聚酰胺/聚氨酯微相共混物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种热塑性聚酰胺和聚氨酯的多嵌段热塑性共聚物的混合物的熔融共混方法，以及其产品。本发明专利技术的方法适用于织物如裤袜的再循环使用，使其适合于生产成型制品，如模塑制品、片材和纤维。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种热塑性聚酰胺如尼龙66和聚氨酯的多嵌段热塑性共聚物的混合物的熔融共混方法，以及由此得到的产物。本专利技术的方法适用于织物如裤袜的再循环使用，使其适合于生产成型制品，如模塑制品、片材和纤维。
技术介绍
本领域中的术语“斯潘德克斯(氨纶)”是指一种含至少85重量％的多嵌段聚氨酯的长链合成纤维。多嵌段聚氨酯由软嵌段和硬嵌段组成。软嵌段可以是基于聚醚的聚合物链部分，如衍生自例如聚1，4-丁二醇的。硬嵌段可以衍生自有机二异氰酸酯和二胺扩链剂的反应产物，二异氰酸酯例如为亚甲基双(4-苯基异氰酸酯)。氨纶纤维在本领域是早已公知的，它可赋予织物所需的弹性。在许多应用中，氨纶纤维与其它织物纤维，主要是尼龙66结合使用，以获得美观、舒适和经济目的的某种特定结合。这种结合是通过在织物生产过程中将氨纶纤维与尼龙66纤维结合在一起实现的。织物的一种特定的最终用途是生产裤袜。不象许多其它的织物，裤袜的使用时间非常短，经常被抛弃，造成严重的废物流失。直到本专利技术开发之前，还没有一种经济的再循环使用该废弃物的方法。从尼龙中化学分离氨纶尽管已经公知，但它在成本上是不经济的。很明显，最好的方法是将裤袜撕碎并将聚合物熔融挤出成粒料或新的纤维。然而，当在挤出尼龙66通常所需的温度约265℃或更高进行挤出时，氨纶聚合物表现出相当程度的降解。Michels等人的GDR 105974，公开了一种聚合物熔体的挤出方法，该聚合物熔体由两种或多种组分组成，这些组分相互之间不发生化学反应并且不形成微观的均相溶液。然而，它仅公开了聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚乙烯的共混物。挤出温度为270℃。Franke等人.，在Angew.Makromol.Chem.206，21ff(1993)中公开了含至少78％的热塑性聚氨酯的聚酰胺6和热塑性聚氨酯的共混物的挤出。挤出用双螺杆挤出机进行，熔体温度为约230℃。专利技术概述本专利技术提供一种形成聚合物组合物的方法，该方法包括向一熔融混合设备中加入热塑性聚酰胺和至多20重量％的热塑性多嵌段聚氨酯的混合物，在该设备中熔融所述的混合物，并排出如此形成的混合物，在混合过程中熔体温度基本上维持在240-260℃的范围内，其中所述的多嵌段聚氨酯具有软嵌段和硬嵌段。在一优选的实施方案中，热塑性多嵌段聚氨酯的存在的百分率含量为5～20％。本专利技术还提供一种由本专利技术方法制得的聚合物组合物。本专利技术还提供一种本专利技术产物的模塑成型方法，以及由此制得的制品。本专利技术还进一步提供一种本专利技术产物的熔体纺丝方法，以及由此形成的纤维纺纱。专利技术详述适合于本专利技术实施的尼龙66是这样一种等级的尼龙，其按照ASTM D789测定的相对粘度RV至少为20，优选至少为50，最优选为50～60。适合于本专利技术实施的热塑性多嵌段聚氨酯具有含具有数均分子量为1750～2250的聚醚的软嵌段。优选的这类聚醚包括衍生自1，4-丁二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、四氢呋喃(THF)、3-甲基四氢呋喃的那些，以及其共聚物。最优选的为聚1，4-丁二醇。适合于本专利技术实施的热塑性多嵌段聚氨酯具有衍生自有机二异氰酸酯和二胺扩链剂的反应产物的硬嵌段。优选的二异氰酸酯为亚甲基双(4-苯基异氰酸酯)。优选的扩链剂包括乙二胺，1，3-环己二胺，1，4-环己二胺，1，3-丙二胺，2-甲基戊二胺，1，2-丙二胺，1，2-二氨基乙烷，及其混合物。本专利技术的最优选的聚氨酯为组成如下的聚氨酯数均分子量为1800的聚1，4-丁二醇/亚甲基双(4-苯基异氰酸酯)/乙二胺和2-甲基-1，5-二氨基戊烷，其混合的摩尔比为90/10。适合于本专利技术实施的聚合物混合物可包括本领域中常用的其它组分，如抗氧剂、加工助剂、相容剂和增塑剂，这些添加剂的总量不超过10重量％，优选小于5％。混合物还可含有至多5％，优选至多2％的纤维素或其它聚合物。在本专利技术的方法中，箔片、粒状、粉末或纤维形式的未熔融的聚合物，优选在熔融共混之前以固体状态混合。聚氨酯组分的量不超过总混合物重的20％。在一个实施方案中，将聚合物加入到本领域公知的螺杆挤出机中，在挤出机中混合物被熔融并共混形成宏观均相的熔体，然后将熔体通过孔挤出并冷却和固化。用于本专利技术方法中的挤出机可以是单螺杆或双螺杆挤出机，优选双螺杆挤出机。在另一实施方案中，将聚合物加入到一间歇混合器中，在其中混合物被熔融并共混形成宏观均相的熔体，然后以本领域公知的方式将熔体从该间歇混合器中取出。在本专利技术的一个优选实施方案中，熔融共混的材料为裤袜。通常，裤袜在熔融共混之前不需要被撕碎，特别是当熔融共混在一间歇混合器中进行时。然而，在熔融共混之前优选将裤袜撕碎，并且在使用双螺杆挤出机进行熔融共混操作的优选实施方案中，在熔融共混之前撕碎裤袜是更加优选的。适宜的撕碎和切割设备商业上可广泛地获得。为实现撕碎裤袜的目的，本领域技术人员将会意识到哪一种撕碎设备的设计是更好的。然而现已发现，在本专利技术的实施中，通用的撕碎设备即是令人满意的。本领域公知，聚酰胺在挤出温度下易于水解。因此特别优选在熔融加工之前将纤维、粒状或其它形式的聚合物进行干燥。通常干燥可在50～120℃下进行28～48小时。本领域公知的许多干燥箱适用于此。在本专利技术的方法中，熔融共混过程中的熔体温度基本上维持在240～260℃。本领域普通技术人员将会理解，熔体温度出现稍微偏离、即或者高于或者低于240～260℃也是正常的。然而熔体温度应被控制以使熔体温度基本上在240～260℃的范围内。当在本专利技术的方法中使用挤出机时，通常是使用经挤出机机筒伸进熔体内的热电偶，在挤出机螺杆的尖梢处测定熔体温度。或者是通过当熔体从口模排出时将热电偶插入到熔体中，或在口模的出口处通过熔体温度的IR感应，测定熔体的温度。当在本专利技术方法中使用间歇混合器时，熔体温度可方便地通过使用伸入熔体中的热电偶来测定。对于所用的特定的混合设备，可以通过任何本领域公知技术的结合来维持240～260℃的温度范围。例如，在螺杆型挤出机中，可以在螺杆转速、机筒或口模温度、加料速率，以及通过加入如上所述的加工助剂所带来的组成改变上作出调节。现发现在本专利技术的实施中，当熔体温度超过260℃时，混合物的聚氨酯组分开始出现明显的降解，导致挤出带不均匀并起泡。有时还发现液体降解产物和烟从口模中放出。若熔体温度降至240℃以下，则发现挤出的带也是不均匀的，说明发生降解，这可能是由于转动的挤出机螺杆对处于那一温度下的高粘性聚合物产生了过度的局部摩擦加热作用。本专利技术的特别令人意外的一点是，熔点是264℃的尼龙66和熔点为约280℃的氨纶聚合物的混合物，可很好地在260℃以下的熔体温度下挤出，形成性能良好的均匀挤出物，而当温度超过260℃时(本领域普通技术人员将预测到这样的温度范围为可接受的挤出条件)，将发生明显的降解。在本专利技术的最优选的实施方案中，熔体温度的范围为245～255℃。本专利技术方法的产物为宏观均匀的含有连续的尼龙基质的共混物，尼龙基质内分散有粒径为约10μm或更小的聚氨酯聚合物球形粒子。当熔体温度超过约260℃时，产物中聚氨酯聚合物的量将大大减少，可能是由于热降解的缘故。本专利技术的挤出产物可用于制备成型制品，如本领域公知的纤维、膜、片材或模塑成型制品。可以使用任何本领域公知的形成这些成型制品的方法，包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备聚合物组合物的方法，该方法包括向一熔融混合设备中加入热塑性聚酰胺和至多２０重量％的热塑性多嵌段聚氨酯的混合物，并在该熔融混合设备中熔融所述的混合物，并排出如此形成的混合物，在混合过程中熔体温度维持在２４０－２６０℃的范围内，其中所述的多嵌段聚氨酯具有软嵌段和硬嵌段。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：GJ伊格维，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]