TWI503458B - 改質耐隆、改質耐隆纖維及其製備方法 - Google Patents

Description

改質耐隆、改質耐隆纖維及其製備方法

本發明是有關於一種聚合物，聚合物纖維及其製備方法，且特別是有關於一種改質耐隆、改質耐隆纖維及其製備方法。

耐隆6(nylon 6)又稱做聚醯胺6(polyamide 6)的材料，由於其具有相當好的機械性質及物性，因此被廣泛應用於製備人造纖維。但是，耐隆6在攝氏零度以下之低溫時，會有韌性不足之缺點。因此，如何增加耐隆纖維在低溫環境下之韌性(toughness)及耐衝擊性(impact resistance)，成為耐隆紡織品是否能應用在低溫環境下的關鍵因素。

因此，本發明之一方面是在提供一種改質耐隆、改質耐隆纖維及其製備方法，以大幅改善改質耐隆材料在低溫下的耐衝擊強度。

上述之改質耐隆基本上係由三種原料共聚而成，該三種原料為50-90 wt%的耐隆6、小於50 wt%的聚醯胺-共-聚醚二胺以及小於2 wt%的聚(苯乙烯-共-馬來酸酐)。

依據本發明一實施例，其中該聚醯胺-共-聚醚二胺中之聚醯胺為耐隆10、耐隆11或耐隆12。

依據本發明另一實施例，其中該聚醯胺-共-聚醚二胺中之聚醚二胺為聚乙醚二胺、聚丙醚二胺或聚丁醚二胺。

依據本發明又一實施例，其中該聚醯胺-共-聚醚二胺中之聚醯胺與聚醚二胺的重量比為20：80-95：5。

上述之改質耐隆纖維係由前述之改質耐隆經熔融紡絲而得。

上述之改質耐隆纖維的製備方法為將前述三種原料加入至一雙螺桿混練押出機中，讓該耐隆6、該聚醯胺-共-聚醚二胺以及該聚(苯乙烯-共-馬來酸酐)進行共聚反應，以得到一改質耐隆。然後讓該改質耐隆押出、冷卻及切粒，以得到至少一改質耐隆母粒。然後再經熔融紡絲而得上述之改質耐隆纖維。

依據本發明一實施例，其中該共聚反應的反應溫度小於270℃。

依據本發明另一實施例，其中該熔融紡絲的溫度小於等於270℃。

上述發明內容旨在提供本揭示內容的簡化摘 要，以使閱讀者對本揭示內容具備基本的理解。此發明內容並非本揭示內容的完整概述，且其用意並非在指出本發明實施例的重要/關鍵元件或界定本發明的範圍。在參閱下文實施方式後，本發明所屬技術領域中具有通常知識者當可輕易瞭解本發明之基本精神及其他發明目的，以及本發明所採用之技術手段與實施方面。

依據上述，提供一種改質耐隆、改質耐隆纖維及其製備方法，以大幅改善改質耐隆纖維在低溫下的耐衝擊強度。在下面的敘述中，將會介紹上述之耐隆纖維的例示結構與其例示之製造方法。為了容易瞭解所述實施例之故，下面將會提供不少技術細節。當然，並不是所有的實施例皆需要這些技術細節。同時，一些廣為人知之結構或元件，僅會以示意的方式在附圖中繪出，以適當地簡化附圖內容。

改質耐隆

在此提供一種在具有低溫耐衝擊性之改質耐隆及其製備方法。此改質耐隆係由耐隆6、聚醯胺-共-聚醚二胺(polyamide-co-polyether diamine)及聚(苯乙烯-共-馬來 酸酐)[poly(styrene-co-maleic anhydride)；PSMA]三種原料共聚而成。

上述之耐隆6為主原料，其添加量例如可為50-90 wt%。

聚醯胺-共-聚醚二胺為耐衝擊修飾劑，其添加量例如可為小於50 wt%，例如可為10、15、20、25、30、35、40、45或49 wt%。此外，聚醯胺-共-聚醚二胺中聚醯胺與聚醚二胺之重量比例如可為20：80-95：5，例如20：80、25：75、30：70、35：65、40：60、45：55、50：50、55：45、60：40、65：35、70：30、75：25、80：20、85：15、90：10或95：5。聚醯胺-共-聚醚二胺中之聚醯胺鏈段，例如可為耐隆10、耐隆11或耐隆12。而聚醯胺-共-聚醚二胺中之聚醚二胺鏈段，例如可為聚乙醚二胺(polyethyleneoxy diamine)、聚丙醚二胺(polypropyleneoxy diamine)或聚丁醚二胺(polybutyleneoxy diamine)。由於聚醯胺-共-聚醚二胺具有柔軟的聚醚鏈段與長直碳鏈段，所以可讓所得改質耐隆的韌性增加，因而增加所得改質耐隆的耐衝擊強度。

聚(苯乙烯-共-馬來酸酐)則為相容化劑(compatibilizer)，其添加量小於2 wt%。由於聚(苯乙烯-共-馬來酸酐)的結構中具有芳香環的結構，亦可以協助抑制耐隆6及聚醯胺-共-聚醚二胺中之直脂肪碳鏈段的堆疊，避免所得產物在低溫下因結晶而變得硬脆易碎。

改質耐隆的製備方法

上述具有低溫耐衝擊性之改質耐隆的製備方法如下。將上述之耐隆6、聚醯胺-共-聚醚二胺以及聚(苯乙烯-共-馬來酸酐)三種原料均勻混合後，加入至雙螺桿押出機內進行混練加工。混練機加熱的最高設定溫度為小於270℃，例如可為225、230、235、240、245、250、255、260或265℃，且出料端的溫度大於進料端的溫度，讓上述三種原料可以熔融並進行混練押出的步驟，得到具低溫耐衝擊性的改質耐隆產物。

改質耐隆纖維的製備方法

接著，讓上述具低溫耐衝擊性的改質耐隆產物押出冷卻後，進行切粒，得到具低溫耐衝擊性的改質耐隆母粒。然後讓所得之改質耐隆母粒進行熔融紡絲，得到具低溫耐衝擊性的改質耐隆纖維。熔融紡絲的溫度較佳為小於等於270℃，例如可為255、260、265或270℃。

實施例一：原料聚醯胺-共-聚醚二胺中之聚醯胺與聚醚二胺的重量比對耐衝擊性的影響

使用上述方法，製備出幾種不同的具低溫耐衝擊性的改質耐隆纖維。原料聚醯胺-共-聚丙醚二胺中之聚醯 胺與聚丙醚二胺的重量比與所得改質耐隆纖維之耐衝擊強度的數據列在下面的表一中。所用之原料配方為54 wt%的耐隆6，45 wt%的聚醯胺11-共-聚丙醚二胺，以及1 wt%的聚(苯乙烯-共-馬來酸酐)。

由表一可知，不論是在室溫或低溫下，所有實驗例之改質耐隆纖維的耐衝擊強度皆比對照例中改質前耐隆6要佳。其中，當聚醯胺11：聚丙醚二胺的比例為45：55時，低溫(-20℃)下的耐衝擊強度最佳。

實施例二：三種原料的不同比例對耐衝擊性的影響

使用上述方法，製備出幾種不同的具低溫耐衝擊性的改質耐隆纖維。所用之原料為耐隆6、聚醯胺11-共-聚丙醚二胺以及聚(苯乙烯-共-馬來酸酐)，其中聚醯胺11- 共-聚丙醚二胺中之聚醯胺11與聚丙醚二胺的重量比為45：55。改質耐隆的原料配方與耐衝擊強度數據列在下面的表二中。

由表二的數據可知，不論是在室溫或低溫下，所有實驗例之改質耐隆纖維的耐衝擊強度皆比對照例中改質前耐隆6要佳。其中，當耐隆6、聚醯胺11-共-聚丙醚二胺以及聚(苯乙烯-共-馬來酸酐)的添加重量比為54：45：1時，低溫(-20℃)下的耐衝擊強度最佳。

而且，拿實驗例2的改質耐隆材料做成試片後，在室溫下之耐衝擊強度與一些國際大廠的改質耐隆試片相比，毫不遜色，甚至超越甚多。在室溫下的耐衝擊強度，例如BASF公司之Ultramid®耐隆試片為134-321 J/M而已，Ginar之Mapex®耐隆試片為908 J/M，DuPont公司 之Zytel®耐隆試片為907 J/M，但是實施例2的改質耐隆試片高達951 J/M。

所得實驗例2之改質耐隆纖維的其他規格如下：纖維強度(tenacity)為4.06 g/d，屈服點伸長(yield point elongation)為37.75%，纖維拉伸斷裂功(work to rupture)為7211.49 g．cm。一般來說，只要纖維強度大於3.0 g/d，即可應用在紡織品中，所以上述所得之低溫耐衝擊耐隆纖維的纖維強度為4.06 g/d，顯見其應用在紡織領域是綽綽有餘的。

承上所述，使用上述之配方及製備方法，可得到在低溫下仍具相當大耐衝擊強度的改質耐隆纖維，因此可廣泛地拓展此改質耐隆纖維的應用範圍，例如滑雪衣、寒地漁業用線以及極地用帳棚等等。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (8)

1. 一種具有低溫耐衝擊性之改質耐隆，該改質耐隆基本上係由三種原料共聚而成，該三種原料為：50-90 wt%的耐隆6；小於50 wt%的聚醯胺-共-聚醚二胺；以及小於2 wt%的聚(苯乙烯-共-馬來酸酐)。
2. 如請求項1所述之改質耐隆，其中該聚醯胺-共-聚醚二胺中之聚醯胺為耐隆10、耐隆11或耐隆12。
3. 如請求項1所述之改質耐隆，其中該聚醯胺-共-聚醚二胺中之聚醚二胺為聚乙醚二胺、聚丙醚二胺或聚丁醚二胺。
4. 如請求項1所述之改質耐隆，其中該聚醯胺-共-聚醚二胺中之聚醯胺與聚醚二胺的重量比為20：80-95：5。
5. 一種具有低溫耐衝擊性之改質耐隆纖維，其係由請求項1-4任一項之改質耐隆經熔融紡絲而得。
6. 一種具有低溫耐衝擊性之改質耐隆纖維的製備方法，包括：加入如請求項1-4任一項所述之該耐隆6、該聚醯胺- 共-聚醚二胺以及該聚(苯乙烯-共-馬來酸酐)至一雙螺桿混練押出機中，讓該耐隆6、該聚醯胺-共-聚醚二胺以及該聚(苯乙烯-共-馬來酸酐)進行共聚反應，以得到一改質耐隆；讓該改質耐隆押出、冷卻及切粒，以得到至少一改質耐隆母粒；以及讓該至少一改質耐隆母粒進行熔融紡絲，以得到至少一改質耐隆纖維。
7. 如請求項6所述之改質耐隆纖維的製備方法，其中該共聚反應的反應溫度小於270℃。
8. 如請求項6所述之改質耐隆纖維的製備方法，其中該熔融紡絲的溫度小於等於270℃。