用于聚酰胺的凝胶纺丝的组合物和方法技术

用于形成纤维的组合物包含至少一种聚酰胺和己内酰胺。所述至少一种聚酰胺具有38,000 Da至100,000 Da的数均分子量。所述聚酰胺至少部分溶解在所述己内酰胺中。己内酰胺构成所述组合物的20重量%至90重量%。

Compositions and methods for gel spinning of polyamides

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于聚酰胺的凝胶纺丝的组合物和方法
本专利技术涉及聚酰胺材料，特别涉及用于由聚酰胺生产纤维的凝胶纺丝技术。
技术介绍
典型聚酰胺或尼龙纺织品使用熔纺技术生产，其中在经喷丝头挤出树脂以形成纺织品纤维之前将聚酰胺树脂加热到熔融态。这样的尼龙树脂通常具有大约14,000道尔顿(Da)至20,000Da的分子量，并产生具有大约6-10克/旦的韧度的纤维。这种机械强度对一些高性能纺织品纤维应用是不足的。一些纤维前体(pre-fiber)凝胶组合物、其制造方法及用途公开在例如美国专利No.7,258,048、美国专利No.8,106,116和国际专利公开WO2005/049694中，它们的公开内容全文特此引用并入本文。需要上述纤维前体凝胶组合物和制造方法的改进以制造适用于更宽范围纺织品应用的机械方面更强的聚酰胺纺织品纤维。
技术实现思路
本公开提供了一种用于聚酰胺纤维的凝胶纺丝的组合物。纺制的纤维可用于生产高性能纺织品。各种实施方案涉及用于形成纤维的组合物。所述组合物包含至少一种聚酰胺和己内酰胺。所述至少一种聚酰胺具有由根据ASTM789测定的甲酸粘度(FAV)得出的38,000Da至100,000Da的数均分子量。所述聚酰胺至少部分溶解在所述己内酰胺中。所述己内酰胺构成所述组合物的20重量%至90重量%。在一些实施方案中，所述组合物的所述至少一种聚酰胺是聚酰胺-6。在一些实施方案中，所述己内酰胺构成所述组合物的总重量的50重量%至90重量%。在一些实施方案中，所述聚酰胺具有由根据ASTM789测定的甲酸粘度(FAV)得出的41,000Da至68,000Da的数均分子量。各种实施方案包括生产纤维的方法。所述方法包括将至少一种聚酰胺溶解到己内酰胺中以形成可纺溶液和通过经喷丝头挤出所述可纺溶液而将所述可纺溶液纺丝以形成所述纤维。所述至少一种聚酰胺具有由根据ASTM789测定的甲酸粘度(FAV)得出的38,000Da至100,000Da的数均分子量。在一些实施方案中，溶解所述至少一种聚酰胺在150℃至270℃的温度进行。在进一步实施方案中，溶解所述至少一种聚酰胺在150℃至200℃的温度进行。在一些实施方案中，所述至少一种聚酰胺是聚酰胺-6。在一些实施方案中，所述可纺溶液包含20重量%至90重量%己内酰胺。在进一步实施方案中，所述可纺溶液包含50重量%至90重量%己内酰胺。在一些实施方案中，所述聚酰胺具有由根据ASTM789测定的甲酸粘度(FAV)得出的41,000Da至68,000Da的数均分子量。在一些实施方案中，所述方法进一步包括在含有骤冷液体的骤冷浴中骤冷纺制的纤维。在一些实施方案中，在所述喷丝头与所述骤冷浴中的骤冷液体之间限定气隙，所述气隙为0.25英寸至11英寸长。在一些实施方案中，所述气隙为0.5英寸至2英寸长。在一些实施方案中，骤冷所述纺制的纤维包括将纤维以第一方向拉过骤冷浴和使骤冷液体以第二方向流动。所述第二方向与所述第一方向基本相反。在一些实施方案中，所述骤冷液体具有1,000至26,000厘泊的动态粘度。在一些实施方案中，所述骤冷液体处在50℃至150℃的温度。各种实施方案包括聚酰胺纤维。所述聚酰胺纤维包含多个聚酰胺聚合物链。所述聚酰胺聚合物链具有由根据ASTM789测定的甲酸粘度(FAV)得出的38,000Da至100,000Da的数均分子量。在一些实施方案中，所述聚酰胺纤维的韧度大于10克/旦。通过参照结合附图给出的本专利技术的实施方案的下列描述，本专利技术的上述和其它特征及其实现方式将变得更加显而易见并且将更好地理解本专利技术本身。附图说明图1是根据本公开的实施方案生产纤维的系统的示意图。图2是图解根据本公开的实施方案生产纤维的方法的流程图。图3是图解根据本公开的实施方案的聚酰胺和己内酰胺的各种组合的可纺性、包括实际和预期可纺性的图表。图4-7是图解聚酰胺分子量、骤冷液体温度、纺丝拉伸比、卷绕速度和气隙对聚酰胺纤维的韧度的影响的图表。具体实施方式本公开的实施方案可使用高分子量聚酰胺以形成更强的聚酰胺纤维。对本公开而言，高分子量聚酰胺具有高于大约38,000Da的数均分子量(Mn)。如上所述，用于熔纺中的聚酰胺的分子量过去通常限于不超过大约20,000Da。更高分子量聚酰胺可能过粘以致无法通过典型工业挤出机加工，除非提高挤出温度，但是挤出温度的显著提高可能使聚酰胺热降解。但是，现在已经发现，高分子量聚酰胺可部分溶解在胶凝剂中以形成凝胶形式的可纺溶液。如以下所描述，可以挤出所述可纺溶液或凝胶以形成聚酰胺纤维。已经发现，聚酰胺纤维的强度随凝胶中所用的聚酰胺的数均分子量提高而提高。不希望受限于任何理论，相信此类聚酰胺纤维的较高强度可能是较少链末端缺陷的结果。在一些实施方案中，根据本公开制造的聚酰胺纤维可具有大于10克/旦(gpd)的韧度。在一些实施方案中，所述聚酰胺纤维可具有低至10.5gpd、11gpd或12gpd，或高达14gpd、15gpd或16gpd，或在任何两个上述值之间的任何范围内，例如10.5gpd至16gpd、11gpd至15gpd、或12gpd至14gpd的韧度。所述聚酰胺可以以树脂形式提供。在一些实施方案中，所述聚酰胺包括聚酰胺-6(PA-6)、聚酰胺-6,6(PA-6,6)和聚酰胺-9,6(PA-9,6)中的至少一种。在一个实施方案中，所述聚酰胺是聚酰胺-6或聚酰胺-6,6。在一个更特别的实施方案中，所述聚酰胺是聚酰胺-6。所述聚酰胺可具有高于大约38,000Da的数均分子量。在一些实施方案中，所述聚酰胺可具有低至38,000Da、41,000Da、46,000Da或53,000Da，或高达68,000Da、77,000Da、88,000Da或100,000Da，或在任何两个上述值之间界定的任何范围内的数均分子量，例如，在一些实施方案中，所述聚酰胺可具有38,000Da至100,000Da、41,000Da至88,000Da、46,000Da至77,000Da、和53,000Da至68,000Da的数均分子量。在一些实施方案中，所述聚酰胺可具有大约60,000Da的数均分子量。分子量通常与树脂的粘度相关。粘度可报告为甲酸粘度(FAV)。FAV是根据ASTM789在90体积%甲酸中的10体积%溶液的粘度。可由测得的FAV根据以下关系式估算数均分子量(Mn)：方程1:。因此，205的FAV对应于大约36,000的Mn，230的FAV对应于大约38,000的Mn，280的FAV对应于大约41,000的Mn，365的FAV对应于大约46,000的Mn，520的FAV对应于大约53,000的Mn，725的FAV对应于大约60,000的Mn，1,030的FAV对应于大约68,000的Mn，1,500的FAV对应于大约77,000的Mn，2,260的FAV对应于大约88,000的Mn，和3,440的FAV对应于大约100,000的Mn。就此而言，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于形成纤维的组合物，所述组合物包含：/n至少一种具有由根据ASTM 789测定的甲酸粘度(FAV)得出的38,000 Da至100,000 Da的数均分子量的聚酰胺；和/n己内酰胺，其中所述聚酰胺至少部分溶解在所述己内酰胺中，所述己内酰胺构成所述组合物的20重量%至90重量%。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170309 US 62/4690381.一种用于形成纤维的组合物，所述组合物包含：
至少一种具有由根据ASTM789测定的甲酸粘度(FAV)得出的38,000Da至100,000Da的数均分子量的聚酰胺；和
己内酰胺，其中所述聚酰胺至少部分溶解在所述己内酰胺中，所述己内酰胺构成所述组合物的20重量%至90重量%。


2.如权利要求1所述的组合物，其中所述己内酰胺构成所述组合物的50重量%至90重量%。


3.如权利要求1所述的组合物，其中所述聚酰胺具有由根据ASTM789测定的甲酸粘度(FAV)得出的41,000Da至68,000Da的数均分子量。


4.一种生产纤维的方法，所述方法包括：
将至少一种具有由根据ASTM789测定的甲酸粘度(FAV)得出的38,000Da至100,000Da的数均分子量的聚酰胺溶解到己内酰胺中以形成可纺溶液；和
通过经喷丝头挤出所述可纺溶液而纺丝所述可纺溶液以形成所述纤维。


5.如权利要求4所述的方法，其中溶解所述至少一种聚酰胺在150℃至270℃的温度进行。


6.如权利要求4所述的方法，其中所述可纺溶液包含20重量%至90重量...

【专利技术属性】
技术研发人员：T彻恩，N赫尔登布兰德，Y胡，JA杨，DJ罗伊，JA克维德，
申请(专利权)人：艾德凡斯化学公司，
类型：发明
国别省市：美国;US