生物基三元共聚物及其制备方法技术

公开了聚酰胺三元共聚物组合物，其含有生物基单体且适合制造成型制品。由包括六亚甲基二胺、己二酸和生物基单体的三种单体物质无规聚合构成的所述组合物易于加工且具有比由熔融共混的生物基组分形成的聚酰胺更好的染色均匀性，且在可染性、固色性和外观保持性能方面与非生物基聚酰胺共聚物相当。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含三种单体物质的聚酰胺，该三种单体物质包括六亚甲基二胺、己二酸和生物基单体成分，该组合物适合制备成型制品。还公开了制备适合制造地毯纤维的聚酰胺的组合物和方法。
技术介绍
有用纤维材料的构成(makeup)长期以来完全基于诸如羊毛和棉的可天然得到的纤维。然而，上世纪已经看到石化纤维由于良好的技术和经济原因而急剧增长。例如，室内地面行业已经用由诸如尼龙、聚酯且甚至聚丙烯的石化聚合物构成的连续长丝广泛地代替短长度的天然纤维，因为长丝工艺运行便宜，连续长丝在簇绒之前需要较少的加工，且长毛绒连续长丝地毯不受在由短丝构成的长毛绒地毯中观察到的脱毛影响。直到现在，已经将生物基材料引入纤维的工业制造中，这类纤维包括由源自玉米糖的丙二醇和对苯二甲酸制成的地毯纤维，其类似于常规聚酯。这类聚对苯二甲酸丙二醇酯(PPT)纤维已因其高生物基含量而在市场上取得了一定的成功。然而，令人遗憾的是除了源于食品品质的中间体以外，PTT纤维的耐用性也比尼龙差很多，耐用性在室内地面应用中特别重要，且其亲油性强，这也是不太合乎需要的。另一常用的生物基纤维一聚乳酸(PLA)纤维或聚交酯纤维一的约85%来源于糖生物基中间体。然而，PLA纤维对于许多应用、特别是耐皱性和耐磨性重要的应用来说耐用性不够。作为以上提到的聚合物的替代，近来已经认识到与生物基聚合物熔融共混的石化尼龙聚合物可将生物基内含物加到聚合物中，同时特别是在较低添加水平下维持尼龙的许多更加希望的性质。遗憾的是，制备这类熔融共混的聚合物需要的方法和设备增加了成本。另外，可成功地熔融共混到尼龙中的相容性生物基聚合物比较昂贵。另外，用这类共混物可能难以维持熔体均匀性和染色均匀性两者，这使得它们不太适合染色关键性的应用。因此，由熔融共混的生物基聚合物制成的这类纤维的商业化有些受限。长期以来已经研究了尼龙共聚物的潜在益处。美国专利5，242，733号和5，399，306号公开了通过熔融共混加入较少组分以改善诸如抗污染性的性质并阻止在骤冷时形成结晶以便改善生产率。美国专利5，223，196号公开了较少浓度的位阻胺且甚至聚己内酰胺在聚合之前在无规地引入单体盐混合物中时也可以抑制在长丝骤冷过程中结晶或球形结构的形成。然而，这种无规添加可导致尼龙聚合物性质不可接受地降低。专利技术概述虽然已经广泛理解可使用石化纤维，但是通常存在保存石化产品的广泛关注，且通常认为用可易于替代或能持续的生物材料替代是合乎需要的。另外，生物基聚合物、位阻胺和聚己内酰胺的无规熔融共混导致尼龙聚合物性质不可接受地降低。因此，将需要寻找一种包含生物基中间体的耐用聚合物，条件是该生物基材料的来源不会与在其他资源中使用直接竞争。同样必要的是所得聚合物在成本方面具有竞争性，而不是以任何显著方式折中最终产物的性能值。已经发现且在此公开了，与诸如己内酰胺的两性材料形成对比，如果聚合工艺延长到足以获得比在现有技术中所提到者更高的分子量和更高的特性粘度，则诸如癸二酸的二元酸会具有所需要的性质。在本文中公开了由诸如尼龙的聚酰胺或聚酯和生物基无规共聚单体获得生物基无规三元共聚物的经济方法。所述方法包括通过在尼龙或聚酯的预聚合阶段引入生物基共聚单体来制备无规生物基三元共聚物。例如，尼龙6，6/尼龙6，10生物基三元共聚物由癸二酸作为共聚单体以及六亚甲基二胺(“HMD”)和己二酸作为其他单体通过在高压釜或连续聚合器中聚合来制备。该方法产生具有生物基内含物的高粘度无规三元共聚物且放弃了对于将尼龙6，6与生物基聚合物添加剂熔融共混的需要。还提供了由所述无规生物基三元共聚物制成的纤维和模制品。所述纤维表现出改善的可拉伸性和纺丝特性。还提供了酸可染色的无规生物基三元共聚物和纤维、阳离子可染色的无规生物基三元共聚物和纤维、及着色的无规生物基三元共聚物和纤维。所述纤维可具有各种旦数和横截面以便在垫子、地毯、织物、工业应用、汽车应用和服装中使用。一方面，提供了无规高粘度的三元共聚物。所述三元共聚物包括三种组分中间体的缩合聚合物，所述组分中间体包括:(a)包括六亚甲基二胺的第一成分单元、(b)包括己二酸的第二成分单元和(C)包括选自壬二酸、癸二酸和ll-羧基-十一烷酸(Cll脂族二羧酸)的至少一种二酸的第三成分单元。第一成分单元和第二成分单元的重量百分数之和为约55%-约99.5%,包括约65%-约85%和约90%-约98%及约94.5%。第三成分单元的重量百分数为约0.5%-约45%，包括约2%-约25%和约1.5%-约5%，包括约4.5%。所述三元共聚物的特性粘度大于约2.7IV (在硫酸中)且数均分子量大于约10000g/mol，包括约10350。所述无规三元共聚物还可包含熔融共混的添加剂，所述添加剂包括原生热塑性材料、再生热塑性材料、聚对苯二甲酸乙二醇酯、着色剂、二氧化钛、抗微生物剂、稳定剂、阻燃剂和抗氧化剂。另外，在所述第二成分单元中的己二酸可由对苯二甲酸和单乙二醇替代。在所述第二成分单元中的己二酸的一部分可由间苯二甲酸、5-磺基间苯二甲酸或对苯二甲酸替代。所述第一成分六亚甲基二胺的一部分可由甲基五亚甲基二胺替代。这些额外的酸和二胺以占所述三元共聚物重量的0.1%-10%的重量百分数存在。所述三元共聚物可制造成包括纤维或粒料的模制品。并且，所述模制品也可包含熔融共混的添加剂，所述添加剂包括原生热塑性材料、再生热塑性材料、聚对苯二甲酸乙二醇酯、着色剂、二氧化钛、抗微生物剂、稳定剂、阻燃剂和抗氧化剂。另一方面，提供包含无规高粘度三元共聚物的纤维。所述三元共聚物包括三种组分中间体的缩合聚合物，所述组分中间体包括:(a)包括六亚甲基二胺的第一成分单元、(b)包括己二酸的第二成分单元和(C)包括选自壬二酸、癸二酸和11-羧基^一烷酸(ClI脂族二羧酸)的至少一种二酸的第三成分单元。第一成分单元和第二成分单元的重量百分数之和为约55%-约99.5%,包括约65%-约85%和约90%-约98%及约94.5%。第三成分单元的重量百分数为约0.5%-约45%，包括约2%-约25%和约1.5%-约5%，包括约4.5%。所述三元共聚物的特性粘度大于约2.7IV (在硫酸中)且数均分子量大于约lOOOOg/mol，包括约10350。所述纤维还可包含额外的组分，所述额外组分包括原生热塑性材料、再生热塑性材料、聚对苯二甲酸乙二醇酯、着色剂、二氧化钛、抗微生物剂、稳定剂、阻燃剂和抗氧化齐U。地毯、垫子和织物可由所述纤维制成。另外，在所述第二成分单元中的己二酸可由对苯二甲酸和单乙二醇替代。在所述第二成分单元中的己二酸的一部分可由间苯二甲酸、5-磺基间苯二甲酸或对苯二甲酸替代。所述第一成分六亚甲基二胺的一部分可由甲基五亚甲基二胺替代。这些额外的酸和二胺以占所述三元共聚物重量的约0.1%-约10%的重量百分数存在。另一方面，公开了制备无规高粘度三元共聚物的方法。所述方法包括:(a)提供第一共聚单体盐和第二共聚单体盐的共混物到第一反应器中，其中所述第一共聚单体盐包括六亚甲基二胺和选自壬二酸、癸二酸和ll-羧基-^^一烷酸(Cll脂族二羧酸)的二酸组分，且所述第二共聚单体盐包括己二酸和六亚甲基二胺；(b)使所述共混的盐共聚，其中所述共聚在第二反应器中发生；和(C)调节所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.02.01 US 61/3003081.规高粘度三元共聚物，其包括三种组分中间体的缩合聚合物，所述组分中间体包括: a)包括六亚甲基二胺的第一成分， b)包括己二酸的第二成分单元，和 c)包括选自壬二酸、癸二酸和11-羧基^一烷酸(Cll脂族二羧酸)的至少一种二酸的第三成分单元， 其中所述第一成分单元和所述第二成分单元总共以占所述三元共聚物约55%-约99.5%的重量百分数存在，且所述第三成分以占所述三元共聚物约0.5%-约45%的重量百分数存在；且进一步其中所述三元共聚物的特性粘度大于约2.7IV (在硫酸中)且数均分子量大于约 10000g/mol。2.权利要求1的无规三元共聚物，其中所述第三成分单元为癸二酸。3.权利要求1的无规三元共聚物，其中所述第一成分单元还包含以占所述三元共聚物约0.10%-约10%的重量百分数存在的甲基五亚甲基二胺。4.权利要求1或3的无规三元共聚物，其中所述第二成分单元还包括选自间苯二甲酸、5-磺基间苯二甲酸或对苯二甲酸的酸，其中所述酸以占所述三元共聚物约0.10%-约10%的重量百分数存在。5.权利要求2的无规三元共聚物，其中所述第三成分单元以占所述三元共聚物约4.5%的重量百分数存在。6.权利要求1、2、3或5的无规三元共聚物，其还包含选自原生热塑性材料、再生热塑性材料、聚对苯二甲酸乙二醇酯、着色剂、二氧化钛、抗微生物剂、稳定剂、阻燃剂和抗氧化剂的熔融共混添加剂。7.制品，其由权利要求1、2、3或5的无规三元共聚物制成。8.权利要求7的模制品，其还包含选自原生热塑性材料、再生热塑性材料、聚对苯二甲酸乙二醇酯、着色剂、二氧化钛、抗微生物剂、稳定剂、阻燃剂和抗氧化剂的组分。9.维，其包含包括三种组分中间体的缩合聚合物的无规高粘度三元共聚物，所述组分中间体包括: a)包括六亚甲基二胺的第一成分单元， b)包括己二酸的第二成分单元，和 c)包括选自壬二酸、癸二酸和11-羧基^一烷酸(Cll脂族二羧酸)的至少一种二酸的第三成分单元， 其中所述第一成分单元和所述第二成分单元总共以占所述三元共聚物约55%-约99.5%的重量百分数存在，且所述第三成分以占所述三元共聚物约0.5%-约45%的重量百分数...

【专利技术属性】
技术研发人员：SM劳，
申请(专利权)人：英威达技术有限公司，
类型：
国别省市：