專利名稱：制備熱致變液晶聚合物及其組合物的高旦多葉形長(zhǎng)絲的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備熱致變液晶聚合物的多葉形長(zhǎng)絲的方法。本發(fā)明尤其提供了制備多種熱致變液晶全芳族聚酯和聚酯酰胺的初生和熱處理高旦多葉形長(zhǎng)絲的方法。本發(fā)明還涉及熱致變液晶聚酯和聚酯酰胺的初生和熱處理高旦多葉形長(zhǎng)絲。
熱致變液晶聚合物(LCP)是一種重要的聚合物種類，通常是含有包括酯鍵和/或酯酰胺鍵的多種雜原子鍵的全芳族分子。當(dāng)加熱到足夠高的溫度，LCP熔融形成液晶熔融相(經(jīng)常叫做“各向異性相”)而不是各向同性熔融相。通常，LCP由線性分子(“剛性棒”)組成，這些線性分子排列起來(lái)形成所需的液晶序列。因此，LCP以低的熔融粘度為特征，因而提高了性能和加工性能。
由于LCP取向形成“剛性棒”線性分子，因此顯示出極高的力學(xué)性能。因此，現(xiàn)有技術(shù)中業(yè)已公知，LCP可以加工成成型制品例如膜、棒、管、纖維和多種其他模制品。另外，現(xiàn)有技術(shù)中也公知，LCP，特別是纖維態(tài)的LCP，熱處理工藝后顯示出極高的力學(xué)性能。然而，現(xiàn)有技術(shù)中所有已知方法都僅僅公開(kāi)了在初生態(tài)和熱處理態(tài)顯示出高的力學(xué)性能的低旦纖維(如大約10旦每單絲(dpf))的制備。并且，現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有公開(kāi)可以由LCP制備多葉形截面的長(zhǎng)絲。更重要地是，LCP長(zhǎng)絲通常不能同多種其它相似或不相似材料粘合。
因此，本發(fā)明的目的之一是提供一種制備均一取向高旦多葉形LCP長(zhǎng)絲的方法。高旦長(zhǎng)絲是指高于50dpf的長(zhǎng)絲。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制備高于50dpf的高旦LCP多葉形長(zhǎng)絲的方法，該長(zhǎng)絲在初生態(tài)和熱處理態(tài)顯示出增強(qiáng)了的力學(xué)性能、熱性能和耐化學(xué)性。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種制備高旦LCP多葉形長(zhǎng)絲的方法，該長(zhǎng)絲在初生態(tài)和熱處理態(tài)顯示出與低旦LCP圓形長(zhǎng)絲(即小于10dpf的長(zhǎng)絲)可比的性能。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種具有可比于低于10dpf的低旦LCP圓形長(zhǎng)絲性能的高于50dpf的高旦LCP多葉形長(zhǎng)絲。
本發(fā)明最后一個(gè)目的是提供以提高了的粘合性能為特征的高旦LCP多葉形長(zhǎng)絲。
形成在初生態(tài)和熱處理態(tài)具有提高了的力學(xué)性能、熱性能和耐化學(xué)性能的均一取向高旦LCP長(zhǎng)絲是非常需要的。例如，這樣的高旦LCP長(zhǎng)絲可以代替鋼帶輪胎中的鋼絲。并且，由于同鋼絲相比，LCP長(zhǎng)絲具有顯著低的密度，因此LCP長(zhǎng)絲同鋼絲具有的性能相比希望具有更優(yōu)異的性能。另外，現(xiàn)有技術(shù)表明，確實(shí)需要具有提高了力學(xué)性能、熱性能和耐化學(xué)性能的高旦LCP長(zhǎng)絲。
公開(kāi)下述參考文獻(xiàn)作為背景技術(shù)。
US4,183,895公開(kāi)了一種處理各向異性熔體形成的聚合物制品的方法。據(jù)報(bào)道，一種熱處理的方法制備了提高了力學(xué)性能的纖維，該纖維強(qiáng)度增加了至少50％，達(dá)到至少10克每旦。
US4,468,364公開(kāi)了一種擠出熱致變液晶聚合物(LCP)的方法。該專利請(qǐng)求保護(hù)了從L/D比小于2(優(yōu)選為0)的噴絲孔中擠出LCP的方法，并且拉伸比小于4(優(yōu)選1)，得到以高力學(xué)性能為特征的長(zhǎng)絲。
US4,910,057公開(kāi)了一種截面構(gòu)型基本均一的高度伸長(zhǎng)構(gòu)件，它能夠改善用作光纜加強(qiáng)載體的性能。
US5,246,776公開(kāi)了芳族聚酰胺單絲及其制備方法。
US5,427,165公開(kāi)了一種由至少一部分液晶有機(jī)聚合物的連續(xù)單絲形成的增強(qiáng)組件。其中所用的聚合物主要是芳族聚酰胺。
日本公開(kāi)說(shuō)明書4-333616公開(kāi)了由熔融液晶聚合物制備50-2000dpf長(zhǎng)絲的方法。這些長(zhǎng)絲熱處理的力學(xué)性能顯著低于報(bào)導(dǎo)的相應(yīng)5-10dpf低旦長(zhǎng)絲的性能。
《流變學(xué)雜志》，1992年，36卷(p1057-1078)報(bào)導(dǎo)了對(duì)使用不同長(zhǎng)徑比的毛細(xì)噴絲孔的熱致變液晶聚酯的流變學(xué)和取向行為的研究。
《聚合物應(yīng)用科學(xué)雜志》，1995年，55卷(p1489-1493)報(bào)導(dǎo)了熱致變液晶聚酯在擠出棒中的取向分布。隨著表觀剪切速率從166s-1增加到270s-1，取向作用增加，然而隨著表觀剪切速率從566s-1增加到780s-1，取向作用降低。
本文中公開(kāi)的所有參考文獻(xiàn)都引用在此以全文作參考。
現(xiàn)在已意外地和令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，可以制備至少50旦每單絲的初生和熱處理高旦多葉形長(zhǎng)絲，它具有長(zhǎng)絲截面上基本均一分子取向的特征。并且，這些高旦長(zhǎng)絲具有極高拉伸性能的特征，具有常規(guī)低旦長(zhǎng)絲(5-10dpf)期望性能的至少80％-90％，高旦長(zhǎng)絲的這些性能是上面簡(jiǎn)述的任何現(xiàn)有技術(shù)所無(wú)法達(dá)到的。
因此，本發(fā)明提供了一種制備具有下述性能的熱致變液晶聚合物的多葉形長(zhǎng)絲的方法(i)至少大約50旦每單絲的旦數(shù)；(ii)至少大約8克每旦的強(qiáng)度；(iii)至少大約450克每旦的模量；和(iv)至少大約2％的伸長(zhǎng)。
本發(fā)明的方法由下述步驟組成(a)將熱致變液晶聚合物加熱到熔融轉(zhuǎn)變溫度之上大約15℃的溫度形成所述熱致變聚合物的液流；(b)所述液流通過(guò)加熱的安裝有適當(dāng)?shù)亩嗳~形截面的圓柱噴絲孔的擠出室形成聚合物的多葉形長(zhǎng)絲；(c)以至少大約200米/分的卷繞速度和適當(dāng)?shù)睦毂染砝@所述長(zhǎng)絲，形成截面基本均一分子取向和旦數(shù)至少為大約50旦每單絲的長(zhǎng)絲。
本發(fā)明的另一方面是提供一種制備具有下述性能的熱致變液晶聚合物的熱處理多葉形長(zhǎng)絲的方法(i)至少大約50旦每單絲的旦數(shù)；
(ii)至少大約20克每旦的強(qiáng)度；(iii)至少大約600克每旦的模量；和(iv)至少大約3％的伸長(zhǎng)。
因此，根據(jù)本發(fā)明的這一點(diǎn)，該方法是由下述步驟組成(a)將熱致變液晶聚合物加熱到熔融轉(zhuǎn)變溫度之上大約15℃-大約50℃的溫度形成所述聚合物的液流；(b)所述聚合物液流通過(guò)加熱的至少有一個(gè)多葉形截面的擠出毛細(xì)管的圓柱噴絲板形成多葉形長(zhǎng)絲；(c)以至少大約200米/分的卷繞速度和適當(dāng)?shù)睦毂染砝@所述長(zhǎng)絲，形成截面基本均一分子取向和旦數(shù)為大約50-大約1000旦每單絲的多葉形長(zhǎng)絲；和(d)在適當(dāng)溫度和壓力條件下熱處理所述長(zhǎng)絲足夠長(zhǎng)的時(shí)間，視具體情況而定可以在惰性氣氛中，形成熱處理多葉形長(zhǎng)絲。
本發(fā)明的另一方面是提供熱致變液晶聚合物的初生多葉形長(zhǎng)絲。
本發(fā)明的又一方面是提供熱致變液晶聚合物的熱處理多葉形長(zhǎng)絲。
本發(fā)明其他的方面和優(yōu)點(diǎn)在下面優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述。
本發(fā)明提供了一種制備具有下述性能的熱致變液晶聚合物的多葉形長(zhǎng)絲的方法(i)至少大約50旦每單絲的旦數(shù)；(ii)至少大約8克每旦的強(qiáng)度；(iii)至少大約450克每旦的模量；和(iv)至少大約2％的伸長(zhǎng)。
本發(fā)明的方法由下述步驟組成(a)將熱致變液晶聚合物加熱到熔融轉(zhuǎn)變溫度之上至少大約15℃的溫度形成所述熱致變聚合物的液流；(b)所述液流通過(guò)加熱的安裝有適當(dāng)?shù)亩嗳~形截面的圓柱噴絲孔的擠出室形成所述聚合物的多葉形長(zhǎng)絲；和(c)以至少大約200米/分的卷繞速度和適當(dāng)?shù)睦毂?DD)卷繞所述長(zhǎng)絲，形成截面基本均一分子取向和旦數(shù)至少為大約50旦每單絲的長(zhǎng)絲。
根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選的聚合物是熱致變液晶聚合物。熱致變液晶聚合物是熔融相為液晶(即各向異性)的聚合物。熱致變液晶聚合物包括全芳族聚酯、芳族-脂肪族聚酯、芳族聚甲亞胺、芳族聚酯酰胺、芳族聚酰胺和芳族聚酯-碳酸酯。從存在于聚酯中的每一個(gè)單元至少為聚合物骨架貢獻(xiàn)一個(gè)芳環(huán)的角度看，芳族聚酯被認(rèn)為是“全”芳族的。
合適的芳族-脂肪族聚酯的具體實(shí)例是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和羥基苯甲酸的共聚物，上述共聚物公開(kāi)在W.J.Jackson，Jr.，H.F.Kuhfuss和T.F.Gray，Jr.，在30周年技術(shù)會(huì)議文集17-D部分，1-4頁(yè)中的《聚酯X7G-A自增強(qiáng)熱塑性塑料》，1975年，增強(qiáng)塑料/復(fù)合材料研究院，塑料工業(yè)Inc.協(xié)會(huì)。這種聚合物進(jìn)一步公開(kāi)在《聚合物科學(xué)雜志》，由聚合物化學(xué)出版社，第14卷，2043-58頁(yè)(1976)中W.J.Jackson，Jr.，和H.F.Kuhfuss的“液晶聚合物I對(duì)羥基苯甲酸共聚物的制備和性能”中。上述參考文獻(xiàn)引用在本文中以全文作參考。
芳基聚甲亞胺及其制備方法公開(kāi)在US3,493,522，US3,493,524，US3,503,739，US3,516,970，US3,516,971，US3,526,611，US4,048,148和US4,122,070。這些專利的每一篇都引用在本文中以全文作參考。這些聚合物的具體實(shí)例包括聚(次氮基-2-甲基-1，4-亞苯基次氮基次乙基-1，4-亞苯基次乙基)，聚(次氮基-2-甲基-1，4-亞苯基-次氮基次甲基-1，4-亞苯基次甲基)，和聚(次氮基-2-氯-1，4-亞苯基-次氮基次乙基-1，4-亞苯基次甲基)。
芳族聚酯酰胺公開(kāi)在US5,204,443，US4,330,457，US4,966,956，US4,355,132，US4,339,375，US4,351,917和US4,351,918。這些專利的每一篇都引用在本文中以全文作參考。這些聚合物的具體實(shí)例包括由下述單體形成的聚合物4-羥基苯甲酸，2，6-羥基萘甲酸，對(duì)苯二酸，4，4′-聯(lián)苯酚和4-氨基苯酚和由下述單體形成的聚合物4-羥基苯甲酸，2，6-萘二酸，對(duì)苯二酸，間苯二酸，氫醌和4-氨基苯酚。
優(yōu)選芳族聚酰胺是那些上述可熔融加工并形成熱致變?nèi)廴谙嗟木埘０?。這些聚合物的具體實(shí)例包括由下述單體形成的聚合物對(duì)苯二酸，間苯二酸，和2，2′-二(4-氨苯基)丙烷。
芳族聚酯-碳酸酯公開(kāi)在US4,107,143中，該專利引用在本文中以全文作參考。這些聚合物的實(shí)例包括那些主要由羥基苯甲酸單元、氫醌單元、碳酸酯單元和芳族羧酸單元組成的聚合物。
本發(fā)明方法中優(yōu)選使用的液晶聚合物是熱致變?nèi)甲寰埘ァ＿@些聚合物的具體實(shí)例可以在下述文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)US3,991,013，US3,991,014，US4,057,597，US4,066,620，US4,075,262，US4,118,372，US4,146,702，US4,153,779，US4,156,070，US4,159,365，US4,169,933，US4,181,792，US4,188,476和英國(guó)專利申請(qǐng)2,002,404。這些專利的每一篇都引用在本文中以全文作參考。
本發(fā)明方法中優(yōu)選使用的全芳族聚酯公開(kāi)在一般受讓的US4,067,852，US4,083,829，US4,130,545，US4,161,470，US4,184,996，US4,238,599，US4,238,598，US4,230,817，US4,224,433，US4,219,461，和US4,256,624。上述所有一般受讓的美國(guó)專利和申請(qǐng)都引用在本文中以全文作參考。本文中公開(kāi)的這些全芳族聚酯通常能夠在低于大約350℃的溫度下形成各向異性熔融相。
適用于本發(fā)明方法的全芳族聚酯可以通過(guò)多種成酯技術(shù)形成，其中含有縮聚時(shí)形成所需重復(fù)單元的官能團(tuán)的有機(jī)單體化合物進(jìn)行反應(yīng)。例如，有機(jī)單體化合物的官能團(tuán)可以是羧酸基團(tuán)、羥基、酯基、酸基、酰鹵基等。有機(jī)單體化合物可以通過(guò)熔體酸解方法在無(wú)熱交換流體存在下反應(yīng)。因此，這可以在初始時(shí)加熱形成反應(yīng)物的熔融溶液，從而伴隨著固體聚合物顆粒懸浮其中，持續(xù)進(jìn)行反應(yīng)?？梢酝ㄟ^(guò)真空以便于除去縮聚最后階段形成的揮發(fā)物(例如乙酸或水)。
一般受讓的US4,083,829，題目為“可熔融加工熱致變?nèi)甲寰埘ァ?，公開(kāi)了可以用于形成本發(fā)明優(yōu)選使用的全芳族聚酯的淤漿聚合法。根據(jù)該方法，固體產(chǎn)物懸浮在熱交換介質(zhì)中。該專利的說(shuō)明書以前已引用在本文中以全文作參考。
當(dāng)使用熔體酸解方法或US4,083,829的淤漿方法時(shí)，初始可以改性形式提供得到全芳族聚酯的有機(jī)單體反應(yīng)物，由此這種單體的一般羥基被酯化(即使用它們作為低級(jí)酰基酯)。該低級(jí)酰基酯優(yōu)選大約2-大約4個(gè)碳原子。優(yōu)選使用有機(jī)單體反應(yīng)物的乙酸酯。
熔體酸解方法或US4,083,829的淤漿方法中視具體情況而定可以使用的代表性催化劑包括二烷基氧化錫(例如二丁基氧化錫)，二芳基氧化錫，二氧化鈦，三氧化銻，烷氧基硅酸鈦，烷氧基鈦，堿金屬和堿土金屬的羧酸鹽(例如乙酸鋅)，氣體酸催化劑例如Lewis酸(例如BF3)，鹵化氫(例如HCl)，以及本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的類似催化劑。該方法催化劑的使用量通常為單體總重量的大約0.001％-大約1％，最通常為大約0.01％-大約0.2％。
本發(fā)明方法中優(yōu)選使用的全芳族聚酯的重均分子量通常為大約10,000-大約200,000，優(yōu)選大約20,000-大約50,000(例如大約30,000-大約40,000)。這種分子量通?？梢酝ㄟ^(guò)常用技術(shù)例如凝膠滲透色譜或溶液粘度測(cè)試的方法確定。其它方法包括通過(guò)在模壓膜上紅外光譜圖的端基測(cè)試或聚合物溶液的核磁共振譜圖(NMR)測(cè)試或聚合物粉料或膜的固體相NMR方法。另外，也可以使用五氟苯酚溶液(或等體積的五氟苯酚和六氟異丙醇的混合溶劑)中的光散射技術(shù)確定分子量。
另外，當(dāng)全芳族聚酯或聚酯酰胺25℃溶解在1∶1體積比的六氟異丙醇(HFIP)/五氟苯酚(PFP)混合溶劑中成0.1％重量濃度的溶液時(shí)，其比濃對(duì)數(shù)粘度(即I.V.)通常至少大約2.0dL/g，例如大約2.0-10.0dL/g。
本發(fā)明方法中特別優(yōu)選的聚合物是全芳族聚酯和聚酯酰胺。下面列出了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式中特別優(yōu)選的聚酯a)主要由重復(fù)單元I和II組成的在溫度低于大約350℃下能夠形成各向異性熔融相的全芳族聚酯，其中I是
和II是
上述全芳族聚酯公開(kāi)在US4,161,470。該聚酯包括大約10-大約90摩爾％的單元I，大約10-大約90摩爾％的單元II。在一個(gè)實(shí)施方式中，單元II的摩爾百分含量大約為65-大約85％，優(yōu)選大約70-大約80％，例如大約75％。在另一個(gè)實(shí)施方式中，單元II的摩爾百分含量小于大約15-大約35％，優(yōu)選大約20-大約30％。
b)主要由重復(fù)單元I、II、III和VII組成的在溫度低于大約400℃下能夠形成各向異性熔融相的全芳族聚酯，其中I是
II是
III是
和VII是
該聚酯包括大約40-大約60摩爾％的單元I，大約2-大約30摩爾％的單元II，和分別大約19-大約29摩爾％的單元III和VII。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，聚酯包括大約60-大約70摩爾％的單元I，大約3-大約5摩爾％的單元II，和分別大約12.5-大約18.5摩爾％的單元III和VII。
下面概述本發(fā)明方法中優(yōu)選的聚酯酰胺a)主要由重復(fù)單元II、I和VI組成的在溫度低于大約360℃下能夠形成各向異性熔融相的全芳族聚酯酰胺，其中II是
I是
和VI是
上述全芳族聚酯酰胺公開(kāi)在US4,330,457，該專利引用在本文中以全文作參考。該聚酯酰胺包括大約25-大約75摩爾％的單元II，分別大約37.5-大約12.5摩爾％的單元I和VI。該聚酯酰胺優(yōu)選包括大約40-大約70摩爾％的單元II，分別大約15-大約30摩爾％的單元I和VI。在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，聚酯酰胺包括大約60-大約65摩爾％的單元II，和分別大約17.5-大約20摩爾％的單元I和VI。
b)主要由重復(fù)單元I、II、III、VII和VI組成的在溫度低于大約380℃下能夠形成各向異性熔融相的全芳族聚酯酰胺，其中I是
II是
III是
VII是
和VI是
上述全芳族聚酯酰胺公開(kāi)在US5,204,443，該專利引用在本文中以全文作參考。該聚酯酰胺包括大約40-大約70摩爾％的單元I，大約1-大約20摩爾％的單元II，大約14.5-大約30摩爾％的單元III，大約7-大約27.5摩爾％的單元VII，和大約2.5-大約7.5摩爾％的單元VI。
c)主要由重復(fù)單元I、II、III、IV、V和VI組成的在溫度低于大約350℃下能夠形成各向異性熔融相的全芳族聚酯酰胺，其中I是
II是
III是
IV是
V是
和VI是
上述聚酯酰胺包括大約40-大約70摩爾％的單元I，大約10-大約20摩爾％的單元II，大約2.5-大約20摩爾％的單元III，大約0-大約3摩爾％的單元IV，大約12.5-大約27.5摩爾％的單元V和大約2.5-大約7.5摩爾％的單元VI。
根據(jù)本發(fā)明的方法，液晶聚合物的液流適用于任何包括多葉形截面擠出噴絲孔的常規(guī)擠出設(shè)備。這通過(guò)加熱本發(fā)明的熱致變液晶聚合物形成熔體得到。本發(fā)明可以使用任何公知的加熱聚合物形成熔體的方法。具體使用的設(shè)備對(duì)于本發(fā)明方法的實(shí)現(xiàn)并不重要，可以使用任何合適的設(shè)備。業(yè)已發(fā)現(xiàn)的適用于熱致變液晶聚合物的一種設(shè)備采用接觸熔融方法，可以保證熔融停留時(shí)間短和恒定。該設(shè)備包括一加熱表面，該表面上壓有一模塑液晶聚合物棒。然后，熔融聚合物液流引入擠出室，在該擠出室的內(nèi)部安裝有一過(guò)濾組件和一多葉形截面的噴絲孔。聚合物熔體通過(guò)過(guò)濾組件之后，從噴絲孔中擠出形成多葉形長(zhǎng)絲。因此，如果想制備多葉形多長(zhǎng)絲，可以在擠出室中安裝多個(gè)這樣的噴絲孔。
在一優(yōu)選實(shí)施方式中，擠出室由一單個(gè)多葉形噴絲孔室組成，其中的聚合物加熱到高于熔融轉(zhuǎn)變溫度之上大約20℃-大約50℃的溫度。
液晶聚合物的液流從噴絲孔中擠出后，聚合物形成分子取向基本上平行于流動(dòng)方向的拉伸成型制品。聚合物分子的取向可以通過(guò)X光分析的方法確定取向角進(jìn)一步證實(shí)。然后，將長(zhǎng)絲狀的擠出成型制品拉伸并卷繞在筒子上。根據(jù)本發(fā)明的方法，合適的拉伸比對(duì)于從本發(fā)明實(shí)用中開(kāi)發(fā)最大的有益效果是重要的。因此，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，使用的拉伸比大約為4-大約20。在一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方式中，使用的拉伸比為大約4-大約15。本發(fā)明中使用的拉伸比(DD)定義為噴絲孔的截面面積(A1)與長(zhǎng)絲的截面面積(A2)之比。該比例也通常用長(zhǎng)絲的卷繞速度(V2)與長(zhǎng)絲的擠出速度(V1)之比來(lái)表述。因此，拉伸比DD可以根據(jù)下述等式表示DD＝A1/A2＝V2/V1。
因此，根據(jù)本發(fā)明的方法，可以制備基本上均一分子取向且表現(xiàn)出特別優(yōu)異的力學(xué)性能的熱致變液晶聚合物多葉形長(zhǎng)絲。例如，通過(guò)恰當(dāng)?shù)貙?shí)施本發(fā)明的方法，可以得到具有迄今無(wú)法得到的性能的高旦多葉形長(zhǎng)絲。更特別地是，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，通過(guò)本發(fā)明的方法，可以容易地得到旦數(shù)為大約100-大約1000旦每單絲(dpf)的多葉形長(zhǎng)絲。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，可以容易地制備旦數(shù)為大約150-大約500dpf的多葉形長(zhǎng)絲。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，可以容易地制備旦數(shù)為大約180-大約300dpf的長(zhǎng)絲。本文中使用的旦數(shù)定義為9,000米長(zhǎng)絲的重量克數(shù)。本文中使用的dpf是單根連續(xù)長(zhǎng)絲的旦數(shù)。
液晶聚合物可以被擠出的溫度和壓力條件對(duì)于本發(fā)明的方法并不重要，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以容易地確定。通常，熱致變聚合物在大約280℃-大約400℃的溫度下和大約100p.s.i-大約5,000p.s.i的壓力下擠出。
如上所述，液晶聚合物具有非常剛性、棒狀的分子。在靜止?fàn)顟B(tài)，聚合物分子在局部區(qū)域排列，因此形成有序排列或有序區(qū)域。液晶聚合物微觀結(jié)構(gòu)中織構(gòu)區(qū)域的存在可以通過(guò)常規(guī)偏振光技術(shù)來(lái)確證，該技術(shù)中使用帶有十字偏振鏡的偏光顯微鏡。
通過(guò)本發(fā)明方法制備的多葉形長(zhǎng)絲的力學(xué)性能可以通過(guò)擠出后對(duì)制品的熱處理進(jìn)一步提高。該制品可以在惰性氣氛(例如氮?dú)狻鍤?、氦?中熱處理。例如，將制品溫度升高到液晶聚合物熔融溫度之下大約10℃-大約30℃的溫度，該溫度下長(zhǎng)絲為固體。熱處理時(shí)間通常為幾分鐘-若干天，例如，0.5-200小時(shí)或更多。熱處理時(shí)間優(yōu)選大約1-大約48小時(shí)，(例如大約24-30小時(shí))。熱處理通過(guò)增加液晶聚合物的分子量和結(jié)晶度而提高長(zhǎng)絲的性能。
因此，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式還提供了一種制備具有下述性能的熱致變液晶聚合物的熱處理多葉形長(zhǎng)絲的方法(i)至少大約50旦每單絲的旦數(shù)；(ii)至少大約20克每旦的強(qiáng)度；(iii)至少大約600克每旦的模量；和(iv)至少大約3％的伸長(zhǎng)。
制備這種多葉形長(zhǎng)絲的方法是由下述步驟組成(a)將熱致變液晶聚合物加熱到熔融轉(zhuǎn)變溫度之上大約15℃-大約50℃的溫度形成所述聚合物的液流；(b)所述聚合物液流通過(guò)加熱的至少有一個(gè)多葉形截面的擠出毛細(xì)管的圓柱噴絲板形成多葉形長(zhǎng)絲；(c)以至少大約200米/分的卷繞速度和大約5-40的拉伸比卷繞所述長(zhǎng)絲，形成截面基本均一分子取向和旦數(shù)為大約50-大約1000旦每單絲的多葉形長(zhǎng)絲；和(d)在適當(dāng)溫度和壓力條件下熱處理所述長(zhǎng)絲足夠長(zhǎng)的時(shí)間，視具體情況而定可以在惰性氣氛中，形成熱處理長(zhǎng)絲。
本發(fā)明可以使用上述任何優(yōu)選的熱致變聚酯或聚酯酰胺。并且，如上所述，熱處理可以分段進(jìn)行，但最終溫度為熱致變聚合物熔融轉(zhuǎn)變溫度之下大約15℃。
本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式還提供了一種具有下述性能的熱致變液晶聚合物的初生多葉形長(zhǎng)絲(a)至少大約50旦每單絲的旦數(shù)；(b)至少大約8克每旦的強(qiáng)度；(c)至少大約450克每旦的模量；和(d)至少大約2％的伸長(zhǎng)。
在本發(fā)明一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，初生多葉形長(zhǎng)絲的旦數(shù)為大約100dpf-大約1000dpf。在本發(fā)明一個(gè)更特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，初生多葉形長(zhǎng)絲的旦數(shù)為大約150dpf-大約500dpf。在本發(fā)明一個(gè)最特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，初生多葉形長(zhǎng)絲的旦數(shù)為大約180dpf-大約300dpf。
本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式還提供了一種具有下述性能的熱致變液晶聚合物的熱處理多葉形長(zhǎng)絲(a)至少大約50旦每單絲的旦數(shù)；(b)至少大約20克每旦的強(qiáng)度；(c)至少大約600克每旦的模量；和(d)至少大約3％的伸長(zhǎng)。
本發(fā)明通過(guò)下述實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明，這些實(shí)施例是用于說(shuō)明本發(fā)明的目的，決不是用于限定本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例(一般說(shuō)明)下面的實(shí)施例中，使用下述縮寫HBA＝4-羥基苯甲酸HNA＝2，6-羥基萘甲酸TA＝對(duì)苯二酸IA＝間苯二酸NDA＝2，6-萘二酸BP＝4，4′-聯(lián)苯酚HQ＝氫醌AA＝1-乙酸基-4-乙酰氨基苯IV＝比濃對(duì)數(shù)粘度dL/g＝分升每克，IV的一種測(cè)試單位wt.％＝重量百分比，通常用于表示測(cè)試IV的溶液的濃度，表示100mL溶劑混合物中聚合物的克數(shù)。
wt％＝重量百分比MV＝熔體粘度
DSC＝差示掃描量熱法T＝強(qiáng)度M＝模量E＝伸長(zhǎng)gpd＝克每旦用于表征聚合物的常用分析技術(shù)本發(fā)明使用了多種分析技術(shù)來(lái)表征聚合物和本發(fā)明制備的長(zhǎng)絲，這些方法包括IV聚合物樣品的溶液粘度IV是在25℃下以等體積份的五氟苯酚和六氟異丙醇為溶劑的0.1％重量濃度的溶液中測(cè)試。
MV聚合物樣品的MV是使用帶有Hastalloy機(jī)筒和柱塞蓋的Kayeness熔體流變儀2052型測(cè)試的。噴絲孔的半徑為0.015英寸，長(zhǎng)度為1英寸。通過(guò)測(cè)試剪切速率為56、166、944、2388和8333s-1時(shí)的粘度得到粘度對(duì)剪切速率曲線以測(cè)試熔體粘度，內(nèi)推100s-1和1000s-1時(shí)的粘度。
DSC聚合物樣品的DSC是在Perkin Elmer 7700熱分析體系上完成的。在所有循環(huán)中，密封在鋁盤中的樣品在氮?dú)庵幸?0℃/分的速率加熱或冷卻。從第二次加熱循環(huán)得到的DSC曲線用于分析。
光顯微鏡用于顯微鏡分析的樣品是用玻璃刀切片機(jī)切成薄片制成的。用偏光顯微鏡測(cè)試切片來(lái)觀察室溫下的形態(tài)行為。
實(shí)施例1實(shí)施例1說(shuō)明了本發(fā)明方法制備的液晶全芳族聚酯初生高旦多葉形長(zhǎng)絲的力學(xué)性能可以同常規(guī)方法制備的圓形長(zhǎng)絲的性能相媲美。
多葉形長(zhǎng)絲是由含有HBA單元和HNA單元的熱致變液晶全芳族聚酯制備的(VectraTMA，購(gòu)自于HNA Holdings，Inc.，Charlotte，NC.)。該聚合物熔融溫度為280℃，25℃以等體積份的五氟苯酚和六氟異丙醇為溶劑的0.1％重量的溶液中測(cè)試時(shí)，比濃對(duì)數(shù)粘度為6.30dL/g。
聚合物樣品在130℃真空下干燥過(guò)夜。該聚合物在直徑為1英寸的擠出機(jī)中熔融，使用常規(guī)聚合物計(jì)量泵計(jì)量擠出到噴絲組件中，在噴絲組件中聚合物經(jīng)過(guò)50/80碎金屬料(shattered metel)過(guò)濾。然后，該熔體通過(guò)八葉形截面的單孔噴絲板擠出。對(duì)出現(xiàn)的八葉形長(zhǎng)絲使用側(cè)吹驟冷以提供冷卻和穩(wěn)定的紡絲環(huán)境。驟冷設(shè)置在噴絲板表面之下4cm的位置，120cm長(zhǎng)，15cm寬。頂部驟冷流速為30m/m(0.5m/sec)。該220旦的八葉形單絲在繞過(guò)控制卷繞速度的導(dǎo)絲輥組之前用水或紡絲油劑上漿。最后在Sahm筒子絡(luò)絲機(jī)上卷繞。
實(shí)施例1中制備的單絲的力學(xué)性能按照ASTM D3822測(cè)試，結(jié)果列在表I中。為了比較，還按照上述方法使用圓柱噴絲板擠出圓形單絲。圓形長(zhǎng)絲和八葉形長(zhǎng)絲的力學(xué)性能列在表I中。
表I
實(shí)施例2將實(shí)施例1中制備的220旦的八葉形單絲按照下述步驟進(jìn)行熱處理。一段單絲的熱處理是在干燥氮?dú)饬髦辛銖埩ο掳凑湛沙绦蚩刂茰囟确植紨?shù)據(jù)進(jìn)行的。八葉形單絲每次熱處理的可程序控制溫度分布數(shù)據(jù)列在表II中。熱處理八葉形單絲是在10英寸的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度、20％應(yīng)變速率和10長(zhǎng)絲斷裂(filament break)下測(cè)試的。熱處理后，測(cè)試八葉形單絲的力學(xué)性能，結(jié)果列在表II中。為了比較，相似條件下制備的圓形長(zhǎng)絲的力學(xué)性能也列在表II中。
按照實(shí)施例1中相同的方法進(jìn)行測(cè)試。該數(shù)據(jù)說(shuō)明了性能的提高，這種提高是通過(guò)將八葉形單絲進(jìn)行分段熱處理得到的。
表II<
表II中的數(shù)據(jù)清楚地表明，可與圓形長(zhǎng)絲性能相比較的八葉形長(zhǎng)絲可以容易地按照本發(fā)明方法中的條件進(jìn)行制備。
實(shí)施例3除了制備Vectra A聚合物的高旦長(zhǎng)絲之外，實(shí)施例3重復(fù)了實(shí)施例1和2。表III概述了八葉形長(zhǎng)絲的初生性能和熱處理性能。
表III<
實(shí)施例4實(shí)施例4說(shuō)明，同常規(guī)方法制備的圓形長(zhǎng)絲相比，實(shí)施例1中制備的八葉形長(zhǎng)絲通常顯示出優(yōu)異的整理油劑吸收性能。
實(shí)施例1制備了大約200d/f的八葉形長(zhǎng)絲，并用不同含量的整理油劑上漿。所有情況下，如實(shí)施例1所述在紡絲過(guò)程中使用整理油劑。該整理油劑溶解在異丙醇(IPA)溶劑中使用。長(zhǎng)絲干燥后，長(zhǎng)絲上整理油劑吸收的量通過(guò)提取的方法測(cè)試。提取結(jié)果列在表IV中。
表IV 200d/f初生LCP單絲的油劑吸收<
*FOF＝用提取方法測(cè)試的長(zhǎng)絲中油劑的百分含量(重量)預(yù)計(jì)FOF＝紡絲過(guò)程中以溶液方式使用的油劑量，該溶液包括大約10wt％油劑和大約90wt％IPA。表IV中的結(jié)果清楚地表明，本發(fā)明方法制備的八葉形長(zhǎng)絲比常規(guī)方法制備的圓形長(zhǎng)絲具有極為優(yōu)異的油劑滯留量。
實(shí)施例5實(shí)施例5表明，本發(fā)明方法制備的八葉形長(zhǎng)絲與常規(guī)方法制備的圓形長(zhǎng)絲相比，表現(xiàn)出優(yōu)異的粘合性能。
實(shí)施例4中制備的大約200d/f的八葉形長(zhǎng)絲通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方法進(jìn)一步用兩種環(huán)氧基預(yù)浸組合物和兩種間苯二酚甲醛膠乳(RFL)粘合劑配方處理。預(yù)浸組合物A是4.0％重量的環(huán)氧。預(yù)浸組合物B由1.6％重量的環(huán)氧和4.1％重量的嵌段異氰脲酸酯組成。RFL組合物如下對(duì)于RFL-1，甲醛與間苯二酚的摩爾比(F/R)是1.7，樹(shù)脂與膠乳的重量比(R/L)是0.22。對(duì)于RFL-2，甲醛與間苯二酚的摩爾比(F/R)是2.0，樹(shù)脂與膠乳的重量比(R/L)是0.17。RFL-2組合物中也含有10％重量的嵌段異氰脲酸酯。使用H-測(cè)試(峰值)方法測(cè)試RFL處理的長(zhǎng)絲對(duì)橡膠的粘合力。結(jié)果列在表V中。
對(duì)于RFL-1，甲醛與間苯二酚的摩爾比(F/R)是1.7，樹(shù)脂與膠乳的重量比(R/L)是0.22。
對(duì)于RFL-2，甲醛與間苯二酚的摩爾比(F/R)是2.0，樹(shù)脂與膠乳的重量比(R/L)是0.17。RFL-2組合物中也含有約10％重量的嵌段異氰脲酸酯。
使用H-測(cè)試(峰值)方法測(cè)試RFL處理的長(zhǎng)絲對(duì)橡膠的粘合力。結(jié)果列在表V中。
表V 200d/fLCP單絲的橡膠粘合力數(shù)據(jù)
RFL＝間苯二酚甲醛膠乳R1∶F/R＝1.7摩爾比；R/L＝0.22重量比(其中F＝甲醛，R＝間苯二酚)R2∶F/R＝2.0摩爾比；R/L＝0.17重量比；嵌段異氰脲酸酯＝10wt％(其中R＝樹(shù)脂，L＝膠乳)表V中的數(shù)據(jù)清楚地表明，八葉形長(zhǎng)絲與圓形長(zhǎng)絲相比，具有非常優(yōu)異的粘合性能。
盡管本發(fā)明通過(guò)上述一些實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但是這些實(shí)施例并不是用于進(jìn)行限定；而是本發(fā)明包括上述的整個(gè)范圍。在不偏離本發(fā)明精神和范圍的前提下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種改變和實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種制備具有下述性能的熱致變液晶聚合物多葉形長(zhǎng)絲的方法(i)至少大約50旦每單絲的旦數(shù)；(ii)至少大約8克每旦的強(qiáng)度；(iii)至少大約450克每旦的模量；和(iv)至少大約2％的伸長(zhǎng)；所述方法包括下述步驟(a)將熱致變液晶聚合物加熱到熔融轉(zhuǎn)變溫度之上至少大約15℃的溫度形成所述熱致變聚合物的液流；(b)所述液流通過(guò)加熱的安裝有適當(dāng)?shù)亩嗳~形截面噴絲孔的擠出室形成所述聚合物的多葉形長(zhǎng)絲；和(c)以至少大約200米/分的卷繞速度和適當(dāng)?shù)睦毂?DD)卷繞所述長(zhǎng)絲，形成截面基本均一分子取向和旦數(shù)至少為大約50旦每單絲的長(zhǎng)絲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述熱致變液晶聚合物選自全芳族聚酯、芳族-脂肪族聚酯、芳族聚甲亞胺、芳族聚酯酰胺、芳族聚酰胺和芳族聚酯-碳酸酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述熱致變液晶聚合物是全芳族聚酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述聚酯包括主要由重復(fù)單元I和II組成的在溫度低于大約350℃下能夠形成各向異性熔融相的可熔融加工的全芳族聚酯，其中I是
和II是
所述聚酯包括大約10-大約90摩爾％的單元I，和大約10-大約90摩爾％的單元II。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述聚酯包括主要由重復(fù)單元I、II、III和VII組成的在溫度低于大約400℃下能夠形成各向異性熔融相的可熔融加工的全芳族聚酯，其中I是
II是
III是
和VII是
所述聚酯包括大約40-大約70摩爾％的單元I，大約1-大約20摩爾％的單元II，和分別大約14.5-大約30摩爾％的單元III和VII。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述熱致變液晶聚合物是全芳族聚酯酰胺。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述聚酯酰胺包括主要由重復(fù)單元II、III和VI組成的在溫度低于大約360℃下能夠形成各向異性熔融相的可熔融加工的全芳族聚酯酰胺，其中II是
III是
和VI是
其中所述聚酯酰胺包括大約40-大約70摩爾％的單元II，分別大約15-大約30摩爾％的單元III和VI。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述聚酯酰胺包括主要由重復(fù)單元I、II、III、VII和VI組成的在溫度低于大約380℃下能夠形成各向異性熔融相的可熔融加工的全芳族聚酯酰胺，其中I是
II是
III是
VII是
和VI是
其中所述聚酯酰胺包括大約40-大約70摩爾％的單元I，大約1-大約20摩爾％的單元II，大約14.5-大約30摩爾％的單元III，大約7-大約27.5摩爾％的單元VII，和大約2.5-大約7.5摩爾％的單元VI。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述聚酯酰胺包括主要由重復(fù)單元I、II、III、IV、V和VI組成的在溫度低于大約350℃下能夠形成各向異性熔融相的可熔融加工的全芳族聚酯酰胺，其中I是
II是
III是
IV是
V是
和VI是
其中所述聚酯酰胺包括大約40-大約70摩爾％的單元I，大約10-大約20摩爾％的單元II，大約2.5-大約20摩爾％的單元III，大約0-大約3摩爾％的單元IV，大約12.5-大約27.5摩爾％的單元V和大約2.5-大約7.5摩爾％的單元VI。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述熱致變液晶聚合物被加熱到高于熔融轉(zhuǎn)變溫度之上大約20℃-大約50℃。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述噴絲孔是至少為六葉形的多葉形截面。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述噴絲孔是八葉形截面。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述拉伸比為大約4-大約20。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述拉伸比為大約4-大約15。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述多葉形長(zhǎng)絲是多葉形單絲。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中所述長(zhǎng)絲的旦數(shù)為大約100-大約1000旦每單絲。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中所述長(zhǎng)絲的旦數(shù)為大約150-大約500旦每單絲。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中所述長(zhǎng)絲的旦數(shù)為大約180-大約300旦每單絲。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的方法制備的制品。
20.根據(jù)權(quán)利要求4的方法制備的制品。
21.根據(jù)權(quán)利要求5的方法制備的制品。
22.根據(jù)權(quán)利要求7的方法制備的制品。
23.根據(jù)權(quán)利要求8的方法制備的制品。
24.根據(jù)權(quán)利要求9的方法制備的制品。
25.根據(jù)權(quán)利要求17的方法制備的制品。
26.根據(jù)權(quán)利要求18的方法制備的制品。
27.一種制備具有下述性能的熱致變液晶聚合物的熱處理多葉形長(zhǎng)絲的方法(i)至少大約50旦每單絲的旦數(shù)；(ii)至少大約20克每旦的強(qiáng)度；(iii)至少大約600克每旦的模量；和(iv)至少大約3％的伸長(zhǎng)；所述方法包括下述步驟(a)將熱致變液晶聚合物加熱到熔融轉(zhuǎn)變溫度之上大約15℃-大約50℃的溫度形成所述聚合物的液流；(b)擠出所述聚合物液流通過(guò)加熱的至少有一個(gè)多葉形截面的擠出毛細(xì)管的圓柱噴絲板形成多葉形長(zhǎng)絲；(c)以至少大約200米/分的卷繞速度和適當(dāng)?shù)睦毂染砝@所述長(zhǎng)絲，形成截面基本均一分子取向和旦數(shù)為大約50-大約1000旦每單絲的長(zhǎng)絲；和(d)在適當(dāng)溫度和壓力條件下熱處理所述多葉形長(zhǎng)絲足夠長(zhǎng)的時(shí)間，視具體情況而定可以在惰性氣氛中，形成熱處理長(zhǎng)絲。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中所述熱致變液晶聚合物選自(i)主要由重復(fù)單元I和II組成的在溫度低于大約350℃下能夠形成各向異性熔融相的可熔融加工的全芳族聚酯，其中I是
和II是
其中所述聚酯包括大約10-大約90摩爾％的單元I，大約10-大約90摩爾％的單元II；(ii)主要由重復(fù)單元I、II、III和VII組成的在溫度低于大約400℃下能夠形成各向異性熔融相的可熔融加工的全芳族聚酯，其中I是
II是
III是
和VII是
其中所述聚酯包括大約40-大約70摩爾％的單元I，大約1-大約20摩爾％的單元II，和分別大約14.5-大約30摩爾％的單元III和VII；(iii)主要由重復(fù)單元II、I和VI組成的在溫度低于大約360℃下能夠形成各向異性熔融相的可熔融加工的全芳族聚酯酰胺，其中II是
I是
和VI是
其中所述聚酯酰胺包括大約40-大約70摩爾％的單元II，分別大約15-大約30摩爾％的單元I和VI；(iv)主要由重復(fù)單元I、II、III、VII和VI組成的在溫度低于大約380℃下能夠形成各向異性熔融相的可熔融加工的全芳族聚酯酰胺，其中I是
II是
III是
VII是
和VI是
其中所述聚酯酰胺包括大約40-大約70摩爾％的單元I，大約1-大約20摩爾％的單元II，大約14.5-大約30摩爾％的單元III，大約7-大約27.5摩爾％的單元VII，和大約2.5-大約7.5摩爾％的單元VI；(v)主要由重復(fù)單元I、II、III、IV、V和VI組成的在溫度低于大約350℃下能夠形成各向異性熔融相的可熔融加工的全芳族聚酯酰胺，其中I是
II是
III是
IV是
V是
和VI是
其中所述聚酯酰胺包括大約40-大約70摩爾％的單元I，大約10-大約20摩爾％的單元II，大約2.5-大約20摩爾％的單元III，大約0-大約3摩爾％的單元IV，大約12.5-大約27.5摩爾％的單元V和大約2.5-大約7.5摩爾％的單元VI。
29.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中所述噴絲孔是八葉形截面。
30.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中步驟(d)中所述熱處理是在最終溫度為所述熱致變液晶聚合物的熔融轉(zhuǎn)變溫度之下大約15℃的溫度下分段進(jìn)行的。
31.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中所述長(zhǎng)絲的旦數(shù)為大約150-大約500旦每單絲。
32.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中所述長(zhǎng)絲的旦數(shù)為大約180-大約300旦每單絲。
33.根據(jù)權(quán)利要求27的方法制備的制品。
34.根據(jù)權(quán)利要求28的方法制備的制品。
35.根據(jù)權(quán)利要求29的方法制備的制品。
36.根據(jù)權(quán)利要求30的方法制備的制品。
37.根據(jù)權(quán)利要求31的方法制備的制品。
38.一種具有下述性能的熱致變液晶聚合物的初生多葉形長(zhǎng)絲(i)至少大約50旦每單絲的旦數(shù)；(ii)至少大約8克每旦的強(qiáng)度；(iii)至少大約450克每旦的模量；和(iv)至少大約2％的伸長(zhǎng)。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的長(zhǎng)絲，其中所述熱致變液晶聚合物選自(i)主要由重復(fù)單元I和II組成的在溫度低于大約350℃下能夠形成各向異性熔融相的可熔融加工的全芳族聚酯，其中I是
和II是
其中所述聚酯包括大約10-大約90摩爾％的單元I，大約10-大約90摩爾％的單元II；(ii)主要由重復(fù)單元I、II、III和VII組成的在溫度低于大約400℃下能夠形成各向異性熔融相的可熔融加工的全芳族聚酯，其中I是
II是
III是
和VII是
其中所述聚酯包括大約40-大約70摩爾％的單元I，大約1-大約20摩爾％的單元II，和分別大約14.5-大約30摩爾％的單元III和VII；(iii)主要由重復(fù)單元II、I和VI組成的在溫度低于大約360℃下能夠形成各向異性熔融相的可熔融加工的全芳族聚酯酰胺，其中II是
I是
和VI是
其中所述聚酯酰胺包括大約40-大約70摩爾％的單元II，分別大約15-大約30摩爾％的單元I和VI；(iv)主要由重復(fù)單元I、II、III、VII和VI組成的在溫度低于大約380℃下能夠形成各向異性熔融相的可熔融加工的全芳族聚酯酰胺，其中I是
II是
III是
VII是
和VI是
其中所述聚酯酰胺包括大約40-大約70摩爾％的單元I，大約1-大約20摩爾％的單元II，大約14.5-大約30摩爾％的單元III，大約7-大約27.5摩爾％的單元VII，和大約2.5-大約7.5摩爾％的單元VI；(v)主要由重復(fù)單元I、II、III、IV、V和VI組成的在溫度低于大約350℃下能夠形成各向異性熔融相的可熔融加工的全芳族聚酯酰胺，其中I是
II是
III是
IV是
V是
和VI是
其中所述聚酯酰胺包括大約40-大約70摩爾％的單元I，大約10-大約20摩爾％的單元II，大約2.5-大約20摩爾％的單元III，大約0-大約3摩爾％的單元IV，大約12.5-大約27.5摩爾％的單元V和大約2.5-大約7.5摩爾％的單元VI。
40.根據(jù)權(quán)利要求38的長(zhǎng)絲，其中所述長(zhǎng)絲的旦數(shù)為大約100-大約1000旦每單絲。
41.根據(jù)權(quán)利要求38的長(zhǎng)絲，其中所述長(zhǎng)絲的旦數(shù)為大約150-大約500旦每單絲。
42.根據(jù)權(quán)利要求38的長(zhǎng)絲，其中所述長(zhǎng)絲的旦數(shù)為大約180-大約300旦每單絲。
43.一種具有下述性能的熱致變液晶聚合物的熱處理多葉形長(zhǎng)絲(a)至少大約50旦每單絲的旦數(shù)；(b)至少大約20克每旦的強(qiáng)度；(c)至少大約500克每旦的模量；和(d)至少大約3％的伸長(zhǎng)。
44.根據(jù)權(quán)利要求43的長(zhǎng)絲，其中所述熱致變液晶聚合物選自(i)主要由重復(fù)單元I和II組成的在溫度低于大約350℃下能夠形成各向異性熔融相的可熔融加工的全芳族聚酯，其中I是
和II是
其中所述聚酯包括大約10-大約90摩爾％的單元I，大約10-大約90摩爾％的單元II；(ii)主要由重復(fù)單元I、II、III和VII組成的在溫度低于大約400℃下能夠形成各向異性熔融相的可熔融加工的全芳族聚酯，其中I是
II是
III是
和VII是
其中所述聚酯包括大約40-大約70摩爾％的單元I，大約1-大約20摩爾％的單元II，和分別大約14.5-大約30摩爾％的單元III和VII；(iii)主要由重復(fù)單元II、I和VI組成的在溫度低于大約360℃下能夠形成各相異性熔融相的可熔融加工的全芳族聚酯酰胺，其中II是
I是
和VI是
其中所述聚酯酰胺包括大約40-大約70摩爾％的單元II，分別大約15-大約30摩爾％的單元I和VI；(iv)主要由重復(fù)單元I、II、III、VII和VI組成的在溫度低于大約380℃下能夠形成各向異性熔融相的可熔融加工的全芳族聚酯酰胺，其中I是
II是
III是
VII是
和VI是
其中所述聚酯酰胺包括大約40-大約70摩爾％的單元I，大約1-大約20摩爾％的單元II，大約14.5-大約30摩爾％的單元III，大約7-大約27.5摩爾％的單元VII，和大約2.5-大約7.5摩爾％的單元VI；(v)主要由重復(fù)單元I、II、III、IV、V和VI組成的在溫度低于大約350℃下能夠形成各向異性熔融相的可熔融加工的全芳族聚酯酰胺，其中I是
II是
III是
IV是
V是
和VI是
其中所述聚酯酰胺包括大約40-大約70摩爾％的單元I，大約10-大約20摩爾％的單元II，大約2.5-大約20摩爾％的單元III，大約0-大約3摩爾％的單元IV，大約12.5-大約27.5摩爾％的單元V和大約2.5-大約7.5摩爾％的單元VI。
45.根據(jù)權(quán)利要求43的長(zhǎng)絲，其中所述長(zhǎng)絲的旦數(shù)為大約100-大約1000旦每單絲。
46.根據(jù)權(quán)利要求43的長(zhǎng)絲，其中所述長(zhǎng)絲的旦數(shù)為大約150-大約500旦每單絲。
47.根據(jù)權(quán)利要求43的長(zhǎng)絲，其中所述長(zhǎng)絲的旦數(shù)為大約180-大約300旦每單絲。
全文摘要
一種制備熱致變液晶聚合物的高旦初生長(zhǎng)絲和熱處理多葉形長(zhǎng)絲的方法。優(yōu)選實(shí)施方式包括制備少數(shù)全芳族聚酯和聚酯酰胺的初生和熱處理八葉形單絲的方法,包括(a)將熱致變液晶聚合物加熱到熔融轉(zhuǎn)變溫度之上;(b)將所述熔融聚合物通過(guò)安裝有多葉形截面的擠出毛細(xì)管的擠出室形成多葉形長(zhǎng)絲;和(c)將長(zhǎng)絲以適當(dāng)?shù)睦毂染砝@。如此形成的長(zhǎng)絲至少為50旦每單絲并以截面基本均一分子取向?yàn)樘卣?。該長(zhǎng)絲可分段進(jìn)行熱處理形成具有優(yōu)異拉伸性能的長(zhǎng)絲。初生長(zhǎng)絲和熱處理長(zhǎng)絲都具有可與圓形長(zhǎng)絲相媲美的極為優(yōu)異的拉伸性能。
文檔編號(hào)D01F6/82GK1254035SQ9911857
公開(kāi)日2000年5月24日 申請(qǐng)日期1999年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月10日
發(fā)明者J·A·夫林特, M·J·加菲, M·I·海德, J·J·迪巴斯, J·E·克尼塔 申請(qǐng)人:塞拉尼斯阿希德特Llc公司