TWI774240B - 抗污性分支聚醯胺 - Google Patents

抗污性分支聚醯胺 Download PDF

Info

Publication number
TWI774240B
TWI774240B TW110105654A TW110105654A TWI774240B TW I774240 B TWI774240 B TW I774240B TW 110105654 A TW110105654 A TW 110105654A TW 110105654 A TW110105654 A TW 110105654A TW I774240 B TWI774240 B TW I774240B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polyamide composition
sulfoisophthalic acid
acid
sulfoisophthalate
polyamide
Prior art date
Application number
TW110105654A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202136367A (zh
Inventor
薇拉 奈里耶潘
大衛 羅伊
法澤尼 泰勒比
約瑟夫 威斯丁
瑪麗 史崔蕾基
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 TW202136367A publication Critical patent/TW202136367A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI774240B publication Critical patent/TWI774240B/zh

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/42—Polyamides containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen, and nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/04—Preparatory processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/08—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from amino-carboxylic acids
    • C08G69/14—Lactams
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/08—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from amino-carboxylic acids
    • C08G69/14—Lactams
    • C08G69/16—Preparatory processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/26—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/265—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from polyamines and polycarboxylic acids from at least two different diamines or at least two different dicarboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/26—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/34—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from polyamines and polycarboxylic acids using polymerised unsaturated fatty acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/36—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from amino acids, polyamines and polycarboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L77/00—Compositions of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L77/06—Polyamides derived from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08L77/08—Polyamides derived from polyamines and polycarboxylic acids from polyamines and polymerised unsaturated fatty acids
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/78—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolycondensation products
    • D01F6/80—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolycondensation products from copolyamides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Polyamides (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

本揭示內容提供聚醯胺組合物及製作聚醯胺組合物之方法。該聚醯胺組合物包括用以提供更高纖維韌度之分支鏈及用以提供優良抗污性之5-磺基間苯二甲酸之鹽或5-磺基間苯二甲酸。

Description

抗污性分支聚醯胺
本揭示內容提供具有期望加工性及抗污性之分支聚醯胺。
高分子量聚醯胺係眾多種應用之期望基材。然而，該等聚合物之合成因需要自組合物去除水而變得複雜，此可係能源及勞動密集型的。此外，隨著分子量增加，黏度增加。當聚醯胺經受加工條件(例如熔融加工)時，可發生基材之進一步聚合。隨著聚合繼續，黏度增加，此在諸如高速紡絲之應用中可導致損壞設備及不一致加工行為。
另一方面，紡絲經常係高速的，常用以生產耐綸(nylon)纖維。當物質潤濕如此產生之耐綸纖維時，該等纖維可被沾污。可使用一些抗污性纖維；然而，目前使用之彼等抗污性纖維在加工性及/或對於更高強度之纖維達成更高延伸比方面存在困難。將期望具有高抗污性之纖維，其易於使用現有製造技術進行加工。
本揭示內容提供根據通式之聚醯胺組合物及製造聚醯胺組合物之方法：
Figure 02_image003
其中M係鋰離子、鈉離子、鉀離子或氫離子，a = 6至10，b = 6至10，c = 4至10，d = 4至10，n = 1至20，p = 1至1000，m = 1至400且x = 4 - 200。
在其一種形式中，本揭示內容提供包括下式之聚醯胺組合物：
Figure 02_image005
， 其中M係鋰離子、鈉離子、鉀離子或氫離子，a = 6至10，b = 6至10，c = 4至10，d = 4至10，n = 1至20，p = 1至1000，m = 1至400且x = 4 - 200。
聚醯胺組合物可包括5-磺基間苯二甲酸之鹽的殘基。5-磺基間苯二甲酸之鹽可選自由以下組成之群：5-磺基間苯二甲酸鈉、5-磺基間苯二甲鋰酸及5-磺基間苯二甲酸鉀。基於聚醯胺組合物之總重量，5-磺基間苯二甲酸之鹽的殘基濃度可為0.1 wt.%至15 wt.%。
聚醯胺組合物可包括二聚物酸之殘基，二聚物酸包括兩個碳鏈，每一碳鏈具有多於5個碳。基於聚醯胺組合物之總重量，二聚物酸殘基之濃度可為6 wt.%至18 wt.%。聚醯胺組合物之總胺端基濃度可為約5毫莫耳/公斤至約50毫莫耳/公斤。
聚醯胺組合物之係相對黏度(RV)可為約2.0至約7.0 RV，如藉由GB/T 12006.1-2009/ISO 307:2007所測定。聚醯胺組合物之甲酸黏度可為約200 FAV至約950 FAV，如藉由ASTM D-789-07所測定。根據CIE DE2000，色差ΔE可小於10。
在其另一形式中，本揭示內容提供自上文所列舉之聚醯胺組合物中之任一者形成之纖維，該纖維具有4.8至7.0克/丹尼(denier)之韌度。纖維可具有6.0至7.0克/丹尼之韌度。
在其另一形式中，本揭示內容提供製造具有下式之聚醯胺組合物之方法，
Figure 02_image007
，其中M係鋰離子、鈉離子、鉀離子或氫離子，a = 6至10，b = 6至10，c = 4至10，d = 4至10，n = 1至20，p = 1至1000，m = 1至400且x = 4 - 200。方法包括將己內醯胺、二聚物酸、二胺以及5-磺基間苯二甲酸鹽或5-磺基間苯二甲酸中之至少一者提供至反應器；將己內醯胺、二聚物酸、二胺以及5-磺基間苯二甲酸鹽及5-磺基間苯二甲酸中之至少一者一起在反應器中混合；及使己內醯胺、二聚物酸、二胺以及5-磺基間苯二甲酸鹽及5-磺基間苯二甲酸中之至少一者在反應器內在反應溫度下反應。
在提供步驟中，基於聚醯胺組合物之總重量，5-磺基間苯二甲酸鹽及5-磺基間苯二甲酸中之至少一者可為0.1 wt.%至15 wt.%。在提供步驟中，5-磺基間苯二甲酸鹽及5-磺基間苯二甲酸中之至少一者可為選自由以下組成之群之5-磺基間苯二甲酸鹽：5-磺基間苯二甲酸鈉、5-磺基間苯二甲酸鋰及5-磺基間苯二甲酸鉀。在提供步驟中，二胺可包括己二胺。在提供步驟中，基於聚醯胺組合物之總重量，二聚物酸可為6 wt.%至18 wt.%。
在反應步驟中，對於反應步驟之一部分，反應器可經加壓。在反應步驟中，對於反應步驟之一部分，反應器可在真空下。在反應步驟中，反應溫度可為約225℃至約290℃。
在其另一形式中，本揭示內容提供製造纖維之方法。方法包括將如上所述製得之聚醯胺組合物擠出及將所擠出之聚醯胺組合物以約200米/分鐘至約2,000米/分鐘之捲取速度紡絲。捲取速度可為約400米/分鐘至約1,600米/分鐘。
藉由參考以下描述，本發明之上述及其他特徵以及實現其之方式將變得更加顯而易見，且將更好地理解本發明本身。
相關申請案之交叉參照
本申請案主張於2020年2月19日提出申請之臨時申請案第62/978,465號之優先權，此申請案以整體引用的方式併入本文中。
聚醯胺組合物可自前體(例如己內醯胺)經由水解、加成聚合及縮合聚合反應形成。當該等材料係由己內醯胺形成時，內醯胺環打開以形成兩個端基：一個胺及一個羧酸或羧酸鹽。加成聚合將內醯胺單體組合成中間分子量寡聚物，且縮合聚合將寡聚物組合成更高分子量聚合物。
縮合聚合產生水。水之去除促使形成更高分子量聚合物。去除水之一種方法包括當期望更高分子量聚合物時，施加增加量之真空。然而，隨著混合物內之水變得稀少且因此更難以提取，故長時間使用越來越高之真空係不實際的。
由於胺及羧酸或羧酸鹽端基繼續相互反應，聚醯胺組合物亦可隨時間的推移繼續增加分子量。此分子量不穩定性可增加聚醯胺組合物之黏度，此導致加工之改變或不一致，例如在高速紡絲應用中。
本揭示內容提供抗污性分支聚醯胺組合物。聚醯胺組合物包括二聚物酸殘基。二聚物酸殘基為聚醯胺組合物提供分支結構。分支聚醯胺組合物展現類似於較高分子量線性聚合物之特徵。另外，自分支聚醯胺去除水較自高分子量聚合物更容易。因此，分支聚醯胺之製造可產生具有高分子量聚合物之期望特徵的聚醯胺組合物，而沒有殘餘水造成之困難。
聚醯胺組合物進一步包括5-磺基間苯二甲酸鹽或5-磺基間苯二甲酸之殘基。已發現，藉由將5-磺基間苯二甲酸或5-磺基間苯二甲酸鹽併入分支聚醯胺組合物中，獲得可容易地使用現有製造技術自聚醯胺組合物加工之高抗污性纖維。通常，在耐綸共聚物中，二羧酸與二胺係化學計量平衡的。然而，二聚物酸及5-磺基間苯二甲酸鹽或5-磺基間苯二甲酸可過量使用以降低胺端基之濃度。不希望受限於任何理論，據信胺端基濃度之降低使得本質上主要為酸性之食物污漬可結合至聚醯胺組合物之可用位置減少。
由於羧酸或羧酸鹽端基在不存在與其反應之胺端基的情況下可阻止進一步加成聚合或縮合聚合反應，故降低胺端基之濃度亦可穩定聚醯胺組合物之分子量。已發現，併入分支以及併入5-磺基間苯二甲酸鹽或5-磺基間苯二甲酸之聚醯胺組合物更一致地及可預測地加工成高抗污性產品，例如纖維。
本揭示內容提供具有下式之聚醯胺組合物： 式I：
Figure 02_image009
， 其中M係鋰離子、鈉離子、鉀離子或氫離子；a = 6至10；b = 6至10；c = 4至10；d = 4至10；n = 1至20；p = 1至1000；m = 1至400且x = 4至200。應理解，式I所述之聚醯胺組合物係隨機共聚物。
本揭示內容所提供之聚醯胺組合物可自以下形成：己內醯胺、一或多種二聚物酸、一或多種二胺及5-磺基間苯二甲酸鹽或5-磺基間苯二甲酸。所得聚醯胺組合物包括己內醯胺之殘基、二聚物酸之殘基、二胺之殘基及5-磺基間苯二甲酸鹽或5-磺基間苯二甲酸之殘基。
己內醯胺(亦稱為己-6-內醯胺、氮雜環庚烷-2-酮及ε-己內醯胺)顯示於下文： 式II：
Figure 02_image011
。
二聚物酸可如下所示： 式III：
Figure 02_image013
， 其中a及b可各自獨立地在6至10之範圍內且c及d可各自獨立地在4至10之範圍內。二聚物酸可為飽和的，或可包括一或多個不飽和鍵。如式I所示，由式III中之碳原子數c及d所識別之兩個碳鏈自主聚合物鏈分支，由此製得式I之聚合物組合物，即分支聚醯胺組合物。兩個分支碳鏈可各自具有4-10個碳原子。已發現，具有短鏈(10個或更少碳)分支之聚醯胺組合物與其無分支對應物相比展現較高熔融黏度以及在低剪切速率下之相對較高複數黏度、及在高剪切速率下之相對較低複數黏度。
二聚物酸(亦稱為二聚化脂肪酸)係藉由二聚化不飽和脂肪酸製備之二羧酸。關於二聚物酸之額外資訊可見Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 第2卷，第1-13頁。舉例而言，二聚物酸可包括自Croda International Plc, Edison, NJ市售購得之Pripol™ 1013或自The Chemical Company, Jamestown, RI市售購得之C36二聚物酸。
舉例而言，聚醯胺組合物所包括二聚物酸之殘基的量可低至4 wt.%、5 wt.%、6 wt.%、7 wt.%、8 wt.%、9 wt.%、10 wt.%、11 wt.%或12 wt.%，或高達13 wt.%、14 wt.%、15 wt.%、16 wt.%、17 wt.%或18 wt.%，或在上述值中之任兩者之間界定之任何範圍內，例如4 wt.%至18 wt.%、5 wt.%至17 wt.%、6 wt.%至16 wt.%、7 wt.%至15 wt.%、8 wt.%至14 wt.%、9 wt.%至13 wt.%、10 wt.%至12 wt. %、12 wt.%至14 wt.%或10 wt.%至13 wt.%。本文所列舉之所有重量%均基於聚醯胺組合物之總重量。
舉例而言，二胺可為C4-C6直鏈或分支二胺。舉例而言，二胺可包括自Sigma-Aldrich Corp, St. Louis, MO市售購得之己二胺。
舉例而言，聚醯胺組合物所包括二胺之殘基的量可低至0.5 wt.%、0.6 wt.%、0.8 wt.%、1 wt.%、1.2 wt.%、1.5 wt.%、2 wt.%、2.5 wt.%或3 wt.%，或高達3.5 wt.%、4 wt.%、5 wt.%、6 wt.%、8 wt.%、10 wt.%、15 wt.%或20 wt.%，或在上述值中之任兩者之間界定之任何範圍內，例如0.5 wt.%至20 wt.%、0.6 wt.%至15 wt.%、0.8 wt.%至10 wt.%、1 wt.%至8 wt.%、1.2 wt.%至6 wt.%、1.5 wt.%至5 wt.%、2 wt.%至4 wt. %、2.5 wt.%至3.5 wt.%、1 wt.%至3 wt.%、2 wt.%至6 wt.%或4 wt.%至10 wt.%。
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。5-磺基間苯二甲酸鋰顯示於下文： 式IV：
Figure 02_image015
。 5-磺基間苯二甲酸鈉顯示於下文： 式V：
Figure 02_image017
。 5-磺基間苯二甲酸鉀顯示於下文： 式VI：
Figure 02_image019
。
舉例而言，聚醯胺組合物所包括5-磺基間苯二甲酸鹽或5-磺基間苯二甲酸之殘基的量可低至0.1重量% (wt.%)、0.5 wt.%、1 wt.%、1.5 wt.%、2 wt.%、2.5 wt.%、3 wt.%、4 wt.%或5 wt.%，或高達6 wt.%、7 wt.%、8 wt.%、9 wt.%、10 wt.%、12 wt.%或15 wt.%，或在上述值中之任兩者之間界定之任何範圍內，例如0.1 wt.%至15 wt.%、0.5 wt.%至12 wt.%、1 wt.%至10 wt.%、1.5 wt.%至9 wt.%、2 wt.%至8 wt.%、2.5 wt.%至7 wt.%、3 wt.%至6 wt. %、4 wt.%至5 wt.%、0.5 wt.%至5 wt.%、6 wt.%至15 wt.%、8 wt.%至12 wt.%或0.5 wt.%至1.5 wt.%。
聚醯胺組合物已顯示展示優良抗污性特徵。如上所述，許多常見污漬(例如，咖啡、葡萄酒及食用色素)本質上係酸性的。該等材料可藉由結合至耐綸聚合物之末端鹼性胺基團而沾污耐綸(聚醯胺)纖維。聚合物中之帶負電基團可幫助排斥酸性材料，此使得纖維具有抗污性。不受限於理論，據信5-磺基間苯二甲酸鹽或5-磺基間苯二甲酸之殘基藉由增加聚合物組合物之負電荷而增加抗污性。
抗污性之一種量度係總色差ΔE。根據CIE DE2000，ΔE係經沾污樣品與標準色彩樣品相比視知覺變化之量度。0之ΔE值意味著經沾污樣品與標準色彩樣品之間沒有可量測差異。約2之ΔE值通常視為人眼可感知之最小色差。
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或小於在上述值中之任兩者之間界定之任何範圍內之任何值。
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鹽酸(HCl標準品，0.1N)之量來測定： 方程式1： AEG =(mL 滴定樣品之 HCl – mL 滴定空白之 HCl) x ( 當量濃度 HCl)× 1000 樣品重量(克)。
舉例而言，聚醯胺組合物之總胺端基濃度可低至約5毫莫耳/公斤(mmol/kg)、約10 mmol/kg、約15 mmol/kg、約20 mmol/kg或約25 mmol/kg，或高達約30 mmol/kg、約35 mmol/kg、約40 mmol/kg、約45 mmol/kg或約50 mmol/kg，或在上述值中之任兩者之間界定之任何範圍內，例如約5 mmol/kg至約50 mmol/kg、約10 mmol/kg至約45 mmol/kg、約15 mmol/kg至約40 mmol/kg、約20 mmol/kg至約35 mmol/kg、約25 mmol/kg至約30 mmol/kg、約10 mmol/kg至約35 mmol/kg、約10 mmol/kg至約20 mmol/kg或約30 mmol/kg至約40 mmol/kg。
舉例而言，聚醯胺組合物之相對黏度(RV)可低至約2.0 RV、約2.5 RV、約3.0 RV、約3.5 RV、約4.0 RV、約4.5 RV，或高達約5.0 RV、約5.5 RV、約6.0 RV、約6.5 RV、約7.0 RV，或在上述值中之任兩者之間界定之任何範圍內，例如約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。本文中所有相對黏度量測均如GB/T 12006.1-2009/ISO 307:2007量測。
舉例而言，聚醯胺組合物之甲酸黏度(FAV)可低至約200 FAV、約250 FAV、約300 FAV、約350 FAV、約400 FAV、約450 FAV、約500，或高達約550 FAV、約600 FAV、約650 FAV、約700 FAV、約750 FAV、約800 FAV、約850 FAV、約900 FAV、或約950 FAV，或在上述值中之任兩者之間界定之任何範圍內，例如約200 FAV至約950 FAV、約250 FAV至約900 FAV、約300 FAV至約850 FAV、約350 FAV至約800 FAV、約400 FAV至約750 FAV、約450 FAV至約700 FAV、約500 FAV至約650 FAV、約550 FAV至約600 FAV、約350 FAV至約550 FAV、約300 FAV至約600 FAV或約400 FAV至約500 FAV。本文中之所有FAV量測均如ASTM D-789-07所量測。
聚醯胺組合物可具有低水分含量，如藉由ASTM D-6869所量測。水分含量可小於約1,500 ppm、約1,200 ppm、約1,000 ppm、約800 ppm、約600 ppm、約500 ppm或約400 ppm或小於在上述值中之任兩者之間界定之任何範圍內之水分含量。
抗污性分支聚醯胺組合物可藉由以下合成：將己內醯胺、二聚物酸、二胺及5-磺基間苯二甲酸鹽或5-磺基間苯二甲酸及水提供至反應器，將己內醯胺、二聚物酸、二胺及5-磺基間苯二甲酸鹽或5-磺基間苯二甲酸一起在反應器中混合，及使己內醯胺、二聚物酸、二胺及5-磺基間苯二甲酸鹽或5-磺基間苯二甲酸在反應器內在反應溫度下反應。二胺可以水溶液提供。水可在使己內醯胺、二聚物酸、二胺及5-磺基間苯二甲酸鹽或5-磺基間苯二甲酸在反應器內反應之前添加至反應器。在反應步驟之至少一部分期間，反應器可處於反應壓力下。可將真空施加至反應器以去除在反應步驟期間生成之水。在反應步驟之至少一部分期間，可繼續混合。
舉例而言，反應溫度可低至約225℃、約230℃、約235℃，或高達約260℃、約270℃、約280℃、約290℃，或在上述值中之任兩者之間界定之任何範圍內，例如約225℃至約290℃、約230℃至約280℃、約235℃至約270℃、約230℃至約260℃、約260℃至約280℃或約260℃至約270℃。
在提供步驟中，可提供縮合觸媒。舉例而言，適宜縮合觸媒包括次磷酸鹽或次磷酸鈉。舉例而言，縮合觸媒可以以下濃度提供：低至約50 ppm、約100 ppm或約150 ppm，或高達約200 ppm、約250 ppm或約300 ppm，或在上述值中之任兩者之間界定之任何範圍內，例如約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。
圖1係顯示用於自本文所揭示之聚醯胺組合物形成纖維或長絲之系統及製程120的示意圖。如圖1中圖解說明地顯示，聚醯胺組合物作為進料122提供至擠出機124之料斗，然後在擠出機中熔融並藉助紡嘴126作為纖維128泵出。使用紡嘴126將加熱之聚醯胺組合物紡絲，該紡嘴可包括一或多個出口以形成具有圓形或三角形橫截面之個別纖維128。然後可在132處收集個別纖維128，並在一或多個延伸羅拉134上延伸，然後將所得纖維136收集於纏繞捲絲管138中(作為紡織品及地毯纖維)。舉例而言，每一纖維136可含有少至30、32、34根或多至56、58、60根長絲，或在上述值中之任兩者之間界定之任何範圍內，例如30至60、32至58或34至56根長絲。
可將藉由上述方法製得之聚醯胺組合物擠出並紡絲，以適度捲取速度及增加之延伸比形成部分定向紗(POY)及全延伸紗(FDY)纖維，此允許更高強度之纖維製造。
舉例而言，纖維可以以下捲取速度形成：低至200米/分鐘(m/min)、300 m/min、400 m/min或500 m/min，或高達1,200 m/min、1,400 m/min、1,600 m/min、1,800 m/min或2,000 m/min，或在上述值中之任兩者之間界定之任何範圍內，例如200 m/min至2,000 m/min、300 m/min至1,800 m/min、400 m/min至1,600 m/min、500 m/min至1,400 m/min、1,600 m/min至2,000 m/min、600 m/min至1,200 m/min或1,200 m/min至2,000 m/min。
舉例而言，纖維可具有以下韌度：低至3.0克/丹尼(gpd)、3.2 gpd、3.4 gpd、3.6 gpd、3.8 gpd、4.0 gpd、4.2 gpd、4.4 gpd、4.6 gpd、4.8 gpd或5.0 gpd，或高達5.2 gpd、5.4 gpd、5.6 gpd、5.8 gpd、6.0 gpd、6.2 gpd、6.4 gpd、6.6 gpd、6.8 gpd或7.0 gpd，或在上述值中之任兩者之間界定之任何範圍內，例如3.0 gpd至7.0 gpd、3.2 gpd至6.8 gpd、3.4 gpd至6.6 gpd、3.6 gpd至6.4 gpd、3.8 gpd至6.2 gpd、4.0 gpd至6.0 gpd、4.2 gpd至5.8 gpd、4.4 gpd至5.6 gpd、4.6 gpd至5.4 gpd、4.8 gpd至5.2 gpd、4.8 gpd至7.0 gpd或5.0 gpd至6.0 gpd。
儘管本發明已相對於實例性設計進行闡述，但本發明可在本發明之精神及範圍內進一步修改。此外，本申請案打算涵蓋在本發明所屬技術領域中之熟知或習慣實踐只中與本發明之此類偏離。
如本文所用，片語「在上述值中之任兩者之間界定之任何範圍內」字面上意味著可自在該片語之前列舉之任兩個值中選擇任何範圍，而無論該等值係在清單之較低部分還是該清單之較高部分。舉例而言，可自兩個較低值、兩個較高值或較低值與較高值選擇一對值。實例 實例 1 – 製備包括 5- 磺基間苯二甲酸鹽之殘基之分支聚醯胺組合物 ( 分支 SIPA 聚醯胺 )
在此實例中，展示包括5-磺基間苯二甲酸鹽(SIPA)之殘基之分支聚醯胺組合物的製備。反應器係藉由使12 L不銹鋼容器裝配螺旋攪拌器來製備。提供至反應器之反應物包括4,760克己內醯胺(AdvanSix Resins and Chemicals LLC, Parsippany, NJ)、672克Pripol™ 1013二聚物酸(Croda Incorporated, Wilmington DE)、39.8克5-磺基間苯二甲酸鈉(Sigma-Aldrich Corp., St. Louis, MO)及195克基本上由70 wt.%己二胺及30 wt.%水組成之溶液(Sigma-Aldrich Corp., St. Louis, MO)。亦以約100百萬分率之濃度將呈次磷酸鹽形式之縮合觸媒以及100克去離子水提供至反應器。
將反應物、觸媒及水一起在反應器中混合。將反應器加熱至約230℃之反應溫度並將反應物攪拌1小時。觀察到約6.5巴(bar)之反應器壓力。1小時後，將反應器排氣以釋放壓力。將反應溫度維持在230℃並保持1小時，同時將反應器用氮氣(2 L/min)吹掃，並利用螺旋攪拌器將內容物混合以允許聚醯胺組合物之分子量生長。1小時後，將聚醯胺組合物真空蒸餾並混合，直至螺旋攪拌器達到約55 Nm之扭矩極限值。將聚合物組合物自反應器擠出並進入水槽以冷卻聚醯胺組合物。用製粒機將冷卻之聚醯胺組合物製粒以形成聚醯胺組合物之碎片。將碎片於120℃下在約15 psi之壓力下在去離子水中歷時1小時瀝濾3次，總時間為3小時，以除去未反應之己內醯胺。將經沖洗之聚醯胺組合物在真空烘箱中在80℃及28英吋汞柱之真空下乾燥，以產生水分含量為約800百萬分率之聚醯胺組合物。實例 2 – 有及沒有分支及 5- 磺基間苯二甲酸鹽之殘基的聚醯胺組合物的比較
在此實例中，將實例1之分支SIPA聚醯胺組合物之性能與雙封端聚醯胺聚合物DTPP (Aegis® MBM，自AdvanSix Incorporated, Parsippany, NJ市售購得)、未封端耐綸-6 (Aegis® H55ZIE，自AdvanSix Incorporated市售購得)及市售抗污性聚醯胺聚合物進行比較。實例1之分支SIPA聚醯胺組合物的複絲纖維係藉由將分支SIPA聚醯胺組合物自單螺桿擠出機以6至12磅/小時之速率擠出來產生。擠出機具有2-英吋直徑螺桿且在混合的同時具有27 : 1長度對直徑。對於約750 psig之擠出機壓力(其中毛細管剪切黏度介於3,500 sec-1 與7,000 sec-1 之間)，將擠出機之區溫度設定為255℃與265℃之間。纖維係使用具有0.4 mm直徑毛細管之紡嘴進行紡絲，其中在自紡嘴出口至第一從動捲取輥之約10英尺之通風管高度上採用橫向流空氣驟冷(40%流量，24℃，50%相對濕度)。
當將實例1之分支SIPA聚醯胺組合物之複絲纖維以400 mpm與1,600 mpm之間之捲取速度加工以產生一定範圍之POY及FDY樣品時，評估其紡絲加工性能以及所得拉伸性質。所產生之POY/FDY樣品纖維為70至2,700丹尼，其中每纖維36根個別長絲。
評估分支SIPA聚醯胺組合物纖維之韌度及伸長百分比。亦將自DTPP、耐綸-6及市售抗污性聚醯胺聚合物製得之纖維紡絲並評估用於比較。結果顯示於下表1中。 表1
樣品 機械延伸比 丹尼 韌度 (gpd) 伸長 (%)
分支SIPA聚醯胺 5.5 712 6.5 30
DTPP 4.6 868 4.6 44
耐綸-6 4.5 806 4.2 41
市售抗污性聚醯胺 4.0 373 3.8 56
如表1中所示，自實例1之分支SIPA聚醯胺組合物產生之POY/FDY纖維所達成之機械延伸比及韌度與自DTPP或耐綸-6產生之纖維一樣好或好於其且韌度遠好於市售抗污性聚醯胺。
評估分支SIPA聚醯胺組合物及比較聚醯胺聚合物之抗污性，如藉由總色差ΔE所指示。將100 mg FD&C紅色40染料溶於200 mL水中，並添加檸檬酸以達成約2.8之pH。將樣品放置於紅色40染料溶液中達30秒，並然後用水沖洗。將經染色樣品置於真空烘箱中在90℃下24小時以乾燥。將經染色及未染色初始樣品均纏繞於白色紙板卡並利用分光光度計(Konica Minolta CM-5分光光度計)量測色彩以確定CIE L,a,b色彩空間上之L、a及b值。標準ΔE值係使用方程式2基於色彩量測值來計算。標準ΔE量測由於染料吸收引起染色而導致之色彩變化。 方程式2： ΔE = ((ΔL2 ) + (Δa2 ) + (Δb2 ))0.5 。
標準ΔE量測由於染料吸收引起染色而導致之色彩變化。量測聚合物碎片及自聚合物碎片形成之纖維二者。結果顯示於表2中。 表2
樣品 AEG (mmol/Kg) 5- 磺基間苯二甲酸濃度 (wt.%) ΔE ( 碎片 ) ΔE ( 纖維 )
分支SIPA聚醯胺 13 0.8 3 1
DTPP 20 0 31 35
耐綸-6 55 0 43 26
市售抗污性聚醯胺 9 1.5 4 2
即使與市售抗污性聚醯胺聚合物相比，分支SIPA聚醯胺纖維之纖維亦令人驚訝地展示優良抗污性。因此，與比較聚醯胺聚合物中之任一者不同，分支SIPA聚醯胺生產具有優良機械延伸比及韌度以及優良抗污性之纖維。
120:系統及製程 122:進料 124:擠出機 126:紡嘴 128:纖維/個別纖維 134:延伸羅拉 136:纖維 138:纏繞捲絲管
圖1係用於擠出、紡絲及延伸纖維或長絲之系統的實例。
Figure 110105654-A0101-11-0002-1

Claims (20)

  1. 一種聚醯胺組合物，其包含下式：
    Figure 110105654-A0305-02-0021-1
     其中M係鋰離子、鈉離子、鉀離子或氫離子；a=6至10；b=6至10；c=4至10；d=4至10；n=1至20；p=1至1000；m=1至400，且x=4-200。
  2. 如請求項1之聚醯胺組合物，其中該聚醯胺組合物包括5-磺基間苯二甲酸之鹽之殘基。
  3. 如請求項2之聚醯胺組合物，其中5-磺基間苯二甲酸之該鹽係選自由以下組成之群：5-磺基間苯二甲酸鈉、5-磺基間苯二甲酸鋰及5-磺基間苯 二甲酸鉀。
  4. 如請求項2之聚醯胺組合物，其中基於該聚醯胺組合物之總重量，5-磺基間苯二甲酸之該鹽之該殘基的濃度係0.1wt.%至15wt.%。
  5. 如請求項1之聚醯胺組合物，其中該聚醯胺組合物包括二聚物酸之殘基，該二聚物酸包括兩個碳鏈，每一碳鏈具有多於5個碳。
  6. 如請求項5之聚醯胺組合物，其中基於該聚醯胺組合物之總重量，二聚物酸之該殘基的濃度係6wt.%至18wt.%。
  7. 如請求項1之聚醯胺組合物，其中該聚醯胺組合物之總胺端基濃度係約5毫莫耳/公斤至約50毫莫耳/公斤。
  8. 如請求項1之聚醯胺組合物，其中該聚醯胺組合物之相對黏度(RV)藉由GB/T 12006.1-2009/ISO 307：2007所量測係約2.0至約7.0RV。
  9. 如請求項1之聚醯胺組合物，其中該聚醯胺組合物之甲酸黏度藉由ASTM D-789-07所量測係約200FAV至約950FAV。
  10. 如請求項1之聚醯胺組合物，其中根據CIE DE2000，色差△E小於10。
  11. 一種自如請求項1之聚醯胺組合物形成之纖維，該纖維具有3.0至7.0克/丹尼(denier)之韌度。
  12. 如請求項11之纖維，其具有6.0至7.0克/丹尼之韌度。
  13. 一種製作具有下式之聚醯胺組合物之方法，
    Figure 110105654-A0305-02-0023-2
     其中M係鋰離子、鈉離子、鉀離子或氫離子，a=6至10，b=6至10，c=4至10，d=4至10，n=1至20，p=1至1000，m=1至400且x=4-200，該方法包含：將己內醯胺、二聚物酸、二胺以及5-磺基間苯二甲酸鹽或5-磺基間苯二甲酸中之至少一者提供至反應器；將該己內醯胺、該二聚物酸、該二胺以及5-磺基間苯二甲酸鹽及5-磺基間苯二甲酸中之該至少一者一起在該反應器中混合；及使該己內醯胺、該二聚物酸、該二胺以及5-磺基間苯二甲酸鹽及5-磺基間苯二甲酸中之該至少一者在該反應器內在反應溫度下反應。
  14. 如請求項13之方法，其中在該提供步驟中，基於該聚醯胺組合物之總重量，5-磺基間苯二甲酸鹽及5-磺基間苯二甲酸中之該至少一者係0.1 wt.%至15wt.%。
  15. 如請求項13之方法，其中在該提供步驟中，5-磺基間苯二甲酸鹽及5-磺基間苯二甲酸中之該至少一者係選自由以下組成之群之5-磺基間苯二甲酸鹽：5-磺基間苯二甲酸鈉、5-磺基間苯二甲酸鋰及5-磺基間苯二甲酸鉀。
  16. 如請求項13之方法，其中在該提供步驟中，該二胺包括己二胺。
  17. 如請求項13之方法，其中在該提供步驟中，基於該聚醯胺組合物之總重量，該二聚物酸係6wt.%至18wt.%。
  18. 如請求項13之方法，其中在該反應步驟中，對於該反應步驟之一部分，該反應器可經加壓。
  19. 如請求項13之方法，其中在該反應步驟中，對於該反應步驟之一部分，該反應器處於真空下。
  20. 如請求項13之方法，其中在該反應步驟中，該反應溫度係約225℃至約290℃。
TW110105654A 2020-02-19 2021-02-19 抗污性分支聚醯胺 TWI774240B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202062978465P 2020-02-19 2020-02-19
US62/978,465 2020-02-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202136367A TW202136367A (zh) 2021-10-01
TWI774240B true TWI774240B (zh) 2022-08-11

Family

ID=74867652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110105654A TWI774240B (zh) 2020-02-19 2021-02-19 抗污性分支聚醯胺

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20210253794A1 (zh)
EP (1) EP4107207A1 (zh)
JP (1) JP7445776B2 (zh)
KR (1) KR20220143066A (zh)
CN (1) CN115103870B (zh)
AU (1) AU2021224143B2 (zh)
BR (1) BR112022016190A2 (zh)
CA (1) CA3167319A1 (zh)
CL (1) CL2022002242A1 (zh)
MX (1) MX2022010143A (zh)
TW (1) TWI774240B (zh)
WO (1) WO2021167912A1 (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6680364B1 (en) * 1999-05-21 2004-01-20 Atofina Water dispersible polyamides with ethylenically unsaturated ends
TW201630847A (zh) * 2014-09-19 2016-09-01 Sanyo Chemical Ind Ltd 纖維用集束劑組成物、纖維用集束劑分散體、纖維用集束劑溶液、纖維束之製造方法、複合中間體及纖維強化複合材料

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1258756A (zh) * 1968-05-24 1971-12-30
JP2008031322A (ja) * 2006-07-28 2008-02-14 Toray Ind Inc 共重合ポリカプロアミド樹脂組成物およびその製造方法
FR2997953B1 (fr) * 2012-11-14 2016-01-08 Rhodia Operations Co-polyamide aliphatique/semi-aromatique bloc
PT3469015T (pt) * 2017-04-05 2022-01-27 Advansix Resins & Chemicals Llc Composições de poliamida terminadas e ramificadas

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6680364B1 (en) * 1999-05-21 2004-01-20 Atofina Water dispersible polyamides with ethylenically unsaturated ends
TW201630847A (zh) * 2014-09-19 2016-09-01 Sanyo Chemical Ind Ltd 纖維用集束劑組成物、纖維用集束劑分散體、纖維用集束劑溶液、纖維束之製造方法、複合中間體及纖維強化複合材料

Also Published As

Publication number Publication date
MX2022010143A (es) 2022-09-05
WO2021167912A1 (en) 2021-08-26
JP7445776B2 (ja) 2024-03-07
KR20220143066A (ko) 2022-10-24
JP2023515033A (ja) 2023-04-12
TW202136367A (zh) 2021-10-01
CL2022002242A1 (es) 2023-05-19
US20210253794A1 (en) 2021-08-19
CN115103870B (zh) 2023-08-25
BR112022016190A2 (pt) 2022-10-04
CA3167319A1 (en) 2021-08-26
AU2021224143A1 (en) 2022-10-06
EP4107207A1 (en) 2022-12-28
AU2021224143B2 (en) 2024-05-09
CN115103870A (zh) 2022-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6250685B2 (ja) ポリアミド組成物およびプロセス
US6537475B1 (en) Melt extrusion spinning polyamide fibers with sulfonated reagent
EP0558649B1 (en) Terpolyamides and multipolyamides containing amide units of 2-methylpentamethylenediamine and products prepared therefrom
KR100728090B1 (ko) 폴리아미드 사슬 연장 방법 및 관련 폴리아미드 생성물
TWI774240B (zh) 抗污性分支聚醯胺
US10858481B2 (en) Process for suppressing foam formation in the manufacture of hydrophilic polyamides
US11920009B2 (en) Polyamide-based masterbatch formulation
KR20230052940A (ko) 분지형 폴리아미드를 포함하는 블렌드를 포함하는 조성물 및 물품
TW202239816A (zh) 聚醯胺樹脂組成物、及包含其的纖維