TW202144458A - 以聚醯胺為基礎之母料調配物 - Google Patents

以聚醯胺為基礎之母料調配物 Download PDF

Info

Publication number
TW202144458A
TW202144458A TW110105563A TW110105563A TW202144458A TW 202144458 A TW202144458 A TW 202144458A TW 110105563 A TW110105563 A TW 110105563A TW 110105563 A TW110105563 A TW 110105563A TW 202144458 A TW202144458 A TW 202144458A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polyamide polymer
sulfoisophthalic acid
mmol
polyamide
masterbatch
Prior art date
Application number
TW110105563A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI845812B (zh
Inventor
薇拉 奈里耶潘
大衛 羅伊
安 思喬
約瑟夫 威斯丁
法澤尼 泰勒比
Original Assignee
美商艾德凡斯化學公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商艾德凡斯化學公司 filed Critical 美商艾德凡斯化學公司
Publication of TW202144458A publication Critical patent/TW202144458A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI845812B publication Critical patent/TWI845812B/zh

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/22Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/42Polyamides containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen, and nitrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/08Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from amino-carboxylic acids
    • C08G69/14Lactams
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/26Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from polyamines and polycarboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/26Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/28Preparatory processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/36Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from amino acids, polyamines and polycarboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/22Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques
    • C08J3/226Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques using a polymer as a carrier
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L77/00Compositions of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L77/02Polyamides derived from omega-amino carboxylic acids or from lactams thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L77/00Compositions of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L77/06Polyamides derived from polyamines and polycarboxylic acids
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/58Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
    • D01F6/60Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyamides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2377/00Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2377/02Polyamides derived from omega-amino carboxylic acids or from lactams thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2377/00Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2377/06Polyamides derived from polyamines and polycarboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2310/00Masterbatches
    • DTEXTILES; PAPER
    • D10INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10BINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2331/00Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products
    • D10B2331/02Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polyamides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Polyamides (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Abstract

本發明提供一種母料聚醯胺聚合物,其可賦予封端聚醯胺聚合物防沾汙性,同時大體上維持該封端聚醯胺聚合物之加工性。

Description

以聚醯胺為基礎之母料調配物
本發明提供聚醯胺組合物。特定言之,本發明提供具有所需加工性及防沾汙性之聚醯胺摻合物。
典型之聚醯胺-6聚合物係使用雙官能酸與一些胺端基反應並因此封端之單封端進行聚合。標題為DUAL-TERMINATED POLYAMIDE FOR HIGH SPEED SPINNING APPLICATION之美國專利第10,494,740號揭示預期用於高速纖維紡絲應用之聚醯胺聚合物之雙封端。‘740專利揭示使用單官能鹼及單官能酸兩者來終止一些羧酸端基及一些胺端基。雙封端提供更熱穩定之聚醯胺聚合物,相較於單封端聚醯胺聚合物,雙封端聚醯胺聚合物可以更高速度紡絲以產生纖維。標題為STAIN RESISTANT POLYAMIDE POLYMERS OBTAINED VIA HIGH END GROUP TERMINATION之同在申請中之美國專利申請案62/836,813揭示高度雙封端聚醯胺聚合物,其中高終止度賦予預期用於高速纖維紡絲應用之聚醯胺聚合物防沾汙性。
如‘813申請案中指示,向未封端聚醯胺及高度雙封端聚醯胺添加以聚酯為基礎之防沾汙性母料顯著降低兩種樹脂之纖維紡絲加工性。需具有另外防沾汙性及極佳紡絲加工性兩者之聚醯胺組合物。
本發明提供一種母料聚醯胺聚合物,其可賦予封端聚醯胺聚合物防沾汙性,同時大體上維持該封端聚醯胺聚合物之加工性。
在其一種形式中,本發明提供一種母料聚醯胺聚合物,其包括己內醯胺之殘餘物、二胺之殘餘物,及5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者之殘餘物。該母料聚醯胺聚合物可賦予封端聚醯胺聚合物防沾汙性,同時大體上維持該封端聚醯胺聚合物之加工性。
5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者之殘餘物可選自由以下組成之群:5-磺基間苯二甲酸鈉、5-磺基間苯二甲酸鋰、5-磺基間苯二甲酸鉀及其組合。基於該母料聚醯胺聚合物之總重量,該5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者之殘餘物之濃度可為0.5重量%至20重量%。基於該母料聚醯胺聚合物之總重量,該5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者之殘餘物之濃度可為7重量%至20重量%。基於該母料聚醯胺聚合物之總重量,該5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者之殘餘物之濃度可為4重量%至10重量%。該二胺之殘餘物可包括六亞甲二胺之殘餘物。
母料聚醯胺聚合物可進一步包括單官能酸之殘餘物。該單官能酸之殘餘物可包括乙酸、丙酸、苯甲酸、硬脂酸及對苯二甲酸中至少一者之殘餘物。封端聚醯胺聚合物可具有20%至90%之總終止度。
在其另一形式中,本發明提供一種製造母料聚醯胺聚合物之方法。該方法包括向反應器提供己內醯胺、二胺,及5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者,在該反應器中將該己內醯胺、二胺,及5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者混合在一起,並於該反應器內在反應溫度下,使該己內醯胺、二胺,及5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者反應。
在提供步驟中,基於聚醯胺組合物之總重量,5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者可為0.5重量%至20重量%。在提供步驟中,基於該聚醯胺組合物之總重量,該5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者可為7重量%至20重量%。在提供步驟中,基於該聚醯胺組合物之總重量,該5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者可為4重量%至10重量%。在提供步驟中,該5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者可選自由以下組成之群:5-磺基間苯二甲酸鈉、5-磺基間苯二甲酸鋰、5-磺基間苯二甲酸鉀及其組合。在提供步驟中,該二胺可包括六亞甲二胺。
在反應步驟中,針對該反應步驟之一部分,可將反應器加壓。在反應步驟中,反應溫度可為約225℃至約290℃。
在其另一形式中,本發明提供一種聚醯胺聚合物摻合物,其包括母料聚醯胺及封端聚醯胺聚合物。該母料聚醯胺聚合物包括己內醯胺之殘餘物、二胺之殘餘物,及5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者之殘餘物。該母料聚醯胺聚合物可賦予封端聚醯胺聚合物防沾汙性,同時大體上維持該封端聚醯胺聚合物之加工性。
母料聚醯胺聚合物可介於聚醯胺聚合物摻合物之總重量之5重量%至25重量%之間。
基於聚醯胺聚合物摻合物之總重量,5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者之殘餘物之濃度可為0.8重量%至1.2重量%。該5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者可選自由以下組成之群:5-磺基間苯二甲酸鈉、5-磺基間苯二甲酸鋰、5-磺基間苯二甲酸鉀及其組合。
封端聚醯胺聚合物可具有25毫莫耳/公斤至40毫莫耳/公斤之胺端基濃度及18毫莫耳/公斤至50毫莫耳/公斤之羧基端基濃度。該封端聚醯胺聚合物可具有小於25毫莫耳/公斤之胺端基濃度及小於18毫莫耳/公斤之羧基端基濃度。該封端聚醯胺聚合物可具有20%至90%之總終止度。
如由ASTM D-789-07量測,聚醯胺聚合物摻合物可具有約30 FAV至約100 FAV之甲酸黏度。根據CIE DE2000,該聚醯胺聚合物摻合物之色差ΔE可小於10。該封端聚醯胺聚合物可為聚醯胺-6聚合物。
在其另一形式中,本發明提供一種產生聚醯胺聚合物摻合物之方法。該方法包括提供一種母料聚醯胺聚合物,提供一種封端聚醯胺聚合物,並組合該母料聚醯胺聚合物及該封端聚醯胺聚合物以產生聚醯胺聚合物摻合物。該母料聚醯胺聚合物包括己內醯胺之殘餘物、二胺之殘餘物,及5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者之殘餘物。
母料聚醯胺聚合物可以介於聚醯胺聚合物摻合物之總重量之5重量%至25重量%之間的量提供。基於該聚醯胺聚合物摻合物之總重量,5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者之殘餘物之濃度可為0.8重量%至1.2重量%。該5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者可選自由以下組成之群:5-磺基間苯二甲酸鈉、5-磺基間苯二甲酸鋰、5-磺基間苯二甲酸鉀及其組合。
封端聚醯胺聚合物可具有25毫莫耳/公斤至40毫莫耳/公斤之胺端基濃度及18毫莫耳/公斤至50毫莫耳/公斤之羧基端基濃度。該封端聚醯胺聚合物可具有小於25毫莫耳/公斤之胺端基濃度及小於18毫莫耳/公斤之羧基端基濃度。該封端聚醯胺聚合物可具有20%至90%之總終止度。
如由ASTM D-789-07量測,聚醯胺聚合物摻合物之甲酸黏度可為約30 FAV至約100 FAV。根據CIE DE2000,該聚醯胺聚合物摻合物之色差ΔE可小於10。
本發明之上文提及之特徵及其他特徵,及達成其等之方式,將變得更顯而易見,且藉由參考下列說明書,將更好地瞭解本發明本身。
相關申請案之交叉參考
本申請案主張2020年2月18日申請之臨時申請案第62/977,868號之優先權,該案係以全文引用之方式併入本文中。
本發明提供具有極佳纖維紡絲加工性之防沾汙性、高度封端聚醯胺摻合物。聚醯胺可自前體(諸如己內醯胺)經由水解、聚加成及聚縮反應形成。當自己內醯胺形成此等材料時,內醯胺環開環形成兩個端基:一個胺及一個羧酸或羧酸鹽。聚加成將內醯胺單體組合成中等分子量寡聚物,及聚縮將寡聚物組合成較高分子量聚合物。
儘管本文揭示內容描述聚醯胺-6 (PA-6)聚合物摻合物,但本發明無意僅限於PA-6聚合物。根據本發明之聚合物摻合物、纖維及纖維絲亦可自其他聚醯胺聚合物(包括(例如)聚醯胺-6,6 (PA-66)、聚醯胺-666 (PA-666)、聚醯胺-46 (PA-46)、聚醯胺-610 (PA-610)、聚醯胺-1212 (PA-1212),及其混合物及共聚物)形成。
儘管不限於此,但本文描述之聚醯胺聚合物摻合物特別適用於形成用於例如地毯及紡織品應用之顏色著色之纖維應用之防沾汙性聚合物。
已意外發現組合封端聚醯胺聚合物及併入5-磺基間苯二甲酸或5-磺基間苯二甲酸鹽之母料聚醯胺聚合物產生具有極佳紡絲加工性及極佳防沾汙性之聚醯胺聚合物摻合物。如此項技術中已知,可混溶聚合物摻合物係兩種或更多種不同聚合物之均質混合物。該等兩種或更多種不同聚合物在摻合後保留其等化學結構。母料係含有濃縮含量之功能添加劑之材料。少量母料可與另一材料便利地摻合以在較低但充分可控之濃度下向該摻合物提供功能添加劑。因此,本發明之母料聚醯胺聚合物可與封端聚醯胺聚合物摻合以在較低濃度下向該聚醯胺聚合物摻合物便利地提供5-磺基間苯二甲酸。
由本發明提供用於聚醯胺聚合物摻合物中之母料聚醯胺聚合物可自己內醯胺、一或多種二胺、5-磺基間苯二甲酸鹽或5-磺基間苯二甲酸,且視需要,單官能酸形成。因此,所得母料聚醯胺聚合物包括己內醯胺之殘餘物、二胺之殘餘物、5-磺基間苯二甲酸鹽或5-磺基間苯二甲酸之殘餘物,且視需要,單官能酸之殘餘物作為構成該母料聚醯胺聚合物之殘餘物。
下文顯示己內醯胺(亦稱為己醯基-6-內醯胺、氮雜環庚烷-2-酮及ε-己內醯胺): 式I:
Figure 02_image001
二胺可為例如C4-C6直鏈或分支鏈二胺。該二胺可包括可自例如Sigma-Aldrich Corp, St. Louis, MO購買獲得之六亞甲二胺。
母料聚醯胺聚合物可包括之二胺殘餘物之量為例如低至0.5重量%、0.6重量%、0.8重量%、1重量%、1.2重量%、1.5重量%、2重量%、2.5重量%或3重量%,或高至3.5重量%、4重量%、5重量%、6重量%、8重量%、10重量%、15重量%或20重量%,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如0.5重量%至20重量%、0.6重量%至15重量%、0.8重量%至10重量%、1重量%至8重量%、1.2重量%至6重量%、1.5重量%至5重量%、2重量%至4重量%、2.5重量%至3.5重量%、1重量%至3重量%、2重量%至6重量%或5重量%至15重量%。
5-磺基間苯二甲酸之鹽可為5-磺基間苯二甲酸鋰、5-磺基間苯二甲酸鈉、5-磺基間苯二甲酸鉀,或其組合。下文顯示該5-磺基間苯二甲酸鋰: 式II:
Figure 02_image003
。 下文顯示該5-磺基間苯二甲酸鈉: 式III:
Figure 02_image005
。 下文顯示該5-磺基間苯二甲酸鉀: 式IV:
Figure 02_image007
母料聚醯胺聚合物可包括之5-磺基間苯二甲酸鹽或5-磺基間苯二甲酸之殘餘物之量為例如低至0.5重量%、0.6重量%、0.8重量%、1重量%、1.2重量%、1.5重量%、2重量%、2.5重量%、3重量%、3.5重量%、4重量%或5重量%,或高至6重量%、7重量%、8重量%、9重量%、10重量%、12重量%、15重量%或20重量%,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如0.5重量%至20重量%、0.6重量%至15重量%、0.8重量%至10重量%、1重量%至8重量%、1.2重量%至6重量%、1.5重量%至5重量%、2重量%至4重量%、2.5重量%至3.5重量%、1重量%至3重量%、2重量%至6重量%、2重量%至12重量%、5重量%至9重量%、7重量%至20重量%、4重量%至10重量%或5重量%至15重量%。本文相對於母料聚醯胺聚合物列舉之所有重量均基於該母料聚醯胺聚合物之總重量。
視需要,母料聚醯胺聚合物可進一步包括單官能酸作為終止劑。該單官能酸可為乙酸、丙酸、苯甲酸、硬脂酸、對苯二甲酸,或其任何組合。該單官能酸可由乙酸、丙酸、苯甲酸、硬脂酸或對苯二甲酸中之一者構成。
母料聚醯胺聚合物可視需要包括單官能酸之殘餘物之量為例如低至0.5重量%、0.6重量%、0.8重量%、1重量%、1.2重量%、1.5重量%、2重量%、2.5重量%或3重量%,或高至3.5重量%、4重量%、5重量%、6重量%、8重量%、10重量%、15重量%或20重量%,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如0.5重量%至20重量%、0.6重量%至15重量%、0.8重量%至10重量%、1重量%至8重量%、1.2重量%至6重量%、1.5重量%至5重量%、2重量%至4重量%、2.5重量%至3.5重量%、1重量%至3重量%、2重量%至6重量%,或5重量%至15重量%。
如由ASTM D-6869量測,母料聚醯胺聚合物可具有低水分含量。該水分含量可小於約2,000 ppm、小於約1,500 ppm、小於約1,200 ppm、小於約1,000 ppm、小於約800 ppm、小於約600 ppm、小於約500 ppm或小於約400 ppm,或小於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內之水分含量。
母料聚醯胺聚合物可藉由向反應器提供己內醯胺、二胺、水、5-磺基間苯二甲酸鹽或5-磺基間苯二甲酸及視需要單官能酸,在該反應器中將該己內醯胺、二胺、水、5-磺基間苯二甲酸鹽或5-磺基間苯二甲酸及視需要單官能酸混合在一起,並於該反應器內在反應溫度使該己內醯胺、二胺、水、5-磺基間苯二甲酸鹽或5-磺基間苯二甲酸及視需要單官能酸反應合成。該二胺可以水溶液提供。在反應步驟之至少一部分期間,該反應器可在反應壓力下。該混合可在該反應步驟之至少一部分期間繼續。
反應溫度可例如低至約225℃、約230℃、約235℃、約240℃或約245℃,或高至約250℃、約255℃、約260℃、約270℃、約280℃、約290℃,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如約225℃至約290℃、約230℃至約280℃、約235℃至約270℃、約230℃至約260℃、約260℃至約280℃、約230℃至約240℃,或約260℃至約270℃。
在提供步驟中,可提供縮合觸媒。合適之縮合觸媒包括例如次磷酸鹽或次磷酸鈉。該縮合觸媒可以例如低至約50 ppm、約100 ppm或約150 ppm,或高至約200 ppm、約250 ppm或約300 ppm,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如約50 ppm至約300 ppm、100 ppm至約250 ppm、150 ppm至約200 ppm,或約150 ppm至約250 ppm之濃度提供。
母料聚醯胺聚合物可經造粒以形成該母料聚醯胺聚合物之碎片。該等碎片可於去離子水中瀝濾以移除任何未反應之己內醯胺及然後在真空下乾燥以移除大部分水。
用於與本發明之聚醯胺聚合物摻合物一起使用之封端聚醯胺聚合物可包括單封端聚醯胺聚合物及/或雙封端聚醯胺聚合物。除用於形成構成雙封端聚醯胺聚合物之特定聚醯胺之單體材料之殘餘物外,單封端聚醯胺聚合物可包括羧基端基終止劑之殘餘物或胺端基終止劑之殘餘物,諸如例如針對聚醯胺-6之己內醯胺,或針對聚醯胺-6,6之六亞甲基二胺及己二酸。
胺端基終止劑可包括單官能酸性終止劑,諸如例如乙酸、丙酸、苯甲酸、硬脂酸及/或對苯二甲酸。羧基端基終止劑可包括單官能胺,諸如例如環己胺、苯甲胺及聚醚胺。端基終止劑含量增加降低反應性胺及/或羧基端基之濃度。
單封端聚醯胺聚合物可包括之羧基端基終止劑之殘餘物之量為例如低至0.01重量%、0.05重量%、0.10重量%,高至0.40重量%、0.45重量%、0.50重量%,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如0.01重量%至0.5重量%、0.05重量%至0.45重量%,或0.10重量%至0.40重量%。
單封端聚醯胺聚合物可包括之胺端基終止劑之殘餘物之量為例如低至0.20重量%、0.25重量%、0.30重量%,高至0.60重量%、0.65重量%、0.70重量%,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如0.20重量%至0.80重量%、0.25重量%至0.65重量%,或0.30重量%至0.6重量%,。本文相對於封端聚醯胺聚合物列舉之所有重量百分率均基於該封端聚醯胺聚合物之總重量,不包括另外添加劑。
例如,除用於形成構成雙封端聚醯胺聚合物之特定聚醯胺之單體材料之殘餘物外,用於與本發明之聚醯胺聚合物摻合物一起使用之雙封端聚醯胺聚合物可包括羧基端基終止劑之殘餘物及胺端基終止劑之殘餘物,諸如針對聚醯胺-6之己內醯胺,或針對聚醯胺-6,6之六亞甲基二胺及己二酸。
胺端基終止劑可包括單官能酸性終止劑,諸如例如乙酸、丙酸、苯甲酸、硬脂酸及/或對苯二甲酸。羧基端基終止劑可包括單官能胺,諸如例如環己胺、苯甲胺及聚醚胺。端基終止劑含量增加降低反應性胺及/或羧基端基之濃度。
雙封端聚醯胺聚合物可包括之羧基端基終止劑之殘餘物之量為例如低至0.01重量%、0.05重量%、0.10重量%、0.20重量%或0.30重量%,高至0.40重量%、0.50重量%、0.60重量%、0.80重量%或1重量%,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如0.01重量%至1重量%、0.05重量%至0.80重量%、0.10重量%至0.60重量%、0.20重量%至0.50重量%或0.30重量%至0.40重量%。
雙封端聚醯胺聚合物可包括之胺端基終止劑之殘餘物之量為例如低至0.20重量%、0.25重量%、0.30重量%或0.40重量%,或高至0.50重量%、0.60重量%、0.65重量%、0.70重量%或1重量%,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如0.20重量%至1重量%、0.25重量%至0.70重量%、0.30重量%至0.65重量%、0.40重量%至0.60重量%、0.50重量%至1重量%或0.40重量%至0.7重量%。
如由ASTM D-6869量測,封端聚醯胺聚合物可具有低水分含量。該水分含量可小於約2,000 ppm、小於約1,500 ppm、小於約1,200 ppm、小於約1,000 ppm、小於約800 ppm、小於約600 ppm、小於約500 ppm或小於約400 ppm,或小於於界定介於前述值之任何兩者之間之任何範圍內之水分含量。
封端聚醯胺聚合物可藉由以下合成:向反應器提供己內醯胺、水、胺端基終止劑及/或羧基端基終止劑,在該反應器中將該己內醯胺、水、胺端基終止劑及/或羧基端基終止劑混合在一起,並於該反應器內在反應溫度下,使該己內醯胺、水、胺端基終止劑及/或羧基端基終止劑反應。在反應步驟之至少一部分期間,該反應器可在反應壓力下。可向該反應器施加真空以移除在該反應步驟期間產生之水。在該反應步驟之至少一部分期間,該混合可繼續。
反應溫度可例如低至約225℃、約230℃、約235℃、約240℃或約245℃,或高至約250℃、約255℃、約260℃、約270℃、約280℃、約290℃,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如約225℃至約290℃、約230℃至約280℃、約235℃至約270℃、約230℃至約260℃、約260℃至約280℃、約230℃至約240℃,或約260℃至約270℃。
在提供步驟中,可提供縮合觸媒。合適之縮合觸媒包括例如次磷酸鹽或次磷酸鈉。該縮合觸媒可以例如低至約50 ppm、約100 ppm或約150 ppm,或高至約200 ppm、約250 ppm或約300 ppm,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如約50 ppm至約300 ppm、100 ppm至約250 ppm、150 ppm至約200 ppm、約50 ppm至約150 ppm,或約150 ppm至約250 ppm之濃度提供。
封端聚醯胺聚合物可經造粒以形成該封端聚醯胺聚合物之碎片。該等碎片可於去離子水中瀝濾以移除任何未反應之己內醯胺及然後在真空下乾燥以移除大部分水。
由本發明提供之聚醯胺聚合物可包括之母料聚醯胺聚合物摻合物之量為例如低至5重量%、6重量%、7重量%、8重量%、9重量%或10重量%,或高至12重量%、14重量%、16重量%、18重量%、20重量%、22重量%或25重量%,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如5重量%至25重量%、6重量%至22重量%、7重量%至20重量%、8重量%至18重量%、9重量%至15重量%、10重量%至12重量%、10重量%至20重量%、10重量%至16重量%、5重量%至10重量%,或12重量%至20重量%。本文相對於聚醯胺聚合物摻合物列舉之所有重量百分率均基於該封端聚醯胺聚合物及該母料聚醯胺聚合物之總重量,但不包括另外添加劑。
由本發明提供之聚醯胺聚合物摻合物可包括之5-磺基間苯二甲酸鹽或5-磺基間苯二甲酸之殘餘物之量為例如低至0.8重量%、0.85重量%、0.9重量%、0.95重量%或1重量%,或高至1.05重量%、1.1重量%、1.15重量%或1.2重量%,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如0.8重量%至1.2重量%、0.85重量%至1.15重量%、0.9重量%至1.1重量%、1重量%至1.05重量%,或0.95重量%至1.05重量%。
聚醯胺聚合物摻合物亦可包括非由封端聚醯胺聚合物之端基終止劑封端之一些殘餘胺端基及羧基端基。
胺端基濃度(AEG)可根據以下方程式1由在70%苯酚及30%甲醇之溶劑中滴定聚醯胺組合物之樣品所需之鹽酸量(HCl標準化,0.1 N)確定: 方程式1:
Figure 02_image009
聚醯胺聚合物摻合物可具有例如低至20 mmol/kg、22 mmol/kg、24 mmol/kg、26 mmol/kg、28 mmol/kg或30 mmol/kg,或高至32 mmol/kg、34 mmol/kg、36 mmol/kg、38 mmol/kg或40 mmol/kg,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如20 mmol/kg至40 mmol/kg、22 mmol/kg至38 mmol/kg、24 mmol/kg至36 mmol/kg、26 mmol/kg至34 mmol/kg、28 mmol/kg至32 mmol/kg、20 mmol/kg至30 mmol/kg或20 mmol/kg至24 mmol/kg之胺端基濃度。或者,該聚醯胺聚合物摻合物可自高度封端聚醯胺聚合物形成且可具有例如小於20 mmol/kg、小於18 mmol/kg、小於10 mmol/kg、小於8 mmol/kg、小於7 mmol/kg或小於5 mmol/kg之胺端基濃度,或具有於界定介於前述值之任何兩者之間之任何範圍內之胺端基濃度,諸如介於5 mmol/kg至20 mmol/kg之間、介於7 mmol/kg至18 mmol/kg之間,或介於8 mmol/kg至10 mmol/kg之間的胺端基濃度。
羧基端基(CEG)濃度可根據以下方程式2由在苯甲醇中滴定聚醯胺之樣品所需之氫氧化鉀(KOH)之量確定: 方程式2:
Figure 02_image011
例如,聚醯胺聚合物摻合物可具有低至20 mmol/kg、22 mmol/kg、24 mmol/kg、26 mmol/kg、28 mmol/kg或30 mmol/kg,或高至32 mmol/kg、34 mmol/kg、36 mmol/kg、38 mmol/kg或40 mmol/kg,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如20 mmol/kg至40 mmol/kg、22 mmol/kg至38 mmol/kg、24 mmol/kg至36 mmol/kg、26 mmol/kg至34 mmol/kg、28 mmol/kg至32 mmol/kg、20 mmol/kg至30 mmol/kg或20 mmol/kg至24 mmol/kg之羧基端基濃度。或者,該聚醯胺聚合物摻合物可自高度封端聚醯胺聚合物形成,且可具有例如小於20 mmol/kg、小於18 mmol/kg、小於16 mmol/kg、小於14 mmol/kg、小於10 mmol/kg、小於8 mmol/kg、小於7 mmol/kg或小於5 mmol/kg之羧基端基濃度,或具有於界定介於前述值之任何兩者之間之任何範圍內之羧基端基濃度,諸如介於5 mmol/kg至20 mmol/kg之間、介於7 mmol/kg至18 mmol/kg之間,或介於8 mmol/kg至16 mmol/kg之間的羧基端基濃度。
量測直鏈聚合物中之終止程度之另一方法係藉由量測終止度。聚醯胺聚合物摻合物之終止度可使用以下方程式確定: 方程式3:
Figure 02_image013
方程式4:
Figure 02_image015
方程式5:
Figure 02_image017
例如,聚醯胺聚合物摻合物可具有低至20%、25%、30%、35%、40%、45%或50%,或高至55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%或95%,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如20%至90%、25%至85%、30%至80%、35%至75%、40%至70%、45%至65%、50%至60%、55%至60%或20%至60%之總終止度%。
聚醯胺聚合物摻合物可具有例如低至約2.0 RV、約2.5 RV、約3.0 RV、約3.5 RV、約4.0 RV、約4.5 RV,或高至約5.0 RV、約5.5 RV、約6.0 RV、約6.5 RV、約7.0 RV,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如約2.0 RV至約7.0 RV、約2.5 RV至約6.5 RV、約3.0 RV至約6.0 RV、約3.5 RV至約5.5 RV、約4.0 RV至約5.0 RV、約4.5 RV至約5.0 RV、約2.0 RV至約4.5 RV或約5.0 RV至約7.0 RV之相對黏度(RV)。本文中所有相對黏度量測值均如由GB/T 12006.1-2009/ISO 307:2007量測。
聚醯胺聚合物摻合物可具有例如低至約30 FAV、約25 FAV、約40 FAV、約45 FAV、約50 FAV、約55 FAV或約60,或高至約65 FAV、約70 FAV、約75 FAV、約80 FAV、約85 FAV、約90 FAV、約95 FAV或約100 FAV,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如約30 FAV至約100 FAV、約35 FAV至約95 FAV、約40 FAV至約90 FAV、約45 FAV至約85 FAV、約50 FAV至約80 FAV、約55 FAV至約75 FAV、約60 FAV至約70 FAV、約55 FAV至約65 FAV、約50 FAV至約70 FAV、約40 FAV至約60 FAV或約55 FAV至約75 FAV之甲酸黏度(FAV)。本文中所有FAV量測值均如由ASTM D-789-07量測。
已顯示聚醯胺聚合物摻合物顯示極佳之防沾汙性特性。常見汙漬(諸如咖啡、紅酒及食用色素)本質上係酸性的。此等材料可藉由結合至耐綸聚合物中之末端鹼性胺基染色耐綸(聚醯胺)纖維。該等聚合物中帶負電之基團可有助於排斥酸性材料,使該等纖維具有防沾汙性。不受理論束縛,據信5-磺基間苯二甲酸鹽或5-磺基間苯二甲酸之殘餘物藉由增加聚合物組合物之負電荷增加防沾汙性。
防沾汙性之一種量度係總色差ΔE。ΔE係一種根據CIE DE2000,相較於標準顏色樣品,染色樣品之視覺感知變化之量度。ΔE值為0意謂染色樣品與標準顏色樣品之間不存在可量測之差異。通常認為ΔE值約為2係人眼可感知的最小色差。
聚醯胺組合物之ΔE可小於10、小於9、小於8、小於7、小於6、小於5、小於4、小於3或小於2,或小於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內之任何值。
聚醯胺聚合物摻合物可藉由組合如上文描述之母料聚醯胺聚合物與如上文描述之封端聚醯胺聚合物形成。該聚醯胺聚合物摻合物可藉由以下產生:熔化母料聚醯胺聚合物,熔化封端聚醯胺聚合物,並將該母料聚醯胺聚合物及該封端聚醯胺聚合物混合在一起。或者或另外,該聚醯胺聚合物摻合物可藉由以下產生:將該母料聚醯胺聚合物之碎片及該封端聚醯胺聚合物之碎片混合在一起,及然後熔化該等碎片之混合物。該熔化可包括另外混合。即,該等碎片可在熔化前混合在一起,並可混合熔化混合物以提供均質摻合物。
圖1係顯示用於自本文揭示之聚醯胺聚合物摻合物形成纖維或纖維絲之系統及方法120之示意圖。如圖1中說明性顯示,該聚醯胺聚合物摻合物係作為進料122向擠出機124之加料漏斗提供,然後在該擠出機中熔化並作為纖維128通過紡嘴126泵出。使用紡嘴126將加熱之聚醯胺聚合物摻合物紡絲,該紡嘴126可包括一或多個出口,用於形成具有圓形或三角形橫截面之個別纖維128。然後可於132處收集該等個別纖維128並在一或多個拉伸輥134上拉伸,然後將所得纖維136收集在捲繞筒管138中(作為紡織品及地毯纖維)。例如,各纖維136可含有少至30、32、34,或多至56、58、60根纖維絲,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如30至60、32至58,或34至56根纖維絲。
儘管圖1將進料122顯示為聚醯胺聚合物摻合物之單一進料,但應瞭解如上文描述,或者或另外,該進料122可包括母料聚醯胺聚合物及封端聚醯胺聚合物之單獨進料,該母料聚醯胺聚合物及該封端聚醯胺聚合物在擠出機124之加料漏斗中混合在一起以形成該聚醯胺聚合物摻合物。
加工性可使用各種量測值描述。熔體穩定性係加工性之重要指標,因為其係產生品質一致的擠出纖維所必需的。當將聚合物保持在擠出機中並後續擠出時,期望該聚合物之性質保持穩定,因為性質(諸如黏度)變化可導致產生之纖維變化。例如,該聚醯胺聚合物摻合物可在高至255℃、260℃、265℃、270℃、272℃或275℃,或在於界定介於前述值之任何兩者之間之任何範圍內之任何溫度,諸如在255℃至275℃、260℃至270℃或260℃至265℃下熱穩定。
如在特定運行速度下纖維斷裂之數量描述,纖維紡絲性能係聚合物加工性之另一指標,在較高速度下斷裂較少係有效纖維製造之重要特性。
韌性及伸長百分率亦為重要特性。例如,纖維136可具有低至4.0公克/丹尼(gpd)、4.1 gpd、4.2 gpd、4.3、gpd或4.4 gpd,或高至4.5 gpd、4.6 gpd、4.7 gpd或4.8 gpd,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如4.0 gpd至4.8 gpd、4.1 gpd至4.7 gpd、4.2 gpd至4.6 gpd、4.3 gpd至4.5 gpd、4.4 gpd至4.8 gpd、4.1 gpd至4.4 gpd、4.0 gpd至4.5 gpd,或4.4 gpd至4.6 gpd之韌性。
纖維136可具有30%、40%、50%,或甚至高至70%、80%、90%,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如例如30%至90%、40%至80%、50%至70%、30%至50%或70%至90%之伸長率。
纖維136可具有低至90X、100X、110X,高至230X、240X、250X,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如90X至250X、100X至240X,或110X至230X之總拉伸比(自紡嘴126至捲繞筒管138)。
纖維136可具有例如低至150、165或180,或高至1400、1450、1500,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如150至1500、165至1450,或180至1400丹尼之總丹尼數。每根纖維絲之丹尼可例如低至4、5或6,或高至46、48或50,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如針對紡織品應用介於4至10丹尼之間,或針對地毯應用介於22至28丹尼之間。
藉由上文描述之方法製造之聚醯胺聚合物摻合物可擠出並紡絲以在高捲繞速度形成纖維136,此容許高效製造。該纖維136可在例如低至2,500米/分鐘(m/min)、3,000 m/min、3,500 m/min或4,000 m/min,或高至4,500 m/min、5,000 m/min、5,500 m/min或6,000 m/min,或於前述值之任何兩者之間所界定之任何範圍內,諸如2,500 m/min至6,000 m/min、3,000 m/min至5,500 m/min、3,500 m/min至5,000 m/min、4,000 m/min至4,500 m/min、5,000 m/min至6,000 m/min、2,500 m/min至4,500 m/min,或4,000 m/min至6,000 m/min之捲繞速度形成。
儘管已如相對於例示性設計描述本發明,但可於本發明之精神及範圍內進一步修飾本發明。此外,本申請案意欲涵蓋於本發明所屬領域中之已知或習慣實務內自本發明之此等背離。
如本文使用,片語「於界定介於前述值之任何兩者之間之任何範圍內」字面上意謂可選自此片語前列舉值中之任兩者之任何範圍,無論該等值是否處於該列表之下部抑或處於該列表之上部。例如,一對值可選自兩個較低值、兩個較高值,或較低值及較高值。實例 實例 1 包括 5- 磺基間苯二甲酸鹽 之殘餘物之 母料聚醯胺聚合物之製備
在此實例中,顯示包括5-磺基間苯二甲酸鹽之殘餘物之母料聚醯胺聚合物之製備。溶液係藉由向配備攪拌器之2,000 mL玻璃燒杯添加300公克去離子水,將水加熱至50℃,及然後向經加熱之去離子水添加342公克5-磺基間苯二甲酸鋰(Sigma-Aldrich Corp., St. Louis, MO)製備。攪拌該混合物,同時添加另外100公克去離子水,以產生澄清溶液。使該溶液之溫度增加並維持在70℃至75℃,同時逐步添加191公克基本上由70重量%六亞甲二胺及30重量%水(Sigma-Aldrich Corp., St. Louis, MO)構成之溶液,同時攪拌,以產生5-磺基間苯二甲酸鋰鹽及六亞甲二胺鹽之溶液。反應器係藉由在12 L不銹鋼容器中安裝螺旋攪拌器製備。向該反應器提供5,500公克己內醯胺(AdvanSix Resins and Chemicals LLC, Parsippany, NJ)、5-磺基間苯二甲酸鋰鹽及六亞甲二胺鹽之溶液,及以次磷酸鹽之形式之縮合觸媒。該縮合觸媒係在約100百萬分點之濃度下。
在反應器中將反應器內容物混合在一起。將該反應器加熱至約230℃之反應溫度並將反應物混合一小時。觀測到約9 bar之反應器壓力。一小時後,將該反應器排空以釋放壓力。將該反應溫度增加至約260℃並保持一小時,同時用氮(2 L/min)吹掃該反應器,並用螺旋攪拌器混合該等內容物以容許聚醯胺聚合物之分子量增加。一小時後,施加約0.9 bar之真空並混合該等內容物,直至施加至該螺旋攪拌器之扭矩達成約28 Nm之目標扭矩值以產生聚醯胺聚合物。使該聚醯胺聚合物以單股形式自該反應器擠出並進入水槽內以冷卻。該經冷卻之聚醯胺聚合物用造粒機造粒以形成該聚醯胺聚合物之碎片。在120℃下在約15 psi之壓力下,在去離子水中,將該等碎片瀝濾三次,每次一小時,總計三小時,以移除未反應之己內醯胺。在真空烘箱中在80℃及28英吋汞柱真空下,將該經沖洗之聚醯胺聚合物乾燥三天,以產生水分含量為約800百萬分點之母料聚醯胺聚合物。經測定該母料聚醯胺聚合物具有約7重量%濃度之5-磺基間苯二甲酸鋰。該5-磺基間苯二甲酸鋰之濃度係自如由感應偶合電漿(ICP)光譜量測之聚合物中之金屬濃度測定。 實例 2 :雙封端聚醯胺聚合物之製備
在此實例中,顯示雙封端聚醯胺-6聚合物之製備。反應器係藉由在12 L不銹鋼容器中安裝螺旋攪拌器製備。向該反應器提供之反應物包括5,5000公克己內醯胺(AdvanSix Resins and Chemicals LLC, Parsippany, NJ)、10公克乙酸(Sigma-Aldrich Corp., St. Louis, MO)、14公克環己胺(Sigma-Aldrich Corp., St. Louis, MO)及100公克去離子水。
在反應器中將反應物、觸媒及水混合在一起。將該反應器加熱至約250℃之反應溫度,並將該等反應物混合一小時。觀測到約3.5 bar之反應器壓力。一小時後,將該反應器排空以釋放壓力。該反應溫度增加至約260℃並保持一小時,同時用氮(2 L/min)吹掃該反應器,並在螺旋攪拌器中混合內容物以容許該聚醯胺聚合物之分子量增加。一小時後,施加約0.9 bar之真空並混合該等內容物,直至施加至該螺旋攪拌器之扭矩達成約24 Nm之目標扭矩值以產生雙封端聚醯胺聚合物。使該雙封端聚醯胺聚合物自該反應器擠出,並進入水槽內以冷卻。該經冷卻之雙封端聚醯胺聚合物用造粒機造粒以形成該雙封端聚醯胺聚合物之碎片。在120℃下在約15 psi之表壓下,在去離子水中,將該等碎片瀝濾三次,每次一小時,總計三小時,以移除未反應之己內醯胺。在80℃及28英吋汞柱真空下,在真空烘箱中,將該經沖洗之雙封端聚醯胺聚合物乾燥三天,以產生水分含量為約800百萬分點之雙封端聚醯胺聚合物。 實例 3 :聚醯胺聚合物摻合物及纖維之製備
在此實例中,顯示聚醯胺聚合物摻合物及纖維之製備。如下表1中顯示,除該等母料聚醯胺聚合物中5-磺基間苯二甲酸鹽(SIPA)之量及鹽本身改變外,數種母料聚醯胺聚合物係根據上文實例1製備。聚醯胺聚合物摻合物樣品1至3係藉由將該等母料聚醯胺聚合物之碎片與雙封端聚醯胺聚合物之碎片以表1中顯示之重量百分率混合在一起,並向單螺桿擠出機(兩英吋直徑螺釘,27至1 L/D)提供碎片之混合物形成。在255℃至265℃之範圍內變化之溫度下,在該擠出機中,加熱並混合碎片之混合物,以形成聚醯胺聚合物摻合物樣品。該等聚醯胺聚合物摻合物樣品1至3中各者係關於甲酸黏度(FAV)、胺端基濃度及羧基端基濃度進行表徵。亦針對雙封端聚醯胺聚合物(DTPP)單獨,及用於比較之含有1重量% 5-磺基間苯二甲酸之可購買獲得之耐綸材料(商業樣品)量測該胺端基濃度及該羧基端基濃度。樣品1至3及DTPP中之各者之總終止度係58至59%。該商業樣品之總終止度係37%。結果顯示於表1中。 表1
   母料 聚醯胺聚合物摻合物
   SIPA SIPA 母料 SIPA FAV AEG CEG
樣品 (重量%) (重量%) (重量%)    (mmol/kg) (mmol/kg)
1 Li 7 14 1.0 60.0 25.3 20
2 Li 10 10 1.0 60.3 25.8 20
3 Na 7 15 1.1 60.0 25.2 20
DTPP       0 61 27.0 20
商業樣品       1.0 60 24 55
纖維係自聚醯胺聚合物摻合物樣品1至3形成。該等聚醯胺聚合物摻合物係以每小時15磅之速率,以750 psig之擠出機壓力擠出。使用具有三十六個直徑為0.4 mm之毛細管之紡嘴,自各樣品紡成纖維。該等纖維係以在3,000米/分鐘(mpm)至6,000 mpm之範圍內變化之捲繞速度拉伸。出於比較目的,纖維亦自DTPP材料單獨及自商業樣品材料紡成。實例 4 :聚醯胺聚合物摻合物及纖維之評估
評估實例3之一些聚醯胺聚合物纖維之加工性,如由在增加之紡絲速度下拉伸該等樣品中之各者之五分鐘期間觀測到之斷裂纖維絲之數量指示。結果顯示於表2中。
亦評估聚醯胺聚合物纖維之防沾汙性,如由總色差ΔE指示。將100 mg FD&C Red 40染料之溶液溶解於200 mL水中,並添加檸檬酸以達成約2.8之pH。將該等聚醯胺聚合物纖維在Red 40染料溶液中放置30秒,及然後用水沖洗。將染色纖維在90℃之真空烘箱中放置24小時以乾燥。將染色及未染色原始樣品兩者均捲繞在白色硬板紙卡上,並用分光光度計(Konica Minolta CM-5分光光度計)量測顏色以確定L、CIE L中之a及b值、a、b顏色空間。基於顏色量測值使用方程式6計算標準ΔE值。 方程式6: ΔE = ((ΔL2 ) + (Δa2 ) + (Δb2 ))0.5
標準ΔE衡量由於染料吸收引起之染色之顏色變化。結果顯示於表2中。 表2
      韌性 紡絲速度(mpm)
樣品 ΔE (gpd) 3,000 4,000 5,000 5,500 6,000
1 1.4 4.5 0 0 0 0 3
2 0.7 4.5 0 0 0 0 3
3 1.0 4.1 0 0 0 4 3
DTPP 21.9 4.8 0 0 0 0 0
商業樣品 1.2 3.9 0 1 4 10 NA
如表2中顯示,樣品1至3之防沾汙性堪比或優於可購買獲得之防沾汙性聚醯胺-6聚合物。雙封端聚醯胺聚合物單獨不顯示該等樣品1至3之極佳防沾汙性。
樣品1至3之韌性不如封端聚醯胺聚合物高但優於可購買獲得之防沾汙性聚醯胺-6聚合物。此差異進一步反映在觀測到之斷裂纖維絲之數量。該雙封端聚醯胺聚合物顯示極佳之紡絲性能,及在高達6,000 mpm之紡絲速度下無斷裂纖維絲。樣品1及2幾乎一樣好,在高達5,500 mpm之紡絲速度下無斷裂纖維絲,且在6,000 mpm下亦具有可接受之性能。樣品3顯示良好之紡絲性能,及在高達5,000 mpm之紡絲速度下無斷裂纖維絲。該可購買獲得之防沾汙性聚醯胺-6聚合物顯示差得多之紡絲性能,及在4,000 mpm下具有斷裂纖維絲,且在5,500 mpm下具有大量斷裂纖維絲。因此,使用根據本發明之聚醯胺聚合物摻合物製造之纖維顯示極佳之加工性及極佳之防沾汙性兩者。
評估以下三種聚合物/聚合物摻合物之熔體穩定性:雙封端聚醯胺聚合物(DTPP)、用於上文樣品1之母料及DTPP之聚醯胺聚合物摻合物,及用於樣品1之母料及單封端聚醯胺聚合物之聚醯胺摻合物。將此等三種聚合物/聚合物摻合物中之各者在260℃至265℃之範圍內之溫度下保持32分鐘,並週期性量測黏度。雙封端聚醯胺聚合物及母料與該雙封端聚醯胺聚合物之聚醯胺聚合物摻合物顯示黏度於32分鐘內幾乎無變化,而母料與該單封端聚醯胺聚合物之聚合物摻合物顯示約10%之黏度增加。因此,使用根據本發明之聚醯胺聚合物摻合物製造之一些纖維亦顯示極佳之熔體穩定性。
120:系統及方法 122:進料 124:擠出機 126:紡嘴 128:纖維 134:拉伸輥 136:纖維 138:捲繞筒管
圖1係用於擠出、紡絲及拉伸纖維或纖維絲之系統之實例。
120:系統及方法
122:進料
124:擠出機
126:紡嘴
128:纖維
134:拉伸輥
136:纖維
138:捲繞筒管

Claims (20)

  1. 一種母料聚醯胺聚合物,其包含: 己內醯胺之殘餘物; 二胺之殘餘物;及 5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者之殘餘物, 藉此該母料聚醯胺聚合物可賦予封端聚醯胺聚合物防沾汙性,同時大體上維持該封端聚醯胺聚合物之加工性。
  2. 如請求項1之母料聚醯胺聚合物,其中5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者之殘餘物係選自由以下組成之群:5-磺基間苯二甲酸鈉、5-磺基間苯二甲酸鋰、5-磺基間苯二甲酸鉀及其組合。
  3. 如請求項1之母料聚醯胺聚合物,其中基於該母料聚醯胺聚合物之總重量,5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者之殘餘物之濃度係0.5重量%至20重量%。
  4. 如請求項1之母料聚醯胺聚合物,其中該二胺之殘餘物包括六亞甲二胺之殘餘物。
  5. 如請求項1之母料聚醯胺聚合物,其進一步包括單官能酸之殘餘物,其中該單官能酸之殘餘物包括乙酸、丙酸、苯甲酸、硬脂酸及對苯二甲酸中至少一者之殘餘物。
  6. 如請求項1之母料聚醯胺聚合物,其中該封端聚醯胺聚合物具有20%至90%之總終止度(total termination)。
  7. 一種製造母料聚醯胺聚合物之方法,其包括: 向反應器提供己內醯胺、二胺,及5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者; 在該反應器中將該己內醯胺、該二胺,及該5-磺基間苯二甲酸及該5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者混合;及 於該反應器內在反應溫度使該己內醯胺、該二胺,及該5-磺基間苯二甲酸及該5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者反應。
  8. 如請求項7之方法,其中,在提供步驟中,基於該聚醯胺組合物之總重量,該5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者係0.5重量%至20重量%。
  9. 如請求項7之方法,其中,在提供步驟中,該5-磺基間苯二甲酸及該5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者係選自由以下組成之群:5-磺基間苯二甲酸鈉、5-磺基間苯二甲酸鋰、5-磺基間苯二甲酸鉀及其組合。
  10. 如請求項7之方法,其中,在提供步驟中,該二胺包括六亞甲二胺。
  11. 如請求項7之方法,其中,在該反應步驟中,該反應溫度係約225℃至約290℃。
  12. 一種聚醯胺聚合物摻合物,其包含: 封端聚醯胺聚合物;及 母料聚醯胺聚合物,其包含: 己內醯胺之殘餘物; 二胺之殘餘物;及 5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者之殘餘物, 藉此該母料聚醯胺聚合物可賦予封端聚醯胺聚合物防沾汙性,同時大體上維持該封端聚醯胺聚合物之加工性。
  13. 如請求項12之聚醯胺聚合物摻合物,其中該母料聚醯胺聚合物係於該聚醯胺聚合物摻合物之總重量之5重量%至25重量%之間。
  14. 如請求項12之聚醯胺聚合物摻合物,其中基於該聚醯胺聚合物摻合物之總重量,5-磺基間苯二甲酸及5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者之殘餘物之濃度係0.8重量%至1.2重量%。
  15. 如請求項12之聚醯胺聚合物摻合物,其中該5-磺基間苯二甲酸及該5-磺基間苯二甲酸鹽中至少一者係選自由以下組成之群:5-磺基間苯二甲酸鈉、5-磺基間苯二甲酸鋰、5-磺基間苯二甲酸鉀及其組合。
  16. 如請求項12之聚醯胺聚合物摻合物,其中該封端聚醯胺聚合物具有25毫莫耳/公斤至40毫莫耳/公斤之胺端基濃度及18毫莫耳/公斤至50毫莫耳/公斤之羧基端基濃度。
  17. 如請求項12之聚醯胺聚合物摻合物,其中該封端聚醯胺聚合物具有小於25毫莫耳/公斤之胺端基濃度及小於18毫莫耳/公斤之羧基端基濃度。
  18. 如請求項12之聚醯胺聚合物摻合物,其中該封端聚醯胺聚合物具有20%至90%之總終止度。
  19. 如請求項12之聚醯胺聚合物摻合物,如由ASTM D-789-07量測,其具有約30 FAV至約100 FAV之甲酸黏度。
  20. 如請求項12之聚醯胺聚合物摻合物,其中根據CIE DE2000,色差ΔE係小於10。
TW110105563A 2020-02-18 2021-02-18 以聚醯胺為基礎之母料調配物 TWI845812B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202062977868P 2020-02-18 2020-02-18
US62/977,868 2020-02-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202144458A true TW202144458A (zh) 2021-12-01
TWI845812B TWI845812B (zh) 2024-06-21

Family

ID=74867654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110105563A TWI845812B (zh) 2020-02-18 2021-02-18 以聚醯胺為基礎之母料調配物

Country Status (12)

Country Link
US (1) US11920009B2 (zh)
EP (1) EP4107208A1 (zh)
JP (1) JP2023514775A (zh)
KR (1) KR20220140609A (zh)
CN (1) CN115427481B (zh)
AU (1) AU2021221961A1 (zh)
BR (1) BR112022016185A2 (zh)
CA (1) CA3167315A1 (zh)
CL (1) CL2022002241A1 (zh)
MX (1) MX2022010099A (zh)
TW (1) TWI845812B (zh)
WO (1) WO2021167913A1 (zh)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1258756A (zh) 1968-05-24 1971-12-30
JPS57121620A (en) * 1981-01-21 1982-07-29 Unitika Ltd Preparation of modified synthetic fiber
US4847322A (en) * 1987-10-22 1989-07-11 Allied-Signal Inc. Thermoplastic compositions containing acyllactam graft linkages
CA2066876C (en) * 1991-06-06 1999-12-14 Matthew B. Hoyt Acid-dye resistant polyamide products and process for preparation
JP3114949B2 (ja) * 1992-02-13 2000-12-04 竹本油脂株式会社 熱可塑性合成高分子用改質剤及びこれを含有する重合体組成物
WO2000004095A1 (en) 1998-07-17 2000-01-27 Alliedsignal Inc. Stain-resistant shaped polymer blends made with polyester additives and process for making same
FR2794465B1 (fr) * 1999-05-21 2001-08-24 Atofina Polyamides hydrodispersibles a insaturations ethyleniques aux extremites
EP2017298B1 (en) * 2006-04-11 2016-09-21 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Method for producing polyamide masterbatch
JP6927979B2 (ja) * 2015-12-23 2021-09-01 アドバンシックス・レジンズ・アンド・ケミカルズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニーAdvansix Resins & Chemicals Llc 高速紡糸用途のための二重末端ポリアミド

Also Published As

Publication number Publication date
CN115427481B (zh) 2024-05-31
CL2022002241A1 (es) 2023-05-19
EP4107208A1 (en) 2022-12-28
US11920009B2 (en) 2024-03-05
WO2021167913A1 (en) 2021-08-26
JP2023514775A (ja) 2023-04-10
US20210253803A1 (en) 2021-08-19
CA3167315A1 (en) 2021-08-26
KR20220140609A (ko) 2022-10-18
BR112022016185A2 (pt) 2022-10-04
AU2021221961A1 (en) 2022-10-06
CN115427481A (zh) 2022-12-02
MX2022010099A (es) 2022-09-02
TWI845812B (zh) 2024-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5422420A (en) Terpolyamides and multipolyamides containing amide units of 2-methylpentamethylenediamine and products prepared therefrom
JP6250685B2 (ja) ポリアミド組成物およびプロセス
JP7221386B2 (ja) 高度の末端基封止を介して得られる耐汚染性ポリアミドポリマー
US20170283557A1 (en) Process of making hydrophilic polyamide without excessive foaming
US6504004B2 (en) Polyamide chain extension process and related polyamide product
US10858481B2 (en) Process for suppressing foam formation in the manufacture of hydrophilic polyamides
TWI845812B (zh) 以聚醯胺為基礎之母料調配物
CN115103870B (zh) 耐沾污支化聚酰胺
WO2022202535A1 (ja) ポリアミド樹脂組成物、およびそれからなる繊維