CN1551935A - 聚酯型纤维和使用该纤维制造的人造发 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供保持通常聚酯纤维的物理性能,如耐热性,强度和伸长率,并且定形能力优异,具有可控的纤维光泽的聚酯型纤维,使用该纤维制造的人造发,生产该聚酯型纤维的方法,以及通过使用该纤维生产人造发的方法。为了实现该目的,将通过熔融捏合聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯或以聚间苯二甲酸亚烷基二醇酯为基础的共聚聚酯(A),聚芳酯(B)和亚磷酸酯化合物(C)获得的组合物熔纺成纤维。在熔融捏合的情况下,由于组分(C)对酯交换反应的抑制作用,防止了组分(A)和(B)的酯交换反应,纤维的耐热性和物理性能没有降低,以及通过在纤维的表面上形成凸起而带来了消光效果。
Description
技术领域
本发明涉及由通过熔融捏合聚酯、聚芳酯和亚磷酸酯化合物获得的组合物形成的聚酯型纤维以及使用该纤维制造的人造发。
此外,本发明涉及生产聚酯型纤维的方法和使用该纤维制造人造发的方法。
背景技术
包括由聚对苯二甲酸乙二醇酯组成或以聚对苯二甲酸乙二醇酯为基础的聚酯的纤维具有优异的耐热性和耐化学品性与高熔点和高弹性模量,因此广泛用于窗帘、地毯、衣服、毛毯、片状织构、桌布、椅子的装饰织构,墙壁材料,人造发,汽车的内部材料,室外增强材料和安全网。
通常,人发和人造发(改性聚丙烯酸纤维,聚氯乙烯纤维)已经用于头发制品如假发,假眉毛,伸缩发(extension hair),发束(hair bundle)和玩偶头发。
然而,提供人发是困难的,因此增加了人造发的重要性。改良丙烯酸纤维凭借其阻燃性而常常被用作人造发的材料,但就耐热性而言是不充分的。近年来,以聚对苯二甲酸乙二醇酯为代表的聚酯型纤维开始用作人造发的纤维,因为它们具有优异的拉伸强度,耐热性和良好的定形保持性。
除了特性如易定形,定形保持性,纤维的梳理性和低光褪色性以外,用于人造发的纤维尤其应该显示作为类似人发的纤维的适合无光表面和颜色,但通过以通常方式纺丝生产的聚酯纤维具有平整表面,以及在纤维的轴向上它的折光指数高达1.72,和在纤维轴的垂直方向(直径方向)上也高达1.54,因此引起了强烈的光反射,从而增加了表面光泽,该纤维不能用作人造发。
为了解决该问题,已经提出了聚酯纤维的表面的消光技术。例如,通过在聚酯纤维的表面上形成大量的磨蚀划痕来使聚酯纤维的表面变粗糙,以获得人造无光发。然而,通过这种方法获得的无光纤维的缺点在于由于在纤维表面上形成的磨蚀划痕而降低了纤维的强度。另外,JP-A 63-12716公开了通过用碱水溶液处理含有以二氧化硅为基础的微细颗粒的聚酯型纤维,从而在纤维表面上形成特定微细凸起而获得的用于人造发的聚酯纤维,以及生产该纤维的方法。
然而,用该方法获得的纤维具有带微细和太均匀的凸起的表面,因此不能充分消光,因此在接收斜射光时表现了强光反射,因而其在人造发上的应用受到了限制。当增加无机微细颗粒的量和增加在纤维表面上的凸起的尺寸或数目以便获得充分的无光效果时,将大量的微细颗粒引入到起始聚酯中。因此,一般和从经验上来说,纺丝纤维的强度与在纤维中含有的微细颗粒的量成比例地降低。人造发的强度与假发的耐久性有关,因而当强度下降时,耐久性降低。
作为不用引入影响纤维表面的无光的无机材料来提供凸起的方式,已知有用等离子体光线照射聚酯型纤维的方法。然而,该方法需要大约3个步骤,即,用于形成原长丝的纺丝步骤,用于在原长丝的外表面上形成凸起的等离子体处理步骤,和用于赋予具有凹面区域的人造发以颜色的染色步骤,从而导致了生产率很低。目前,在各步骤中的处理时间变化很大,因此管理各步骤是不容易的,以及生产控制是不容易的。结果,存在的缺点是,具有均匀质量的人造发不能稳定地以高生产率获得。
由聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯得到的纤维是易燃材料,因此其阻燃性是低劣的。
通常,已经做出了各种尝试来改进聚酯纤维的阻燃性。例如,已知有由包括共聚的含磷原子的阻燃单体的聚酯制备纤维的方法和涉及将阻燃剂引入到聚酯纤维中的方法。
作为涉及将阻燃单体共聚的前一方法,已提出了将含有磷原子作为环原子的热稳定性优异的磷化合物共聚的方法(JP-B 55-41610),将羧基次膦酸共聚的方法(JP-B 53-13479)或将含磷化合物与含聚芳酯的聚酯共混或共聚的方法(JP-A 124732)。
作为涉及引入阻燃剂的后一方法,已提出了将卤化环烷烃化合物的微细颗粒引入到聚酯纤维中的方法(JP-B 3-57990),引入含溴原子的烷基环己烷的方法(JP-B 1-24913),由含有含磷型阻燃剂和三嗪类化合物的聚酯型树脂组合物形成聚酯纤维的方法(JP-A 11-335927)或使用包括引入到热塑性树脂中的聚合多磷酸盐的组合物的方法(JP-A 8-120180)。
为了将上述阻燃技术应用于人造发,已经提出了包括共聚的含磷化合物的聚酯纤维(JP-A 3-27105,JP-A 5-339805等)。
然而,人造发需要高阻燃性能,使得共聚的含磷化合物的量应该增加,以便使用该共聚的聚酯纤维作为人造发,结果,聚酯的耐热性显著降低了,因此使熔纺变困难,或者聚酯在接近火焰时可以不燃烧,但遭受了熔化并滴流的另一问题。
包括共聚的含磷化合物的聚酯纤维的显著的“因滴流而消失”对于人造发的应用来说是不优选的。
另一方面,将阻燃剂引入到聚酯纤维中的方法存在以下问题:用于引入阻燃剂的温度应该高达150℃或150℃以上,以便获得足够的阻燃性能,引入用的处理时间应该长,或者阻燃剂应该以大量使用,导致了诸如纤维的物理性能下降,生产率降低和生产成本增高之类的问题。
如上所述,还没有获得保持通常聚酯纤维的物理性能,如耐热性,强度和伸长率,并且阻燃性、抗滴流性和定形能力优异的适合的无光人造发。因此需要开发出以低成本有效生产人造发的方法。
本发明的公开
本发明涉及聚酯型纤维,该纤维包括含有(A)由至少一种聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯或至少一种以聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯为基础的共聚聚酯组成的聚酯,(B)聚芳酯和(C)亚磷酸酯化合物的组合物
优选地,聚酯(A)与聚芳酯(B)的重量比,即(A)/(B)是90/10到70/30,以及亚磷酸酯化合物(C)的添加量是0.05-5重量份,按总共100重量份的聚酯(A)和聚芳酯(B)计。
聚酯(A)优选是选自聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚对苯二甲酸丙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯中的至少一种聚合物。
根据权利要求1的聚酯型纤维,其中聚芳酯(B)是由对苯二甲酸,它的衍生物,间苯二甲酸及其衍生物,以及用通式(1)表示的双酚化合物的混合物获得的聚芳酯:
其中R1基团表示氢原子或C1-10烃基,并且可以是相同或不同的,以及X表示亚甲基,乙叉基,异丙叉基,羰基,磺酰基,1,3-亚苯基二异丙叉基或1,4-亚苯基二异丙叉基。
优选,亚磷酸酯化合物(C)是选自亚磷酸三烷基酯,亚磷酸三烯丙酯,亚磷酸烷基烯丙酯和用以下通式(2)-(5)表示的亚磷酸酯化合物中的至少一员:
其中R2基团表示C4-20线性或支化烃基,并且可以是相同或不同的,
其中R3基团表示氢原子或C1-10烃基,并且可以是相同或不同的,
其中R4基团表示氢原子或C1-10烃基,并且可以是相同或不同的,和R5表示C4-20烃基或C6-20芳族烃基,
其中R6基团表示氢原子或C1-10烃基,并且可以是相同或不同的,R7基团表示C4-20烃基或C6-20芳族烃基,并且可以是相同或不同的,和X表示亚甲基,乙叉基,异丙叉基,羰基,磺酰基,1,3-亚苯基二异丙叉基或1,4-亚苯基二异丙叉基。
优选,具有直径0.1-15μm和小头直径(short diameter)0.05-10μm的尺寸的聚芳酯(B)被分散在聚酯(A)中。
优选,组分(A)、(B)和(C)通过双螺杆挤出机在240-310℃的捏合温度和0.2-2.0的Q/R值的条件下进行熔融捏合。
还有,本发明涉及其中该组合物进一步包括阻燃剂的聚酯型纤维。
优选,阻燃剂是含磷型阻燃剂(D)。
优选,聚酯(A)与聚芳酯(B)的重量比,即(A)/(B)是90/10到70/30,以及含磷型阻燃剂(D)的添加量是0.05-10重量份,按磷原子计。
优选,组分(D)是选自磷酸酯化合物,膦酸酯化合物,次磷酸酯化合物,氧化膦化合物,亚膦酸酯化合物,次膦酸酯化合物,膦化合物和缩聚磷酸酯化合物中的至少一种化合物。
优选,组分(D)是用以下通式(6)表示的缩聚磷酸酯化合物:
其中R8基团表示单价芳族烃基或脂族烃基,并且可以是相同或不同的;R9表示二价芳族烃基,以及当存在两个或多个R9基团时,这些基团可以是相同或不同的;和n是0-15。
此外,本发明涉及其中阻燃剂是反应性含磷型阻燃剂的聚酯型纤维。
优选,组分(A)是包括共聚的反应性含磷型阻燃剂的共聚热塑性聚酯。
优选,反应性含磷型阻燃剂是选自用以下通式(7)-(12)表示的含磷化合物中的至少一员:
其中R10表示C1-20脂族烃基或C6-12芳族烃基,R11表示氢原子或C1-20脂族烃基,和m是1-11的整数,
其中R12基团表示氢原子或C1-20脂族烃基,并且可以是相同或不同的,
其中R13基团表示C1-20脂族烃基或C6-12芳族烃基,R14基团表示氢原子或C1-20脂族烃基,并且可以是相同或不同的,和n是1-12的整数,
其中R15基团表示C1-20脂族烃基或C6-12芳族烃基,R16基团表示氢原子或C1-20脂族烃基,并且可以是相同或不同的,和p是1-11的整数,
其中R17基团表示氢原子或C1-20脂族烃基,并且可以是相同或不同的,Y表示氢原子,甲基或C6-12芳族烃基,以及r和s各自表示1-20的整数,和
其中R18基团表示C1-20脂族烃基或C6-12芳族烃基,R19基团表示氢原子或C1-20脂族烃基,并且可以是相同或不同的,和t是1-20的整数。
此外,本发明涉及生产聚酯型纤维的方法,包括用具有齿轮泵和喷丝板的挤出机直接熔纺该组合物。
优选,聚酯型纤维在纤维的表面上具有细凸起。
优选,凸起的长轴是0.2-20μm,短轴是0.1-10μm,高度是0.1-2μm,以及每100μm2纤维表面的凸起数目为至少1。
包括该聚酯型纤维的阻燃聚酯型纤维是优选的。
包括该聚酯型纤维的人造发是优选的。
附图简述
图1是显示由包括聚酯(A)、聚芳酯(B)和亚磷酸酯化合物(C)的组合物构成的聚酯型纤维的表面的照片。
图2是显示包括聚酯(A),不含聚芳酯(B)和亚磷酸酯化合物(C)的聚酯型纤维的表面的照片。
图3是显示由包括聚酯(A)、聚芳酯(B)、亚磷酸酯化合物(C)和含磷型阻燃剂(D)的组合物构成的聚酯型纤维的表面的照片。
图4是显示由包括含有在其中共聚的反应性含磷型阻燃剂的共聚热塑性聚酯(A),聚芳酯(B)和亚磷酸酯化合物(C)的组合物构成的聚酯型纤维的表面的照片。
图5是显示由包括聚酯(A),聚芳酯(B),亚磷酸酯化合物(C)和含磷型阻燃剂(D)的组合物构成的聚酯型树脂粒料的切片的照片。
实施本发明的最佳方式
本发明的聚酯型纤维是包括含有(A)由至少一种聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯或至少一种以聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯为基础的共聚聚酯组成的聚酯,(B)聚芳酯和(C)亚磷酸酯化合物的组合物的聚酯型纤维。
在本发明中,聚酯(A)是用作形成纤维的基础聚合物的组分,聚芳酯(B)是用于改进防滴性和阻燃性的组分,以及亚磷酸酯化合物(C)是用于抑制在组分(A)和(B)之间的酯交换的组分。通过熔融捏合这些组分获得的组合物,以使其具有其中组分(B)分散在组分(A)中的海岛结构,以及当将该组合物熔纺成纤维时,所得聚酯型纤维在其表面上具有细凸起。
在用于本发明的聚酯(A)中含有的由聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯组成或以聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯为基础的共聚聚酯例如包括聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚对苯二甲酸丙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯和/或含有少量的可共聚组分的以聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯为基础的共聚聚酯。
在这些化合物中,就耐热性、机械性能、可获得性和成本而论,聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚对苯二甲酸丙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯是优选的。
术语“以…为基础”是指所述组分以80mol%或80mol%以上的量含有。
可共聚组分包括例如多价羧酸如间苯二甲酸,邻苯二甲酸,萘二甲酸,,对亚苯基二甲酸,1,2,4-苯三酸,1,2,4,5-苯四酸,丁二酸,戊二酸,己二酸,辛二酸,壬二酸,癸二酸和十二烷二酸,它们的衍生物,包括磺酸盐的二羧酸,如5-磺酸钠间苯二甲酸和5-磺酸钠间苯二甲酸二羟乙酯,它们的衍生物,1,2-丙二醇,1,3-丙二醇,1,4-丁二醇,1,6-己二醇,新戊二醇,1,4-环己烷二甲醇,二甘醇,聚乙二醇,三羟甲基丙烷,季戊四醇,4-羟基苯甲酸,ε-己内酯等。
就安全性和易操作性而论,优选的是,一般通过让少量的可共聚组分与主起始原料对苯二甲酸和/或它们的衍生物(例如对苯二甲酸甲酯)和亚烷基二醇的聚合物反应来制备共聚聚酯。另外,可以通过让少量的可共聚单体或低聚物组分与主起始原料对苯二甲酸和/或其衍生物(例如对苯二甲酸甲酯)和亚烷基二醇的混合物聚合来生产共聚聚酯。
共聚聚酯可以是具有与主起始原料聚苯二甲酸亚烷基二醇酯的主链和/或侧链缩聚的可共聚组分的产物,以及对共聚方法没有特别的限制。
鉴于通过熔融捏合获得的组合物的稳定性,聚酯(A)的缩聚催化剂优选是锗型催化剂,以及当使用诸如锑型催化剂之类的催化剂时,树脂可能在熔融捏合中分解或在熔纺中长丝可以被切断。
以聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯为基础的共聚聚酯的实例包括以聚对苯二甲酸乙二醇酯为基础的聚酯,包括共聚的间苯二甲酸和/或其衍生物(例如间苯二甲酸甲酯)或双酚A乙二醇醚,共聚的1,4-环己烷二甲醇,或共聚的5-磺酸钠间苯二甲酸二羟乙酯。在这些共聚聚酯当中,就耐热性和易生产性而言,包括共聚的双酚A乙二醇醚的聚酯和包括共聚的1,4-环己烷二甲醇的聚酯是优选的。
聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯和共聚聚酯可以单独使用,或作为它们的两种或多种的混合物使用。在这些当中优选的是聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚对苯二甲酸丙二醇酯,聚对苯二甲酸丁二醇酯和共聚聚酯(含有共聚的双酚A乙二醇醚,共聚的1,4-环己烷二甲醇或共聚的5-磺酸钠间苯二甲酸二羟乙酯的以聚对苯二甲酸乙二醇酯为基础的聚酯)。共聚聚酯包括含有共聚的双酚A乙二醇醚,共聚的1,4-环己烷二甲醇或共聚的5-磺酸钠间苯二甲酸二羟乙酯的以聚对苯二甲酸乙二醇酯为基础的聚酯。它们的两种或多种的混合物也是优选的。
所用聚酯(A)还可以是通过回收用过的PET瓶子,清洗,将它们压碎成片状物和将片状物干燥至水含量减至100ppm或100ppm以下所获得的再循环聚对苯二甲酸乙二醇酯。
聚酯(A)组分的特性粘度优选是0.5-1.4,更优选0.6-1.2。当特性粘度低于0.5时,所得纤维的机械强度往往会降低,而特性粘度高于1.4时,熔体粘度随分子量的增加而增加,如此使熔纺困难,细度(finiteness)是不均匀的,以及杨氏模量增加,使所形成的纤维硬化。
如上所述,聚芳酯(B)是用于改进防滴性和阻燃性的组分,它是具有高熔体粘度和阻燃性的树脂。具有高熔体粘度的组分(B)分散在组分(A)中,从而改进了防滴性。
组分(B)是包括芳族二羧酸组分和芳族二醇组分的芳族聚酯,它可以通过界面聚合方法,溶液聚合方法或熔体聚合方法来制备。
用于制备组分(B)的芳族二羧酸组分例如包括多价羧酸如对苯二甲酸,间苯二甲酸,邻苯二甲酸,萘二甲酸和对亚苯基二羧酸,它们的衍生物,含有磺酸盐的二羧酸,如5-磺酸钠间苯二甲酸, 5-磺酸钠间苯二甲酸二羟乙酯和它们的衍生物。
用于制备组分(B)的芳族二醇组分例如包括用通式(1)表示的二价酚:
其中R1基团表示氢原子或C1-10烃基,并且可以是相同或不同的,以及X表示亚甲基,乙叉基,异丙叉基,羰基,磺酰基,1,3-亚苯基二异丙叉基或1,4-亚苯基异丙叉基;间苯二酚,氢醌,双酚,双(4-羟苯基)甲烷,双(4-羟苯基)醚,双(4-羟苯基)砜,双(4-羟苯基)硫,双(4-羟苯基)砜,双(4-羟苯基)酮,双(4-羟苯基)二苯基甲烷,双(4-羟苯基)-对二异丙基苯,双(3,5-二甲基-4-羟苯基)甲烷,双(3-甲基-4-羟苯基)甲烷,双(3,5-二甲基-4-羟苯基)醚,双(3,5-二甲基-4-羟苯基)砜,双(3,5-二甲基-4-羟苯基)硫,1,1-双(4-羟苯基)乙烷,1,1-双(3,5-二甲基-4-羟苯基)乙烷,1,1-双(4-羟苯基)环己烷,1,1-双(4-羟苯基)-3,3,5-三甲基环己烷,1,1-双(4-羟苯基)-1-苯基乙烷,2,2-双(4-羟苯基)丙烷,2,2-双(4-羟苯基)丁烷,2,2-双(3,5-二甲基-4-羟苯基)丙烷,2,2-双(3-甲基-4-羟苯基)丙烷,4,4’-二羟基联苯,3,3’5,5’-四甲基-4,4’-二羟基联苯,4,4’-二羟基二苯甲酮,4,4’-二羟基二苯基醚,4,4’-二羟基二苯基硫醚等。
在R1中的碳原子数更优选是1-4。当在R1中的碳原子数超过10时,聚合度往往会降低。就易合成性和成本而言,X优选是亚甲基,乙叉基或异丙叉基。
就耐热性和机械性能而论,优选的是,包括如上所述的芳族二羧酸组分和芳族二醇组分的聚芳酯(B)是由间苯二甲酸和/或其衍生物和对苯二甲酸和/或其衍生物的混合物,以及选自用通式(1)表示的化合物中的至少一种获得的聚芳酯。
(间苯二甲酸和/或其衍生物)/(对苯二甲酸和/或其衍生物)的比率优选是10/90到90/10,更优选20/80到80/20。当间苯二甲酸和/或其衍生物的比率低于10时,耐热性得到改进,但由于显著的脆性而使机械性能往往会降低,而当该比率高于90时,耐热性和机械性能往往会降低。
上述聚芳酯(B)的特性粘度优选是0.5-1.4,更优选0.6-1.2。当特性粘度低于0.5时,所得纤维的机械性能往往会降低,而当特性粘度高于1.4时,熔体粘度随分子量的增加而增加,如此使熔纺困难,细度是不均匀的,以及在纤维表面上的凸起增加,致使光泽显著丧失。
聚芳酯(B)的实例包括例如由双酚A,对苯二甲酸及其衍生物,间苯二甲酸及其衍生物获得的聚芳酯,由间苯二酚,对苯二甲酸及其衍生物,间苯二甲酸及其衍生物获得的聚芳酯,以及由双酚,对苯二甲酸及其衍生物,间苯二甲酸及其衍生物获得的聚芳酯。在组分(B)的这些化合物中,就在聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯中的分散性,可获得性和成本而言,由双酚A,对苯二甲酸及其衍生物和间苯二甲酸及其衍生物获得的聚芳酯是优选的。
本发明的组合物具有海岛结构,其中聚酯(A)相是海和聚芳酯(B)是岛。当将两种组分(A)和(B)进行熔融捏合时,在它们之间能够发生酯交换反应,致使当缩短捏合时间以抑制酯交换反应时,组合物没有得到均匀而精细的分散,而为了使组合物均匀混合,当捏合时间足够长时,发生了酯交换反应,这样使得难以形成组分(B)分散在其中的海岛结构。因此,优选使用具有抑制酯交换反应能力的化合物来促进组分(B)的分散和抑制酯交换反应。鉴于其对酯交换反应的抑制效果,这种化合物优选是亚磷酸酯化合物(C)。
组分(C)例如包括亚磷酸三烷基酯,亚磷酸三烯丙酯,亚磷酸烷基烯丙酯,和诸如用以下通式(2)-(5)表示的那些亚磷酸酯型抗氧化剂之类的亚磷酸酯化合物:
其中R2基团表示C4-C20线性或支化烃基,并且可以是相同或不同的,在R2中的碳原子数更优选是4-14,以及当该碳原子数少于4时,耐热性和抗水解性降低,而当该碳原子数超过20时,对酯交换的抑制效果往往由于磷原子的含量低而降低,
其中R3基团表示氢原子或C1-C10烃基,并且可以是相同或不同的,在R3中的碳原子数更优选是1-4,以及当该碳原子数超过10时,对酯交换的抑制效果往往由于磷原子含量低而降低,
其中R4基团表示氢原子或C1-C10烃基,并且可以是相同或不同的;R5是C4-C20烃基或C6-C20芳族烃基;在R4中的碳原子数更优选是1-4,当该碳原子数超过10时,对酯交换的抑制效果往往由于磷原子含量低而降低;在R5中的碳原子数更优选是4-14,当该碳原子数少于4时,耐热性和耐水解性降低,而当该碳原子数超过20时,对酯交换的抑制效果往往由于磷原子的含量低而降低;在用R5表示的芳族烃基中的碳原子数更优选是6-14,当该碳原子数少于6时,该化合物因为不稳定而很难合成,而当该碳原子数超过20时,对酯交换的抑制效果往往由于磷原子含量低而降低,
其中R6基团表示氢原子或C1-C10烃基,并且可以是相同或不同的;R7基团是C4-C20烃基或C6-C20芳族烃基,并且可以是相同或不同的;和X表示亚甲基,乙叉基,异丙叉基,羰基,磺酰基,1,3-亚苯基二异丙叉基或1,4-亚苯基二异丙叉基。在R6中的碳原子数更优选是1-4,当该碳原子数超过10时,对酯交换的抑制效果往往由于磷原子含量低而降低;在用R7表示的烃基中的碳原子数更优选是4-14,当该碳原子数少于4时,耐热性和耐水解性降低,而当该碳原子数超过20时,对酯交换的抑制效果往往由于磷原子的含量低而降低;在用R7表示的芳族烃基中的碳原子数更优选是6-14,当该碳原子数少于6时,该化合物因为不稳定而很难合成,而当该碳原子数超过20时,对酯交换的抑制效果往往由于磷原子含量低而降低。就易合成性和成本而论,X优选是亚甲基,乙叉基或异丙叉基。
亚磷酸酯化合物(C),即上述亚磷酸三烷基酯,亚磷酸三烯丙酯,亚磷酸烷基烯丙酯,和诸如用通式(2)-(5)表示的亚磷酸酯型抗氧化剂之类的亚磷酸酯化合物的实例例如包括亚磷酸三烷基酯,如亚磷酸三辛基酯,亚磷酸三癸基酯等,亚磷酸烷基烯丙酯如亚磷酸三苯基酯,亚磷酸三(壬基苯基)酯,亚磷酸三(2,4-二(叔丁基)苯基)酯,亚磷酸三烯丙酯,亚磷酸癸基苯基酯,亚磷酸癸基二苯基酯,亚磷酸辛基二苯基酯,以及包括用以下各式表示的化合物的用通式(2)-(5)表示的亚磷酸酯型抗氧化剂:
这些化合物能够单独使用,或作为它们的两种或多种的混合物使用。在这些化合物当中,用通式(2)-(5)表示的亚磷酸酯型抗氧化剂因为它们对在组分(A)和(B)之间的酯交换的抑制效果而是优选的。
用作组分(A)的聚酯/用作组分(B)的聚芳酯的重量比是90/10到70/30,更优选88/12到75/25。当组分(A)的比率超过上述范围时,纤维表面的凸起减少,因此不能充分获得无光效果,而当该比率小于以上范围时,很难抑制酯交换反应,因此机械性能降低,不能充分获得无光效果,以及熔体粘度太高,如此使得熔纺困难。
作为组分(C)的亚磷酸酯化合物的量优选是0.05-5重量份,更优选0.1-3重量份,按100重量份的组分(A)和(B)计,其中(A)/(B)是90/10到70/30。当组分(C)的添加量低于0.05重量份时,很难抑制酯交换反应,因此机械性能降低和不能充分获得无光效果,而当该量高于5重量份时,纤维的耐热性和机械性能降低,熔体粘度降低,致使长丝易于在熔纺中被切断,这样使得工艺不稳定。
优选,该组合物进一步包括阻燃剂。
阻燃剂优选是含磷型阻燃剂(D)。
作为阻燃剂,含磷型阻燃剂(D)因为毒性低而被优选使用。
用于本发明的含磷型阻燃剂(D)不是特别限制的,能够使用任何通常使用的含磷型阻燃剂。
组分(D)优选是选自磷酸酯化合物,膦酸酯化合物,次磷酸酯化合物,氧化膦化合物,亚膦酸酯化合物,次膦酸酯化合物,膦化合物和缩聚磷酸酯化合物中的至少一种化合物。
缩聚磷酸酯化合物例如包括用通式(6)表示的缩聚磷酸酯化合物:
其中R8基团表示单价芳族烃基或脂族烃基,并且可以是相同或不同的;R9表示二价芳族烃基,以及当存在两个或多个R9基团时,这些基团可以是相同或不同的;和n是0-15。这些缩聚磷酸酯化合物可以单独使用或作为它们的两种或多种的混合物使用。在这些化合物当中,用通式(6)表示的缩聚磷酸酯化合物是优选的。
含磷型阻燃剂(D)的实例包括磷酸三甲酯,磷酸三乙酯,磷酸三丁酯,磷酸三(2-乙基己基)酯,磷酸三苯酯,磷酸三甲酚酯,磷酸三(二甲苯基)酯,磷酸三(异丙基苯基)酯,磷酸三(苯基苯基)酯,磷酸三萘基酯,磷酸甲酚基苯基酯,磷酸二甲苯基二苯基酯,氧化三苯基膦,氧化三甲酚基膦,甲膦酸二苯基酯,膦酸二乙基苯基酯,以及间苯二酚聚苯基磷酸酯,间苯二酚聚(二-2,6-二甲苯基)磷酸酯,双酚A聚甲酚基磷酸酯,氢醌聚(2,6-二甲苯基)磷酸酯,以及包括用以下各式表示的化合物的用通式(6)表示的缩聚磷酸酯化合物:
在这些化合物当中,就对纤维的耐热性、耐水解性和物理性能的影响小而言,用通式(6)表示的缩聚磷酸酯化合物是优选的。
作为组分(D),添加含磷型阻燃剂,使得组分(D)的量优选是0.05-10重量份,更优选0.1-8重量份/100重量份的组分(A)和(B),其中组分(A)和(B)的重量比,即(A)/(B)是90/10到70/30,按磷原子的量计。当组分(D)的填料量少于0.05重量份时,很难获得阻燃效果,以及当组分(D)的量高于10重量份时,机械性能往往容易降低。
阻燃剂优选是反应性含磷型阻燃剂。
反应性含磷型阻燃剂用作阻燃剂对于控制在热处理和熨烫定形中的加热过程中渗出是优选的。
组分(A)优选是包括共聚的反应性含磷型阻燃剂的热塑性共聚聚酯(A)。
在本发明中的热塑性共聚聚酯(A)是用作形成纤维的基础树脂的组分,以及作为可共聚组分含有的反应性含磷型阻燃剂用来赋予阻燃性。
在本发明中使用的包括共聚的反应性含磷型阻燃剂的热塑性共聚聚酯(A)中,除了反应性含磷型阻燃剂以外的聚酯组分是不限制的,只要它是通过将形成热塑性聚酯的一般组分与反应性含磷型阻燃剂共聚获得的聚酯。该聚酯组分优选是通过芳族二羧酸或其成酯衍生物与二醇或其成酯衍生物和反应性含磷型阻燃剂的缩聚获得的共聚聚酯,该聚酯还可以含有少量的其它可共聚组分。
芳族二羧酸或其成酯衍生物例如包括二羧酸,如对苯二甲酸,间苯二甲酸,邻苯二甲酸,萘二羧酸和对亚苯基二羧酸,以及它们的衍生物,以及含有磺酸盐的二羧酸如5-磺酸钠间苯二甲酸和5-磺酸钠间苯二甲酸二羟乙酯,以及它们的衍生物。在这些化合物当中,就反应性,耐热性,机械性能,可获得性和成本而言,对苯二甲酸,间苯二甲酸,萘二甲酸和它们的衍生物是优选的。
二醇或成酯衍生物例如包括乙二醇,1,2-丙二醇,1,3-丙二醇,1,4-丁二醇,1,6-己二醇,新戊二醇,1,4-环己烷二甲醇,二甘醇,聚乙二醇和它们的衍生物。在这些化合物当中,就反应性,可获得性和成本而言,乙二醇,1,3-丙二醇,1,4-丁二醇和它们的衍生物是优选的。
能够与上述二羧酸和二醇共聚的组分例如包括多价羧酸如1,2,4-苯三酸,1,2,4,5-苯四酸,丁二酸,戊二酸,己二酸,辛二酸,壬二酸,癸二酸和十二烷二酸和它们的衍生物,三羟甲基丙烷,季戊四醇,4-羟基苯甲酸,ε-己内酯等。
反应性含磷型阻燃剂不是特别限制的,只要它可与二羧酸和二醇共聚,从而赋予阻燃性;例如能够使用用以下通式(7)-(12)表示的含磷型化合物和它们的衍生物:
其中R10表示C1-20脂族烃基或C6-12芳族烃基,R11表示氢原子或C1-20脂族烃基,m是1-11的整数,以及在用R10表示的脂族烃基中的碳原子数更优选是1-8;当该碳原子数超过20时,磷原子的含量降低,因此应该增加共聚的阻燃剂的量来获得阻燃性,并且耐热性、机械性能和防滴性往往降低;在用R10表示的芳族烃基中的碳原子数更优选是6-10;当该碳原子数少于6时,该化合物往往不稳定,很难使它共聚,以及当该碳原子数超过12时,芳族烃化合物的反应性往往降低,使得很难合成;在R11中的碳原子数更优选是1-12;当该碳原子数超过20时,反应性降低,使得很难共聚,
其中R12基团表示氢原子或C1-20脂族烃基,并且可以是相同或不同的,在R12中的碳原子数更优选是1-12,当该碳原子数超过20时,反应性倾向于降低,使得很难进行共聚,
其中R13基团表示C1-20脂族烃基或C6-12芳族烃基,R14基团表示氢原子或C1-20脂族烃基,并且可以是相同或不同的,和n是1-12的整数;在用R13表示的脂族烃基中的碳原子数更优选是1-8;当该碳原子数超过20时,磷原子的含量降低,因此应该增加共聚的阻燃剂的量来获得阻燃性,以及耐热性、机械性能和防滴性往往降低;在用R13表示的芳族烃基中的碳原子数更优选是6-10;当该碳原子数少于6时,该化合物倾向于不稳定,使其共聚很难进行,以及当该碳原子数超过12时,芳烃化合物的反应性往往降低,使得很难合成;在R14中的碳原子数更优选是1-12;当该碳原子数超过20时,反应性降低,使得很难共聚,
其中R15基团表示C1-20脂族烃基或C6-12芳族烃基,R16基团表示氢原子或C1-20脂族烃基,并且可以是相同或不同的,p是1-11的整数,以及在用R15表示的脂族烃基中的碳原子数更优选是1-8;当该碳原子数超过20时,磷原子的含量降低,因此应该增加共聚的阻燃剂的量来获得阻燃性,并且耐热性、机械性能和防滴性往往降低;在用R15表示的芳族烃基中的碳原子数更优选是6-10;当该碳原子数少于6时,该化合物往往不稳定,使得很难共聚,以及当该碳原子数超过12时,芳烃化合物的反应性往往降低,使得很难合成;在R16中的碳原子数更优选是1-12;当该碳原子数超过20时,反应性降低,使得很难共聚,
其中R17基团表示氢原子或C1-20脂族烃基,并且可以是相同或不同的,Y表示氢原子,甲基或C6-12芳族烃基,r和s各自表示1-20的整数,在R17中的碳原子数更优选是1-12;当该碳原子数超过20时,反应性往往降低,使得很难共聚;在Y中的碳原子数更优选是6-8;当该碳原子数少于6时,该化合物倾向于不稳定,使得很难共聚,以及当该碳原子数超过12时,芳烃化合物的反应性降低,使得很难合成,
其中R18基团表示C1-20脂族烃基或C6-12芳族烃基,R19基团表示氢原子或C1-20脂族烃基,并且可以是相同或不同的,t是1-20的整数,以及在用R18表示的脂族烃基中的碳原子数更优选是1-8;当该碳原子数超过20时,磷原子的含量降低,因此应该增加共聚的阻燃剂的量来获得阻燃性,并且耐热性、机械性能和防滴性往往降低;在用R18表示的芳族烃基中的碳原子数更优选是6-10;当该碳原子数少于6时,该化合物倾向于不稳定,使得很难共聚,以及当该碳原子数超过12时,芳烃化合物的反应性降低,使得很难合成;在R19中的碳原子数更优选是1-12;当该碳原子数超过20时,反应性降低,使得很难共聚。
反应性含磷型阻燃剂的实例包括膦酸二乙基-N,N-双(2-羟乙基)氨基甲基酯,酸式磷酸2-甲基丙烯酰氧基乙酯,磷酸二苯基-2-甲基丙烯酰氧基乙酯,三(3-羟丙基)膦,三(4-羟丁基)膦,氧化三(3-羟丙基)膦,氧化(3-羟丁基)膦,3-(羟苯基膦酰基)丙酸,和用以下各式表示的含磷化合物:
在这些化合物当中,就共聚能力,耐热性和纤维的物理性能而言,用通式(7)-(12)表示的化合物是优选的,以及用以上化学结构式表示的含磷化合物是最优选的。
反应性含磷型阻燃剂可以单独使用,或作为它们的两种或多种的混合物使用。
在组分(A)中使用的反应性含磷型阻燃剂的量为0.01-8wt%,更优选0.05-5wt%,还更优选0.1-3wt%,按磷原子的量计。当该量低于0.01wt%时,很难获得阻燃效果,而当该量高于8wt%时,机械性能倾向于降低。通过将反应性含磷型阻燃剂共聚来制备热塑性共聚聚酯的生产能够用已知方法来进行,优选通过将二羧酸,它们的衍生物,二醇组分和它们的衍生物与反应性含磷型阻燃剂混合和然后将混合物缩聚,或通过在反应性含磷型阻燃剂的存在下用二醇组分如乙二醇在解聚反应中解聚热塑性聚酯,然后将该混合物缩聚以获得共聚物。
用双螺杆挤出机在240-310℃的捏合温度和0.2-2.0的Q/R值的条件下将组分(A)、(B)和(C)进行熔融捏合。
在本发明中,要将组分(B)精细地分散在组分(A)中,以显示出优异效果如防滴性,因此在熔融捏合时捏合条件是重要的。在下文中,描述优选的条件。
在熔融捏合时的捏合温度优选是240-310℃,更优选250-300℃。当捏合温度低于240℃时,组合物不能充分熔融,因此使捏合不充分或增加了挤出机的载荷,使得不可能捏合。另一方面,当温度高于310℃时,促进了组合物的分解,从而降低了组合物的熔体粘度,所得组合物可能获得物理性能低劣的纤维。
熔融捏合在其中混合度(Q/R)优选是0.2-2.0,更优选0.3-1.8的条件下进行,其中Q/R表示熔融捏合度,其中Q是通过量(kg/hr)和R是在具有40-100mm的螺杆直径(D)的双螺杆挤出机中的螺杆转数(rpm)。低混合度(Q/R)表示充分的捏合,而高混合度表示不充分的捏合。当Q/R小于0.2时,组分(B)以极分散状态聚集,导致组分(B)的分散不良。当Q/R大于2.0时,组分(B)不能充分分散,因此增加了分散组分(B)的直径,和因此所得纤维在其表面上具有大的凸起,使光泽变差,或者长丝会在纺丝或拉伸中断裂。
在本发明中使用的捏合机可以是一般捏合机如单螺杆挤出机,双螺杆挤出机,辊,班伯里密炼机和捏合机,但从混合能力、混合度的控制和易操作性来看,该捏合机优选是双螺杆挤出机或啮合双螺杆挤出机,更优选具有15-50的L/D值的双螺杆挤出机。L/D值由双螺杆挤出机的螺杆长度(L)/螺杆直径(D)决定,是挤出机固有的值。当L值增加时,组合物在挤出机中的保留时间延长,结果,组合物的捏合时间延长。当D值增加时,通过能力增加。即,L/D值是捏合机捏合能力的指标,当L/D值增加时,捏合机能够给组合物提供较高的剪切应力,使得在较高的水平捏合它。
当L/D值小于15时,螺杆长度太短,致使熔融是不充分的,因此不能获得所需的捏合效果。当L/D值大于50时,组合物可以极分散状态聚集,导致组分(B)的分散不良。当L/D值低至25或25以下时,通过捏合一次不能充分分散组分(B),因此优选进行捏合两次或两次以上。
组分(B)的分散受组分(A)和(B)的熔体粘度和溶解性参数的影响,以及在从捏合的开始混合组分(D)的场合下的分散组分(B)的直径不同于在将组分(A)、(B)和(C)进行熔融捏合和然后进一步与组分(D)进行熔融捏合场合下的组分(B)的直径。与前者相比,发现后者获得了较小直径的分散组分(B),从而提供了表面凸起较少的纤维。通过精细分散组分(B),进一步改进了防滴性。在进行一次捏合的情况下,因此,在本发明中优选使用具有25-50的L/D值的和两个进口的双螺杆挤出机,以及通过第一进口引入组分(A)、(B)和(C)的混合物,然后通过第二进口引入组分(D),以便将组合物进行熔融捏合,从而组分(B)被更精细地分散,改进了防滴性。在进行两次捏合的情况下,优选使用具有15/25的L/D值的双螺杆挤出机,并且在第一步中将组分(A)、(B)和(C)的混合物进行熔融捏合,然后在第二步中将组分(D)加入到在第一步获得的组合物中,再进行熔融捏合。
当在本发明中将组分(A)、(B)和(C)进行熔融捏合时,将组分(A)和(B)进行熔融捏合,同时通过作为组分(C)的亚磷酸酯型抗氧化剂的抑制效果防止在前二者之间的酯交换反应,这样所得组合物获得了具有海岛结构的纤维,其中组分(B)被精细地分散在组分(A)中。精细分散的组分(B)的粒径根据L/D,捏合温度,Q/R等来决定。组分(B)的粒径影响了纤维特性如防滴性,以及组分(B)的分散颗粒在纤维的表面上形成了不均匀的细凸起。
分散在捏合之后的组合物中的组分(B)的粒径优选如下所示:长轴为0.1-15μm和短轴为0.05-10μm,更优选长轴为0.15-12μm和短轴为0.08-8μm,还更优选长轴为0.15-10μm和短轴为0.08-5μm。当组分(B)的粒径太小时,组合物倾向于以极分散状态聚集,导致分散不良,而当粒径太大时,所得纤维在其表面上具有太大的凸起,因此引起了光泽损失和长丝在纺丝和拉伸时断裂。组分(B)的分散颗粒的平均数优选是1-40,更优选2-30/100μm2的纤维表面。当组分(B)的分散颗粒的平均数低于1/100μm2的纤维表面时,纤维表面变得太平滑,这样使得无光效果不充分,而当该数超过40时,凸起倾向于太显著,导致光泽损失。当组分(B)以不充分分散状态进行熔纺时,组分(A)和(B)经历了微观相分离,以及低熔体粘度区和高熔体粘度区不均匀地出现,因此低熔体粘度区在接近火焰时容易滴流,导致纤维的防滴性下降。另一方面,组分(B)被精细分散在用于本发明的组合物中,因此当将该组合物熔纺成纤维时,组分(B)被均匀而精细地分散,在组分(A)和(B)之间的界面面积增加,使得通过在组分(A)和(B)之间的相互作用,整个体系保持高熔体粘度,导致了防滴性的改进。
在本发明中,分散在组合物中的组分(B)的长轴和短轴能够例如通过用透射电子显微镜(TEM)拍照和测量尺寸来测定,或者可以使用其它方法。
如果需要,用于根据本发明的人造发的聚酯型纤维和组合物可以含有各种添加剂如除了组分(C)以外的阻燃剂,耐热材料,光稳定剂,荧光剂,抗氧化剂,抗静电剂,颜料,增塑剂和润滑剂。
本发明中的聚酯型纤维能够通过以常用熔纺方法进行熔纺来生产,在该方法中,组合物优选用具有齿轮泵和喷丝板的挤出机直接熔纺。
组合物用具有齿轮泵和喷丝板的挤出机的直接熔纺是优选的,因为能够避免组合物的热解和老化,能够减少工艺步骤,能够改进生产率,以及能够降低成本。
优选,通过直接纺丝,即通过将组分(A)、(B)和(C)干混,随后用具有齿轮泵和喷丝板的双螺杆挤出机和/或串联挤出机同时进行熔融捏合和熔纺来生产本发明的聚酯型纤维。通常的聚酯纤维通过用具有齿轮泵和喷丝板的单螺杆挤出机进行熔纺来生产。
当使用如在本发明中所示的包括组分(A)、(B)和(C)的组合物来生产聚酯型纤维时,普通方法一般包括用例如用于均匀混合组合物中各组分的双螺杆挤出机制备组合物,然后将所得组合物的粒料熔纺,但在该方法中重复进行熔融捏合,熔纺和加热,以及熔融,这能够导致组分的热解和水解,以及纤维的物理性能和其它质量的劣化。
因此,在本发明的生产方法中,组合物通过用具有齿轮泵和喷丝板的挤出机直接熔纺来形成纤维,从而获得聚酯型纤维。
在下文中,描述优选的熔纺条件。在本发明中的具有齿轮泵和喷丝板的双螺杆挤出机的生产中,双螺杆挤出机的L/D值优选是20-50。当L/D值小于20时,各组分不能充分捏合,这样使得组分(B)分散不均匀,引起了防滴性和无光效果的降低,而当L/D值大于50时,保留时间延长,因此很难避免在组分(A)和(B)之间的酯交换反应以及组分(A)和(B)混合得太均匀,这样使得纤维光泽很难控制。在双螺杆挤出机中,优选在240-310℃和0.5-3.0的Q/R值的条件下进行熔融捏合和纺丝。当捏合温度低于240℃时,由于不充分熔化,很难均匀捏合,而当温度高于310℃时,可以引起组合物的热解。当Q/R值小于0.5时,保留时间延长,因此往往很难抑制在组分(A)和(B)之间的酯交换反应,而当Q/R值大于3.0时,捏合往往不充分。
在用具有齿轮泵和喷丝板的串联挤出机的生产中,在串联挤出机中的第一个挤出机是具有20/40的L/D值的双螺杆挤出机,以及第二个挤出机是具有40或40以下的L/D值的单螺杆挤出机。在优选的方式中,组合物在240-310℃下在0.5-2.5的Q/R值下在第一个挤出机中捏合,然后在第二个挤出机中在220-300℃下熔纺。当第一个挤出机的L/D值小于20时,各组分不能充分捏合,因此使组分(B)分散不均匀,引起了防滴性和无光效果的下降,而当L/D值大于40时,保留时间延长,因此很难避免在组分(A)和(B)之间的酯交换反应,以及组分(A)和(B)被过分均匀混合,使得难以控制纤维光泽。当捏合温度低于240℃时,因为不充分熔化而难以获得均匀捏合,而当温度高于310℃时,引起了组合物的热解。当Q/R值小于0.5时,保留时间延长,因此很难避免在组分(A)和(B)之间的酯交换反应,而当Q/R值大于2.5时,捏合是不充分的。当第二个挤出机的L/D值大于40时,保留时间延长,因此很难避免在组分(A)和(B)之间的酯交换反应。当捏合温度低于220℃时,熔体粘度增加,使得很难纺丝,而当温度高于300℃时,熔体粘度往往降低,导致不均匀的细度和长丝的断裂。
熔纺的条件如下所示:在上述条件下进行熔纺,然后所得纺出的丝通过加热圆筒,冷却到其玻璃化转变温度或更低温度和以50-5000m/min的速度拉伸。纺丝能够在含有冷却水的水浴中冷却,以便控制细度(finiteness)。能够由通过速率和喷丝板的数目来适当调节加热圆筒的温度和长度,冷却空气的温度和进料速率,冷却水浴的温度,冷却时间和引出速度。
所得纺出的丝进行热拉伸,其中拉伸可以通过包括将纺出的丝卷绕和然后拉伸的两步法,或通过包括连续拉伸纺出的丝,不用卷绕的直接纺丝拉伸法来进行。热拉伸通过一步拉伸方法或通过两步或多步拉伸方法来进行。在热拉伸中的加热设备可以是加热辊,电热板,蒸汽喷射设备和热水浴,这些设备能够适当结合。
能够对热拉伸纺出的丝进行热处理,以改进尺寸稳定性和耐热性。在拉伸长丝的热处理中,能够使用加热辊、电热板和热风炉,以及长丝能够以拉伸或松弛状态处理。
在本发明中将组分(A)、(B)和(C)熔融捏合时,由于作为组分(C)的亚磷酸酯型抗氧化剂对酯交换反应的抑制作用,组分(A)和(B)能够在不发生酯交换反应的情况下进行熔融捏合。能够将所得组合物熔纺,获得具有海岛结构的纤维,其中组分(B)被精细地分散在组分(A)中,形成了由颗粒组分(B)组成的凸起,这些凸起带来了无光效果。在纤维表面上形成的凸起的尺寸由精细分散的组分(B)的粒径来决定,以及粒径根据熔融捏合和熔纺的条件来决定。
在纤维表面上形成的细凸起的长轴优选是0.2-20μm,更优选0.4-15μm。短轴优选是0.1-10μm,更优选是0.2-8μm。凸起的高度优选是0.1-2μm,更优选0.2-1.5μm。每100μm2纤维表面的凸起数目优选是1,更优选是2。
当长轴小于0.2μm时,无光效果是不充分的,而当该直径大于20μm时,纤维的手感及其梳理性倾向于降低。当短轴小于0.1μm时,无光效果是不充分的,而当短轴大于10μm时,纤维的手感往往降低。当凸起的高度小于0.1μm时,无光效果是不充分的,而当高度高于2μm时,纤维的梳理性往往降低。当每100μm2纤维表面的凸起数目小于1时,纤维的表面太平滑,因此使得无光效果不充分。
生产本发明的聚酯型纤维的条件不是特别限制的,以及能够按与通常聚酯纤维同样的方式生产这些纤维,但所用颜料和助剂优选是耐候性和阻燃性优异的那些。
以这种方式获得的聚酯型纤维和人造发是丝状卷曲纤维,以及具有通常30-70dtex,尤其35-65dtex的细度的纤维优选用于人造发。作为用于人造发的纤维,该聚酯型纤维具有对在160-180℃下使用的头发加热器具(烫发器具)具有耐热性,很难被点燃和具有自熄灭性能。
由本发明的组合物形成的阻燃聚酯型纤维在用头发加热器具(烫发器具)卷曲的性能和卷曲的保持性上是优异的。该纤维由于表面的凸起而被适宜消光,能够用作人造发。通过使用润滑剂如纤维表面处理剂和柔软剂,该纤维能够被赋予良好的坚韧性和手感,提供了类似人发的毛发。
当由本发明的组合物形成的聚酯型纤维用作人造发时,该纤维可以与人造发的其它材料,如改良聚丙烯酸纤维,聚氯乙烯纤维和尼龙纤维结合使用。
实施例
在下文中,通过参照实施例来更详细地叙述本发明,然而,这些实施例不用来限制本发明。
测定特性值的方法如下:
(聚酯的特性粘度)
用Ubbellohde粘度计测量在等量苯酚和四氯乙烷的混合溶剂中的浓度为0.5g/dl的聚酯溶液在25℃下的相对粘度,并且由下式计算特性粘度:
[η]=lim ηsp/C=lim(ηrel-1)/C
C→0 C→0
=lim(η-η0)/η0C
C→0
其中η是溶液的粘度,η0是溶剂的粘度,ηrel是相对粘度,ηsp是比粘度,以及C是溶液的浓度。
(聚芳酯的特性粘度)
用Ubbellohde粘度计测量在等量苯酚和四氯乙烷的混合溶剂中的浓度为0.5g/dl的聚芳酯溶液的在25℃下的相对粘度,并以与聚酯所用相同方式计算特性粘度。为了测定在实施例1-14的每一个中的聚芳酯的特性粘度,用Ubbellohde粘度计测量在重量比为6/4的苯酚和四氯乙烷的混合溶剂中的浓度为1.0g/dl的聚芳酯溶液的相对粘度,并与聚酯所用相同方式计算特性粘度。
(组分(B)的分散性能)
在透射电子显微镜(JEM-1200EX,JEOL.Ltd.)下拍摄在熔融捏合之后的组合物的照片,以测量分散组分(B)的直径。
(纤维表面上的凸起的尺寸)
在由Hitachi,Ltd.制造的扫描电子显微镜(SEM)S-3500N下拍摄纤维表面的照片,并用肉眼评价,以测定纤维表面上的凸起的尺寸和数目。
(强度和伸长率)
用由INTESCO制造的INTESCO 201型测量长丝的强度和伸长率。使用40mm长度的长丝。将长丝的端部(各10mm)夹在用双面涂敷胶带粘结的衬纸(薄纸)之间,然后风干过夜,以制备20mm长度的样品。将样品放置在试验机上,在24℃的温度和80%或80%以下的湿度下在1/30gf×细度(旦)的载荷下在20mm/min的应力速度下检测,以测定强度和伸长率。试验在相同的条件下进行10次,取平均值作为长丝的强度和伸长率。
(热收缩率)
用由Seiko Denshi Kogyo Co.,Ltd.制造的SSC5200H热分析TMA/SS150C测量长丝的热收缩率。将5.55mg/dtex的载荷施加于10mm长度的10根长丝,以3℃/min的递增温度在30-280℃的范围内测量它们的热收缩率。
(冷定形)
直线拉伸160mm长丝,其两端用胶带固定和在100℃下加热40分钟。在冷却到室温之后,将长丝切割成85mm的片段,然后对折,两端用缝纫线连接,再自4mmΦ的棒条悬挂下来。将6.7mg/detx的载荷固定于该样品上,然后在30℃和60%RH下保持24小时。去除载荷,将样品放置5分钟,再切割成80mm样品,然后测量长丝的弯曲(角)。弯曲被认为是在低温下卷曲的容易性的指标,最优选该回复长丝是直的(180°)。
(卷曲保持性)
将稻草雨衣状态的长丝围绕32mmΦ管子缠绕,然后在100-180℃的预定温度下卷曲60分钟和在室温下老化60分钟,卷曲的长丝通过固定该长丝的一个端部来悬垂,测量其初始长度和在7天过程中随时间的长度变化。这被认为是易卷曲性和卷曲保持性的指标。该初始长度优选较短,以及长丝优选是同时能够在低温和高温下卷曲定形的长丝。
(熨烫定形性)
这是用烫发器具卷曲的容易性和卷曲保持性的指标。用烫发器具在180℃下轻柔地夹长丝和预热3次。用肉眼评价长丝之间的熔合,梳理性,长丝收缩率和长丝切断。然后将预热长丝围绕烫发器具缠绕并保持10秒钟,再取出烫发器具。用肉眼评价该取出的容易性(松棒性能)和在取出之后的卷曲的保持性。
(极限耗氧指数)
称量16cm/0.25g长丝,将它们的边缘用双面涂敷胶带轻柔地聚集在一起,然后用捻线机加捻。当长丝被充分加捻时,将样品对半折叠,然后加捻。边缘用透明胶带固定,获得了7cm长度的样品。将样品在105℃下预干燥60分钟,再在干燥器中干燥30分钟或30分钟以上。将干燥样品在预定氧浓度下调节,40秒钟后,用打火机,握住其8-12mm的部分,点燃样品的上半部分,测定当5cm或5cm以上区域被燃烧或样品燃烧3分钟或3分钟以上时的氧浓度。该试验在同样的条件下进行3次,以测定极限耗氧指数。
(滴流)
将具有大约50dtex细度的100根长丝捆在一起,它们的一端用夹子夹紧,再固定到架台上,长丝从该架台垂直下悬。通过将火焰靠近到距离固定长丝的20mm处,使一部分(100mm长度)长丝燃烧,在此过程中,计数液滴数;当液滴数为5或少于5时,给出○的评价,当液滴数为6-10时,给出△的评价,以及当液滴数为11或11以上时,给出×的评价。
在阳光下用肉眼评价具有30cm长度和100,000dtex的总细度的长丝。
◎:光泽被控制在等于人发的水平。
○:光泽被适当控制。
△:光泽稍高或稍低。
×:光泽太高或太低。
合成实施例A-1到A-3
在装有氮气引入管、溶剂蒸馏管、压力计和内部温度测量部位的压力容器中加入在表1中所示的单体和催化剂,再在氮气氛围中在搅拌下将混合物加热到150℃。经30分钟反应温度上升到190℃,再搅拌1小时,进行解聚反应。反应温度在常压下经30分钟上升到230℃,蒸馏出过量乙二醇,再进一步在弱减压下蒸馏。然后,经30分钟将反应温度增加到280℃,以及经1小时将内部压力降低到等于或低于1.33×102Pa(1托),并搅拌反应混合物,直到熔体的特性粘度为0.80,获得了共聚聚酯(A-1)到(A-3)。
表1
合成实施例 | |||
A-1 | A-2 | A-3 | |
聚对苯二甲酸乙二醇酯*1(g) | 2880 | 2880 | 2880 |
5-磺酸钠间苯二甲酸二羟乙酯(g) | 108 | ||
2,2-双(4-(2-羟基)苯基)丙烷(g) | 246 | ||
1,4-二环己烷二甲醇(g) | 102 | ||
乙二醇(g) | 1000 | 1000 | 1000 |
苯酚型抗氧化剂*2(g) | 5.8 | 5.8 | 5.8 |
二氧化锗(g) | 0.9 | 1.2 | 1.2 |
*1:Velpet EFG-10,IV=0.60,由Kanebo Gosen Co.,Ltd.生产
*2:Adekastab AO-60,由Asahi Denka Kogyo K.K.生产
实施例1-14
以在表2中所示的配混比混合干燥至100ppm或100ppm以下的水含量的聚酯,聚芳酯和亚磷酸酯型抗氧化剂,再将1.5重量份的着色聚酯粒料PESM6100 BLACK(炭黑含量30%,由Dainichiseika Color & Chemicals MgfCo.,Ltd.生产)加入到100重量份的以上混合物中,并与之干混,然后进给挤出机,在300℃下熔融捏合,成型为粒料和干燥至100ppm或100ppm以下的水含量。然后,将熔融聚合物在300℃通过具有0.5mm直径的圆形截面的喷嘴的喷丝板排出,在置于喷丝板以下30cm位置的水温为50℃的水浴中冷却,再以100m/min的速度卷绕,获得未拉伸长丝。将所得未拉伸长丝在90℃的热水浴中拉伸,获得了4倍拉伸长丝,然后在于200℃下加热的热辊上以100m/min的速度卷绕,并进行热处理,获得了具有大约50dtex的单纤维细度的聚酯型纤维(复丝)。
使用所得纤维来评价强度和伸长率,热收缩率,表面凸起的平均尺寸/数目,光泽,冷定形,卷曲保持性和熨烫定形性。
结果在表3和4中给出。
表2
实施例 | ||||||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | |
聚对苯二甲酸乙二醇酯*3(份) | 85 | 88 | 85 | 75 | 85 | 85 | 85 | 85 | 85 | |||||
共聚聚酯(A-1)(份) | 90 | 85 | 75 | |||||||||||
共聚聚酯(A-2)(份) | 85 | |||||||||||||
共聚聚酯(A-3)(份) | 85 | |||||||||||||
聚芳酯*4(份) | 15 | 12 | 15 | 25 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 10 | 15 | 25 | 15 | 15 |
亚磷酸酯型抗氧化剂*5(份) | 1 | |||||||||||||
亚磷酸酯型抗氧化剂*6(份) | 1 | 1 | 1 | 0.5 | 3 | 1 | 1 | 1 | ||||||
亚磷酸酯型抗氧化剂*7(份) | 1 | |||||||||||||
亚磷酸酯型抗氧化剂*8(份) | 1 | |||||||||||||
亚磷酸三(2,4-二(叔丁基)苯基)酯(份) | 1 |
*3:Velpet EFG-85A,IV=0.85,由Kanebo Gosen Co.,Ltd.生产
*4:U-100,IV=0.60,由Unitika Ltd.生产
*5:Adekastab PEP-24G,由Asahi Denka Kogyo K.K.生产
*6:Adekastab PEP-36,由Asahi Denka Kogyo K.K.生产
*7:Adekastab HP-10,由Asahi Denka Kogyo K.K.生产
*8:Adekastab 552A,由Asahi Denka Kogyo K.K.生产
对比实施例1
将1.5重量份的着色聚酯粒料PESM6100 BLACK(炭黑含量30%,由Dainichiseika Color & Chemicals Mgf.Co.,Ltd.生产)加入到100重量份的干燥至100ppm或100ppm以下水含量的聚对苯二甲酸乙二醇酯(Velpet EFG-10,由Kanebo Gosen Co.,Ltd.生产)中,并与之干混,其熔融聚合物通过具有0.5mm直径的圆形截面的喷嘴的喷丝板排出,在置于喷丝板以下30cm位置的水温为30℃的水浴中冷却,再以100m/min的速度卷绕,获得未拉伸长丝。将所得未拉伸长丝在80℃的热水浴中拉伸,获得了4倍拉伸长丝,然后在于200℃下加热的热辊上以100m/min的速度卷绕,并进行热处理,获得了具有大约48dtex的单纤维细度的聚酯型纤维(复丝)。
使用所得纤维来评价强度和伸长率,热收缩率,表面凸起的平均尺寸/数目,光泽,冷定形,卷曲保持性和熨烫定形性。
结果在表4中给出。
对比实施例2
将1重量份的二氧化钛加入到100重量份的聚对苯二甲酸乙二醇酯(VelpetEFG-10,由Kanebo Gosen Co.,Ltd.生产)中,再按照与对比实施例1相同的方式获取具有50dtex的单纤维细度的热收缩性聚酯型纤维(复丝)。
使用所得纤维来评价强度和伸长率,热收缩率,表面凸起的平均尺寸/数目,光泽,冷定形,卷曲保持性和熨烫定形性。
结果在表4中给出。
对比实施例3
将3重量份的絮凝二氧化硅加入到100重量份的聚对苯二甲酸乙二醇酯(Velpet EFG-10,由Kanebo Gosen Co.,Ltd.生产)中,再按照与对比实施例1相同的方式获取具有55dtex的单纤维细度的长丝。将所得长丝在于98℃下加热的5%氢氧化钠水溶液中浸渍30分钟,然后处理到失重达8%,获得了具有大约48dtex的单纤维细度的聚酯型纤维(复丝)。
使用所得纤维来评价强度和伸长率,热收缩率,表面凸起的平均尺寸/数目,光泽,冷定形,卷曲保持性和熨烫定形性。
结果在表4中给出。
表3
实施例 | |||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
细度(dtex) | 52 | 52 | 51 | 50 | 53 | 50 | 49 | 52 | 51 | 53 | |
强度(cN/dtex) | 2.4 | 2.9 | 2.3 | 2.0 | 24 | 2.1 | 2.6 | 2.5 | 2.7 | 2.4 | |
伸长率(%) | 48 | 57 | 46 | 38 | 48 | 52 | 47 | 44 | 48 | 55 | |
在180℃下的收缩率(%) | 3 | 4 | 3 | 3 | 4 | 3 | 4 | 3 | 3 | 3 | |
表面凸起的平均尺寸/数目 | 长轴(μm) | 1.7 | 1.5 | 1.5 | 1.8 | 2.2 | 1.0 | 1.9 | 1.8 | 2.0 | 3.0 |
短轴(μm) | 0.5 | 0.4 | 0.4 | 0.6 | 0.9 | 0.3 | 0.6 | 0.5 | 0.6 | 0.9 | |
高度(μm) | 0.4 | 0.3 | 0.3 | 0.4 | 0.6 | 0.2 | 0.4 | 0.4 | 0.5 | 0.7 | |
凸起数目/100μm2 | 18 | 14 | 20 | 24 | 16 | 26 | 18 | 17 | 12 | 10 | |
光泽 | ○ | ○ | ○ | △ | ○ | △ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
冷定形 | 121 | 113 | 122 | 127 | 118 | 114 | 119 | 119 | 118 | 107 | |
卷曲保持性(在100℃下定形) | 初始长度(cm) | 15.2 | 15.0 | 14.1 | 13.8 | 15.5 | 13.2 | 15.0 | 15.1 | 15.7 | 16.8 |
在7天后(cm) | 18.0 | 17.7 | 16.4 | 16.0 | 18.2 | 15.2 | 17.6 | 17.8 | 18.5 | 20.0 | |
伸长率(%) | 18.5 | 17.9 | 16.5 | 15.7 | 17.2 | 14.9 | 17.0 | 17.7 | 17.8 | 18.9 | |
熨烫定形性(在180℃下定形) | 熔合 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
收缩率/长丝断裂 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
松棒性能 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
卷曲保持性 | ○ | △ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | △ |
表4
实施例 | 对比实施例 | |||||||
11 | 12 | 13 | 14 | 1 | 2 | 3 | ||
细度(dtex) | 53 | 52 | 51 | 54 | 52 | 50 | 48 | |
强度(cN/dtex) | 2.1 | 1.9 | 2.3 | 2.2 | 2.2 | 2.1 | 2.6 | |
伸长率(%) | 53 | 50 | 72 | 76 | 81 | 77 | 62 | |
在180℃下的收缩率(%) | 3 | 4 | 7 | 6 | 6 | 6 | 4 | |
表面凸起的平均尺寸/数目 | 长轴(μm) | 3.4 | 4.0 | 2.8 | 3.2 | - | 0.2 | 1.8 |
短轴(μm) | 1.1 | 1.3 | 0.8 | 1.0 | - | 0.2 | 1.1 | |
高度(μm) | 0.9 | 1.2 | 0.7 | 0.8 | - | 0.05 | 0.6 | |
凸起数目/100μm2 | 7 | 5 | 9 | 10 | - | 4 | 2 | |
光泽 | ○ | ○ | ○ | ○ | × | × | △ | |
冷定形 | 112 | 116 | 113 | 110 | 114 | 113 | 109 | |
卷曲保持性(在100℃下定形) | 初始长度(cm) | 16.2 | 15.4 | 13.8 | 14.2 | 16.6 | 16.5 | 17.5 |
在7天后(cm) | 19.0 | 18.0 | 15.7 | 16.1 | 20.0 | 20.1 | 21.5 | |
伸长率(%) | 17.5 | 16.9 | 13.5 | 13.7 | 20.2 | 21.9 | 23.0 | |
熨烫定形性(在180℃下定形) | 熔合 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
收缩率/长丝断裂 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
松棒性能 | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | △ | △ | |
卷曲保持性 | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | △ | △ |
图1是显示在实施例3中的聚酯型纤维的表面的照片。在图1中,在聚酯型纤维1的表面上存在凸起2。图2是显示在对比实施例6中的聚酯型纤维的表面的照片。在图2中,在聚酯型纤维1的表面上没有凸起。
实施例15-26
以表5中所示的比率将含磷型阻燃剂和亚磷酸酯化合物与100重量份的干燥至100ppm或低于100ppm的水含量的聚酯和聚芳酯的混合物混合,再将1.5份的着色聚酯粒料PESM6100 BLACK(炭黑含量30%,由DainichiseikaColor & Chemicals Mgf.Co.,Ltd.生产;该聚酯包含在组分(A)中)与之干混,然后进给挤出机,在300℃下熔融捏合,成型为粒料和干燥至100ppm或100ppm以下的水含量。然后,将其熔融聚合物在300℃通过在熔纺机中的具有0.5mm直径的圆形截面的喷嘴的喷丝板排出,在置于喷丝板以下30cm位置的水温为50℃的水浴中冷却,再以100m/min的速度卷绕,获得未拉伸长丝。将所得未拉伸长丝在90℃的热水浴中拉伸,获得了4倍拉伸长丝,然后在于200℃下加热的热辊上以100m/min的速度卷绕,并进行热处理,获得了具有大约50dtex的单纤维细度的聚酯型纤维(复丝)。
使用所得纤维来评价强度和伸长率,热收缩率,极限耗氧指数,滴流,表面凸起的平均尺寸/数目,光泽,冷定形,卷曲保持性和熨烫定形性。
结果在表6和7中给出。
表5
实施例 | ||||||||||||
15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | |
聚对苯二甲酸乙二醇酯*3(份) | 88 | 85 | 75 | 85 | 85 | 85 | 85 | 85 | 85 | 85 | 85 | 85 |
聚芳酯*4(份) | 12 | 15 | 25 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
1,3-亚苯基双(二(二甲苯基)磷酸酯)(份) | 10 | 10 | 5 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | ||||
4,4’-联苯基双(二(二甲苯基)磷酸酯)(份) | 10 | |||||||||||
含磷型阻燃剂*9(份) | 10 | 10 | 5 | |||||||||
亚磷酸酯型抗氧化剂*5(份) | 1 | 1 | 1 | 0.5 | 3 | 1 | 1 | 3 | 3 | |||
亚磷酸酯型抗氧化剂*6(份) | 1 | |||||||||||
亚磷酸酯型抗氧化剂*7(份) | 1 | |||||||||||
亚磷酸酯型抗氧化剂*8(份) | 1 |
*3:Velpet EFG-85A,IV=0.85,由Kanebo Gosen Co.,Ltd.生产
*4:U-100,IV=0.60,由Unitika Ltd.生产
*9:缩聚磷酸酯化合物
*5:Adekastab PEP-24G,由Asahi Denka Kogyo K.K.生产
*6:Adekastab PEP-36,由Asahi Denka Kogyo K.K.生产
*7:Adekastab HP-10,由Asahi Denka Kogyo K.K.生产
*8:Adekastab 552A,由Asahi Denka Kogyo K.K.生产
对比实施例4
将10份的磷酸三苯酯和1.5份的着色聚酯粒料PESM6100 BLACK(炭黑含量30%,由Dainichiseika Color & Chemicals Mgf.Co.,Ltd.生产)加入到100重量份的干燥至100ppm或100ppm以下水含量的聚对苯二甲酸乙二醇酯(Velpet EFG-10,由Kanebo Gosen Co.,Ltd.生产)中,并与之干混,其熔融聚合物通过具有0.5mm直径的圆形截面的喷嘴的喷丝板排出,在置于喷丝板以下30cm位置的水温为30℃的水浴中冷却,再以100m/min的速度卷绕,获得未拉伸长丝。将所得未拉伸长丝在80℃的热水浴中拉伸,获得了4倍拉伸长丝,然后在于200℃下加热的热辊上以100m/min的速度卷绕,并进行热处理,获得了具有大约52dtex的单纤维细度的聚酯型纤维(复丝)。
使用所得纤维来评价强度和伸长率,热收缩率,极限耗氧指数,滴流,表面凸起的平均尺寸/数目,光泽,冷定形,卷曲保持性和熨烫定形性。
结果在表7中给出。
对比实施例5
将10份的1,3-亚苯基-双(二(二甲苯基)磷酸酯)和1.5份的着色聚酯粒料PESM6100 BLACK(炭黑含量30%,由Dainichiseika Color & Chemicals Mgf.Co.,Ltd.生产)加入到100重量份的干燥至100ppm或100ppm以下水含量的聚对苯二甲酸乙二醇酯(Velpet EFG-10,由Kanebo Gosen Co.,Ltd.生产)中,再按照与对比实施例4相同的方式获得具有大约50dtex的单纤维细度的热收缩性聚酯型纤维(复丝)。
使用所得纤维来评价强度和伸长率,热收缩率,极限耗氧指数,滴流,表面凸起的平均尺寸/数目,光泽,冷定形,卷曲保持性和熨烫定形性。
结果在表7中给出。
对比实施例6
将10份的1,3-亚苯基-双(二(二甲苯基)磷酸酯),1份的二氧化钛和1.5份的着色聚酯粒料PESM6100 BLACK(炭黑含量30%,由Dainichiseika Color& Chemicals Mgf.Co.,Ltd.生产)加入到100重量份的聚对苯二甲酸乙二醇酯(Velpet EFG-10,由Kanebo Gosen Co.,Ltd.生产)中,再按照与对比实施例4相同的方式获得具有大约48dtex的单纤维细度的热收缩性聚酯型纤维(复丝)。
使用所得纤维来评价强度和伸长率,热收缩率,极限耗氧指数,滴流,表面凸起的平均尺寸/数目,光泽,冷定形,卷曲保持性和熨烫定形性。
结果在表7中给出。
表6
实施例 | ||||||||||
15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | ||
细度(dtex) | 49 | 52 | 54 | 50 | 51 | 53 | 48 | 52 | 52 | |
强度(cN/dtex) | 2.1 | 1.9 | 1.7 | 2.0 | 1.8 | 2.1 | 2.2 | 2.0 | 2.5 | |
伸长率(%) | 45 | 41 | 36 | 38 | 41 | 46 | 39 | 44 | 48 | |
在180℃下的收缩率(%) | 4 | 3 | 3 | 3 | 4 | 4 | 3 | 3 | 4 | |
极限耗氧指数 | 25.5 | 26.5 | 26.0 | 25.5 | 27.0 | 26.0 | 27.0 | 27.5 | 26.0 | |
滴流 | △ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
表面凸起的平均尺寸/数目 | 长轴(μm) | 5.5 | 5.9 | 6.1 | 12.3 | 3.6 | 6.0 | 5.7 | 3.5 | 2.4 |
短轴(μm) | 3.2 | 3.4 | 3.6 | 7.4 | 2.6 | 3.2 | 3.3 | 2.4 | 1.4 | |
高度(μm) | 1.3 | 1.7 | 1.6 | 1.7 | 1.2 | 1.5 | 1.8 | 1.3 | 0.8 | |
凸起数目/100μm2 | 2 | 3 | 5 | 1 | 4 | 3 | 3 | 4 | 8 | |
光泽 | ◎ | ○ | △ | △ | ○ | ○ | ○ | ○ | ◎ | |
冷定形 | 117 | 120 | 125 | 119 | 124 | 116 | 120 | 122 | 125 | |
卷曲保持性(在100℃下定形) | 初始长度(cm) | 16.2 | 16.0 | 15.6 | 16.8 | 15.5 | 16.5 | 16.0 | 15.7 | 15.5 |
在7天后(cm) | 19.1 | 18.7 | 18.1 | 19.7 | 18.0 | 19.3 | 18.6 | 18.2 | 18.0 | |
伸长率(%) | 18.0 | 17.1 | 16.2 | 17.4 | 16.2 | 17.0 | 16.4 | 15.7 | 16.0 | |
熨烫定形性(在180℃下定形) | 熔合 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
收缩率/长丝断裂 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
松棒性能 | △ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
卷曲保持性 | △ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
表7
实施例 | 对比实施例 | ||||||
24 | 25 | 26 | 4 | 5 | 6 | ||
细度(dtex) | 50 | 49 | 53 | 52 | 50 | 48 | |
强度(cN/dtex) | 2.0 | 1.9 | 2.0 | 2.2 | 2.1 | 2.6 | |
伸长率(%) | 45 | 43 | 40 | 81 | 77 | 63 | |
在180℃下的收缩率(%) | 3 | 4 | 4 | 7 | 5 | 5 | |
极限耗氧指数 | 26.0 | 26.0 | 26.0 | 25.0 | 26.0 | 26.0 | |
滴流 | ○ | ○ | ○ | × | × | × | |
表面凸起的平均尺寸/数目 | 长轴(μm) | 7.2 | 8.6 | 8.0 | - | - | 0.2 |
短轴(μm) | 5.0 | 6.0 | 5.7 | - | - | 0.2 | |
高度(μm) | 1.8 | 1.8 | 1.9 | - | - | 0.05 | |
凸起数目/100μm2 | 3 | 2 | 2 | - | - | 4 | |
光泽 | ○ | ○ | ○ | × | × | × | |
冷定形 | 115 | 116 | 118 | 101 | 105 | 107 | |
卷曲保持性(在100℃下定形) | 初始长度(cm) | 16.7 | 16.8 | 164 | 17.9 | 17.5 | 17.4 |
在7天后(cm) | 19.6 | 19.7 | 19.2 | 22.4 | 21.5 | 22.2 | |
伸长率(%) | 17.5 | 17.5 | 17.3 | 25.2 | 22.9 | 22.0 | |
熨烫定形性(在180℃下定形) | 熔合 | ○ | ○ | ○ | × | △ | ○ |
收缩率/长丝断裂 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
松棒性能 | ○ | ○ | ○ | △ | △ | △ | |
卷曲保持性 | ○ | ○ | ○ | △ | △ | △ |
图3是显示在实施例16中的聚酯型纤维的表面的照片。在图3中,凸起2存在于聚酯型纤维1的表面上。
合成实施例A-4到A-7
在装有氮气引入管、溶剂蒸馏管、压力计和内部温度测量部位的压力容器中加入在表8中所示的化合物和催化剂,再在氮气氛围中在搅拌下将混合物加热到150℃。经3小时反应温度上升到230℃,再搅拌1小时,并蒸馏出过量乙二醇。在常压下,反应温度经1小时增加到280℃,以及内部压力经1小时降低到等于或低于1.33×102Pa(1托),并搅拌反应混合物,直到熔体的特性粘度为0.80,获得了共聚聚酯(A-4)到(A-7)。
表8
合成实施例 | ||||
A-4 | A-5 | A-6 | A-7 | |
对苯二甲酸双(2-羟乙基)酯(g) | 3556 | 3556 | 3556 | 3556 |
反应性 | 252 | |||
反应性含磷型阻燃剂*10(g) | 155 | |||
反应性含磷型阻燃剂*11(g) | 175 | |||
反应性含磷型阻燃剂*12(g) | 307 | |||
反应性含磷型阻燃剂*13(g) | ||||
乙二醇(g) | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 |
苯酚型抗氧化剂*2(g) | 7 | 7 | 7 | 7 |
二氧化锗(g) | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.2 |
*10:
*11:
*12:
*13:
*2:Adekastab AO-60,由Asahi Denka Kogyo K.K.生产
实施例27-36
以表9中所示的配混比将干燥至100ppm或低于100ppm的水含量的聚对苯二甲酸乙二醇酯(A-4)到(A-7),聚芳酯和亚磷酸酯化合物混合,再将1.5重量份的着色聚酯粒料PESM6100 BLACK(炭黑含量30%,由DainichiseikaColor & Chemicals Mgf.Co.,Ltd.生产)加入到100份的以上混合物中,并与之干混,然后进给挤出机,在300℃下熔融捏合,成型为粒料和干燥至100ppm或100ppm以下的水含量。然后,将其熔融聚合物通过具有0.5mm直径的圆形截面的喷嘴的喷丝板排出,在置于喷丝板以下30mm位置的水温为50℃的水浴中冷却,再以100m/min的速度卷绕,获得未拉伸长丝。将所得未拉伸长丝在90℃的热水浴中拉伸,获得了4倍拉伸长丝,然后在于200℃下加热的热辊上以100m/min的速度卷绕,并进行热处理,获得了具有大约50dtex的单纤维细度的聚酯型纤维(复丝)。
使用所得纤维来评价强度和伸长率,热收缩率,极限耗氧指数,滴流,表面凸起的平均尺寸/数目,光泽,冷定形,卷曲保持性和熨烫定形性。
结果在表10中给出。
表9
实施例 | ||||||||||
27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | |
聚酯(A-4)(份) | 85 | 75 | ||||||||
聚酯(A-5)(份) | 85 | 85 | 85 | 75 | ||||||
聚酯(A-6)(份) | 85 | 85 | ||||||||
聚酯(A-7)(份) | 85 | 85 | ||||||||
聚芳酯*4(份) | 15 | 25 | 15 | 15 | 15 | 25 | 15 | 15 | 15 | 15 |
亚磷酸酯型抗氧化剂*5(份) | 1 | |||||||||
亚磷酸酯型抗氧化剂*6(份) | 1 | 1 | 1 | 1 | ||||||
亚磷酸酯型抗氧化剂*7(份) | 1 | 0.5 | 0.5 | |||||||
亚磷酸酯型抗氧化剂*8(份) | 2 | 2 |
*4:U-100,IV=0.60,由Unitika Ltd.生产
*5:Adekastab PEP-24G,由Asahi Denka Kogyo K.K.生产
*6:Adekastab PEP-36,由Asahi Denka Kogyo K.K.生产
*7:Adekastab HP-10,由Asahi Denka Kogyo K.K.生产
*8:Adekastab 552A,由Asahi Denka Kogyo K.K.生产
表10
实施例 | |||||||||||
27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | ||
细度(dtex) | 53 | 51 | 50 | 54 | 48 | 51 | 49 | 52 | 54 | 51 | |
强度(cN/dtex) | 2.3 | 2.1 | 1.7 | 1.8 | 2.1 | 2.2 | 1.8 | 2.0 | 2.4 | 2.3 | |
伸长率(%) | 55 | 51 | 56 | 58 | 48 | 41 | 49 | 54 | 38 | 37 | |
在180℃下的收缩率(%) | 4 | 4 | 5 | 5 | 5 | 4 | 6 | 6 | 4 | 5 | |
极限耗氧指数 | 26.0 | 26.5 | 27.0 | 27.0 | 27.5 | 28.0 | 26.5 | 26.0 | 26.5 | 27.0 | |
滴流 | ○ | ○ | △ | △ | ○ | ○ | △ | △ | ○ | ○ | |
表面凸起的平均尺寸/数目 | 长轴(μm) | 3.0 | 3.2 | 2.5 | 3.6 | 2.0 | 2.7 | 2.4 | 3.4 | 3.1 | 2.4 |
短轴(μm) | 1.5 | 1.7 | 1.2 | 1.4 | 0.9 | 1.4 | 1.2 | 1.4 | 1.4 | 0.9 | |
高度(μm) | 0.8 | 0.9 | 0.4 | 0.6 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.4 | |
凸起数目/100μm2 | 10 | 16 | 12 | 6 | 15 | 13 | 10 | 7 | 8 | 11 | |
光泽 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
冷定形 | 112 | 114 | 115 | 117 | 119 | 120 | 116 | 114 | 119 | 120 | |
卷曲保持性(在100℃下定形) | 初始长度(cm) | 16.4 | 16.6 | 16.4 | 16.5 | 16.5 | 16.0 | 16.3 | 16.7 | 16.5 | 16.7 |
在7天后(cm) | 19.2 | 19.4 | 19.1 | 19.2 | 19.0 | 18.4 | 19.0 | 19.5 | 19.1 | 19.5 | |
伸长率(%) | 17.0 | 17.1 | 16.7 | 16.4 | 15.2 | 15.0 | 16.5 | 16.7 | 16.0 | 16.5 | |
熨烫定形性(在180℃下定形) | 熔合 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
收缩率/长丝断裂 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
松棒性能 | △ | △ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
卷曲保持性 | △ | △ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
对比实施例7
将1.5份的着色聚酯粒料PESM6100 BLACK(炭黑含量30%,由Dainichiseika Color & Chemicals Mgf.Co.,Ltd.生产)加入到100重量份的干燥至100ppm或100ppm以下水含量的聚对苯二甲酸乙二醇酯(Velpet EFG-10,由Kanebo Gosen Co.,Ltd.生产)中,并与之干混,其熔融聚合物通过具有0.5mm直径的圆形截面的喷嘴的喷丝板排出,在置于喷丝板以下25cm位置的水温为30℃的水浴中冷却,再以100m/min的速度卷绕,获得未拉伸长丝。将所得未拉伸长丝在80℃的热水浴中拉伸,获得了4倍拉伸长丝,然后在于200℃下加热的热辊上以100m/min的速度卷绕,并进行热处理,获得了具有大约52dtex的单纤维细度的聚酯型纤维(复丝)。
使用所得纤维来评价强度和伸长率,热收缩率,极限耗氧指数,滴流,表面凸起的平均尺寸/数目,光泽,冷定形,卷曲保持性和熨烫定形性。结果在表11中给出。
对比实施例8
按照与对比实施例7相同的方式制备具有48dtex的单纤维细度的聚酯型纤维(复丝),只是所用聚合物改变为聚对苯二甲酸乙二醇酯(A-5)。
使用所得纤维来评价强度和伸长率,热收缩率,极限耗氧指数,滴流,表面凸起的平均尺寸/数目,光泽,冷定形,卷曲保持性和熨烫定形性。结果在表11中给出。
对比实施例9
按照与对比实施例7相同的方式制备具有51dtex的单纤维细度的聚酯型纤维(复丝),只是所用聚合物改变为85份的聚对苯二甲酸乙二醇酯(VelpetEFG-10,由Kanebo Gosen Co.,Ltd.生产)和15份的聚芳酯。
使用所得纤维来评价强度和伸长率,热收缩率,极限耗氧指数,滴流,表面凸起的平均尺寸/数目,光泽,冷定形,卷曲保持性和熨烫定形性。结果在表11中给出。
表11
对比实施例 | ||||
7 | 8 | 9 | ||
细度(dtex) | 52 | 48 | 51 | |
强度(cN/dtex) | 2.6 | 2.0 | 2.2 | |
伸长率(%) | 74 | 82 | 42 | |
在180℃下的收缩率(%) | 6 | 8 | 5 | |
极限耗氧指数 | 21.0 | 26.0 | 23.0 | |
滴流 | × | × | ○ | |
表面凸起的平均尺寸/数目 | 长轴(μm) | - | - | - |
短轴(μm) | - | - | - | |
高度(μm) | - | - | - | |
凸起数目/100μm2 | - | - | - | |
光泽 | × | × | ○ | |
冷定形 | 102 | 97 | 118 | |
卷曲保持性(在100℃下定形) | 初始长度(cm) | 17.8 | 18.6 | 16.9 |
在7天后(cm) | 22.1 | 23.4 | 19.8 | |
伸长率(%) | 24.2 | 25.9 | 17.0 | |
熨烫定形性(在180℃下定形) | 熔合 | ○ | △ | △ |
收缩率/长丝断裂 | ○ | ○ | △ | |
松棒性能 | ○ | △ | △ | |
卷曲保持性 | ○ | △ | ○ |
图4是显示在实施例29中的聚酯型纤维的表面的照片。在图4中,在聚酯型纤维1的表面上存在凸起2。
实施例37-42
将干燥至100ppm或100ppm以下水含量的聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚芳酯,含磷型阻燃剂和亚磷酸酯化合物按在表12中所示的配混比混合,混合物再用具有38的L/D值的双螺杆挤出机TEX44SS(The Japan Steel Works,Ltd.)在设定于250-270℃的筒体温度下通过同向旋转在0.5的Q/R值下进行熔融捏合一次,得到组合物。将所得组合物干燥至100ppm或100ppm以下水含量,其熔融聚合物在260-280℃下通过具有0.5mm直径的圆形截面的喷嘴的喷丝板排出,在置于喷丝板以下30mm位置的水温为50℃的水浴中冷却,再以100m/min的速度卷绕,获得纺出的丝。将所得纺丝在80℃的热水浴中拉伸,获得了4倍拉伸长丝,然后在于180℃下加热的热辊上以100m/min的速度卷绕,并进行热处理,获得了具有大约50dtex的单纤维细度的聚酯型纤维(复丝)。
表12
实施例 | ||||||
37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | |
聚对苯二甲酸乙二醇酯*3(份) | 85 | 85 | 75 | 75 | 85 | 85 |
聚芳酯*4(份) | 15 | 15 | 15 | |||
聚芳酯*14(份) | 15 | 25 | 25 | |||
含磷型阻燃剂*15(份) | 10 | 10 | 10 | 5 | 10 | |
含磷型阻燃剂*9(份) | 10 | |||||
亚磷酸酯型抗氧化剂*6(份) | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
亚磷酸酯型抗氧化剂*8(份) | 2 | 2 |
*3:Velpet EFG-85A,IV=0.85,由Kanebo Gosen Co.,Ltd.生产
*4:U-100,IV=0.60,由Unitika Ltd.生产
*14:Powdered U-100,IV=0.60,由Unitika Ltd.生产
*15:PX-200,由Daihachi Kagaku Co.,Ltd.生产
*9:缩聚磷酸酯化合物
*6:Adekastab PEP-36,由Asahi Denka Kogyo K.K.生产
*8:Adekastab 552A,由Asahi Denka Kogyo K.K.生产
评价所得组合物和纤维的组分(B)的分散颗粒的直径/数目,强度和伸长率,热收缩率,极限耗氧指数,滴流和熨烫定形性。结果在表13中给出。
表13
实施例 | |||||||
37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | ||
组分(B)的分散颗粒的平均直径/数目 | 长轴(μm) | 2.0 | 1.6 | 2.4 | 1.7 | 1.7 | 1.4 |
短轴(μm) | 1.4 | 1.0 | 1.7 | 1.3 | 1.2 | 0.9 | |
凸起数目/100μm2 | 6 | 8 | 6 | 8 | 8 | 9 | |
细度(dtex) | 51 | 50 | 49 | 52 | 54 | 51 | |
强度(cN/dtex) | 1.9 | 1.8 | 1.7 | 1.9 | 2.0 | 2.0 | |
伸长率(%) | 54 | 53 | 42 | 37 | 48 | 46 | |
在180℃下的收缩率(%) | 3 | 3 | 4 | 3 | 4 | 3 | |
极限耗氧指数 | 25.7 | 25.8 | 26.4 | 24.5 | 26.0 | 26.2 | |
滴流 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
熨烫定形性(在180℃下定形) | 熔合 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
收缩率/长丝断裂 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
松棒性能 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
卷曲保持性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
图5是显示在实施例37中的聚酯型树脂粒料的切片的照片。在图5中,组分(B)4分散在组分(A)3中。
实施例43-50
使用L/D值为38的具有两个进口的双螺杆挤出机TEX44SS(假定在第一个进口和螺杆顶部之间的距离为100,那么第二个进口距离第一个进口为70)(The Japan Steel Works,Ltd.),以在表14中所示的配混比将干燥至100ppm或100ppm以下水含量的聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚芳酯和亚磷酸酯化合物干混,然后通过第一个进口引入到挤出机内,而在表14中所示的含磷型阻燃剂通过第二个进口引入到挤出机内,混合物再在设定于250-270℃的筒体温度下通过同向旋转在0.5的Q/R值下进行熔融捏合一次,获得组合物。将所得组合物干燥至100ppm或100ppm以下水含量,其熔融聚合物在260-280℃下通过具有0.5mm直径的圆形截面的喷嘴的喷丝板排出,在置于喷丝板以下30cm位置的水温为50℃的水浴中冷却,再以100m/min的速度卷绕,获得纺出的丝。将所得纺出的丝在80℃的热水浴中拉伸,获得了4倍拉伸长丝,然后在于180℃下加热的热辊上以100m/min的速度卷绕,并进行热处理,获得了具有大约50dtex的单纤维细度的聚酯型纤维(复丝)。
表14
实施例 | ||||||||
43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | |
聚对苯二甲酸乙二醇酯*3(份) | 85 | 85 | 75 | 85 | 75 | 85 | ||
聚对苯二甲酸乙二醇酯*1(份) | 75 | |||||||
聚对苯二甲酸乙二醇酯*16(份) | 75 | |||||||
聚芳酯*4(份) | 15 | 15 | 25 | 25 | ||||
聚芳酯*14(份) | 15 | 25 | 15 | 25 | ||||
含磷型阻燃剂*15(份) | 10 | 10 | 10 | |||||
含磷型阻燃剂*9(份) | 10 | 10 | ||||||
含磷型阻燃剂*17(份) | 10 | 10 | 10 | |||||
亚磷酸酯型抗氧化剂*6(份) | 1 | 1 | 3 | 1 | 1 | 2 | ||
亚磷酸酯型抗氧化剂*8(份) | 3 | 2 |
*1:Velpet EFG-10,IV=0.60,由Kanebo Gosen Co.,Ltd.生产
*16:Flakes,IV=0.70-0.75,由用过的PET瓶子制备
*17:FP-700,由Asahi Denka Kogyo K.K.生产
评价所得组合物和纤维的组分(B)的分散颗粒的直径/数目,强度和伸长率,热收缩率,极限耗氧指数,滴流和熨烫定形性。结果在表15中给出。
表15
实施例 | |||||||||
43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | ||
组分(B)的分散颗粒的平均直径/数目 | 长轴(μm) | 1.2 | 0.9 | 1.6 | 1.5 | 1.4 | 1.0 | 1.6 | 1.5 |
短轴(μm) | 1.0 | 0.6 | 1.2 | 1.3 | 1.0 | 0.7 | 1.2 | 1.0 | |
凸起数目/100μm2 | 9 | 13 | 6 | 5 | 6 | 13 | 6 | 7 | |
细度(dtex) | 50 | 48 | 48 | 52 | 52 | 50 | 48 | 50 | |
强度(cN/dtex) | 1.8 | 1.8 | 1.7 | 1.9 | 1.7 | 2.0 | 1.9 | 1.7 | |
伸长率(%) | 57 | 53 | 40 | 48 | 39 | 55 | 46 | 43 | |
在180℃下的收缩率(%) | 3 | 3 | 2 | 3 | 3 | 4 | 3 | 3 | |
极限耗氧指数 | 25.2 | 25.3 | 26.0 | 25.3 | 26.2 | 25.5 | 26.0 | 26.2 | |
滴流 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
熨烫定形性(在180℃下定形) | 熔合 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
收缩率/长丝断裂 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
松棒性能 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
卷曲保持性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
实施例51-55
按在表16中所示的配混比将干燥至100ppm或100ppm以下水含量的聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚芳酯,含磷型阻燃剂和亚磷酸酯化合物干混,混合物再用具有20的L/D值的双螺杆挤出机PCM43(Ikegai Co.,Ltd.)在设定于250-270℃的筒体温度下通过同向旋转在1.5的Q/R值下进行熔融捏合,以及将所得组合物干燥至100ppm或100ppm以下水含量。再次重复相同的熔融捏合操作。将通过熔融捏合获得的组合物干燥至100ppm或100ppm以下水含量,然后其熔融聚合物在260-280℃下通过具有0.5mm直径的圆形截面的喷嘴的喷丝板排出,在置于喷丝板以下30mm位置的水温为50℃的水浴中冷却,再以100m/min的速度卷绕,获得纺出的丝。将所得纺出的丝在80℃的热水浴中拉伸,获得了4倍拉伸长丝,然后在于180℃下加热的热辊上以100m/min的速度卷绕,并进行热处理,获得了具有大约50dtex的单纤维细度的聚酯型纤维(复丝)。
表16
实施例 | |||||
51 | 52 | 53 | 54 | 55 | |
聚对苯二甲酸乙二醇酯*3(份) | 75 | 85 | |||
聚对苯二甲酸乙二醇酯*1(份) | 85 | 75 | |||
聚对苯二甲酸乙二醇酯*16(份) | 75 | ||||
聚芳酯*4(份) | 15 | 15 | 25 | ||
聚芳酯*14(份) | 25 | 25 | |||
含磷型阻燃剂*15(份) | 10 | 10 | 10 | ||
含磷型阻燃剂*17(份) | 10 | 10 | |||
亚磷酸酯型抗氧化剂*6(份) | 3 | 3 | 2 | ||
亚磷酸酯型抗氧化剂*8(份) | 2 | 2 |
评价所得组合物和纤维的组分(B)的分散颗粒的直径/数目,强度和伸长率,热收缩率,极限耗氧指数,滴流和熨烫定形性。结果在表17中给出。
表17
实施例 | ||||||
51 | 52 | 53 | 54 | 55 | ||
组分(B)的分散颗粒的平均直径/数目 | 长轴(μm) | 2.7 | 3.3 | 2.3 | 3.2 | 2.9 |
短轴(μm) | 2.2 | 2.3 | 1.7 | 2.2 | 2.0 | |
数目/100μm2 | 14 | 11 | 12 | 16 | 10 | |
细度(dtex) | 50 | 48 | 48 | 50 | 53 | |
强度(cN/dtex) | 1.9 | 2.1 | 2.1 | 1.7 | 1.9 | |
伸长率(%) | 40 | 53 | 54 | 41 | 45 | |
在180℃下的收缩率(%) | 3 | 3 | 4 | 3 | 4 | |
极限耗氧指数 | 26.2 | 25.8 | 26.0 | 26.0 | 26.2 | |
滴流 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
熨烫定形性(在180℃下定形) | 熔合 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
收缩率/长丝断裂 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
松棒性能 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
卷曲保持性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
实施例56-61
按在表18中所示的配混比将干燥至100ppm或100ppm以下水含量的聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚芳酯和亚磷酸酯化合物干混,再用具有1.5的Q/R值的双螺杆挤出机PCM43(Ikegai Co.,Ltd.)在设定于250-270℃的筒体温度下通过同向旋转在20的L/D值下进行熔融捏合,获得组合物。将10重量份的在表18中所示的含磷型荧光阻燃剂加入到100重量份的干燥至100ppm或100ppm以下水含量的该组合物中,再在相同的条件下重复熔融捏合操作。将通过熔融捏合获得的组合物干燥至100ppm或100ppm以下水含量,然后其熔融聚合物在260-280℃下通过具有0.5mm直径的圆形截面的喷嘴的喷丝板排出,在置于喷丝板以下30mm位置的水温为50℃的水浴中冷却,再以100m/min的速度卷绕,获得纺出的丝。将所得纺出的丝在80℃的热水浴中拉伸,获得了4倍拉伸长丝,然后在于180℃下加热的热辊上以100m/min的速度卷绕,并进行热处理,获得了具有大约50dtex的单纤维细度的聚酯型纤维(复丝)。
表18
实施例 | ||||||
56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | |
聚对苯二甲酸乙二醇酯*3(份) | 85 | 85 | 75 | 85 | ||
聚对苯二甲酸乙二醇酯*1(份) | 85 | |||||
聚对苯二甲酸乙二醇酯*16(份) | 75 | |||||
聚芳酯*4(份) | 15 | 25 | 15 | 25 | ||
聚芳酯*14(份) | 15 | 15 | ||||
含磷型阻燃剂*15(份) | 10 | |||||
含磷型阻燃剂*9(份) | 10 | 10 | 10 | |||
含磷型阻燃剂*17(份) | 10 | |||||
亚磷酸酯型抗氧化剂*6(份) | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | |
亚磷酸酯型抗氧化剂*8(份) | 3 |
评价所得组合物和纤维的组分(B)的分散颗粒的直径/数目,强度和伸长率,热收缩率,极限耗氧指数,滴流和熨烫定形性。结果在表19中给出。
表19
实施例 | |||||||
56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | ||
组分(B)的分散颗粒的平均直径/数目 | 长轴(μm) | 2.0 | 2.3 | 1.8 | 2.2 | 2.0 | 2.1 |
短轴(μm) | 1.7 | 1.6 | 1.4 | 1.5 | 1.5 | 1.8 | |
凸起数目/100μm2 | 8 | 6 | 10 | 9 | 10 | 9 | |
细度(dtex) | 47 | 52 | 48 | 51 | 52 | 53 | |
强度(cN/dtex) | 2.1 | 2.0 | 2.1 | 1.8 | 2.0 | 1.8 | |
伸长率(%) | 56 | 53 | 40 | 48 | 52 | 42 | |
在180℃下的收缩率(%) | 2 | 3 | 3 | 4 | 3 | 3 | |
极限耗氧指数 | 25.4 | 25.6 | 26.0 | 25.3 | 25.2 | 25.8 | |
滴流 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
熨烫定形性(在180℃下定形) | 熔合 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
收缩率/长丝断裂 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
松棒性能 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
卷曲保持性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
对比实施例10-11
按在表20中所示的配混比将干燥至100ppm或100ppm以下水含量的聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚芳酯和含磷型阻燃剂干混,然后用L/D值为38的具有两个进口的双螺杆挤出机TEX44SS(The Japan Steel Works,Ltd.)在设定于250-270℃的筒体温度下通过同向旋转在0.5的Q/R值下进行熔融捏合,获得了组合物。将所得组合物干燥至100ppm或100ppm以下的水含量,然后其熔融聚合物在260-280℃下通过具有0.5mm直径的圆形截面的喷嘴的喷丝板排出,在置于喷丝板以下30mm位置的水温为50℃的水浴中冷却,再以100m/mm的速度卷绕,获得纺出的丝。将所得纺出的丝在80℃的热水浴中拉伸,获得了4倍拉伸长丝,然后在于180℃下加热的热辊上以100m/min的速度卷绕,并进行热处理,获得了具有大约50dtex的单纤维细度的聚酯型纤维(复丝)。
表20
实施例 | 对比实施例 | ||||
62 | 63 | 10 | 11 | 12 | |
聚对苯二甲酸乙二醇酯*3(份) | 75 | 85 | 100 | 75 | 75 |
聚芳酯*4(份) | 25 | 15 | 25 | 25 | |
含磷型阻燃剂*15(份) | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
亚磷酸酯型抗氧化剂*6(份) | 1 | 1 | |||
酚型抗氧化剂*2(份) | 1 |
*2:Adekastab AO-60,由Asahi Denka Kogyo K.K.生产
实施例62
按在表20中所示的比率将干燥至100ppm或100ppm以下水含量的聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚芳酯,含磷型阻燃剂和亚磷酸酯化合物干混,再用具有20的L/D的双螺杆挤出机PCM43(Ikegai Co.,Ltd.)在设定于250-270℃的筒体温度下通过同向旋转在3.0的Q/R值下进行熔融捏合,获得组合物。将所得组合物干燥至100ppm或100ppm以下水含量,然后其熔融聚合物在260-280℃下通过具有0.5mm直径的圆形截面的喷嘴的喷丝板排出,在置于喷丝板以下30mm位置的水温为50℃的水浴中冷却,再以100m/min的速度卷绕,获得纺出的丝。将所得纺出的丝在80℃的热水浴中拉伸,获得了4倍拉伸长丝,然后在于180℃下加热的热辊上以100m/min的速度卷绕,并进行热处理,获得了具有大约50dtex的单纤维细度的聚酯型纤维(复丝)。
对比实施例12
按在表20中所示的比率将干燥至100ppm或100ppm以下水含量的聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚芳酯,含磷型阻燃剂和亚磷酸酯化合物干混,然后用具有38的L/D值的双螺杆挤出机TEX44SS(The Japan Steel Works,Ltd.)在设定于250-270℃的筒体温度下通过同向旋转在1.5的Q/R值下进行熔融捏合,获得了组合物。将所得组合物干燥至100ppm或100ppm以下的水含量,其熔融聚合物再在260-280℃下通过具有0.5mm直径的圆形截面的喷嘴的喷丝板排出,在置于喷丝板以下30mm位置的水温为50℃的水浴中冷却,再以100m/min的速度卷绕,获得纺出的丝。将所得纺出的丝在80℃的热水浴中拉伸,获得了4倍拉伸长丝,然后在于180℃下加热的热辊上以100m/min的速度卷绕,并进行热处理,获得了具有大约50dtex的单纤维细度的聚酯型纤维(复丝)。
实施例63
按在表20中所示的比率将干燥至100ppm或100ppm以下水含量的聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚芳酯,含磷型阻燃剂和亚磷酸酯化合物干混,然后用具有60的L/D值的双螺杆挤出机BT-30-S2S(Plastic Kogaku Kenkyusho Co.)在设定于250-270℃的筒体温度下通过同向旋转在0.5的Q/R值下进行熔融捏合,以及将所得组合物干燥至100ppm或100ppm以下水含量。再次重复相同的熔融捏合操作。将所得组合物干燥至100ppm或100ppm以下水含量,然后其熔融聚合物在260-280℃下通过具有0.5mm直径的圆形截面的喷嘴的喷丝板排出,在置于喷丝板以下30mm位置的水温为50℃的水浴中冷却,再以100m/min的速度卷绕,获得纺出的丝。将所得纺出的丝在80℃的热水浴中拉伸,获得了4倍拉伸长丝,然后在于180℃下加热的热辊上以100m/min的速度卷绕,并进行热处理,获得了具有大约50dtex的单纤维细度的聚酯型纤维(复丝)。
评价所得组合物和纤维的组分(B)的分散颗粒的直径/数目,强度和伸长率,热收缩率,极限耗氧指数,滴流和熨烫定形性。结果在表21中给出。
表21
实施例 | 对比实施例 | |||||
62 | 63 | 10 | 11 | 12 | ||
组分(B)的分散颗粒的平均直径/数目 | 长轴(μm) | 25 | 20 | - | - | - |
短轴(μm) | 18 | 17 | - | - | - | |
凸起数目/100μm2 | 1 | 1 | - | - | - | |
细度(dtex) | 48 | 53 | 50 | 52 | 51 | |
强度(cN/dtex) | 1.6 | 1.6 | 2.5 | 2.0 | 1.7 | |
伸长率(%) | 40 | 42 | 72 | 46 | 38 | |
在180℃下的收缩率(%) | 11 | 7 | 9 | 15 | 8 | |
极限耗氧指数 | 25.5 | 25.1 | 25.0 | 25.3 | 25.4 | |
滴流 | △ | △ | × | △ | △ | |
熨烫定形性(在180℃下定形) | 熔合 | △ | × | △ | × | × |
收缩率/长丝断裂 | △ | △ | △ | × | △ | |
松棒性能 | △ | △ | △ | △ | △ | |
卷曲保持性 | ○ | - | △ | - | - |
在对比实施例11和12中,聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚芳酯彼此不相容,出现了相分离,但因为它们没有分散,因此没有形成海岛结构,不能评价分散颗粒的直径。
实施例64-68
按照在表22中所示的比率将含磷型阻燃剂和亚磷酸酯化合物与100重量份的干燥至100ppm或100ppm以下水含量的聚酯和聚芳酯的混合物混合,再将1.5份的着色聚酯粒料PESM6100 BLACK(炭黑含量30%,由Dainichiseika Color & Chemicals Mgf.Co.,Ltd.生产)与之干混,然后进给具有齿轮泵(容量1.2cc)和喷丝板(Φ0.5mm,20个孔,圆形截面)的双螺杆挤出机(Φ50mm,L/D=30),在290℃的筒体温度,275℃的喷丝头温度和1.5的Q/R值的条件下进行熔融捏合和纺丝。来自喷丝头的纺出的丝在置于喷丝板以下30mm位置的水温为50℃的水浴中冷却,再以100m/min的速度卷绕,获得纺出的丝。将所得纺丝在80℃的热水浴中拉伸,获得了4倍拉伸长丝,然后在于200℃下加热的热辊上以100m/min的速度缠绕,并进行热处理,获得了具有大约50dtex的单纤维细度的聚酯型纤维(复丝)。
表22
实施例 | ||||||||||
64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | |
聚酯*3(份) | 85 | 75 | 50 | 85 | 85 | 85 | 75 | |||
聚酯*18(份) | 75 | |||||||||
聚酯*19(份) | 25 | |||||||||
聚酯*20(份) | 75 | |||||||||
聚酯*21(份) | 85 | |||||||||
聚芳酯*4(份) | 15 | 25 | 25 | 25 | 15 | 15 | 15 | 25 | 25 | 15 |
含磷型阻燃剂*15(份) | 10 | 10 | 10 | 5 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | |
含磷型阻燃剂*17(份) | 10 | |||||||||
亚磷酸酯型抗氧化剂*6(份) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
亚磷酸酯型抗氧化剂*8(份) | 1 | 1 |
*3:Velpet EFG-85A,IV=0.85,由Kanebo Gosen Co.,Ltd.生产。
*18:SA-1206,IV=1.07,由Unitika Ltd.生产。
*19:SBT-3,由Huvis生产。
*20:Easter 6763,由Eastman Chemical Company生产。
*21:NOPLAKE831,由KOLON生产。
*4:U-100,IV=0.60,由Unitika Ltd.生产。
*15:PX-200,由Daihachi Kagaku Co.,Ltd.生产。
*17:FP-700,由Asahi Denka Kogyo K.K.生产。
*6:Adekastab PEP-36,由Asahi Denka Kogyo K.K.生产。
*8:Adekastab 522A,由Asahi Denka Kogyo K.K.生产。
实施例69-73
按照在表22中所示的比率将含磷型阻燃剂和亚磷酸酯型抗氧化剂与100重量份的干燥至100ppm或100ppm以下水含量的聚酯和聚芳酯的混合物混合,再将1.5份的着色聚酯粒料PESM6100 BLACK(炭黑含量30%,由Dainichiseika Color & Chemicals Mgf.Co.,Ltd.生产)与之干混。使用具有齿轮泵(容量1.2cc)和喷丝板(Φ0.5mm,20个具有圆形截面的孔)的串联挤出机(第一挤出机:双螺杆挤出机,Φ40mm,L/D=25;第二挤出机:单螺杆挤出机,Φ50mm,L/D=25),将组合物在290℃的筒体温度和在1.5的Q/R值下(第一挤出机)以及在280℃的筒体温度和270℃的喷丝头温度下(第二挤出机)进行熔融捏合和纺丝。来自喷丝头的纺出的丝在置于喷丝板以下30mm位置的水温为50℃的水浴中冷却,再以100m/min的速度卷绕,获得纺出的丝。将所得纺丝在80℃的热水浴中拉伸,获得了4倍拉伸长丝,然后在于200℃下加热的热辊上以100m/min的速度缠绕,并进行热处理,获得了具有大约50dtex的单纤维细度的聚酯型纤维(复丝)。
对比实施例13
按照与实施例64相同的方式,将75重量份的干燥至100ppm或100ppm以下水含量的聚对苯二甲酸乙二醇酯(Velpet EFG-10,由Kanebo Gosen Co.,Ltd.生产),25重量份的聚芳酯(U-100,由Unitika Ltd.生产),10重量份的磷酸三苯酯和1.5重量份的着色聚酯粒料PESM6100 BLACK(炭黑含量30%,由Dainichiseika Color & Chemicals Mgf.Co.,Ltd.生产)干混,获得了具有大约53dtex的单纤维细度的聚酯型纤维(复丝)。
对比实施例14
按照与实施例69相同的方式,将75重量份的干燥至100ppm或100ppm以下水含量的聚对苯二甲酸乙二醇酯(Velpet EFG-10,由Kanebo Gosen Co.,Ltd.生产),25重量份的聚芳酯(U-100,由Unitika Ltd.生产),10重量份的磷酸三苯酯和1.5重量份的着色聚酯粒料PESM6100 BLACK(炭黑含量30%,由Dainichiseika Color & Chemicals Mgf.Co.,Ltd.生产)干混,获得了具有大约51dtex的单纤维细度的聚酯型纤维(复丝)。
对在实施例64-73和对比实施例13-14中获得的纤维检测强度,伸长率和热收缩率,与阻燃性有关的极限耗氧指数和滴流,与人造发相关的冷定形、卷曲保持性和熨烫定形性,以及光泽和表面凸起的平均尺寸/数目。结果在表23和24中给出。
表23
实施例 | |||||||||||
64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | ||
细度(dtex) | 53 | 51 | 49 | 52 | 50 | 51 | 48 | 50 | 51 | 49 | |
强度(cN/dtex) | 2.2 | 2.5 | 2.7 | 2.0 | 2.0 | 1.9 | 1.9 | 2.1 | 1.8 | 2.3 | |
伸长率(%) | 63 | 48 | 54 | 44 | 62 | 55 | 53 | 43 | 75 | 48 | |
在180℃下的收缩率(%) | 3 | 3 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 8 | 2 | |
极限耗氧指数 | 25.2 | 26.3 | 25.1 | 27.3 | 25.2 | 25.1 | 25.0 | 25.2 | 25.3 | 25.5 | |
滴流 | ○ | ○ | ○ | △ | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | ○ | |
表面凸起的平均尺寸/数目 | 长轴(μm) | 4.1 | 4.8 | 4.5 | 3.4 | 3.9 | 5.0 | 5.3 | 6.3 | 9.2 | 5.3 |
短轴(μm) | 3.0 | 3.2 | 3.3 | 2.4 | 2.6 | 3.2 | 3.4 | 3.8 | 6.3 | 3.3 | |
高度(μm) | 0.8 | 1.2 | 1.0 | 0.6 | 0.7 | 1.0 | 1.1 | 1.4 | 1.8 | 1.2 | |
凸起数目/100μm2 | 3 | 5 | 3 | 4 | 4 | 2 | 2 | 5 | 4 | 3 | |
光泽 | ◎ | ○ | ○ | ○ | ○ | ◎ | ◎ | ○ | △ | ○ | |
熨烫定形性(在180℃下定形) | 熔合 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | ○ |
收缩率/长丝断裂 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
松棒性能 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | ○ | |
卷曲保持性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
实施例64-73中的纤维在其表面上形成了细凸起,显示了适合的无光效果。
表24
对比实施例 | |||
13 | 14 | ||
细度(dtex) | 53 | 51 | |
强度(cN/dtex) | 2.5 | 2.7 | |
伸长率(%) | 48 | 54 | |
在180℃下的收缩率(%) | 8 | 6 | |
极限耗氧指数 | 24.8 | 25.1 | |
滴流 | × | × | |
表面凸起的平均尺寸/数目 | 长轴(μm) | - | - |
短轴(μm) | - | - | |
高度(μm) | - | - | |
凸起数目/100μm2 | - | - | |
光泽 | × | × | |
熨烫定形性(在180℃下定形) | 熔合 | × | × |
收缩率/长丝断裂 | △ | △ | |
松棒性能 | × | × | |
卷曲保持性 | ○ | ○ |
在对比实施例13和14中的组分(B)的分散颗粒的平均直径对于分散是不良的,因此不能进行评价。
工业应用性
根据本发明,能够获得保持通常聚酯纤维的物理性能,如耐热性,强度和伸长率,并且在定形能力上是优异的,具有可控纤维光泽的聚酯型纤维,以及使用该纤维制造的人造发。同时或连续进行熔融捏合和熔纺,从而能够缩短生产过程,以及能够以低成本有效地生产聚酯型纤维。
Claims (20)
1.聚酯型纤维,包括含有(A)由至少一种聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯或至少一种以聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯为基础的共聚聚酯组成的聚酯,(B)聚芳酯和(C)亚磷酸酯化合物的组合物
2.根据权利要求1的聚酯型纤维,聚酯(A)与聚芳酯(B)的重量比,即(A)/(B)是90/10到70/30,以及亚磷酸酯化合物(C)的添加量是0.05-5重量份,按总共100重量份的聚酯(A)和聚芳酯(B)计。
3.根据权利要求1的聚酯型纤维,其中聚酯(A)是选自聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚对苯二甲酸丙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯中的至少一种聚合物。
5.根据权利要求1的聚酯型纤维,其中亚磷酸酯化合物(C)是选自亚磷酸三烷基酯,亚磷酸三烯丙酯,亚磷酸烷基烯丙酯和用以下通式(2)-(5)表示的亚磷酸酯化合物中的至少一员:
其中R2基团表示C4-20线性或支化烃基,并且可以是相同或不同的,
其中R3基团表示氢原子或C1-10烃基,并且可以是相同或不同的,
其中R4基团表示氢原子或C1-10烃基,并且可以是相同或不同的,和R5表示C4-20烃基或C6-20芳族烃基,
其中R6基团表示氢原子或C1-10烃基,并且可以是相同或不同的,R7基团表示C4-20烃基或C6-20芳族烃基,并且可以是相同或不同的,和X表示亚甲基,乙叉基,异丙叉基,羰基,磺酰基,1,3-亚苯基二异丙叉基或1,4-亚苯基二异丙叉基。
6.根据权利要求1的聚酯型纤维,其中具有直径0.1-15μm和小头直径0.05-10μm的尺寸的聚芳酯(B)分散在聚酯(A)中。
7.根据权利要求1的聚酯型纤维,其中组合物进一步包括阻燃剂。
8.根据权利要求7的聚酯型纤维,其中阻燃剂是含磷型阻燃剂(D)。
9.根据权利要求8的聚酯型纤维,其中聚酯(A)与聚芳酯(B)的重量比,即(A)/(B)是90/10到70/30,以及含磷型阻燃剂(D)的添加量是0.05-10重量份,按磷原子计。
10.根据权利要求8的聚酯型纤维,其中含磷型阻燃剂(D)是选自磷酸酯化合物,膦酸酯化合物,次磷酸酯化合物,氧化膦化合物,亚膦酸酯化合物,次膦酸酯化合物,膦化合物和缩聚磷酸酯化合物中的至少一种化合物。
11.根据权利要求8的聚酯型纤维,其中含磷型阻燃剂(D)是用以下通式(6)表示的缩聚磷酸酯化合物:
其中R8基团表示单价芳族烃基或脂族烃基,并且可以是相同或不同的;R9表示二价芳族烃基,以及当存在两个或多个R9基团时,这些基团可以是相同或不同的;和n是0-15。
12.根据权利要求7的聚酯型纤维,其中阻燃剂是反应性含磷型阻燃剂。
13.根据权利要求12的聚酯型纤维,其中聚酯(A)是包括共聚的反应性含磷型阻燃剂的共聚热塑性聚酯。
14.根据权利要求12的聚酯型纤维,其中反应性含磷型阻燃剂是选自用以下通式(7)-(12)表示的含磷化合物中的至少一员:
其中R10表示C1-20脂族烃基或C6-12芳族烃基,R11表示氢原子或C1-20脂族烃基,和m是1-11的整数,
其中R12基团表示氢原子或C1-20脂族烃基,并且可以是相同或不同的,
其中R13基团表示C1-20脂族烃基或C6-12芳族烃基,R14基团表示氢原子或C1-20脂族烃基,并且可以是相同或不同的,和n是1-12的整数,
其中R15基团表示C1-20脂族烃基或C6-12芳族烃基,R16基团表示氢原子或C1-20脂族烃基,并且可以是相同或不同的,和p是1-11的整数,
其中R17基团表示氢原子或C1-20脂族烃基,并且可以是相同或不同的,Y表示氢原子,甲基或C6-12芳族烃基,以及r和s各自表示1-20的整数,和
其中R18基团表示C1-20脂族烃基或C6-12芳族烃基,R19基团表示氢原子或C1-20脂族烃基,并且可以是相同或不同的,和t是1-20的整数。
15.生产在权利要求6中所述的聚酯型纤维的方法,其中组分(A)、(B)和(C)通过双螺杆挤出机在240-310℃的捏合温度和0.2-2.0的Q/R值的条件下进行熔融捏合。
16.生产在权利要求1中所述的聚酯型纤维的方法,该聚酯型纤维通过用具有齿轮泵和喷丝板的挤出机直接熔纺该组合物来获得。
17.根据权利要求1的聚酯型纤维,其在纤维的表面上具有细凸起。
18.根据权利要求17的聚酯型纤维,其中凸起的长轴是0.2-20μm,,短轴是0.1-10μm,高度是0.1-2μm,以及每100μm2纤维表面的凸起数目为至少1。
19.阻燃聚酯型纤维,该纤维包括在权利要求1中所述的聚酯型纤维。
20.人造发,该人造发包括在权利要求1中所述的聚酯型纤维。
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