聚酰胺-聚苯醚纖維、制品、組合物及方法
【專利說明】聚酰胺-聚苯醚纖維、制品、組合物及方法
【背景技術(shù)】
[0001] 尼龍纖維（包括由稱為聚酰胺_6和聚酰胺-6, 6的尼龍制成的那些）被廣泛用于 地毯、繩索、服裝、降落傘、和汽車輪胎的各種應(yīng)用中。然而，對于一些應(yīng)用，特別是工業(yè)應(yīng)用 如工業(yè)地毯和耐熱性防護(hù)服，存在對于表現(xiàn)出增強(qiáng)的阻燃性的尼龍纖維的需要。并且，雖然 將阻燃添加劑添加至尼龍組合物是已知的，但是這種添加劑可能作為足夠大而干擾細(xì)纖維 紡絲的顆粒不良地分散在尼龍中。仍然存在對于適用于形成具有不同厚度的纖維（包括細(xì) 纖維）的阻燃尼龍組合物的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 一個(gè)實(shí)施方式是包括包含熔融共混以下的產(chǎn)物的組合物的纖維：58至93. 9重量 百分?jǐn)?shù)的選自由聚酰胺-6、聚酰胺_6, 6、和它們的組合組成的組的聚酰胺；5至35重量百 分?jǐn)?shù)的聚苯醚；1至10重量百分?jǐn)?shù)的包含金屬二烷基次膦酸鹽的阻燃劑；和〇. 1至2重量 百分?jǐn)?shù)的用于聚酰胺和聚苯醚的相容劑（相容性試劑、增容劑，compatibilizing agent); 其中，所有重量百分?jǐn)?shù)是基于組合物的總重量；其中，組合物不包含聚苯醚-聚硅氧烷嵌段 共聚物；并且其中，組合物包含包括聚酰胺的連續(xù)相和包括聚苯醚的分散相；其中，基于分 散相顆粒的數(shù)目，分散相包括具有由掃描電子顯微鏡測量的小于或等于〇. 9 μπι2的平均截 面積的分散相顆粒。
[0003] 另一個(gè)實(shí)施方式是包含纖維的紗線。
[0004] 另一個(gè)實(shí)施方式是包含纖維的織物。
[0005] 另一個(gè)實(shí)施方式是包含纖維的制品。
[0006] 另一個(gè)實(shí)施方式是包含熔融共混以下的產(chǎn)物的組合物：58至93. 9重量百分?jǐn)?shù)的 選自由聚酰胺-6、聚酰胺_6, 6、和它們的組合組成的組的聚酰胺；5至35重量百分?jǐn)?shù)的聚 苯醚；1至10重量百分?jǐn)?shù)的包含金屬二烷基次膦酸鹽的阻燃劑；和0. 1至2重量百分?jǐn)?shù)的 用于聚酰胺和聚苯醚的相容劑；其中，所有重量百分?jǐn)?shù)是基于組合物的總重量；其中，組合 物不包含聚苯醚-聚硅氧烷嵌段共聚物；并且其中，組合物包括包含聚酰胺的連續(xù)相和包 含聚苯醚的分散相；其中，基于分散相顆粒的數(shù)目，分散相顆粒具有由掃描電子顯微鏡測量 的小于或等于〇. 9 μπι2的平均截面積。
[0007] 另一個(gè)實(shí)施方式是形成組合物的方法，該方法包括：熔融共混58至93. 9重量百分 數(shù)的選自由聚酰胺-6、聚酰胺_6, 6、和它們的組合組成的組的聚酰胺；5至35重量百分?jǐn)?shù) 的聚苯醚；1至10重量百分?jǐn)?shù)的包含金屬二烷基次膦酸鹽的阻燃劑；和0. 1至2重量百分 數(shù)的用于聚酰胺和聚苯醚的相容劑，以形成組合物；其中，所有重量百分?jǐn)?shù)是基于組合物的 總重量；其中，組合物不包含聚苯醚-聚硅氧烷嵌段共聚物；并且其中，組合物包含包括聚 酰胺的連續(xù)相和包括聚苯醚的分散相；其中，分散相包括具有由掃描電子顯微鏡測量的小 于或等于0. 9 μπι2的平均截面積的顆粒。
[0008] 以下詳細(xì)描述了這些和其它實(shí)施方式。
【附圖說明】
[0009] 圖1是比較例9的組合物的樣品的掃描電子顯微照片。
[0010] 圖2是實(shí)施例2的組合物的樣品的掃描電子顯微照片。
[0011] 圖3是比較例5的組合物的樣品的掃描電子顯微照片。
[0012] 圖4是纖維紡絲裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 本發(fā)明人已知確定，可以由通過熔融共混特定量的聚酰胺、聚苯醚、包含金屬次膦 酸鹽的阻燃劑、和相容劑制備的組合物制備阻燃尼龍纖維。組合物具有包括聚酰胺的連續(xù) 相和包括聚苯醚的分散相。該分散相包括不干擾纖維熔融紡絲的小顆粒。雖然不希望受任 何具體操作理論的約束，但是本發(fā)明人相信有助于該方法對于熔融紡絲阻燃纖維的改善能 力的一個(gè)因素是改善金屬次膦酸鹽阻燃劑的分散性，繼而改善纖維紡絲并且減少熔融紡絲 裝置中過濾器的堵塞。認(rèn)為有助于改善熔融紡絲的另一個(gè)因素是相對于包含金屬二烷基次 膦酸鹽但是缺乏聚苯醚的聚酰胺組合物降低的金屬二烷基次膦酸鹽阻燃劑的濃度。聚苯醚 出乎意料地有助于金屬二烷基次膦酸鹽在聚酰胺中的分散。所以，該組合物纖維紡絲的優(yōu) 勢是大于基于阻燃劑和聚苯醚的添加劑的作用（每個(gè)都是在沒有另一個(gè)的情況下使用）所 期望的的優(yōu)勢。
[0014] -個(gè)實(shí)施方式是包括包含熔融共混以下的產(chǎn)物的組合物的纖維：58至93. 9重量 百分?jǐn)?shù)的選自由聚酰胺-6、聚酰胺_6, 6、和它們的組合組成的組的聚酰胺；5至35重量百 分?jǐn)?shù)的聚苯醚；1至10重量百分?jǐn)?shù)的包含金屬二烷基次膦酸鹽的阻燃劑；和〇. 1至2重量 百分?jǐn)?shù)的用于聚酰胺和聚苯醚的相容劑；其中，所有重量百分?jǐn)?shù)是基于組合物的總重量； 其中，組合物不包含聚苯醚-聚硅氧烷嵌段共聚物；并且其中，組合物包含包括聚酰胺的連 續(xù)相和包括聚苯醚的分散相；其中，基于分散相顆粒的數(shù)目，分散相包括具有由掃描電子顯 微鏡測量的小于或等于〇. 9 μm2的平均截面積的分散相顆粒。
[0015] 該方法使用選自由聚酰胺-6、聚酰胺-6, 6和它們的組合組成的組的聚酰胺。在一 些實(shí)施方式中，聚酰胺是聚酰胺-6, 6。在一些實(shí)施方式中，聚酰胺具有根據(jù)ASTM D789-07el 在90%的甲酸中測量的約20至約50,尤其是約25至約45,更尤其是約30至約40的相對 粘度。在一些實(shí)施方式中，聚酰胺具有通過用鹽酸滴定所確定的小于100微當(dāng)量胺端基濃 度/克聚酰胺的胺端基濃度。胺端基濃度可以是每克約20至100微當(dāng)量，尤其是每克約30 至約80微當(dāng)量，更尤其是每克約40至約70微當(dāng)量?？梢酝ㄟ^將聚酰胺溶解在合適的溶劑 中，并且使用合適的指示方法用0.01標(biāo)準(zhǔn)的鹽酸（HCl)溶液滴定確定胺端基含量?；谔?加至樣品的HCl溶液的體積、用于空白的HCl的體積、HCl溶液的摩爾濃度、和聚酰胺樣品 的重量計(jì)算胺端基的量。聚酰胺-6和聚酰胺_6, 6由許多來源可商業(yè)獲得，并且用于制備 它們的方法是已知的。
[0016] 基于組合物的總重量（其相當(dāng)于熔融共混形成組合物的組分的總重量），以約58 至約93. 9重量百分?jǐn)?shù)的量使用聚酰胺。在這個(gè)范圍內(nèi)，聚酰胺的量可以是約60至約85重 量百分?jǐn)?shù)，尤其是約65至約80重量百分?jǐn)?shù)，更尤其是約70至約80重量百分?jǐn)?shù)。
[0017] 除了聚酰胺，該方法使用聚苯醚。合適的聚苯醚包括包含具有下式的重復(fù)結(jié)構(gòu)單 元的那些：
[0018]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種纖維，包括包含熔融共混以下的產(chǎn)物的組合物： 58至93. 9重量百分?jǐn)?shù)的選自由聚酰胺-6、聚酰胺-6, 6、和它們的組合組成的組的聚酰 胺； 5至35重量百分?jǐn)?shù)的聚苯醚； 1至10重量百分?jǐn)?shù)的包含金屬二烷基次膦酸鹽的阻燃劑；和 0. 1至2重量百分?jǐn)?shù)的用于所述聚酰胺和所述聚苯醚的相容劑； 其中，所有重量百分?jǐn)?shù)是基于所述組合物的總重量； 其中，所述組合物不包含聚苯醚-聚硅氧烷嵌段共聚物；并且 其中，所述組合物包含包括所述聚酰胺的連續(xù)相和包括所述聚苯醚的分散相；其中，基 于分散相顆粒的數(shù)目，所述分散相包括具有由掃描電子顯微鏡測量的小于或等于〇. 9 y m2 的平均截面積的分散相顆粒。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維，其中，所述平均截面積與小于或等于0. 9 y m2的標(biāo)準(zhǔn)偏 差相關(guān)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維，其中，所述熔融共混包括 熔融共混所述聚苯醚、所述阻燃劑、和所述相容劑與基于所述聚酰胺的重量15至70重 量百分?jǐn)?shù)的所述聚酰胺，以形成中間組合物；以及 熔融共混所述中間組合物與剩余的所述聚酰胺，以形成所述組合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維，其中，所述聚苯醚和所述聚酰胺以5. 06:94. 94至 25:75的重量比存在。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維，其中，所述阻燃劑由所述金屬二烷基次膦酸鹽組