具有降低的瞬染速率。由于此相同原因,本发明的纤维固有地具有改进的耐污物性。
期望地,长丝或纤维为0.5旦-60旦,和优选1旦-30旦。纤维可以是短纤维、连续纤维、膨化连续长丝(“BCF”)、或其混合物,但优选为连续形式。根据公知技术从上述长丝或纤维制备纱线。
可以拉伸之前或之后将涂料涂敷到长丝上。合适的涂料包括润滑剂,抗静电剂,密封剂,和金属化涂料。由于本发明纤维的固有粗糙表面和关于用于后成形工艺的辊筒和导纱器的降低摩擦,对于根据本发明的加工要求降低数量的润滑剂或根本不需要润滑剂。如采用,整理剂的数量一般为0.5-2.5%的数量,基于总纤维重量。
拉伸本发明长丝的一种措施包括:(i)将骤冷的长丝加入到在逐渐增加速度下操作的多套导丝辊上,以因此使长丝承受期望的拉伸比。在优选的实施方案中,第一导丝辊在500-1000m/min(米每分钟),优选600m/min下操作和最终导丝辊在1200-6000m/min,优选至少1800m/min下操作。本领域技术人员理解可以变化这些拉伸条件而不影响本发明的可操作性。
可以使用任何合适的技术将纤维变形或卷曲。一种这样的工艺采用利用热空气的变形空气喷射以卷曲纤维。优选,变形喷射是在3.0-10.0巴(0.3-1.0MPa)空气压力和120℃-280℃温度下操作的分裂类型。在筛网或穿孔的转鼓上卷取卷曲的纤维,通过筛网或穿孔的转鼓拉动空气以冷却纤维和定形卷曲。或者,或另外,可以将多个长丝通过交织空气喷射,优选采用1.0-8.0巴(0.1-0.8MPa)的空气压力,以缠结长丝和向获得的纱线增加膨松度。在最后的操作中,将纤维或其结合物卷绕到圆筒形包装物、卷线轴或线轴上。合适地,膨化纤维的旦数为100-4000。
在进一步的实施方案中,可以将卷绕在单个包装物上的两个或多个纤维进行加捻步骤以形成多层纱线。合适地加捻步骤包括穿至少两个单独的,优选卷曲纤维到加捻器上,如由Verdol,Inc.或Volkmann,Inc.制造的那些。优选,制备600-8000旦与2-9捻每英寸的多层纱线,优选800-1500旦与3-6捻每英寸的两层纱线。合适地加捻器在5000-8000转每分钟的转轴速度下操作。熟练技术人员理解本发明的纤维也可以与一种或多种不同的纤维结合,采用或不采用加捻以制备具有期望性能的纱线。例如,可以制备由至少两种不同类型纤维组成的多层纱线,其中至少一种根据本发明的方法制备。剩余的纤维可以是常规天然或合成纤维或根据本发明的不同纤维。
在一些应用中,特别是对于地毯的制造,可以将纱线进行各种热处理以向纤维赋予最终水平的结晶度。热定形给纱线带来尺寸稳定性和改进的耐热性。对于加捻的多层纱线,热定形释放机械加捻应力,改进捻度并保持从这样加捻纱线制备的地毯外观。一般情况下,工艺涉及加热纱线到合适的温度,一般在张力不存在下,一定的时间和以一定的方式以达到期望的纱线性能。合适的热定形工艺包括Superba或Suesen工艺。
一般要求热定形工艺中时间和温度的密切控制以生产具有一致可染性的纱线。此外,许多纱线由于热定形工艺而收缩,因此增加旦数的可变性。有利地,根据本发明的纱线较不易于染色或产生光学条纹和因此更耐热定形工艺中的变化。此外,与常规纱线相比,在热定形,清洁、染色或其它工艺步骤期间,或在使用中,本发明的纱线和从基制备的获得商品经受较小的收缩。优选的纱线,特别是加捻的热定形多层纱线,是在130℃下热定形一分钟时,显示小于15%旦数降低的纱线。
与仅从或基本从组分(a)制备的纤维相比,根据本发明的纤维期望地具有更高的模量。引入根据本发明纱线的地毯特征为改进的耐污物性和耐染污性和增加的耐用性。当组分(a)包括低模量树脂,如聚酯时,特别强调此效果。由于如下事实:污物粒子不能与采用平滑表面纤维会发生的那么大部分纤维表面接触,本发明纤维的相对粗糙表面引起它的增强污物脱除性能。此外,纤维的粗糙表面在纱线束或地毯堆中将污物粒子支撑更高,其中它们可以更容易地由洗涤或抽真空除去。
可以使用本领域技术人员已知的标准织造技术的编织,本发明的纱线可用于织造或编织装饰应用的布。由于可通过使用本发明纤维和纱线获得的更高纤维对纤维摩擦力,从这些纤维制备的织物得到更均匀的织物结构,更小的条纹或闪烁,和更小的纬向条花。至少部分由于其表面性能,根据本发明纱线的加工性能也受益,导致降低的运行张力,改进的牵伸性,和降低的辊缠绕。
关于地毯的制造
本发明的纱线容易加工成地毯、垫子、和用于地板和墙壁覆盖应用。为生产地毯,将纱线,特别是加捻纱线植绒,编织,或熔粘到易曲折背衬上。获得的地毯,称为“坯布商品”,可以染色成适当的颜色。其后,将地毯的背侧采用合适的粘合剂或密封剂,如胶乳涂敷,和干燥以将植绒的纱线粘合到主背衬上。如需要,然后可将第二背衬连接到地毯的背侧。然后可将植绒的纱线非必要地进行已知的切割操作以形成起圈绒头、割绒、或起圈和割绒类型地毯。此外,可以将加捻多层纱线的多个端引入织物背衬以生产网纹表面,如要求以获得期望的地毯设计。
地毯的染色可以是间歇工艺或连续工艺,使用先前关于纤维或纱线染色讨论的染料。常规的深染料和淡染料技术,空间染色技术,以及编织-解编织染色技术都可以采用。
优选,将地毯通过含水染色单元,如购自Otting Company或KusterCorporation的那些而染色地毯。通过输送器使地毯通过单元。一般情况下,首先,例如将地毯通过向其中加入润湿剂或表面活性剂的水槽,而将地毯预润湿。然后将地毯在一对压料辊之间通过以除去过量水和然后与称为“溶液”的包含染料和染料助剂的介质接触。典型地,在酸染料工艺中,溶液的pH保持为4.5-8。将溶液喷淋到地毯上或由刮片从储槽涂敷。其后,地毯通过加热腔,如蒸汽加热容器以将染料固定到地毯上。如需要,可以在染色工艺同时或随后,将耐污物添加剂或阻污物剂,例如硅烷化合物包括在染料溶液中或涂敷到地毯上。常规的耐污物和耐染污技术可用于本发明的纤维,地毯和织物。
根据本发明的地毯或垫子优选显示至少一种如下属性:降低的出现染料条纹,降低的染色,降低的染污,改进的对清洁颜色坚牢度,改进的对紫外光颜色坚牢度,改进的手感,改进的回收,或改进的耐用性,在每种情况下相对于包括纤维的对比地毯或垫子,从缺乏热塑性聚合物(b)的组合物制备纤维。
扼要重述
以下是在此给出和公开的本发明具体实施方案的概述。
1.一种用于制备挤出纤维和膜的热塑性聚合物组合物,该组合物包括:
(a)86-92wt%的结晶温度Tc大于160℃的第一热塑性聚合物;
(b)14-8wt%的化学上不同于(a)结晶温度为Tc’的第二热塑性聚合物;和
(c)用于(a)和(b)的增容剂,
其中该百分比基于(a)和(b)的总和,和其中Tc比Tc’小至少5℃。
2.实施方案1的组合物,其中第一热塑性聚合物是聚酰胺或共聚酰胺和Tc’大于195℃。
3.实施方案1的组合物,其中第一热塑性聚合物是聚酰胺或共聚酰胺和第二热塑性聚合物是具有等规或间规立体结构的聚亚乙烯基芳族聚合物。
4.实施方案3的组合物,其中第一热塑性聚合物是尼龙6、尼龙6,6、或尼龙6和尼龙6,6的共聚物,第二热塑性聚合物是间规聚苯乙烯、苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基、卤素、或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物、或间规聚苯乙烯或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基、卤素、或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物的极性基团改性衍生物。
5.实施方案3的组合物,其中聚酰胺是相对粘度为30-180的尼龙6。
6.实施方案5的组合物,其中第二热塑性聚合物是间规聚苯乙烯、苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基或卤素取代的乙烯基芳族单体或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物、或间规聚苯乙烯或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基、卤素、或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物的极性基团改性衍生物。
7.实施方案5的组合物,其中第二热塑性聚合物的立构规整度大于95%和Mw大于50,000。
8.实施方案1的组合物,其黄度指数,YI小于10.0。
9.实施方案1的组合物,包括基于总组合物重量的0.1-10%增容剂c)。
10.实施方案9的组合物,其中增容剂是极性基团改性的亚乙烯基芳族均聚物或共聚物。
11.实施方案10的组合物,其中增容剂是极性基团改性的聚苯乙烯、一种或多种乙烯基芳族单体和一种或多种极性共聚单体的共聚物、苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基或卤素取代的乙烯基芳族单体或极性基团取代的乙烯基芳族单体的极性基团改性共聚物。
12.实施方案11的组合物,其中增容剂是马来酸酐改性或富马酸改性的苯乙烯均聚物或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基取代苯乙烯的马来酸酐改性或富马酸改性共聚物,该增容剂包含0.01-5.0mol%共聚的马来酸酐或富马酸官能度。
13.实施方案1-12的组合物,其中在从其形成纤维或膜之后,组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸大于0.2μm的吸着粒子。
14.实施方案13的组合物,其中在从其形成纤维或膜之后,组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.3-2.0μm的吸着粒子。
15.实施方案13的组合物,其中在从其形成纤维或膜之后,组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于3.0μm的吸着粒子。
16.实施方案14的组合物,其中在从其形成纤维或膜之后,组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于2.8μm的吸着粒子。
17.实施方案1-12的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.3-2.0μm的吸着粒子,和该纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
18.实施方案15的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
19.实施方案1-12的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维具有柔软的手感。
20.实施方案15的组合物,其中0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感。
21.实施方案1-12的组合物,其中组分(c)的数量范围为0-小于5wt%,基于组分(a)和组分(b)的结合重量,组分(c)中反应性、官能团(如果存在)的总数量为0.001-0.25mol%,基于组分(b)和组分(c)的总和。
22.实施方案15的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
23.实施方案19的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
24.实施方案20的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
25.实施方案1-12的组合物,另外包括基于总组合物重量0.1-10.0%的消光剂。
26.一种包括热塑性聚合物组合物的挤出和拉伸纤维,包括:
(a)76-97wt%的结晶温度Tc大于160℃的第一热塑性聚合物;
(b)24-3wt%的化学上不同于(a)结晶温度为Tc’的第二热塑性聚合物;和
(c)用于(a)和(b)的增容剂,
其中所述的百分比基于(a)和(b)的总和,其中Tc比Tc’小至少5℃。
27.实施方案26的纤维,其中第一热塑性聚合物是聚酰胺或共聚酰胺,Tc’大于195℃。
28.实施方案26的纤维,其中第一热塑性聚合物是聚酰胺或共聚酰胺和第二热塑性聚合物是具有等规或间规立体结构的聚亚乙烯基芳族聚合物。
29.实施方案28的纤维,其中第一热塑性聚合物是尼龙6或尼龙6,6、或尼龙6和尼龙6,6的共聚物,第二热塑性聚合物是间规聚苯乙烯、苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基、卤素、或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物、或间规聚苯乙烯或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基、卤素、或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物的极性基团改性衍生物。
30.实施方案27的纤维,其中聚酰胺是相对粘度为30-180的尼龙6。
31.实施方案30的纤维,其中第二热塑性聚合物是间规聚苯乙烯、苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基、卤素、或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物、或间规聚苯乙烯或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基、卤素、或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物的极性基团改性衍生物。
32.实施方案30的纤维,其中第二热塑性聚合物的立构规整度大于95%和Mw大于50,000。
33.实施方案26的纤维,其黄度指数,YI小于10.0。
34.实施方案26的纤维,包括基于总组合物重量的0.1-10%增容剂c)。
35.实施方案34的纤维,其中增容剂是极性基团改性的聚苯乙烯、一种或多种乙烯基芳族单体和一种或多种极性共聚单体的共聚物、苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基或卤素取代的乙烯基芳族单体或极性基团取代的乙烯基芳族单体的极性基团改性共聚物。
36.实施方案35的纤维,其中增容剂是极性基团改性的聚苯乙烯或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基或卤素取代的乙烯基芳族单体或极性基团取代的乙烯基芳族单体的极性基团改性共聚物。
37.实施方案36的纤维,其中增容剂是马来酸酐改性或富马酸改性的苯乙烯均聚物或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基取代苯乙烯的马来酸酐改性或富马酸改性共聚物,所述的增容剂包含0.01-5.0mol%共聚的马来酸酐或富马酸官能度。
38.实施方案26-37的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸大于0.2μm的吸着粒子。
39.实施方案38的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.3-2.0μm的吸着粒子。
40.实施方案38的纤维,其中组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于3.0μm的吸着粒子。
41.实施方案39的纤维,其中组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于2.8μm的吸着粒子。
42.实施方案26-37的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,该纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
43.实施方案40的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
44.实施方案26-37的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,该纤维具有柔软的手感。
45.实施方案40的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感。
46.实施方案26-37的纤维,其中组分(c)的数量范围为0-小于5wt%,基于组分(a)和组分(b)的结合重量,组分(c)中反应性、官能团(如果存在)的总数量为0.001-0.25mol%基于组分(b)和组分(c)的总和。
47.实施方案40的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
48.实施方案26-37的纤维,其中组合物包括:
80-95wt%组分(a);和
20-5wt%组分(b),基于(a)和(b)的总重量。
49.实施方案26-37的纤维,其中组合物包括:
86-92wt%组分(a);和
14-8wt%组分(b),基于(a)和(b)的总重量。
50.实施方案26-37的纤维,另外包括基于总组合物重量0.1-10.0%的消光剂。
51.一种用于制备挤出纤维和膜的热塑性聚合物组合物,该组合物基本由如下物质组成:
(a)65-97wt%的结晶温度Tc大于160℃的第一热塑性聚合物;和
(b)35-3wt%的化学上不同于(a)结晶温度为Tc’,并包括极性官能团的第二热塑性聚合物;
和非必要地一种或多种非聚合物添加剂。
52.实施方案51的组合物,其中第一热塑性聚合物是聚酰胺或共聚酰胺和Tc’大于195℃。
53.实施方案51的组合物,其中Tc比Tc’小至少5℃。
54.实施方案51的组合物,其中第一热塑性聚合物是尼龙6或尼龙6,6、或尼龙6和尼龙6,6的共聚物和第二热塑性聚合物是苯乙烯和一种或多种极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物、或间规聚苯乙烯或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基或卤素取代的乙烯基芳族单体或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物的极性基团改性衍生物。
55.实施方案52的组合物,其中聚酰胺是相对粘度为30-180的尼龙6。
56.实施方案51的组合物,其中第二热塑性聚合物是间规聚苯乙烯或苯乙烯和对甲基苯乙烯间规共聚物的极性基团改性衍生物。
57.实施方案51的组合物,其中第二热塑性聚合物的立构规整度大于95%和Mw大于50,000。
58.实施方案51的组合物,其黄度指数,YI小于10.0。
59.实施方案51的组合物,基本由5.0-20wt%组分(b)组成。
60.实施方案59的组合物,基本由8-14wt%组分(b)组成。
61.实施方案56的组合物,其中第二组分是马来酸酐改性或富马酸改性的间规聚苯乙烯或马来酸酐改性或富马酸改性的苯乙烯和对甲基苯乙烯间规共聚物。
62.实施方案61的组合物,其中组分(b)包含0.01-5.0mol%共聚的马来酸酐或富马酸官能度。
63.实施方案51-62的组合物,其中在从其形成纤维或膜之后,组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸大于0.2μm的吸着粒子。
64.实施方案63的组合物,其中在从其形成纤维或膜之后,组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.3-2.0μm的吸着粒子。
65.实施方案63的组合物,其中在从其形成纤维或膜之后,组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于3.0μm的吸着粒子。
66.实施方案64的组合物,其中在从其形成纤维或膜之后,组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于2.8μm的吸着粒子。
67.实施方案51-62的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,所述的纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
68.实施方案65的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,所述的纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
69.实施方案51-62的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维具有柔软的手感。
70.实施方案65的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感。
71.实施方案51-62的组合物,其中组分(b)中的极性基团是反应性极性官能团,其存在量为组分(b)的0.001-0.25mol%。
72.实施方案65的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
73.实施方案69的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
74.实施方案70的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
75.实施方案51-62的组合物,另外包括基于总组合物重量0.1-10.0%的消光剂。
76.一种包括热塑性聚合物组合物的挤出和拉伸纤维,基本由如下物质组成:
(a)65-97wt%的结晶温度Tc大于160℃的第一热塑性聚合物;和
(b)35-3wt%的化学上不同于(a)结晶温度为Tc’,并包括极性官能团的第二热塑性聚合物;
和非必要地一种或多种非聚合物添加剂。
77.实施方案76的纤维,其中第一热塑性聚合物是聚酰胺或共聚酰胺和Tc’大于195℃。
78.实施方案76的纤维,其中Tc比Tc’小至少5℃。
79.实施方案76的纤维,其中第一热塑性聚合物是尼龙6或尼龙6,6,第二热塑性聚合物是苯乙烯和一种或多种极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物、或间规聚苯乙烯或苯乙烯和一种或多种环C1-5烷基或卤素取代的乙烯基芳族单体或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物的极性基团改性衍生物。
80.实施方案77的纤维,其中聚酰胺是相对粘度为30-180的尼龙6。
81.实施方案76的纤维,其中第二热塑性聚合物是间规聚苯乙烯或苯乙烯和对甲基苯乙烯间规共聚物的极性基团改性衍生物。
82.实施方案76的纤维,其中第二热塑性聚合物的立构规整度大于95%和Mw大于50,000。
83.实施方案76的纤维,其黄度指数,YI小于10.0。
84.实施方案76的纤维,基本由5.0-20wt%组分(b)组成。
85.实施方案84的纤维,基本由8-14wt%组分(b)组成。
86.实施方案81的纤维,其中第二组分是马来酸酐改性或富马酸改性的间规聚苯乙烯或马来酸酐改性或富马酸改性的苯乙烯和对甲基苯乙烯的间规共聚物。
87.实施方案86的纤维,其中组分(b)包含0.01-5.0mol%共聚的马来酸酐或富马酸官能度。
88.实施方案76-87的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸大于0.2μm的吸着粒子。
89.实施方案88的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.3-2.0μm的吸着粒子。
90.实施方案88的纤维,其中组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于3.0μm的吸着粒子。
91.实施方案89的纤维,其中组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于2.8μm的吸着粒子。
92.实施方案76-87的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,所述的纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
93.实施方案90的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
94.实施方案76-87的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维具有柔软的手感。
95.实施方案90的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感。
96.实施方案76-87的纤维,其中组分(b)中的极性基团是反应性极性官能团,其存在量为组分(b)的0.001-0.25mol%。
97.实施方案90的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
98.实施方案94的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
99.实施方案95的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
100.实施方案76-87的纤维,另外包括基于总组合物重量的0.1-5.0%的消光剂。
101.一种包括热塑性聚合物组合物的挤出、拉伸和卷缩纤维,基本由如下物质组成:
(a)65-97wt%的结晶温度Tc大于160℃的第一热塑性聚合物;和
(b)35-3wt%的化学上不同于(a)结晶温度为Tc’,并包括极性官能团的第二热塑性聚合物;
和非必要地一种或多种非聚合物添加剂。
102.实施方案101的纤维,其中第一热塑性聚合物是聚酰胺或共聚酰胺和Tc’大于195℃。
103.实施方案101的纤维,其中Tc比Tc’小至少10℃。
104.实施方案101的纤维,其中第一热塑性聚合物是尼龙6或尼龙6,6,第二热塑性聚合物是苯乙烯和一种或多种极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物、或间规聚苯乙烯或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基或卤素取代的乙烯基芳族单体或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物的极性基团改性衍生物。
105.实施方案102的纤维,其中聚酰胺是相对粘度为30-180的尼龙6。
106.实施方案101的纤维,其中第二热塑性聚合物是间规聚苯乙烯或苯乙烯和对甲基苯乙烯间规共聚物的极性基团改性衍生物。
107.实施方案101的纤维,其中第二热塑性聚合物的立构规整度大于95%和Mw大于50,000。
108.实施方案101的纤维,其黄度指数,YI小于10.0。
109.实施方案101的纤维,基本由5.0-20wt%组分(b)组成。
110.实施方案109的纤维,基本由8-14wt%组分(b)组成。
111.实施方案101的纤维,其中组分(b)是马来酸酐改性或富马酸改性的间规聚苯乙烯或马来酸酐改性或富马酸改性的苯乙烯和对甲基苯乙烯的间规共聚物。
112.实施方案111的纤维,其中组分(b)包含0.01-5.0mol%富马酸官能度的共聚的马来酸酐。
113.实施方案101-112的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸大于0.2μm的吸着粒子。
114.实施方案113的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.3-2.0μm的吸着粒子。
115.实施方案113的纤维,其中组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于3.0μm的吸着粒子。
116.实施方案114的纤维,其中组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于2.8μm的吸着粒子。
117.实施方案101-112的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
118.实施方案115的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
119.实施方案101-112的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维具有柔软的手感。
120.实施方案115的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感。
121.实施方案101-112的纤维,其中组分(b)中的极性基团是反应性极性官能团,其存在量为组分(b)的0.001-0.25mol%。
122.实施方案115的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
123.实施方案119的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
124.实施方案120的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
125.实施方案101-112的纤维,另外包括基于总组合物重量0.1-10.0%的消光剂。
126.一种包括两个或多个纵向共延伸聚合物域的多组分纤维,至少一个这样的域包括热塑性聚合物共混物,该共混物包括:
(a)50-99wt%的结晶温度Tc大于160℃的第一热塑性聚合物;
(b)50-1wt%的化学上不同于(a)的结晶温度为Tc’的第二热塑性聚合物;和非必要地,
(c)用于(a)和(b)的增容剂,
其中该百分比基于(a)和(b)的总和,和其中Tc比Tc’小至少5℃。
127.实施方案126的纤维,其中共混物的第一热塑性聚合物是聚酰胺或共聚酰胺,Tc’大于195℃。
128.实施方案126的纤维,其中共混物的第一热塑性聚合物是聚酰胺或共聚酰胺,第二热塑性聚合物是具有等规或间规立体结构的聚亚乙烯基芳族聚合物。
129.实施方案128的纤维,其中共混物的第一热塑性聚合物是尼龙6或尼龙6,6,第二热塑性聚合物是间规聚苯乙烯、苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基、卤素、或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物、或间规聚苯乙烯或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基、卤素、或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物的极性基团改性衍生物。
130.实施方案128的纤维,其中聚酰胺是相对粘度为30-180的尼龙6。
131.实施方案130的纤维,其中第二热塑性聚合物是间规聚苯乙烯、苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基、卤素、或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物、或间规聚苯乙烯或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基或卤素取代的乙烯基芳族单体、或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物的极性基团改性衍生物。
132.实施方案130的纤维,其中第二热塑性聚合物的立构规整度大于95%和Mw大于50,000。
133.实施方案126的纤维,它是芯/护套纤维和共混物包括护套。
134.实施方案126的纤维,其中共混物包括基于总组合物重量0.1-10%的增容剂c)。
135.实施方案134的纤维,其中增容剂是极性基团改性的聚苯乙烯、一种或多种乙烯基芳族单体和一种或多种极性共聚单体的共聚物、苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基或卤素取代的乙烯基芳族单体或极性基团取代的乙烯基芳族单体的极性基团改性共聚物。
136.实施方案135的纤维,其中增容剂是极性基团改性的聚苯乙烯或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基或卤素取代的乙烯基芳族单体或极性基团取代的乙烯基芳族单体的极性基团改性共聚物。
137.实施方案136的纤维,其中增容剂是马来酸酐改性或富马酸改性的苯乙烯均聚物或苯乙烯和一种或多种C1-10环烷基取代苯乙烯的马来酸酐改性或富马酸改性共聚物,该增容剂包含0.01-5.0mol%共聚的富马酸官能度的马来酸酐。
138.实施方案126-137的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸大于0.2μm的吸着粒子。
139.实施方案138的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.3-2.0μm的吸着粒子。
140.实施方案138的纤维,其中组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于3.0μm的吸着粒子。
141.实施方案139的纤维,其中组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于2.8μm的吸着粒子。
142.实施方案126-137的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,所述纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
143.实施方案140的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
144.实施方案126-137的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维具有柔软的手感。
145.实施方案140的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感。
146.实施方案126-137的纤维,其中组分(c)的数量范围为0-小于5wt%,基于组分(a)和组分(b)的结合重量,组分(c)中反应性,官能团(如果存在)的总数量为0.001-0.25mol%基于组分(b)和组分(c)的总和。
147.实施方案140的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
148.实施方案126-137的纤维,其中所述的共混物组合物包括:
80-95wt%组分(a);和
20-5wt%组分(b),基于(a)和(b)的总重量。
149.实施方案133的纤维,其中芯包括尼龙6或尼龙6,6。
150.实施方案126-137的纤维,另外包括基于总组合物重量0.1-10.0%的消光剂。
151.一种包括热塑性聚合物组合物的挤出和拉伸纤维或挤出和拉伸膜,包括:
(a)76-97wt%的结晶温度Tc大于160℃的第一热塑性聚合物;
(b)24-3wt%的化学上不同于(a)结晶温度为Tc’的第二热塑性聚合物;和非必要地,
(c)用于(a)和(b)的增容剂,
其中该百分比基于(a)和(b)的总和,和通过如下方式制备该热塑性聚合物组合物:熔融和混合主要包括组分(a)的基础树脂与主要包括组分(b)的浓缩物树脂和非必要地组分(c)和进一步非必要地,少量组分(a);和
以纤维的形式挤出和拉伸获得的熔融热塑性聚合物组合物或以膜的形式挤出和拉伸获得的熔融热塑性聚合物组合物。
152.实施方案151的纤维或膜,其中由引入拉伸流动混合的熔体混合工艺制备热塑性组合物。
153.实施方案151的纤维或膜,其中Tc比Tc’小至少10℃
154.实施方案151的纤维或膜,其中第一热塑性聚合物是尼龙6或尼龙6,6、或尼龙6和尼龙6,6的共聚物,和第二热塑性聚合物是苯乙烯和一种或多种极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物、或间规聚苯乙烯或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基或卤素取代的乙烯基芳族单体或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物的极性基团改性衍生物。
155.实施方案154的纤维或膜,其中组分(a)包括相对粘度为30-180的尼龙6。
156.实施方案151的纤维或膜,其中第二热塑性聚合物是间规聚苯乙烯或苯乙烯和对甲基苯乙烯间规共聚物的极性基团改性衍生物。
157.实施方案151的纤维或膜,其中第二热塑性聚合物的立构规整度大于95%和Mw大于50,000。
158.实施方案151的纤维或膜,其黄度指数,YI小于10.0。
159.实施方案151的纤维或膜,基本由5.0-20wt%的组分(b)组成。
160.实施方案159的纤维或膜,包括8-14wt%的组分(b)。
161.实施方案151的纤维或膜,其中组分(b)是马来酸酐改性或富马酸改性的苯乙烯均聚物或苯乙烯和对甲基苯乙烯的共聚物。
162.实施方案161的纤维或膜,其中组分(b)包含0.01-5.0mol%共聚的马来酸酐或富马酸官能度。
163.实施方案151-162的纤维或膜,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸大于0.2μm的吸着粒子。
164.实施方案163的纤维或膜,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.3-2.0μm的吸着粒子。
165.实施方案163的纤维或膜,其中组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于3.0μm的吸着粒子。
166.实施方案164的纤维或膜,其中组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于2.8μm的吸着粒子。
167.实施方案151-162的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
168.实施方案165的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
169.实施方案151-162的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维具有柔软的手感。
170.实施方案165的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感。
171.实施方案151-162的纤维,其中组分(c)的数量范围为0-小于5wt%,基于组分(a)和组分(b)的结合重量,组分(c)中反应性、官能团(如果存在)的总数量为0.001-0.25mol%,基于组分(b)和组分(c)的总和。
172.实施方案165的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
173.实施方案169的纤维或膜,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
174.实施方案170的纤维或膜,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
175.实施方案151-162的纤维,另外包括基于总组合物重量0.1-5.0%的消光剂。
实施例
提供以下实施例用于说明而不是限制的目的,以下实施例并不排除任何另外添加剂或组分的存在。除非有相反的描述,在整个说明书所述的所有份数和百分比基于重量。在实施例中,其中采用如下设备,工艺和材料。
混炼设备
Werner-Pfleiferer ZSK 40mm直径,L/D比例34∶1,大约1.4米长的排气式双螺杆混炼挤出机用于制备如下实施例的组合物。标准混炼挤出机设定值如下:
表A.用于合金制造的混炼条件
进料速率1bs/hr(kg/hr) | RPM | 转矩% | 区2℃ | 区3℃ | 区4℃ | 区5℃ | 区6-8℃ | 模头℃ | 熔体℃ |
180(81.6) | 300 | 65-75 | 180-190 | 230-260 | 263-280 | 275-290 | 285-300 | 300 | 300 |
将熔融聚合物共混物通过多孔模头挤出成0.32cm直径的圆筒形条,在水浴中在环境温度下冷却,和在两个空气喷射流之间通过以除去夹带的水。然后将条加入到切割机中,切割机将条切割成长度为2.8mm和直径为2.1mm的圆筒形碎片。在使用之前,将共混物碎片在循环干燥剂干燥器中,在90℃下干燥最小8-12小时。使用两种混炼程序。母料程序由在第一混炼过程中混合分散相聚合物和增容剂组成。将获得的碎片在第二过程之前干燥,其中将母料与连续相聚合物混炼以生产最终共混物粒料。单过程程序由如下操作组成:在单一过程中通过混炼机混合所有三种组分,分散相聚合物,增容剂,和连续相聚合物以生产最终共混物粒料。
Werner-Pfleiferer ZSK 30mm直径,L/D比例30∶1,大约0.9米长的排气式双螺杆混炼挤出机用于制备如下实施例的组合物。标准混炼挤出机设定值如下:
表B.用于合金制造的混炼条件
进料速率1bs/hr(kg/hr) | RPM | 转矩% | 区1℃ | 区2℃ | 区3℃ | 区4℃ | 区5℃ | 模头℃ | 熔体℃ |
45(20.4) | 300 | 65-75 | 150-160 | 205-215 | 280-290 | 285-290 | 285-290 | 305 | 315 |
将熔融聚合物共混物通过多孔模头挤出成0.32cm直径的圆筒形条,在水浴中在环境温度下冷却,和在两个空气喷射流之间通过以除去夹带的水。然后将条加入到切割机中,切割机将条切割成长度为2.8mm和直径为2.1mm的圆筒形碎片。在使用之前,将共混物碎片在循环干燥剂干燥器中,在90℃下干燥最小8-12小时。使用两种混炼程序。母料程序由在第一混炼过程中混合分散相聚合物和增容剂组成。将获得的碎片在第二过程之前干燥,其中将母料与连续相聚合物混炼以生产最终共混物粒料。单过程程序由如下操作组成:在单一过程中通过混炼机混合所有三种组分,分散相聚合物,增容剂,和连续相聚合物以生产最终共混物粒料。
纤维形成设备
实验室规模和商业规模多长丝,纤维纺丝设备两者用于制备纤维。将聚合物组合物在使用之前干燥和在干燥氮气垫下加入到挤出机中。如指示进行拉伸和变形操作。
实验室连续长丝(CF)线
纤维形成挤出机是长度对直径比(L/D)为30∶1,装配有4个电区域加热器的25mm直径单螺杆挤出机。在它之后是计量泵和含有烧结金属过滤器的纺丝组合件。纺丝组合件装配有含有24个圆孔的纤维喷丝头。长丝通过横流骤冷腔落下和然后卷取到两个加热的导丝辊上。使用标准卷绕机,将24长丝纱线卷绕到圆筒形卷装上。
中试膨化连续长丝(BCF)线
挤出机是长度对直径比(L/D)为30∶1,装配有4个电区域加热器的30mm直径单螺杆挤出机。在它之后是计量泵和含有烧结金属过滤器的纺丝组合件。纺丝组合件装配有含有72个三叶形模头的纤维喷丝头,它产生改进比为1.8-2.3的纤维。通过热电偶测量挤出机区1-4(加料喉道到输送端),纺丝组合件的温度,和产物熔体温度。在挤出之后,熔融纤维通过横流骤冷腔落下以固化成未拉伸连续长丝纱线。除非另外说明,骤冷是在15℃空气中。将未拉伸的骤冷连续长丝纱线在具有实施例中给出的各自温度和表面速度的缓慢第一导丝辊和快速第二导丝辊之间拉伸。然后将拉伸的纱线引入热空气变形机管中,其中使它承受加热的湍流空气以将连续长丝转化成膨体连续长丝(BCF)。BCF纱线的膨化“栓塞”离开变形管到穿孔的冷却转鼓上,它通过真空经热变形栓塞拉动环境空气。将冷却的BCF纱线束输送到交织喷射流中以生产缠结纱线。除非另外说明,然后使用在1000米/分钟下操作的标准卷绕机,将BCF纱线卷绕到圆筒形卷装上。
中试连续长丝(CF)线
挤出机是长度对直径比(L/D)为30∶1,装配有4个电区域加热器的30mm直径单螺杆挤出机。在它之后是计量泵和含有烧结金属过滤器的纺丝组合件。纺丝组合件装配有含有72个直径为0.25mm圆形模头的纤维喷丝头。通过热电偶测量挤出机区1-4(加料喉道到输送端),纺丝组合件的温度,和产物熔体温度。在挤出之后,熔融纤维通过横流骤冷腔落下以固化成未拉伸连续长丝纱线。除非另外说明,骤冷是在15℃空气中。将未拉伸的骤冷连续长丝纱线在具有实施例中给出的各自温度和表面速度的缓慢第一导丝辊和快速第二导丝辊之间拉伸。然后使用标准卷绕机,将拉伸的纱线卷绕到圆筒形卷装上。
商业膨化连续长丝(BCF)线
在地毯工业通常的商业规模BCF纺丝线上纺丝纤维。纺丝线使用三个直径为75mm和长度对直径比(L/D)为30∶1的单螺杆挤出机。每个挤出机装配有计量泵和含有烧结金属过滤器的纺丝组合件。纺丝组合件装配有含有57个三叶形模头的纤维喷丝头。挤出机区1-5(加料喉道到输送端)的温度情况,纺丝头温度,和聚合物熔体温度在实施例中给出。在挤出之后,熔融纤维通过横流骤冷腔落下以固化成未拉伸连续长丝纱线,和除非另外说明,在16℃空气中骤冷。将未拉伸的骤冷连续长丝纱线束在具有实施例中给出的各自温度和表面速度的缓慢第一导丝辊和快速第二导丝辊之间拉伸。
然后将拉伸的纱线引入热空气变形机管中,其中使它承受加热的湍流空气以将连续长丝转化成膨体连续长丝(BCF)。BCF纱线的膨化“栓塞”离开变形管到穿孔的冷却转鼓上,它通过真空经热变形栓塞拉动环境空气。将冷却的BCF纱线栓塞输送到交织喷射流中,以生产用于随后加工成植绒地毯纱线的足够缠结。然后使用标准卷绕机,将纱线卷绕到圆筒形卷装上。
原材料
用于实施例的原材料识别如下。
组分(a)
N-6 RV151:相对粘度为151,最大0.08wt%水分,最大1.5wt%可水萃取物,和2.5×2.5mm碎片尺寸的尼龙-6均聚物(CAS25038-54-4)(类型2700,购自DSM Company)
N-6 RV38:相对粘度为38的尼龙-6均聚物(CAS 25038-54-4)(购自DSM Company的AkulonTMK222-D)。
N-6,6 RV50:尼龙6,6均聚物(CAS 32131-17-2),Tm=267℃,(产物#181129,购自Sigma-Aldrich Company)。
N-6,6 RV250:尼龙6,6均聚物(CAS 32131-17-2),高粘度,挤出等级,相对粘度230-280(产物#429171,购自Sigma-Aldrich Company)。
N-6/6,6:尼龙6/尼龙6,6共聚物(CAS 24993-04-2),Tm=250℃,(产物#42,924-4,购自Sigma-Aldrich Company)。
组分(b)
SPS1:目标Mw为250,000(凝胶渗透色谱),在300℃下在1.2kg负荷下(ASTM D-1238)的熔体流动速率(MFR)为13g/10min的间规聚苯乙烯均聚物,和间同规整度大于96%(QUESTRATMQA101,购自The DowChemical Company)
SPS2:目标Mw为350,000(凝胶渗透色谱),在300℃下在1.2kg负荷下(ASTM D-1238)的熔体流动速率(MFR)为4g/10min的间规聚苯乙烯均聚物,和间同规整度大于96%(QUESTRATMQA102,购自The Dow ChemicalCompany)
SPM1:苯乙烯和7wt%对甲基苯乙烯的间规共聚物,目标Mw为325,000(凝胶渗透色谱)(QUESTRATMMA406,购自The Dow ChemicalCompany)
SPM2:苯乙烯和4wt%对甲基苯乙烯的间规共聚物,Tc=257℃
SPM3:苯乙烯和0.7wt%对甲基苯乙烯的间规共聚物
SPM4:苯乙烯和10wt%对甲基苯乙烯的间规共聚物,Tc=246℃
组分(b)和/或组分(c)
MGSPM1:在ZSK40双螺杆挤出机中,在300℃下通过熔体混合如下物质制备的苯乙烯和对甲基苯乙烯的马来酸化间规共聚物:95wt%SPM1,3.0wt%富马酸,和2.0wt%2,3-二甲基,2,3-二苯基丁烷,自由基引发剂。通过付里叶变换红外分析(FTIR),获得的酸酐基团接枝含量是0.5wt%。
MGSPM2:在ZSK40双螺杆挤出机中,在300℃下通过熔体混合如下物质制备的苯乙烯和对甲基苯乙烯的马来酸化间规共聚物:95wt%SPM2,3.0wt%富马酸,和2.0wt%2,3-二甲基,2,3-二苯基丁烷,自由基引发剂。通过付里叶变换红外分析(FTIR),获得的酸酐基团接枝含量是0.3wt%。
MGSPM3:在ZSK40双螺杆挤出机中,在300℃下通过熔体混合如下物质制备的苯乙烯和对甲基苯乙烯的马来酸化间规共聚物:95wt%SPM3,3.0wt%富马酸,和2.0wt%2,3-二甲基,2,3-二苯基丁烷,自由基引发剂。通过付里叶变换红外分析(FTIR),获得的酸酐基团接枝含量是0.2wt%。
MGSPS2:在ZSK40双螺杆挤出机中,在300℃下通过熔体混合如下物质制备的马来酸化间规均聚物:95wt%SPS2,3.0wt%富马酸,和2.0wt%2,3-二甲基,2,3-二苯基丁烷,自由基引发剂。通过付里叶变换红外分析(FTIR),获得的羰基接枝含量是0.34wt%。
FAPPO1:包含0.8wt%接枝富马酸的富马酸接枝聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)(PPO)
FAPPO2:包含1.6wt%接枝富马酸和10wt%间规聚苯乙烯(SPS1)的富马酸接枝聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)(PPO)
SMA1:熔融指数为1.7g/10min(230℃/2.16kg,ASTM D-1238)和包含7wt%马来酸酐的苯乙烯/马来酸酐无规共聚物(SMA)(CAS9011-13-6)
SMA2:包含由FTIR分析的0.2wt%马来酸酐含量的苯乙烯和马来酸酐无规共聚物
SMA3:包含由FTIR分析的1.5wt%马来酸酐含量的苯乙烯和马来酸酐无规共聚物
SMA4:包含由FTIR分析的0.5wt%马来酸酐含量的苯乙烯和马来酸酐无规共聚物
以上组分可另外包含公称数量的一种或多种添加剂,如抗氧剂,润滑剂,防粘连剂,稳定剂,成核剂和颜料。
测试方法
除非另外说明,采用如下测试方法。
根据ASTM D3822-96测量韧度。
根据ASTM D3822-96测量伸长率。
根据ASTM D3822-96测量模量(扬氏模量)。
根据公式:收缩率=100×[(Dahs-Dbhs)/Dbhs],从热定形之前和之后的线密度(旦)差异计算收缩率,
其中Dbhs是在热定形之前的样品旦数和Dahs是在热定形之后的样品旦数。
使用毛细管粘度计(Cannon Ubbelohde,II-类型,尺寸200A)同时设定为25℃的恒温浴中悬挂粘度计,测量相对粘度。在毛细管粘度计中测量聚合物溶液和溶剂的流动时间。由公式:ηrel.=T/T0确定相对粘度
其中ηrel.=相对粘度
T=以秒计的溶液流动时间
T0=以秒计的溶剂流动时间
通过DSC测量冷却时的结晶温度(Tc)。将大约10mg聚合物粒料称重(到0.001mg)入铝DSC盘中,采用盖子卷曲,和放入装配有TAInstruments型号#920自动进样器和TA Instruments Universal V3.0E软件的TA Instruments差示扫描量热计,型号#910中。将含有卷曲盖子的相同空白铝盘放入参考池中。将样品在20℃/分钟的速率下加热到320℃,在320℃下保持5分钟,然后在20分钟内冷却到150℃。获得热流(瓦每克)对温度的图。
可以观察到如下转变:
Tg=玻璃化转变,二级转变
Tch=在加热固体聚合物时结晶的峰值热流温度,一级放热转变
Tm=在加热固体聚合物期间熔融的峰值热流温度,一级吸热转变
Tc=在冷却固体聚合物时结晶的峰值热流温度,一级放热转变
以上述方式测试的各种材料的Tc见表1。
表1
材料 | Tc℃ |
SPS1 | 238 |
SPS2 | 226 |
SPM1 | 195 |
SPM2 | 225 |
SPM4 | 199 |
N-6 RV151 | 166 |
N-6 RV38 | 172 |
N-6,6 RV50 | 215 |
N-6,6 RV250 | 210 |
N-6/6,6 | 207 |
实施例1-3,A,和B-由激光散射的光泽确定
五人光泽组用于定量化染色膨体连续长丝纤维样品的光泽。将BCF纤维染成深橄榄绿色以进行容易相比于努力评定亮白BCF纤维的光泽评定。与数字等级标度一起使用五个标准物。一(1)的等级用于指示相似于采用羊毛纤维发现的完全无光。五(5)的等级用于指示完全亮尼龙6样品。等级为二(2),三(3),和四(4)的标准物然后选择为中间点。也由在此公开的激光散射技术测量纤维的单个样品。
将表2中公开的组合物制备和纺丝成纤维。在40mm双螺杆挤出机上,使用母料程序制备实施例1和2的组合物。在40mm双螺杆挤出机上,使用单一过程程序制备实施例3和A。
表2
Ex. | 组分(a)a% | 组分(b)b% | 组分(c)c% |
1 | 76.4 | 20 | 3.6 |
2 | 87.3 | 10 | 2.7 |
3 | 87.3 | 10 | 2.7 |
A* | 96.35 | 0 | 3.65 |
B* | 100 | 0 | 0 |
a 尼龙N-6
b SPS2
c FAPPO1
*对比的,不是本发明的实施例
使用中试BCF纺丝线,将以上组合物纺丝成包含72个长丝和旦数大约为1200的纱线。纱线显示从完全光亮到完全无光的光泽范围。将纱线指定为如下的相对光泽等级:
5=尼龙6=完全光亮对比B
4=对比A
3=实施例2
2=实施例1
1=完全无光的,实施例3
此外,由激光散射分析商业BCF样品。将这些相同的BCF纤维也染色成深橄榄绿和由光泽组评级。采用的商业样品和相应的光泽组等级是:
C1*DuPont 1710-94-0-896AS半无光(2.9的光泽组等级)
C2*DuPont 1105-136-0-615(1.8的光泽组等级)
C3*DuPont 1340-68-0-416A(2.2的光泽组等级)
C4*DuPont 1430-68-0-P1369光亮(4.1的光泽组等级)
C5*DuPont 1425-124-0-P1365中等无光(1.9的光泽组等级)
在表3中给出五个光泽组标准物和以上五个商业BCF样品的散射比。在图12中提供光泽组等级和激光散射比(与对其计算的线性拟合一起)的图。由激光散射测量的散射比,Rs与由光泽组确定的光泽成反比。具体地,光泽=(-10.906)Rs+7.1675采用R2=0.9065给出线性拟合。根据本发明的纤维具有小于4的光泽组等级,它相应于0.29或更高的散射比。在表3中包含结果。
表3
Ex. | 光泽组等级 | 散射比 | 备注 |
1 | 1(指定的) | 0.552 | 完全无光 |
2 | 2(指定的) | 0.488 | |
3 | 3(指定的) | 0.414 |
A** | 4(指定的) | 0.333 | |
B** | 5(指定的) | 0.232 | 完全光亮 |
C1** | 2.9 | 0.338 | 半无光 |
C2** | 1.8 | 0.523 | |
C3** | 2.2 | 0.442 | |
C4** | 4.1 | 0.254 | 光亮 |
C5** | 1.9 | 0.438 | 中等无光 |
**示例分析技术但不是本发明的组合物
为进一步确证用于纤维分析的激光散射技术,将包含各种水平已知消光剂,TiO2的几个尼龙6共混物在30mm双螺杆挤出机上混炼和在实验室连续长丝线上,使用先前所述基本相同的条件成形为纤维并分析。组合物详细情况和结果包含在表4中,和也包含在图13中。
表4
Ex. | TiO2水平 | 散射比 | 备注 |
D1** | 0 | 0.228 | 光亮尼龙 |
D2** | 460ppm | 0.320 | |
D3** | 720ppm | 0.367 | |
D4** | 950ppm | 0.388 | |
D5** | 1120ppm | 0.415 | |
D6** | 1340ppm | 0.456 |
**示例分析技术但不是本发明的组合物
散射比,Rs对TiO2水平的图显示优异的关联。具体地,拟合到公式:Rs=(164.6)w+0.2364,其中w是以重量百分比的TiO2含量,得到关联因子平方,R2=0.9895。在图中,也可以看出0.29的散射比相应于325ppm的TiO2水平。
实施例4-15和E-分散相水平对光泽和韧度的影响
对于各种组合物测量分散相含量对光泽和韧度的影响。在30mm双螺杆挤出机上,使用对于表5中给出组合物的母料程序,制备实施例4-15的组合物。在实验室连续长丝线上,使用表6中给出的条件,纺丝本发明实施例4-15和对比例E的纤维。
表5
Ex. | 组分(a)a(%) | 组分(b)b(%) | 组分(c)c(%) |
E* | 100 | ||
4 | 92.5 | 5 | 2.5c |
5 | 86.8 | 10 | 3.2c |
6 | 81.3 | 15 | 3.7c |
7 | 75.8 | 20 | 4.2c |
8 | 70.4 | 25 | 4.6c |
9 | 65 | 30 | 5.0c |
10 | 90.7 | 7 | 2.3d |
11 | 87.4 | 10 | 2.6d |
12 | 81.9 | 15 | 3.1d |
13 | 76.4 | 20 | 3.6d |
14 | 71 | 25 | 4.0d |
15 | 65.5 | 30 | 4.5d |
*对比的,不是本发明的实施例
a 尼龙N-6
b SPS2
c MGSPM1
d FAPPO1
表6
Ex. | 挤出机区情况(℃) | 纺丝组合件(℃) | 熔体温度(℃) | 组合件压力(MPa) | 慢导丝辊速度(m/min) | 快导丝辊速度(m/min) | 拉伸比 | 纱线(旦) | |||
1 | 2 | 3 | 4 | ||||||||
E* | 275 | 280 | 265 | 265 | 265 | 269 | 5.3 | 250 | 750 | 3.0 | 294/24 |
4 | 290 | 320 | 320 | 305 | 300 | 304 | 2.1 | 250 | 750 | 3.0 | 263/24 |
5 | 290 | 320 | 320 | 305 | 300 | 305 | 2.3 | 250 | 750 | 3.0 | 280/24 |
6 | 290 | 320 | 320 | 305 | 300 | 305 | 2.4 | 250 | 750 | 3.0 | 285/24 |
7 | 290 | 320 | 320 | 305 | 300 | 305 | 2.4 | 250 | 750 | 3.0 | 291/24 |
8 | 290 | 320 | 320 | 305 | 300 | 305 | 2.5 | 250 | 750 | 3.0 | 285/24 |
9 | 290 | 320 | 320 | 305 | 300 | 305 | 2.7 | 250 | 500 | 2.0 | 414/24 |
10 | 290 | 320 | 320 | 305 | 300 | 304 | 2.6 | 250 | 750 | 3.0 | 288/24 |
11 | 290 | 320 | 320 | 305 | 300 | 304 | 2.4 | 250 | 750 | 3.0 | 283/24 |
12 | 290 | 320 | 320 | 305 | 300 | 305 | 3.2 | 250 | 750 | 3.0 | 285/24 |
13 | 290 | 320 | 320 | 305 | 300 | 305 | 3.2 | 250 | 750 | 3.0 | 281/24 |
14 | 290 | 320 | 320 | 305 | 300 | 305 | 3.7 | 250 | 750 | 3.0 | 279/24 |
15 | 290 | 320 | 320 | 305 | 300 | 305 | 3.8 | 250 | 500 | 2.0 | 375/24 |
*对比的,不是本发明的实施例
骤冷空气是24℃
缓慢导丝辊温度对于对比E是40℃和对于本发明4-15是60℃
快速导丝辊温度对于对比E是110℃和对于本发明4-15是150℃
纤维的韧度,模量,和散射比在表7中给出。根据0.29的散射比低限,此技术显示使用MGSPM1增容剂,当采用FAPPO1和3%总sPS水平(SPS2+MGSPM1)增容时,在2%的SPS2水平下消光。上面的组合物要求对于此技术,根据对纺丝纤维的韧性和能力,是35%的SPS2或SPS2+MGSPM1。更优选是30%或更小的SPS2或SPS2+MGSPM1和最优选是20%或更小的SPS2或SPS2+MGSPM1。
纤维的模量随增加的SPS2含量而增加,展示分散相的增强本质,它可导致改善的耐用性,更好的尺寸稳定性,改进的褶皱恢复,或改进的刚性。
表7
Ex. | 韧度,克/旦 | 杨氏模量,克/旦 | 散射比 |
E* | 2.5 | 17 | 0.208 |
4 | 3.1 | 17 | 0.406 |
5 | 2.5 | 19 | 0.466 |
6 | 2.6 | 25 | 0.495 |
7 | 2.2 | 29 | 0.498 |
8 | 2.1 | 43 | 0.494 |
9 | 1.1 | 31 | 0.481 |
10 | 2.8 | 16 | 0.488 |
11 | 2.6 | 19 | 0.527 |
12 | 2.7 | 24 | 0.557 |
13 | 2.5 | 30 | 0.552 |
14 | 2.6 | 41 | 0.559 |
15 | 1.7 | 32 | 0.531 |
*对比的,不是本发明的实施例
将已知长度上述纤维束浸入沸水中15分钟。将纤维取出和允许空气干燥72小时。再测量束的长度和计算线性束收缩百分比。然后测试纤维的物理性能。结果见表8。
线性束收缩测量如下。将大约200米长度的纤维样品卷绕到1米圆周上。将样品悬挂在钩上和将275克重物挂在束上。将在曝露于沸水之前的长度测量和记录为Lb。将在浸入沸水和干燥之后的长度测量和记录为La。然后根据如下公式计算线性束收缩。
线性束收缩百分比(LSS)=((Lb-La)/Lb)×100
由于沸点曝露的线性束收缩随增加的SPS2含量而降低,展示本发明的改进尺寸稳定性,它在纺织品应用中具有许多优点,包括地毯中降低的光学条纹形成,在织物制造,染色,和整理期间的改进尺寸稳定性,在家庭洗涤和专业清洁期间的改进尺寸稳定性,在织物制造期间的改进收率,用于降低热定形要求的能力,和衣服用于保持它形状的能力。比较表7和表8中的模量,在对沸水曝露之后更好保持纤维的模量,它可在纺织品应用中具有优点,其中采用对热水的曝露,保持适合和形式是重要的。
表8
Ex. | %束收缩 | 韧度,克/旦 | 伸长率,% | 扬氏模量,克/旦 |
E* | 14.0 | 2.7 | 68 | 12 |
4 | 11.9 | 3.2 | 100 | 14 |
5 | 10.6 | 2.2 | 64 | 16 |
6 | 10.3 | 2.4 | 63 | 18 |
7 | 8.8 | 2.2 | 48 | 24 |
8 | 6.1 | 2.5 | 30 | 42 |
9 | 2.9 | 1.0 | 24 | 31 |
10 | 10.5 | 2.6 | 78 | 11 |
11 | 10.0 | 2.7 | 74 | 14 |
12 | 10.3 | 2.9 | 62 | 18 |
13 | 9.7 | 2.7 | 55 | 23 |
14 | 10.0 | 2.4 | 32 | 30 |
15 | 6.7 | 1.9 | 36 | 29 |
实施例16-27光泽和散射比与吸着粒子尺寸的关联
通过使用代表性纺丝条件,在中试BCF纺丝线上纺丝,拉伸和整理各种共混物而形成根据本发明的纤维。在室温下,将样品放入甲酸中以溶解尼龙基体,留下吸着相细粒子的分散体,它不受甲酸影响。过滤和回收粒子。图17,是在根据实施例25制备的纤维中这样粒子代表性样品的扫描电子显微照片(SEM)。将这样纤维的代表性样品制备,成象和使用标准粒度分析软件根据以下程序分析。
将纤维样品(0.012g)放入具有螺旋顶部的单个新鲜10ml玻璃样品小瓶。将2ml浓(95-97%)甲酸加入到每个样品小瓶中。将小瓶轻微摇动20秒以促进尼龙的溶解和在25℃下保持静止位置4小时。再次摇动溶液以在甲酸溶液中均匀分布sPS粒子。将每个分散体的等分试样(0.1ml)采用新鲜1ml容量塑料注射器取出和放入具有螺旋顶部的新鲜10ml玻璃样品小瓶。然后将4.9ml甲酸加入到每个小瓶中以在每个小瓶中制备5ml总分散体。如需要进一步稀释一些溶液以获得sPS粒子在照片中的分离。将稀释的分散体轻微摇动2-3秒,和然后将大约2ml溶液采用注射器取出和通过0.1或0.02微米孔尺寸无机膜过滤器过滤。将过滤器残余物采用甲酸洗涤三次以除去任何残余的尼龙。
将在其上收集分散sPS粒子的过滤器简短地空气干燥和连接到铝扫描电子显微镜截线。将试样采用铬在高分辩率铬涂敷器中溅射。将制备的试样由扫描电镜(Hitachi S-4100FEG扫描电镜,购自Hitachi,Ltd.)成象。采用购自4PI Analysis,Inc的4PI数字成象系统电子地收集4096×4096象素的图象。
计算机图象分析软件用于分析sPS粒子的形状和尺寸(用于具有Windows操作系统的个人计算机的Scion Image粒度分析应用软件,购自Scion Corp.)。在图象上手动描出粒子。然后使用图象测量突出区域和粒子的周长以及椭圆(长轴和短轴)对每个粒子突出区域的拟合。尽管大多数粒子形状为椭圆体或椭圆球体,导致对模型的良好拟合,发现一些粒子突出形状为矩形,(它指示在三维上更为圆筒形),和再手动拟合到长度和宽度的模型。依赖于样品,对于每个实施例分析400-4000个粒子。术语短轴和突出短轴在此与术语直径和径粒互换使用。同样,长轴和突出长轴与术语长度和粒子长度互换使用。
根据粒子数目,突出区域,预测粒子体积,和突出短轴的加权,计算sPS粒子突出主轴和突出短轴(直径)的平均数量。使用加权平均值确定的通用公式:
其中xw是根据w(例如,粒子体积)的加权因子计算的平均数量(例如直径),wi是粒子i的单个加权因子(例如粒子i的预测体积),和xi是要平均的粒子尺寸(例如粒子i的直径)。从体积加权的平均值,计算粒子直径累积可能性:
其中F(j)是粒子j的积累可能性,和Vi是粒子i的预测体积,和将粒子从最小直径到最大排顺序,使得粒子1具有最小直径和粒子N具有最大直径。根据此分布,可以计算直径为此体积基分布第99百分率的粒子。此粒子直径称为(D99)。D99的物理意义在于它是在第99体积基百分率的直径,即,预测总粒子体积的99%由直径小于D99的粒子占据。结果是,D99是最大直径的近似值。真实最大直径会要求无限套测量,和结果是,对于测量和分析不是实际的数量。在表9中显示D99和体积平均粒径两者。
表9
Ex. | 光泽组等级 | 散射比 | BCF纤维的韧度(g/d) | 体积平均短轴(μm) | D99短轴(μm) |
161 | 1.7 | 0.49 | 2.5 | 1.08 | 1.78 |
171 | 3.3 | 0.39 | 2.8 | 0.83 | 1.50 |
182 | 3.2 | 0.41 | 2.5 | 0.51 | 0.75 |
193 | 2.3 | 0.46 | 2.2 | 0.59 | 1.27 |
204a | 3.9 | 0.41 | 2.6 | 0.32 | 0.63 |
214b | 4.6 | 0.33 | 2.6 | 0.24 | 0.38 |
224c | 4.6 | 0.36 | 2.7 | 0.26 | 0.60 |
231 | 2.5 | 0.49 | 2.6 | 0.75 | 1.35 |
243 | 3.0 | 0.41 | 2.7 | 0.33 | 0.61 |
255 | 1.0 | 0.55 | 1.1 | 1.00 | 2.71 |
266 | 1.4 | 0.49 | 2.2 | 1.24 | 1.94 |
277 | 4.6 | 0.38 | 2.9 | 0.21 | 0.39 |
1. 87%尼龙N-6/10%SPS2/3%MGSPM1
2. 87.8%尼龙N-6/10%SPS2/2.2%SMA4
3. 87.3%尼龙N-6/10%SPS2/2.7%FAPPO1
4a.88.65%尼龙N-6/10%SPS2/1.35%FAPPO2
4b.88.65%尼龙N-6/10%SPM2/1.35%FAPPO2
4a.88.65%尼龙N-6/10%SPM1/1.35%FAPPO2
5. 87.3%尼龙N-6/10%SPS2/2.7%FAPPO1,由单过程混炼制备(没有SPS2和FAPPO1的预混炼)
6. 87%尼龙6(RV=38)/10%SPS2/3%MGSPM1
7. 87.3%尼龙N-6,6(RV=240)/10%SPS2/2.7%FAPPO1
使用母料程序,在30mm或40mm双螺杆挤出机中混炼用形成纤维的热塑性合金。区别是实施例25,它使用单过程程序在40mm双螺杆挤出机上混炼。在中试规模BCF纺丝线上将所有的材料成形为纤维。所有的材料包含大约10%结晶间规聚合物相(包括含MGSPM1的样品)。在图14中显示体积平均突出粒子短轴尺寸和由专家组确定的BCF纱线光泽的图,以及线性计算的拟合。
在体积平均突出粒子短轴尺寸(y)和由组测量的纤维光泽(x)之间发现线性相关(y=-0.25x+1.4),关联系数的平方,R2为0.79。更特别地,非常需要在大约8-14wt%的组分(b)水平下,大于0.20μm,优选大于0.25μm的吸着粒子体积平均短轴尺寸,以生产具有降低光泽的纤维。在图15中也使用由散射比(x轴)测量的BCF纱线光泽,将相同的信息作图,得到在体积平均突出粒子短轴尺寸(y)和纤维散射比(x)之间的线性相关(y=4.5x-1.3),关联系数的平方,R2为0.65。根据本发明非常需要由相这方法测量的散射比大于0.33,更优选大于0.35的纤维。
也发现韧度与突出短轴粒径的第99百分率(基于体积百分率)关联,它是最大粒径的近似值。当作为韧度的函数作图时,观察到关联。具体地,对公式的线性拟合:D99粒径=(-1.3)x+4.2,其中x是以g/den的韧度,具有R2=0.64的关联系数平方。结果见图16。
相信良好的纤维纺丝性能至少部分来自具有可接受断裂动力学的纤维。影响此性能的一个因素相信为最大吸着粒子的短轴尺寸。本身,在韧度和D99短轴粒径之间的说明关联是良好纤维纺丝性能的指征。具体地,非常需要小于3.0μm的D99。
实施例28-38-各种增容剂和两种组分,自增容共混物的用途
在30mm或40mm双螺杆挤出机上,对于实施例28-36使用母料程序和对于实施例37-38使用单过程程序,混炼表10的组合物。对于实施例28-29在实验室连续长丝线上和对于实施例30-38在BCF纺丝线上,将获得的共混物纺丝成纤维。由光泽组评定BCF样品的光泽。实施例28-36包含10%的SPS2。实施例37和38仅包含两种组分:尼龙6和苯乙烯和对甲基苯乙烯的马来酸化间规共聚物。
表10
Ex. | 组分(a)N-6(%) | 组分(b)(%) | 组分(c)(%) | (b)和(c)中的mol%MA | 光泽b | 韧度c |
28 | 89.00 | SPS2(10) | SMA2(1.00) | 0.018 | - | 3.80 |
29 | 89.75 | “ | SMA3(0.25) | 0.039 | - | 3.60 |
0 | 87.80 | “ | SMA4(2.20) | 0.096 | 3.20 | 2.50 |
31 | 87.30 | “ | FAPPO1(2.70) | 0.181 | 3.00 | 2.70 |
32 | 87.30 | “ | FAPPO1(2.70) | 0.181 | 2.25 | 2.20 |
33 | 87.00 | “ | MGSPM1(3.00) | 0.123 | 1.65 | 2.50 |
34 | 87.00 | “ | MGSPM1(3.00) | 0.123 | 3.33 | 2.80 |
35 | 87.00 | “ | MGSPM1(3.00) | 0.123 | 2.50 | 2.55 |
36 | 87.00 | “ | MGSPS2(3.00) | 0.083 | 2.90 | 2.50 |
37 | 90.00 | MGSPM3(10) | - | 0.212 | 2.50 | 2.20 |
38 | 90.00 | “ | - | 0.319 | 4.40 | 2.50 |
a除了对于实施例37和38,所有的共混物包含10%的SPS2。
实施例37和38仅包含尼龙和10%的MGSPM3或MGSPM2。
b在从1.0(最低光泽)到5.0(最高光泽)的标度上的橄榄绿染色纤维的光泽组等级
c克每旦
实施例39-46,F黄度指数,YI测试
在30mm或40mm双螺杆挤出机上,使用母料程序以各种重量比混炼SPS2,尼龙N-6,和各种增容剂(组分(c),包括马来酸酐接枝间规苯乙烯/对甲基苯乙烯共聚物(MGSPM1),马来酸酐接枝间规聚苯乙烯(MGSPS2),无规苯乙烯/马来酸酐共聚物(SMA4),或富马酸接枝聚苯醚(FAPPO1或FAPPO2))的干燥翻滚共混物。此外,在双螺杆挤出机上,使用单过程程序混炼尼龙N-6组分(a)与马来酸酐接枝间规苯乙烯/对甲基苯乙烯共聚物(MGSPM4)的干燥翻滚共混物。
使用中试BCF纺丝线和代表性纤维纺丝条件,将获得的热塑性合金纺丝成BCF。然后根据由AATCC方法测试方法16-1998的推荐,将获得的膨体连续纤维卷绕到白色梳理机上三层厚。使用接枝聚亚苯基氧化物聚合物作为增容剂的合金样品,甚至在低水平下,具有不可接受水平的黄度,而使用其它增容技术的样品的黄度指数相似于对比尼龙样品。在表11中提供组合物和样品。
表11
Ex. | 组分(a)% | 组分(b)% | 组分(c)% | 黄度指数 |
F* | 100 | - | - | 2.3 |
39 | 88.65 | SPS2(10) | FAPPO2a(1.35) | 10.5 |
40 | 93.1 | SPS2(5) | FAPPO1b(1.9) | 18.8 |
41 | 87.3 | SPS2(10) | FAPPO1b(2.7) | 17.2 |
42 | 81.9 | SPS2(15) | FAPPO1b(3.1) | 24.4 |
43 | 87 | SPS2(10) | MGSPS2c(3.0) | 4.3 |
44 | 87 | SPS2(10) | MGSPM1d(3.0) | 5.0 |
45 | 87.8 | SPS2(10) | SMA4e(2.2) | 3.0 |
46 | 90 | MGSPM2(10) | f | 4.6 |
*对比的,不是本发明的实施例
a 包含1.6wt%接枝马来酸酐含量的马来酸酐接枝聚亚苯基氧化物
b 包含0.8wt%接枝马来酸酐含量的马来酸酐接枝聚亚苯基氧化物
c 马来酸酐接枝间规聚苯乙烯,0.34%接枝的马来酸酐,立构规整度大于96%
d 93%苯乙烯和7%对甲基苯乙烯的马来酸化间规共聚物,包含0.55%接枝的马来酸酐和立构规整度大于96%
e 无规苯乙烯/马来酸酐共聚物,0.5%马来酸酐
f 实施例46基本由组分(a)和(b)组成是两组分共混物
实施例Fa,39a,41a,43a,44a-未染色纤维样品的光稳定性
根据美国纺织品化学品和着色剂协会(AATCC)测试方法16-1998,选项E,测试上述不同组合物的BCF样品对UV光的颜色稳定性。将BCF纱线卷绕到白色梳理机上三层厚用于测试。由Dalton GA的职业测试实验室进行所有的测试。将样品曝露于高压汞放电光80和160小时,和然后与没有曝露的对照样品比较。在表18中包含形式为D65的结果,10度的颜色变化、ΔE。在表中,通过如下公式计算反射光颜色的变化,ΔE:
ΔE=((L1-L2)2+(a1-a2)2+(b1-b2)2)1/2
其中1是初始态和2是最终态,和L,a和b是反射光分别关于亮度或强度,红色/绿色和黄色/蓝色的量度。
颜色变化展示与尼龙对比例和使用MGSPS2和MGSPM1增容剂的实施例相比,使用接枝聚亚苯基氧化物聚合物作为增容剂的样品具有不可接受的颜色坚牢度。
表12
曝露时间(hr) | Fa* | Ex.39a | Ex.41a | Ex.43a | Ex.44a |
0 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
80 | 1.53 | 3.88 | 7.97 | 1.06 | 1.46 |
160 | 1.79 | 4.88 | 9.85 | 1.36 | 1.49 |
实施例47&G-细旦数纺丝,装饰纤维和织物样品的展示
在40mm双螺杆挤出机上,使用母料程度,以10∶3∶87的重量比混炼SPS2,MGSPM1,和尼龙N-6的共混物。在中试连续长丝线上,使用如下条件纺丝获得的共混物:
计量泵输送量:14.7克/分钟
挤出机机筒温度情况:290℃/325℃/325℃/310℃
纺丝头温度:310℃
熔体温度:302℃
纺丝组合件压力:363psig(2.6MPa)
骤冷是在14℃空气中
缓慢导丝辊:75℃和434m/min
快速导丝辊:175℃和1300m/min
拉伸比:3∶1
纱线旦数:100/72,1.4dpf
获得的100/72纱线的韧度是2.4克/旦,具有65%伸长率。
在可比条件下,使用纯尼龙N-6形成对比纤维G。挤出机是长度对直径比(L/D)为24装配有三个电区加热器的38mm直径单螺杆挤出机。在它之后是计量泵和装配有烧结金属过滤器的纺丝组合件。纺丝组合件装配有含有64个直径为0.3mm圆形模头的纤维喷丝头。纤维形成条件如下:
计量泵输送量:8.3克/分钟
挤出机机筒温度情况:260℃/275℃/260℃
纺丝头温度:260℃
熔体温度:258℃
纺丝组合件压力:380psig(2.6MPa)
骤冷是在13℃空气中
缓慢导丝辊:40℃和233m/min
快速导丝辊:90℃和750m/min
拉伸比:3.2∶1
纱线旦数:100/64,1.56dpf
获得的100/64纱线的韧度是4.0克/旦,具有75%伸长率。
将两种纤维在2捻度每英寸下加捻和然后编织到具有四综玉柏染色编织构造的织物中。将坯布织物浸入沸水中15分钟和然后允许空气干燥。测量在沸水曝露之前和之后,在经纱和纬纱方向的尺寸。然后在经纱和纬纱方向计算收缩率。在表13中提供结果。
表13
Ex. | 经纱端 | 纬纱端 | 重量 | 经纱收缩百分比 | 纬纱收缩百分比 |
47 | 93/英寸 | 80/英寸 | 2.54oz/yd2 | 7.5 | 6.6 |
G* | 90/英寸 | 87/英寸 | 2.46oz/yd2 | 7.5 | 7.6 |
*对比的,不是本发明的实施例
获得的织物样品在处理之后以上述方式的检验指示,根据本发明制备的织物(实施例47)比对比织物具有更舒适的手感(更柔软的触感)和更好的覆盖(更不透明)。
实施例48 使用母料共混和拉伸流动混合的纤维制备
将SPS2和FAPPO1(包含0.8%接枝富马酸的富马酸改性聚亚苯基氧化物)以78.74∶21.26的重量比的干燥翻滚共混物,在一个过程中在290℃下混炼,挤出成圆筒形条和在水浴中冷却到室温。将条风吹成没有水和切割成长度为2.8mm和直径为2.1mm的碎片。将碎片(称为母料碎片)在循环干燥剂干燥器中,在90℃下干燥8小时到小于0.08%的水分水平。
将尼龙N-6和上述母料碎片以87.3∶12.7重量比的干燥翻滚共混物加入到63.5mm直径单螺杆挤出机中,取向用于聚合物粒子的制备,如图6所示。挤出机60包括单螺杆69,在圆筒形混合器主体65内,含有三具温度控制区,61,62和63。从入口到出口的区设定点分别是260℃,315℃和315℃。将转移线64,混合器主体65,和圆筒形模头66控制在290℃。挤出机的rpm设定在50rpm,它提供通过系统的净13.61kg/hr流量。为改进尼龙6和母料碎片的混合,通过在线拉伸流动混合设备67(型号EFM-250静态混合器,购自Extensional FlowMixer,Inc.Mississaauga,Ontario)加入离开挤出机的熔融聚合物。将混合器设备中的可变间隙设定在3mm。将离开混合设备的材料挤出成圆筒形条和在水浴68中冷却到室温。将条切割成大约长度为4mm和直径为3mm的碎片。将获得的粒料在循环干燥剂干燥器中干燥到0.08%或更小的水分含量和在中试BCF纺丝线上纺丝。
纤维形成条件如下:
计量泵输送量:135克/分钟
挤出机机筒温度情况:300℃/325℃/325℃/295℃
纺丝头温度:295℃
熔体温度:290℃
纺丝组合件压力:795psig(5.6MPa)
骤冷是在15℃空气中
缓慢导丝辊:75℃和334m/min
快速导丝辊:160℃和1000m/min
拉伸比:3∶1
变形机温度&压力:190℃和80psig(0.63MPa)
交织压力:45psig(0.40MPa)
纱线旦数:100/64,1.56dpf
对于72长丝纱线,在拉伸,变形,空气交织和卷绕之后,获得的BCF纱线的总旦数为1197。获得的1197/72纱线的韧度是2.5克/旦。光泽组等级是3.6。
理解纤维纺丝设备也可以在挤出机和纺丝组合件之间的位置,引入基本如前述段落中所述的拉伸混合器,或静态混合器。采用这样的改性纤维纺丝设备,通过在纤维的熔体挤出期间结合各种组分,可以达到组分(b)和(c)的预共混粒料在组分(a)中的足够分散,使得所有组分的共混物或合金的初始混炼是不必须的。
实施例49,双组分纤维纺丝
将尼龙N-6,SPS2和FAPPO1(富马酸改性聚苯醚,包含0.8%接枝富马酸)以87.3∶10∶2.7重量比的干燥翻滚共混物在双螺杆挤出机中,使用单过程程序混炼和干燥。
在如下纺丝条件下形成双组分(芯/鞘)纤维。使用两个长度对直径比(L/D)为30∶1装配有四个电区加热器的单螺杆30mm直径挤出机(一个用于共混物,用于鞘和一个用于净尼龙6,用作芯)。每个挤出机装配有计量泵和含有烧结金属过滤器的纺丝组合件。纺丝组合件装配有含有72个三叶形模头的纤维喷丝头,每个能够制备含有三叶形芯的鞘-芯,双组分共挤出纤维。通过热电偶测量挤出机区1-4(加料喉道到输送端)和纺丝的温度。每个计量泵输送68克/分钟。共混物挤出机机筒温度情况是290℃/320℃/310℃/300℃,尼龙挤出机机筒温度情况是260℃/280℃/275℃/275℃,纺丝头温度是300℃。纺丝组合件压力是795psig(5.6MPa)。鞘(从本发明的热塑性共混物形成)包括按体积50%总纤维横截面,剩余部分是包括纤维芯的净尼龙6。
在挤出之后,熔融纤维通过横流骤冷腔落下以固化成部分拉伸的连续长丝纱线。骤冷是在15℃空气中。将部分拉伸的骤冷连续长丝纱线在温度分别为75℃和160℃和表面速度分别为339和950米/分钟的缓慢第一导丝辊和快速第二导丝辊之间拉伸,因此在2.8的比例下拉伸。
然后使用在950米/分钟下操作的标准卷绕机,将冷却的纱线束卷绕到圆筒形卷装上。对于72三叶长丝纱线束,在拉伸和卷绕之后,获得的平纱线的总旦数为1250。获得的1250/72纱线的韧度是1.9克/旦。
实施例50-商业BCF纺丝的展示
在40mm双螺杆挤出机上,使用母料程序混炼SPS2,FAPPO1,和尼龙N-6以10∶2.7∶87.3重量比的共混物。在商业BCF纺丝线上,使用以下和在表14是的条件纺丝获得的共混物粒料:
挤出机机筒温度情况:300℃,288℃,285℃,285℃,285℃
纺丝头温度:285℃
熔体温度:285℃
纺丝组合件压力:110psig(0.86MPa)
骤冷是在16℃空气中
缓慢导丝辊:75℃
快速导丝辊:180℃
变形机温度&压力:210℃和6.0巴(0.6MPa)
交织压力:3.0巴(0.30MPa)
对比H
100%组分(a)(尼龙-6)
使用以下和表14中的条件,实施例50的设备用于制备尼龙N-6聚合物碎片的纱线:
挤出机机筒温度情况:247℃,257℃,256℃,254℃,254℃
纺丝头温度:260℃
熔体温度:260℃
纺丝组合件压力:1550psig(10.8MPa)
骤冷是在16℃空气中
缓慢导丝辊:75℃
快速导丝辊:180℃
变形机温度&压力:210℃和6.0巴(0.6MPa)
交织压力:3.0巴(0.30MPa)
对比I
在40mm双螺杆挤出机上,使用单过程程序混炼Styron685D(无规聚苯乙烯),SMA1,和尼龙N-6以10∶1∶89重量比的共混物。在商业BCF纺丝线上,使用以下和表14中的条件纺丝获得的共混物:
挤出机机筒温度情况:260℃/280℃/270℃/270℃/270℃
纺丝头温度:270℃
熔体温度:270℃
纺丝组合件压力:1500psig(10.4MPa)
骤冷是在16℃空气中
缓慢导丝辊:75℃
快速导丝辊:180℃
变形机温度&压力:210℃和6.0巴(0.6MPa)
交织压力:3.0巴(0.30MPa)
表14是报导的纱线和纺丝条件的比较,展示与根据对比H和I的纤维和纱线相比,通过使用根据本发明组合物的可纺性改进。实施例50的纤维容易形成和在可比于对比H和I纤维的增强线速度下,在相同的旦每长丝下,在商业规模纤维形成设备上纺丝。使用实施例50的组合物,没遇到纤维断裂或纤维稳定性问题,而对比例I难以纺丝和生产许多纤维断裂物。
表14
纱线 | 线速度(m/min) | 聚合物(g/min) | 长丝(旦) | 纱线(旦) | 慢导丝辊速度(m/min) | 快导丝辊速度(m/min) | 拉伸比 | 卷取速度(m/min) | 纱线韧度(g/旦) |
Ex.50a | 1600 | 160 | 14.8 | 847 | 565 | 1600 | 2.8 | 1400 | 1.9 |
Ex.50b | 1600 | 240 | 24.2 | 1378 | 565 | 1600 | 2.8 | 1400 | 1.9 |
Ex.50c | 1600 | 302 | 29.5 | 1679 | 565 | 1600 | 2.8 | 1400 | 1.7 |
Ex.50d | 1800 | 260 | 23.6 | 1346 | 640 | 1800 | 2.8 | 1650 | 2.0 |
Ex.50e | 2000 | 300 | 23.1 | 1317 | 706 | 2000 | 2.8 | 1700 | 2.0 |
Ha* | 1600 | 160 | 15.8 | 898 | 565 | 1600 | 2.8 | 1400 | 2.9 |
Hb* | 1600 | 240 | 23.4 | 1333 | 565 | 1600 | 2.8 | 1400 | 2.6 |
Hc* | 1600 | 302 | 29.5 | 1686 | 565 | 1600 | 2.8 | 1400 | 2.7 |
Hd* | 1800 | 260 | 23.0 | 1310 | 640 | 1800 | 2.8 | 1650 | 2.5 |
He* | 2000 | 300 | 23.3 | 1330 | 706 | 2000 | 2.8 | 1770 | 2.7 |
Ia* | 1600 | 280 | 27.5 | 1567 | 565 | 1600 | 2.8 | 1400 | 2.2 |
Ib* | 1600 | 300 | 29.7 | 1692 | 565 | 1600 | 2.8 | 1400 | 2.0 |
*对比的,不是本发明的实施例
实施例51-53,J,K,&L-降低的热定形收缩
在40mm双螺杆挤出机上,使用母料程度混炼实施例51-53的组合物。在40mm双螺杆挤出机上,使用单过程程度混炼实施例M的组合物。在中试BCF纺丝线上,使用表16给出的条件将获得的共混物(表15所示)纺丝成纤维。纤维的扫描电子显微照片见图1a(实施例51),1b(实施例52),1c(实施例53),2a(K),2b(L),和2c(M)。
表15
Ex. | 组分(a)a(%) | 组分(b)b(%) | 组分(c)c(%) | 组分(c)c(%) |
51 | 93.1 | 5b | 1.9c | |
52 | 87.3 | 10b | 2.7c | |
53 | 81.9 | 15b | 3.1c | |
J* | 100 | |||
K* | 99.8 | 0.2 | ||
L* | 99.6 | 0.4 | ||
M* | 89 | 10e | 1f |
*对比的,不是本发明的实施例
a 尼龙,N-6
b SPS2
c FAPPO1
d TiO2
e Styron 685D
f SMA1
表16
Ex. | 挤出机区情况(℃) | 纺丝组合件(℃) | 熔体温度(℃) | 组合件压力(MPa) | 慢导丝辊速度(m/min) | 快导丝辊速度(m/min) | 纱线(旦) | 韧度(g/den) | |||
1 | 2 | 3 | 4 | ||||||||
51a | 270 | 288 | 285 | 285 | 285 | 285 | 9.1 | 321 | 1000 | 1525 | 2.9 |
52a | 270 | 288 | 286 | 285 | 285 | 285 | 8.0 | 321 | 1000 | 1513 | 2.7 |
53a | 270 | 288 | 286 | 286 | 286 | 286 | 8.7 | 321 | 1000 | 1517 | 2.2 |
Ja* | 260 | 270 | 260 | 260 | 260 | 260 | 9.7 | 308 | 1000 | 1450 | 3.1 |
Ka* | 260 | 270 | 260 | 260 | 260 | 262 | 9.7 | 321 | 1000 | 1483 | 3.3 |
La* | 260 | 270 | 260 | 260 | 260 | 262 | 9.7 | 321 | 1000 | 1514 | 3.1 |
Ma* | 260 | 270 | 265 | 265 | 265 | 266 | 7.7 | 321 | 1000 | 1558 | 2.8 |
*对比的,不是本发明的实施例
骤冷空气是15℃
缓慢导丝辊温度是80℃
快速导丝辊温度对于实施例51-53是180℃和对于对比J,K,L,M是120℃
变形机温度&压力是190℃和100psig(0.8MPa)
交织压力是50psi(0.45MPa)
加捻热定形纱线的热收缩
以“S”方向,使用5200rpm的转轴速度和27.8m/min的卷绕机速度,在Verdol型号400,电缆加捻设备上加捻对比K,L,和M中和实施例51-53中生产的纱线,以形成具有4.5个转折每英寸(1.77个转折每cm)的加捻纱线。然后将加捻的纱线卷绕成89英寸(2.3m)圆周卷轴用于翻滚和使用间歇高压釜的热定形。在132℃下进行热定形54分钟。在表17中给出在热定形之前和热定形之后加捻纱线的旦数,以及热定形时的收缩和加捻和热定形纱线的韧度。
表17
纱线 | 组分(a)尼龙-6(%) | 组分(b)(%) | 组分(c)(%) | 组分(d)(%) | 热定形之前的旦数 | 热定形之后的旦数 | 热定形收缩率(%) | 韧度(g/旦) |
Lb* | 99.6 | - | - | 0.4c | 3056 | 3564 | 16.6 | 3.1 |
Kb* | 99.8 | - | - | 0.2c | 3012 | 3566 | 18.4 | 3.3 |
Ex.51b | 93.1 | 5(SPS2) | 1.9a | - | 3040 | 3444 | 13.3 | 2.9 |
Ex.52b | 87.3 | 10(SPS2) | 2.7a | - | 3036 | 408 | 12.3 | 2.7 |
Ex.53b | 81.9 | 15(SPS2) | 3.1a | - | 3042 | 3310 | 8.8 | 2.2 |
Mb* | 89 | 10(AtPS)d | 1.0b | - | 3116 | 3576 | 14.8 | 2.8 |
*对比的,不是本发明的实施例
a FAPPO1
b SMA1
c TiO2
d 不具有结晶熔点或另外满足本发明组分(b)要求的无规聚苯乙烯
如表17所示,与采用对比La,Ka和Ma纤维制备的纱线相比,采用实施例51a-53a纤维制备的电缆加捻热定形纱线显示降低的收缩率。特别地,采用至少5wt%间规聚苯乙烯制备的加捻纱线的每个实施例显示小于15%的收缩率,采用至少10wt%间规聚苯乙烯制备的纱线显示小于13%的收缩率,和采用至少15wt%间规聚苯乙烯制备的纱线显示小于10%的收缩率。
颜色牢度
根据以下给出的染料配方和程序,将实施例51b,52b,53b和Jb(以与制备加捻纤维51b-53b相同的方式,通过加捻纤维Ja而制备)的加捻和热定形BCF纤维样品,束染色成深橄榄绿。对于本发明实施例和对比例两者获得的颜色是深橄榄绿。将纤维样品放入亚麻布制品袋中和根据以下给出的程序洗涤。
染料配方:
水平酸染料配方-橄榄绿
DyeacidTM黄3R 200百分比:0.00338克/克纤维
DyeacidTM红2B 200百分比:0.0002克/克纤维
DyeacidTM蓝4R 200百分比:0.00256克/克纤维
DyelevTMAC:0.02克/克纤维
硫酸铵:0.02克/克纤维
氨:0.01克/克纤维
硫代硫酸钠:0.0025克/克纤维
DyelevTMAC,DowFaxTM2A1的48%水溶液,The Dow Chemical Company
DyeacidTM黄3R 200百分比购自Dalton Georgia的Dye System Inc.
DyeacidTM红2B 200百分比购自Dalton Georgia的Dye System Inc.
DyeacidTM蓝4R 200百分比购自Dalton Georgia的Dye System Inc.
染色程序
1.加水到染料中以得到30∶1-40∶1的溶液比。
2.加束到水和循环浴中。
3.根据要染色的纤维重量,称出和加入DyelevTMAC,硫酸铵,氨,和硫代硫酸钠到110升水中。加入到染料浴和循环15min。目标初始pH为8和目标最终pH为6.5-7。
4.根据要染色的纤维重量加入染料溶液。
5.在大约45分钟内加热混合物到93℃同时搅拌。
6.保持在93℃下15分钟同时搅拌。
7.通过加入冷却清洗水和溢流而开始浴冷却&清洗,然后排水。
8.采用冷水清洗,取出束,和在120℃下干燥。
洗涤程序
将纱线放入亚麻布制品袋中。将两组每个纱线,每个15克,放入标准停留洗涤机中用于第一个三次洗涤循环。在3次洗涤循环之后,将每种材料的一个纱线取出和保存,同时其它纱线继续另一个三次循环(总共六次循环)。在每个洗涤循环之后在常规停留干燥器中干燥纱线。
对于每个洗涤循环,使用大约85克商业洗衣洗涤剂(Tide深清洁配方,Mountain Spring液体洗衣洗涤剂)每个负荷。使用的中等负荷设定值是在洗涤循环中大约16加仑温水和在清洗循环中17加仑冷水。总洗涤循环时间是30分钟。
根据AATCC方法测试方法16-1998的推荐,将3次洗涤循环,6次洗涤循环,和对照纱线卷绕到梳理机上三层。测量纱线的颜色和通过如下公式计算由反射光颜色的变化,ΔE定量化的颜色牢度:
ΔE=((L1-L2)2+(a1-a2)2+(b1-b2)2)1/2
其中1是初始态和2是最终态,和L,a和b是反射光分别关于亮度或强度,红色/绿色和黄色/蓝色的量度。
在表18中列出随洗涤循环的颜色变化(ΔE)。数据显示在6次洗涤之后,包括实施例51b-53b的纱线的颜色牢度好于对比尼龙6对照物(Jb*)的颜色牢度。使用其它酸染料技术如混炼酸染料和预金属化染料,希望相似的结果。常规的固定剂技术也可用于本发明以进一步改进洗涤牢度。
表18
实施例 | 0洗涤ΔE | 3次洗涤ΔE | 6次洗涤ΔE |
Jb* | 0 | 6.0 | 10.4 |
51b | 0 | 4.4 | 6.7 |
52b | 0 | 4.5 | 6.7 |
53b | 0 | 3.7 | 6.4 |
*对比的,不是本发明的实施例
割绒地毯的生产
以“S”方向,使用5200rpm的转轴速度和31.6m/min的卷绕机速度,在Verdol型号400,电缆加捻设备上加捻实施例51a-53a和对比例La和Ka中生产的纱线,以形成具有4.5个转折每英寸(1.6个转折每cm)的加捻纱线。然后将加捻的纱线卷绕成89英寸(2.3m)圆周卷轴用于翻滚和使用间歇高压釜的热定形。在132℃下进行热定形54分钟。
将加捻和热定形的纱线在5/32线规割绒植绒机上植绒成主地毯背衬。绒头高度是20/32英寸(1.6cm)和每平方码地毯使用40oz(1134g)纱线(1356克/平方米)。然后将植绒的地毯根据表19中提供的配方和根据如下程序染色:
1.将适当量的水加入到染料浴中以保证要染色地毯的适当覆盖。
2.将Sequestrant EDTA,DyelevTMAC,硫酸铵,和硫代硫酸钠加入到染料浴中和将pH调节到大约6.5。
3.将坯布优良地毯加入到染料浴中以润湿纤维。
4.然后将染料加入到染料浴中。
5.然后在30-45分钟时间内将染料浴加热到大约90℃同时轻微搅拌。
6.将染料浴保持在90℃下30分钟同时搅拌。
7.然后将染色的地毯取出和在冷水中清洗和允许干燥。
表19:染料配方
成分 | 来源 | 数量(g/g纤维) |
Sequestrant EDTA | DyeSystem,Inc.(Dalton,GA) | 0.005 |
DyelevTM AC | DyeSystem,Inc.(Dalton,GA) | 0.01 |
硫酸铵 | Aldrich Chemical | 0.01 |
硫代硫酸钠 | Aldrich Chemical | 0.005 |
DyeacidTM黄3R 200百分比 | DyeSystem,Inc.(Dalton,GA) | 0.0008 |
DyeacidTM红2B 200百分比 | DyeSystem,Inc.(Dalton,GA) | 0.00024 |
DyeacidTM蓝4R 200百分比 | DyeSystem,Inc.(Dalton,GA) | 0.00016 |
在染色之后,将地毯采用苯乙烯/丁二烯胶乳涂敷,干燥,剪切,和然后切割成用于合同步行者评价的样品。合同步行者评价的目的是评定由于受控环境中行人交通的绒毛地面覆盖物的外观保持。测试是公知的和通常用于地毯工业。合同步行者测试由USA,Dalton,GA的职业测试实验室根据如下程序进行:
1.将230mm×560mm试样从长度和宽度两个方向切割和由合适的措施固定到地面上,长尺寸垂直于交通流。
2.行人以五十分钟间隔行走。在重新开始交通之前每小时充分用吸尘器打扫所有试样。多个电子计数器用于确定何时施加了预定数量的交通。
3.在施加预定数量的交通之后,再次用吸尘吕打扫所有的试样及最后一遍吸尘在原始绒毛的方向。在由技术人员组评级之前,允许所有的试样在室温下恢复最小16小时。
4.根据Carpet and Rug Institute(CRI)TM101,使用CRI参考等级,单个评定试样。将等级平均和报导到最近0.1。等级越高,希望的性能越好。等级是5=无可注意到的磨损,4=轻微磨损,3=中等磨损,2=显著的磨损,和1=严重磨损。
5.将每个试样每5000次循环评极和再放置在地面上用于更多的交通直到获得20,000次循环。
外观测试的结果在下表20和图4中给出。
表20外观保持等级
实施例 | 纱线 | 外观保持等级 | ||||
0循环 | 5000次循环 | 10,000次循环 | 15,000次循环 | 20,000次循环 | ||
Kc* | K | 5.0 | 3.8 | 3.6 | 3.5 | 3.2 |
51c | Ex.51 | 5.0 | 4.0 | 3.8 | 3.6 | 3.5 |
52c | Ex.52 | 5.0 | 4.3 | 4.0 | 3.8 | 3.6 |
53c | Ex.53 | 5.0 | 4.5 | 4.3 | 4.0 | 3.6 |
Lc* | L | 5.0 | 3.8 | 3.6 | 3.5 | 3.4 |
*对比的,不是本发明的实施例
本发明地毯的耐用性相对于对比对照物得到改进同时具有更舒适的手感。
实施例54-55,Mc
从包括尼龙6,间规聚苯乙烯和增容剂的根据本发明组合物,基本重复实施例51和52的纤维形成条件,以制备1390总旦数的72长丝纱线,在40mm双螺杆挤出机上,使用母料程序混炼该组合物。基本纯的尼龙6包括作为对比样品。在表21中给出纤维形成条件。
表21
Ex. | 组分(a)尼龙6a | 组分(b)SPS2b | 组分(c)FAPPO1 | 挤出机区情况(℃) | 纺丝组合件(℃) | 熔体温度(℃) | 组合件压力(MPa) | 韧度(g/den) | |||
1 | 2 | 3 | 4 | ||||||||
54 | 94.5 | 5 | 0.5 | 260 | 275 | 265 | 265 | 268 | 267 | 8.93 | 2.4 |
55 | 89 | 10 | 1 | 260 | 275 | 268 | 270 | 268 | 273 | 91.4 | 2.0 |
Mc* | 100 | 0 | 0 | 255 | 270 | 265 | 265 | 265 | 267 | 8.86 | 3.2 |
*对比的,不是本发明的实施例
a 购自DSM Company的类型2700TM
b QuestraTMQA102,购自The Dow Chemical Company
在150g/min的计量泵进料流量下向喷丝头进料。第一和第二导丝辊分别在80℃/308m/sec和150℃/1000m/sec下操作,以得到3.25的拉伸比。使用热空气在170℃和35psig(241kPa)压力下进行变形。在空气压力44psig(300kPa)下通过交织喷射获得缠结。
将在实施例54和55和在对比M中生产的纱线在4.0转折每英寸下加捻,将热处理植绒成地毯背衬以生产具有5/8英寸(16mm)绒头高度的40盎司/平方码(1.4kg/m2),5/32线规割绒地毯。将地毯分成两组。将第一组不染色,但采用胶乳粘合剂加背衬,剪切,和留作用于停留污物测试的坯布商品,以展示本发明的改进耐污物性。将坯布地毯的小区域由标准量的十种代表性污物玷污和允许保留在样品上24小时。然后将地毯采用温和洗涤剂清洗和允许地毯干燥。美国纺织品化学家和着色师学会(AATCC)用于评价染污的灰度用于评定获得的污物。等级是:5=无污物,4=轻微污物,3=可注意到的污物,2=相当的污物,1=严重污物。在图5中给出污物等级。从实施例54和55纱线制备的地毯比从对比M纱线制备的地毯显示更小的对可乐、咖啡、番茄汁、橙汁、和红酒的染污。此外,污物在从实施例54和55纱线制备的地毯上的铺展程度远小于从对比M纱线制备的地毯上的铺展程度,说明本发明的降低芯吸。
在涂敷和剪切之前,使用先前实施例51c-53c的程序和表22的染料配方,将第二组未加背衬的坯布地毯染成黄色。
表22
成分 | 来源 | 数量(g/g纤维) |
DyeacidTM黄3R,200百分比 | DyeSystem,Inc.(Dalton,GA) | 0.00046 |
DyeacidTM红2B,200百分比 | DyeSystem,Inc.(Dalton,GA) | 0.00003 |
DyeSystem,Inc.(Dalton,GA) | 0.005 | |
DyeSystem,Inc.(Dalton,GA) | 0.02 | |
硫酸铵 | Aldrich Chemical | 0.02 |
硫代硫酸钠 | Aldrich Chemical | 0.005 |
由对比Mb的加捻和热定形纱线制成的地毯(Mc)显示出现颜色条纹。由实施例54加捻和热定形纱线组成的染色地毯显示显著降低的出现颜色条纹和具有舒适的手感和降低的光泽。与实施例54和对比Mc的染色地毯相比,由实施例55加捻和热定形纱线组成的染色地毯显示不出现颜色条纹和具有更舒适的手感和降低的光泽。
实施例56-65,N
在30mm双螺杆挤出机上,使用单过程程序制备表23中给出的组合物。在实验室连续长丝线上将获得的共混物纺丝成纤维,区别在于将纤维不拉伸但留作部分取向的纱线(POY)。表23中给出纤维形成条件。熔体温度是300℃。组合件压力是430psig(2.96MPa)。计量泵输送量是5.9克/分钟,对于24长丝纱线它产生大约1450总旦数的连续长丝纱线。在挤出之后,熔融纤维通过环境空气落下以固化成未拉伸的连续长丝纱线。将未拉伸的骤冷连续长丝纱线经过惰轮拉动和然后拉伸,和使用Leesona卷绕机在100米/分钟下卷绕到圆筒形卷装上,得到大约3∶1的拉伸比。结果包含在表23中。
对于包含增容剂的本发明组合物,观察到增强的纤维韧度和残余伸长率。对于包含大于10wt%组分(b)的这样纤维配制剂,看到改进的模量。
表23
Ex. | 组分(a)a% | 组分(b)b% | 组分(c)c% | 韧度d(g/旦) | 伸长率(%) | 模量(g/旦) |
N* | 100 | 0 | 0 | 0.68 | 630 | 3.5 |
56 | 90 | 10 | 0 | 0.40 | 370 | 3.7 |
57 | 89 | 10 | 1 | 0.62 | 610 | 4.4 |
58 | 88 | 10 | 2 | 0.60 | 600 | 4.8 |
59 | 78 | 20 | 2 | 0.65 | 525 | 11.0 |
60 | 78 | 20 | 2 | 0.54 | 530 | 8.0 |
61 | 78 | 20 | 2 | 0.59 | 350 | 15.0 |
62 | 70 | 30 | 0 | 0.20 | 40 | 5.8 |
63 | 69 | 30 | 1 | 0.58 | 40 | 11.0 |
64 | 68 | 30 | 2 | 0.62 | 420 | 12.0 |
65 | 58 | 40 | 2 | 0.70 | 400 | 12.0 |
*对比的,不是本发明的实施例
a 尼龙N-6
b SPS2,实施例60(SPS1)和实施例61(SPM1)除外
c FAPPO1
d POY的韧度
实施例66,0-低分子量尼龙6的用途
在30mm双螺杆挤出机上使用母料程序,混炼SPS2,MGSPM1,N-6RV38以10∶3∶87比例的共混物。此共混物使用低分子量尼龙对本发明实施例35,它使用高分子量尼龙和韧度为2.55g/den和光泽组等级为2.5。与对比例O,N-6 RV38对照物一起,将共混物在中试BCF纺丝线上纺丝。骤冷空气是15℃。慢导丝辊速度是334m/min。快导丝辊速度是1000m/min。变形机温度&压力是190℃和80psi(0.55MPa)。交织压力是40psi(0.28MPa)。在表24中给出另外的纺丝条件和获得的韧度。两个样品纺丝良好。本发明实施例66的光泽组等级是1.4,显示由于尼龙分子量降低的光泽降低。对比例0的光泽组等级是5.0。
表24
Ex. | 挤出机区情况(℃) | 纺丝组合件(℃) | 熔体温度(℃) | 组合件压力(MPa) | 慢导丝辊温度(℃) | 快导丝辊温度(℃) | 韧度(g/den) | |||
1 | 2 | 3 | 4 | |||||||
66 | 290 | 320 | 320 | 305 | 300 | 293 | 4.0 | 75 | 160 | 2.2 |
0* | 260 | 270 | 270 | 260 | 260 | 255 | 6.0 | 75 | 160 | 2.8 |
*对比的,不是本发明的实施例
本发明实施例67-72
在30mm双螺杆挤出机上,使用母料方法混炼尼龙N-6(组分(a)),SPS2(组分(b)),SMA1(组分(c)),和十八烷酰胺(组分(d))以表25中给出比例的共混物。在这些实施例中,在母料中混合SPS2,SMA1,和十八烷酰胺。十八烷酰胺的目的是在混合SMA1入尼龙N-6之前,通过预反应一些基团而降低SMA1上马来酸酐基团的数量。这允许用户使用通常可得的增容剂和调节尼龙胺端基的数量,该端基会与增容剂反应以允许良好的可染性以及组分(a)和(b)的相容性。
表25
Ex. | 组分(a)a(%) | 组分(b)b(%) | 组分(c)c(%) | 组分(d)d(%) |
67 | 89.0 | 10.0 | 1.0 | 0 |
68 | 88.96 | 10.0 | 1.0 | 0.041 |
69 | 88.93 | 10.0 | 1.0 | 0.071 |
70 | 88.90 | 10.0 | 1.0 | 0.101 |
71 | 88.87 | 10.0 | 1.0 | 0.131 |
72 | 88.84 | 10.0 | 1.0 | 0.162 |
a 尼龙N-6
b SPS2
c SMA1
d 十八烷酰胺
使用实验室连续长丝纺丝线和在表26中给出的纤维纺丝条件,将获得的共混物纺丝成纤维。骤冷空气设定在23℃。在表26中提供纤维性能。
表26
Ex. | 挤出机区情况(℃) | 纺丝组合件(℃) | 熔体温度(℃) | 组合件压力(MPa) | 慢导丝辊速度(m/min) | 快导丝辊速度(m/min) | 拉伸比 | 纱线(旦) | 韧度(g/den) | |||
1 | 2 | 3 | 4 | |||||||||
67 | 290 | 325 | 315 | 310 | 310 | 308 | 3.5 | 250 | 750 | 3.0 | 280/24 | 3.1 |
68 | 290 | 325 | 315 | 310 | 310 | 308 | 3.5 | 250 | 750 | 3.0 | 280/24 | 3.0 |
69 | 290 | 325 | 315 | 310 | 310 | 308 | 3.5 | 250 | 750 | 3.0 | 280/24 | 3.0 |
70 | 290 | 325 | 315 | 310 | 310 | 308 | 3.5 | 250 | 750 | 3.0 | 280/24 | 2.9 |
71 | 290 | 325 | 315 | 310 | 310 | 308 | 3.5 | 250 | 750 | 3.0 | 280/24 | 2.8 |
72 | 290 | 325 | 315 | 310 | 310 | 308 | 3.5 | 250 | 750 | 3.0 | 280/24 | 2.8 |
实施例73
在30mm双螺杆挤出机上,使用母料方法混炼SPS2,MGSPM1,和尼龙N6;6,6以10∶3∶87重量比的共混物。使用中试BCF纺丝线将获得的共混物纺丝成纤维。纤维纺丝条件如下:
挤出机机筒温度情况:285℃/310℃/305℃/305℃
纺丝头温度:305℃
熔体温度:300℃
纺丝组合件压力:1200psig(8.4MPa)
骤冷是在14℃空气中
缓慢导丝辊:75℃和334m/min
快速导丝辊:160℃和1000m/min
变形机温度&压力:210℃和80psig(0.66MPa)
交织压力:50psig(0.44MPa)
对于72长丝纱线束,在拉伸,变形,空气交织和卷绕之后,获得的BCF纱线的总旦数为1202。获得的1202/72纱线的韧度是2.4克/旦。光泽组等级是3.0。
本发明实施例74-77,P sPS-PMS共聚物作为分散相的用途
在30mm双螺杆挤出机上,使用母料程序和表27中给出的重量比,混炼SPS2,SPM1,SPM2,SPM4,MGSPM1,和尼龙N-6的共混物。在中试BCF纺丝线上,使用表28给出的纺丝条件,将获得的共混物纺丝成纤维。这些实施例展示使用更低熔点共聚物作为分散相的用途,以改进改性比而不使用特殊设计的模头。
表27
Ex. | 组分(a)a(%) | 组分(b)(%) | 组分(c)f(%) |
74 | 87 | 10b | 3 |
75 | 87 | 10c | 3 |
76 | 87 | 10d | 3 |
77 | 87 | 10e | 3 |
P* | 100 | 0 | 0 |
*对比的,不是本发明的实施例
a 尼龙N-6
b SPS2
c SPM2
d SPM1
e SPM4
f MGSPM1
表28
Ex. | 挤出机区情况(℃) | 纺丝组合件(℃) | 熔体温度(℃) | 组合件压力(MPa) | 慢导丝辊速度(m/min) | 决导丝辊速度(m/min) | 纤维Mod.比 | 光泽组等级 | 韧度(g/den) | |||
1 | 2 | 3 | 4 | |||||||||
74 | 290 | 320 | 320 | 305 | 305 | 299 | 8.5 | 334 | 1000 | 2.1 | 2.4 | 2.2 |
75 | 275 | 290 | 290 | 275 | 275 | 271 | 8.8 | 334 | 1000 | 2.4 | 3.9 | 2.4 |
76 | 275 | 290 | 290 | 275 | 275 | 272 | 8.9 | 334 | 1000 | 2.6 | 3.5 | 2.3 |
77 | 260 | 270 | 270 | 260 | 260 | 257 | 10.4 | 334 | 1000 | 2.8 | 3.4 | 2.4 |
P* | 260 | 270 | 270 | 260 | 260 | 256 | 9.2 | 334 | 1000 | 2.6 | 5.0 | 2.8 |
*对比的,不是本发明的实施例
备注:骤冷空气是23℃,慢导丝辊在75℃,快导丝辊在160℃,变形温度在190℃,变形机压力在0.55MPa,交织机压力在0.28MPa。
实施例78-79
在30mm双螺杆挤出机上,使用母料方法混炼SPS2,MGSPS1,尼龙N-6,6RV50和尼龙N-6,6RV250以表29中给出重量比的共混物。使用实验室连续长丝纺丝线,使用基本与实施例74-77那些相同的纺线条件,将获得的共混物纺丝成纤维。基本由关于实施例16-27和说明书中别处公开的激光反散射技术,测量散射比。
表29
Ex. | 组分(a)(%) | 组分(b)c(%) | 组分(c)d(%) | 韧度(g/旦) | 散射比 |
78 | 87a | 10 | 3 | 2.8 | 0.41 |
79 | 87b | 10 | 3 | 3.6 | 0.38 |
a 尼龙N-6,6RV 50
b 尼龙N-6,6RV 250
c SPS2
d MGSPS1
Claims (175)
1.一种用于制备挤出纤维和膜的热塑性聚合物组合物,该组合物包括:
(a)86-92wt%的结晶温度Tc大于160℃的第一热塑性聚合物;
(b)14-8wt%的化学上不同于(a)结晶温度为Tc’的第二热塑性聚合物;和
(c)用于(a)和(b)的增容剂,
其中该百分比基于(a)和(b)的总和,和其中Tc比Tc’小至少5℃。
2.权利要求1的组合物,其中第一热塑性聚合物是聚酰胺或共聚酰胺和Tc’大于195℃。
3.权利要求1的组合物,其中第一热塑性聚合物是聚酰胺或共聚酰胺和第二热塑性聚合物是具有等规或间规立体结构的聚亚乙烯基芳族聚合物。
4.权利要求3的组合物,其中第一热塑性聚合物是尼龙6、尼龙6,6、或尼龙6和尼龙6,6的共聚物,第二热塑性聚合物是间规聚苯乙烯、苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基、卤素、或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物、或间规聚苯乙烯或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基、卤素、或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物的极性基团改性衍生物。
5.权利要求3的组合物,其中聚酰胺是相对粘度为30-180的尼龙6。
6.权利要求5的组合物,其中第二热塑性聚合物是间规聚苯乙烯、苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基或卤素取代的乙烯基芳族单体或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物、或间规聚苯乙烯或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基、卤素、或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物的极性基团改性衍生物。
7.权利要求5的组合物,其中第二热塑性聚合物的立构规整度大于95%和Mw大于50,000。
8.权利要求1的组合物,其黄度指数,YI小于10.0。
9.权利要求1的组合物,包括基于总组合物重量的0.1-10%增容剂c)。
10.权利要求9的组合物,其中增容剂是极性基团改性的亚乙烯基芳族均聚物或共聚物。
11.权利要求10的组合物,其中增容剂是极性基团改性的聚苯乙烯、一种或多种乙烯基芳族单体和一种或多种极性共聚单体的共聚物、苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基或卤素取代的乙烯基芳族单体或极性基团取代的乙烯基芳族单体的极性基团改性共聚物。
12.权利要求11的组合物,其中增容剂是马来酸酐改性或富马酸改性的苯乙烯均聚物或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基取代苯乙烯的马来酸酐改性或富马酸改性共聚物,该增容剂包含0.01-5.0mol%共聚的马来酸酐或富马酸官能度。
13.权利要求1-12的组合物,其中在从其形成纤维或膜之后,组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸大于0.2μm的吸着粒子。
14.权利要求13的组合物,其中在从其形成纤维或膜之后,组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.3-2.0μm的吸着粒子。
15.权利要求13的组合物,其中在从其形成纤维或膜之后,组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于3.0μm的吸着粒子。
16.权利要求14的组合物,其中在从其形成纤维或膜之后,组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于2.8μm的吸着粒子。
17.权利要求1-12的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.3-2.0μm的吸着粒子,和该纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
18.权利要求15的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
19.权利要求1-12的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维具有柔软的手感。
20.权利要求15的组合物,其中0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感。
21.权利要求1-12的组合物,其中组分(c)的数量范围为0-小于5wt%,基于组分(a)和组分(b)的结合重量,组分(c)中反应性、官能团(如果存在)的总数量为0.001-0.25mol%,基于组分(b)和组分(c)的总和。
22.权利要求15的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
23.权利要求19的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
24.权利要求20的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
25.权利要求1-12的组合物,另外包括基于总组合物重量0.1-10.0%的消光剂。
26.一种包括热塑性聚合物组合物的挤出和拉伸纤维,包括:
(a)76-97wt%的结晶温度Tc大于160℃的第一热塑性聚合物;
(b)24-3wt%的化学上不同于(a)结晶温度为Tc’的第二热塑性聚合物;和
(c)用于(a)和(b)的增容剂,
其中所述的百分比基于(a)和(b)的总和,其中Tc比Tc’小至少5℃。
27.权利要求26的纤维,其中第一热塑性聚合物是聚酰胺或共聚酰胺,Tc’大于195℃。
28.权利要求26的纤维,其中第一热塑性聚合物是聚酰胺或共聚酰胺和第二热塑性聚合物是具有等规或间规立体结构的聚亚乙烯基芳族聚合物。
29.权利要求28的纤维,其中第一热塑性聚合物是尼龙6或尼龙6,6、或尼龙6和尼龙6,6的共聚物,第二热塑性聚合物是间规聚苯乙烯、苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基、卤素、或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物、或间规聚苯乙烯或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基、卤素、或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物的极性基团改性衍生物。
30.权利要求27的纤维,其中聚酰胺是相对粘度为30-180的尼龙6。
31.权利要求30的纤维,其中第二热塑性聚合物是间规聚苯乙烯、苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基、卤素、或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物、或间规聚苯乙烯或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基、卤素、或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物的极性基团改性衍生物。
32.权利要求30的纤维,其中第二热塑性聚合物的立构规整度大于95%和Mw大于50,000。
33.权利要求26的纤维,其黄度指数,YI小于10.0。
34.权利要求26的纤维,包括基于总组合物重量的0.1-10%增容剂c)。
35.权利要求34的纤维,其中增容剂是极性基团改性的聚苯乙烯、一种或多种乙烯基芳族单体和一种或多种极性共聚单体的共聚物、苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基或卤素取代的乙烯基芳族单体或极性基团取代的乙烯基芳族单体的极性基团改性共聚物。
36.权利要求35的纤维,其中增容剂是极性基团改性的聚苯乙烯或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基或卤素取代的乙烯基芳族单体或极性基团取代的乙烯基芳族单体的极性基团改性共聚物。
37.权利要求36的纤维,其中增容剂是马来酸酐改性或富马酸改性的苯乙烯均聚物或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基取代苯乙烯的马来酸酐改性或富马酸改性共聚物,所述的增容剂包含0.01-5.0mol%共聚的马来酸酐或富马酸官能度。
38.权利要求26-37的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸大于0.2μm的吸着粒子。
39.权利要求38的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.3-2.0μm的吸着粒子。
40.权利要求38的纤维,其中组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于3.0μm的吸着粒子。
41.权利要求39的纤维,其中组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于2.8μm的吸着粒子。
42.权利要求26-37的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,该纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
43.权利要求40的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
44.权利要求26-37的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,该纤维具有柔软的手感。
45.权利要求40的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感。
46.权利要求26-37的纤维,其中组分(c)的数量范围为0-小于5wt%,基于组分(a)和组分(b)的结合重量,组分(c)中反应性、官能团(如果存在)的总数量为0.001-0.25mol%基于组分(b)和组分(c)的总和。
47.权利要求40的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
48.权利要求26-37的纤维,其中组合物包括:
80-95wt%组分(a);和
20-5wt%组分(b),基于(a)和(b)的总重量。
49.权利要求26-37的纤维,其中组合物包括:
86-92wt%组分(a);和
14-8wt%组分(b),基于(a)和(b)的总重量。
50.权利要求26-37的纤维,另外包括基于总组合物重量0.1-10.0%的消光剂。
51.一种用于制备挤出纤维和膜的热塑性聚合物组合物,该组合物基本由如下物质组成:
(a)65-97wt%的结晶温度Tc大于160℃的第一热塑性聚合物;和
(b)35-3wt%的化学上不同于(a)结晶温度为Tc’,并包括极性官能团的第二热塑性聚合物;
和非必要地一种或多种非聚合物添加剂。
52.权利要求51的组合物,其中第一热塑性聚合物是聚酰胺或共聚酰胺和Tc’大于195℃。
53.权利要求51的组合物,其中Tc比Tc’小至少5℃。
54.权利要求51的组合物,其中第一热塑性聚合物是尼龙6或尼龙6,6、或尼龙6和尼龙6,6的共聚物和第二热塑性聚合物是苯乙烯和一种或多种极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物、或间规聚苯乙烯或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基或卤素取代的乙烯基芳族单体或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物的极性基团改性衍生物。
55.权利要求52的组合物,其中聚酰胺是相对粘度为30-180的尼龙6。
56.权利要求51的组合物,其中第二热塑性聚合物是间规聚苯乙烯或苯乙烯和对甲基苯乙烯间规共聚物的极性基团改性衍生物。
57.权利要求51的组合物,其中第二热塑性聚合物的立构规整度大于95%和Mw大于50,000。
58.权利要求51的组合物,其黄度指数,YI小于10.0。
59.权利要求51的组合物,基本由5.0-20wt%组分(b)组成。
60.权利要求59的组合物,基本由8-14wt%组分(b)组成。
61.权利要求56的组合物,其中第二组分是马来酸酐改性或富马酸改性的间规聚苯乙烯或马来酸酐改性或富马酸改性的苯乙烯和对甲基苯乙烯间规共聚物。
62.权利要求61的组合物,其中组分(b)包含0.01-5.0mol%共聚的马来酸酐或富马酸官能度。
63.权利要求51-62的组合物,其中在从其形成纤维或膜之后,组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸大于0.2μm的吸着粒子。
64.权利要求63的组合物,其中在从其形成纤维或膜之后,组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.3-2.0μm的吸着粒子。
65.权利要求63的组合物,其中在从其形成纤维或膜之后,组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于3.0μm的吸着粒子。
66.权利要求64的组合物,其中在从其形成纤维或膜之后,组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于2.8μm的吸着粒子。
67.权利要求51-62的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,所述的纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
68.权利要求65的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,所述的纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
69.权利要求51-62的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维具有柔软的手感。
70.权利要求65的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感。
71.权利要求51-62的组合物,其中组分(b)中的极性基团是反应性极性官能团,其存在量为组分(b)的0.001-0.25mol%。
72.权利要求65的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
73.权利要求69的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
74.权利要求70的组合物,其中在从其形成纤维之后,组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
75.权利要求51-62的组合物,另外包括基于总组合物重量0.1-10.0%的消光剂。
76.一种包括热塑性聚合物组合物的挤出和拉伸纤维,基本由如下物质组成:
(a)65-97wt%的结晶温度Tc大于160℃的第一热塑性聚合物;和
(b)35-3wt%的化学上不同于(a)结晶温度为Tc’,并包括极性官能团的第二热塑性聚合物;
和非必要地一种或多种非聚合物添加剂。
77.权利要求76的纤维,其中第一热塑性聚合物是聚酰胺或共聚酰胺和Tc’大于195℃。
78.权利要求76的纤维,其中Tc比Tc’小至少5℃。
79.权利要求76的纤维,其中第一热塑性聚合物是尼龙6或尼龙6,6,第二热塑性聚合物是苯乙烯和一种或多种极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物、或间规聚苯乙烯或苯乙烯和一种或多种环C1-5烷基或卤素取代的乙烯基芳族单体或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物的极性基团改性衍生物。
80.权利要求77的纤维,其中聚酰胺是相对粘度为30-180的尼龙6。
81.权利要求76的纤维,其中第二热塑性聚合物是间规聚苯乙烯或苯乙烯和对甲基苯乙烯间规共聚物的极性基团改性衍生物。
82.权利要求76的纤维,其中第二热塑性聚合物的立构规整度大于95%和Mw大于50,000。
83.权利要求76的纤维,其黄度指数,YI小于10.0。
84.权利要求76的纤维,基本由5.0-20wt%组分(b)组成。
85.权利要求84的纤维,基本由8-14wt%组分(b)组成。
86.权利要求81的纤维,其中第二组分是马来酸酐改性或富马酸改性的间规聚苯乙烯或马来酸酐改性或富马酸改性的苯乙烯和对甲基苯乙烯的间规共聚物。
87.权利要求86的纤维,其中组分(b)包含0.01-5.0mol%共聚的马来酸酐或富马酸官能度。
88.权利要求76-87的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸大于0.2μm的吸着粒子。
89.权利要求88的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.3-2.0μm的吸着粒子。
90.权利要求88的纤维,其中组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于3.0μm的吸着粒子。
91.权利要求89的纤维,其中组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于2.8μm的吸着粒子。
92.权利要求76-87的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,所述的纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
93.权利要求90的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
94.权利要求76-87的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维具有柔软的手感。
95.权利要求90的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感。
96.权利要求76-87的纤维,其中组分(b)中的极性基团是反应性极性官能团,其存在量为组分(b)的0.001-0.25mol%。
97.权利要求90的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
98.权利要求94的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
99.权利要求95的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
100.权利要求76-87的纤维,另外包括基于总组合物重量的0.1-5.0%的消光剂。
101.一种包括热塑性聚合物组合物的挤出、拉伸和卷缩纤维,基本由如下物质组成:
(a)65-97wt%的结晶温度Tc大于160℃的第一热塑性聚合物;和
(b)35-3wt%的化学上不同于(a)结晶温度为Tc’,并包括极性官能团的第二热塑性聚合物;
和非必要地一种或多种非聚合物添加剂。
102.权利要求101的纤维,其中第一热塑性聚合物是聚酰胺或共聚酰胺和Tc’大于195℃。
103.权利要求101的纤维,其中Tc比Tc’小至少10℃。
104.权利要求101的纤维,其中第一热塑性聚合物是尼龙6或尼龙6,6,第二热塑性聚合物是苯乙烯和一种或多种极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物、或间规聚苯乙烯或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基或卤素取代的乙烯基芳族单体或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物的极性基团改性衍生物。
105.权利要求102的纤维,其中聚酰胺是相对粘度为30-180的尼龙6。
106.权利要求101的纤维,其中第二热塑性聚合物是间规聚苯乙烯或苯乙烯和对甲基苯乙烯间规共聚物的极性基团改性衍生物。
107.权利要求101的纤维,其中第二热塑性聚合物的立构规整度大于95%和Mw大于50,000。
108.权利要求101的纤维,其黄度指数,YI小于10.0。
109.权利要求101的纤维,基本由5.0-20wt%组分(b)组成。
110.权利要求109的纤维,基本由8-14wt%组分(b)组成。
111.权利要求101的纤维,其中组分(b)是马来酸酐改性或富马酸改性的间规聚苯乙烯或马来酸酐改性或富马酸改性的苯乙烯和对甲基苯乙烯的间规共聚物。
112.权利要求111的纤维,其中组分(b)包含0.01-5.0mol%富马酸官能度的共聚的马来酸酐。
113.权利要求101-112的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸大于0.2μm的吸着粒子。
114.权利要求113的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.3-2.0μm的吸着粒子。
115.权利要求113的纤维,其中组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于3.0μm的吸着粒子。
116.权利要求114的纤维,其中组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于2.8μm的吸着粒子。
117.权利要求101-112的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
118.权利要求115的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
119.权利要求101-112的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维具有柔软的手感。
120.权利要求115的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感。
121.权利要求101-112的纤维,其中组分(b)中的极性基团是反应性极性官能团,其存在量为组分(b)的0.001-0.25mol%。
122.权利要求115的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
123.权利要求119的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
124.权利要求120的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
125.权利要求101-112的纤维,另外包括基于总组合物重量0.1-10.0%的消光剂。
126.一种包括两个或多个纵向共延伸聚合物域的多组分纤维,至少一个这样的域包括热塑性聚合物共混物,该共混物包括:
(a)50-99wt%的结晶温度Tc大于160℃的第一热塑性聚合物;
(b)50-1wt%的化学上不同于(a)的结晶温度为Tc’的第二热塑性聚合物;和非必要地,
(c)用于(a)和(b)的增容剂,
其中该百分比基于(a)和(b)的总和,和其中Tc比Tc’小至少5℃。
127.权利要求126的纤维,其中共混物的第一热塑性聚合物是聚酰胺或共聚酰胺,Tc’大于195℃。
128.权利要求126的纤维,其中共混物的第一热塑性聚合物是聚酰胺或共聚酰胺,第二热塑性聚合物是具有等规或间规立体结构的聚亚乙烯基芳族聚合物。
129.权利要求128的纤维,其中共混物的第一热塑性聚合物是尼龙6或尼龙6,6,第二热塑性聚合物是间规聚苯乙烯、苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基、卤素、或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物、或间规聚苯乙烯或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基、卤素、或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物的极性基团改性衍生物。
130.权利要求128的纤维,其中聚酰胺是相对粘度为30-180的尼龙6。
131.权利要求130的纤维,其中第二热塑性聚合物是间规聚苯乙烯、苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基、卤素、或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物、或间规聚苯乙烯或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基或卤素取代的乙烯基芳族单体、或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物的极性基团改性衍生物。
132.权利要求130的纤维,其中第二热塑性聚合物的立构规整度大于95%和Mw大于50,000。
133.权利要求126的纤维,它是芯/护套纤维和共混物包括护套。
134.权利要求126的纤维,其中共混物包括基于总组合物重量0.1-10%的增容剂c)。
135.权利要求134的纤维,其中增容剂是极性基团改性的聚苯乙烯、一种或多种乙烯基芳族单体和一种或多种极性共聚单体的共聚物、苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基或卤素取代的乙烯基芳族单体或极性基团取代的乙烯基芳族单体的极性基团改性共聚物。
136.权利要求135的纤维,其中增容剂是极性基团改性的聚苯乙烯或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基或卤素取代的乙烯基芳族单体或极性基团取代的乙烯基芳族单体的极性基团改性共聚物。
137.权利要求136的纤维,其中增容剂是马来酸酐改性或富马酸改性的苯乙烯均聚物或苯乙烯和一种或多种C1-10环烷基取代苯乙烯的马来酸酐改性或富马酸改性共聚物,该增容剂包含0.01-5.0mol%共聚的富马酸官能度的马来酸酐。
138.权利要求126-137的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸大于0.2μm的吸着粒子。
139.权利要求138的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.3-2.0μm的吸着粒子。
140.权利要求138的纤维,其中组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于3.0μm的吸着粒子。
141.权利要求139的纤维,其中组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于2.8μm的吸着粒子。
142.权利要求126-137的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,所述纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
143.权利要求140的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
144.权利要求126-137的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维具有柔软的手感。
145.权利要求140的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感。
146.权利要求126-137的纤维,其中组分(c)的数量范围为0-小于5wt%,基于组分(a)和组分(b)的结合重量,组分(c)中反应性,官能团(如果存在)的总数量为0.001-0.25mol%基于组分(b)和组分(c)的总和。
147.权利要求140的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
148.权利要求126-137的纤维,其中所述的共混物组合物包括:
80-95wt%组分(a);和
20-5wt%组分(b),基于(a)和(b)的总重量。
149.权利要求133的纤维,其中芯包括尼龙6或尼龙6,6。
150.权利要求126-137的纤维,另外包括基于总组合物重量0.1-10.0%的消光剂。
151.一种包括热塑性聚合物组合物的挤出和拉伸纤维或挤出和拉伸膜,包括:
(a)76-97wt%的结晶温度Tc大于160℃的第一热塑性聚合物;
(b)24-3wt%的化学上不同于(a)结晶温度为Tc’的第二热塑性聚合物;和非必要地,
(c)用于(a)和(b)的增容剂,
其中该百分比基于(a)和(b)的总和,和通过如下方式制备该热塑性聚合物组合物:熔融和混合主要包括组分(a)的基础树脂与主要包括组分(b)的浓缩物树脂和非必要地组分(c)和进一步非必要地,少量组分(a);和
以纤维的形式挤出和拉伸获得的熔融热塑性聚合物组合物或以膜的形式挤出和拉伸获得的熔融热塑性聚合物组合物。
152.权利要求151的纤维或膜,其中由引入拉伸流动混合的熔体混合工艺制备热塑性组合物。
153.权利要求151的纤维或膜,其中Tc比Tc’小至少10℃。
154.权利要求151的纤维或膜,其中第一热塑性聚合物是尼龙6或尼龙6,6、或尼龙6和尼龙6,6的共聚物,和第二热塑性聚合物是苯乙烯和一种或多种极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物、或间规聚苯乙烯或苯乙烯和一种或多种环C1-10烷基或卤素取代的乙烯基芳族单体或极性基团取代的乙烯基芳族单体的间规共聚物的极性基团改性衍生物。
155.权利要求154的纤维或膜,其中组分(a)包括相对粘度为30-180的尼龙6。
156.权利要求151的纤维或膜,其中第二热塑性聚合物是间规聚苯乙烯或苯乙烯和对甲基苯乙烯间规共聚物的极性基团改性衍生物。
157.权利要求151的纤维或膜,其中第二热塑性聚合物的立构规整度大于95%和Mw大于50,000。
158.权利要求151的纤维或膜,其黄度指数,YI小于10.0。
159.权利要求151的纤维或膜,基本由5.0-20wt%的组分(b)组成。
160.权利要求159的纤维或膜,包括8-14wt%的组分(b)。
161.权利要求151的纤维或膜,其中组分(b)是马来酸酐改性或富马酸改性的苯乙烯均聚物或苯乙烯和对甲基苯乙烯的共聚物。
162.权利要求161的纤维或膜,其中组分(b)包含0.01-5.0mol%共聚的马来酸酐或富马酸官能度。
163.权利要求151-162的纤维或膜,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸大于0.2μm的吸着粒子。
164.权利要求163的纤维或膜,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.3-2.0μm的吸着粒子。
165.权利要求163的纤维或膜,其中组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于3.0μm的吸着粒子。
166.权利要求164的纤维或膜,其中组分(b)的形式为D99短轴尺寸小于2.8μm的吸着粒子。
167.权利要求151-162的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
168.权利要求165的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维的激光散射比大于或等于0.29或从标准纤维样品测量的光泽组等级小于或等于4.0。
169.权利要求151-162的纤维,其中组分(b)的形式为在组分(a)基体中体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子,和该纤维具有柔软的手感。
170.权利要求165的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感。
171.权利要求151-162的纤维,其中组分(c)的数量范围为0-小于5wt%,基于组分(a)和组分(b)的结合重量,组分(c)中反应性、官能团(如果存在)的总数量为0.001-0.25mol%,基于组分(b)和组分(c)的总和。
172.权利要求165的纤维,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
173.权利要求169的纤维或膜,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
174.权利要求170的纤维或膜,其中组分(b)的形式为体积平均短轴尺寸为0.2-3.0μm的吸着粒子和该纤维具有柔软的手感和改进的耐用性。
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