聚酰胺組合物和方法
【專利說明】聚酰胺組合物和方法
[0001] 發明背景
[0002] 多年以來，已存在許多用于將聚醚片段并入聚酰胺中的方法，并且目標是改善由 所述聚酰胺制成的紗的性質。用于服裝應用中的尼龍紗（nylon yarn)的所需親水性往往 是通過并入氧化乙烯（-OCH2CH2-)重復單元來賦予。已進行了大量研究，發現在聚酰胺聚合 物骨架中氧化乙烯重復單元的合適的平衡。因此，所述改性聚合物可要求改變的聚合條件 并且紡紗條件不可容易地預測或容易地適合于常規紡紗器材。
[0003] 在 20 世紀 80 年代，Allied 介紹了一種基于 15wt% Jeffemine? m)-2001/ 尼龍 6(聚己酰胺）的商標名為HydrofH⑧尼龍的親水性尼龍。所述聚合物是通過將己內酰胺與 5%氨基己酸（用于誘導聚合）和Jeffamine_? ED-2001在255°c下一起加熱來制備。將聚 合物擠壓成團塊之后，將聚合物組合物在100°C下水萃取5次以移除殘余己內酰胺并且然 后干燥16小時。相對于基于尼龍6,6的聚合物，對任何基于尼龍6的聚合物來說所述提取 和干燥是典型的缺點。
[0004] 在一種已知方法中，使用來自 Arkema Inc，（King of Prussia，Pennsylvania， USA)的PEBAX?系列熱塑性彈性體，使聚醚二醇（具有羥基端基的聚醚）與二酸（例如， 己二酸）和尼龍聚合物單體（例如，尼龍66"鹽"、己內酰胺、氨基酸）反應。所得尼龍聚合 物是聚醚酯酰胺。這些物質是用酯基連接在一起的聚醚與聚酰胺的嵌段共聚物。所述聚合 物是使用高真空（< 10托）縮聚方法制備。已知所述聚合物中形成的酯鍵易于水解，并且 因此，需要真空干燥至非常低的含水量。
[0005] 另外，W02003/044263中描述了由包括用于改善水分輸送的聚酰胺處理劑的合成 纖維襯底形成的經處理的紡織品物品。聚酰胺處理劑包含疏水性組分和親水性組分。在其 中描述的一個實施方案中，疏水性組分占聚酰胺處理劑的約19%與95% (摩爾百分比）之 間。此外，聚酰胺處理劑可包括有效量的氧化烯衍生物、醚鍵以及氧化烯衍生物和醚鍵中的 任一種。
[0006] 在另一種方法中，所用的聚醚在聚醚鏈的每個末端具有胺端基。當此聚醚二胺與 二酸（例如，己二酸）和尼龍單體（尼龍66鹽或己內酰胺）反應時，所得聚合物是聚醚酰 胺。再次，它們是聚醚和聚酰胺的嵌段共聚物，但現在用酰胺鍵連接。當沒有酯基存在時， 聚合可能沒那么麻煩并且一般不使用高真空。然而，聚醚的并入可能具挑戰性，包括聚合物 組合物不一致、方法性質欠佳等。舉例來說，所述聚醚酰胺可能不提供用于后續加工成紗的 可紡組合物。
[0007] 因此，合成聚酰胺組合物仍舊有待研究和發展。
[0008] 發明概述
[0009] 本文的公開內容涉及合成的聚酰胺組合物和其制備方法。一般來說，本發明的聚 酰胺組合物包括聚醚片段和尼龍。
[0010] 特別地，本發明的一個方面是一種聚酰胺，其中聚酰胺包含尼龍和聚醚二胺，聚醚 二胺的分子量是至少1500,并且胺氫當量（AHEW)比聚醚二胺的理想化AHEW高小于10%， 并且優選其中聚酰胺的回潮率在約10%至約30%范圍內。
[0011] 在另一個方面中，本發明涉及一種用于制備聚酰胺的方法，其包括使二酸、聚醚二 胺以及尼龍鹽接觸；形成混合物；在密閉容器中加熱混合物至足以引起混合物聚合的溫度 和自生壓力；以及形成聚酰胺；優選其中聚酰胺的特點在于回潮率是約10%至約30%。
[0012] 在另一個方面中，本發明涉及一種包含聚酰胺的非服裝紡織品用紗，所述聚酰胺 包含尼龍和聚醚二胺，聚醚二胺的分子量是至少1500,并且胺氫當量（AHEW)比聚醚二胺的 理想化AHEW高小于10%，并且優選其中聚酰胺的回潮率值在約10%至約30%范圍內。
[0013] 在一個實施方案中，本發明的非服裝紡織品用紗是一種紡織品用紗，其適合用于 并且限于制備除服裝紡織品或服裝織物以外的紡織品或織物。在一個實施方案中，本發明 的非服裝紡織品用紗僅用于制備除服裝紡織品或織物以外的紡織品或織物。
[0014] 在另一個方面中，本發明涉及一種非服裝紡織品或織物。
[0015] 在另一個方面中，本發明提供本文所公開的紗用于制備非服裝紡織品或織物的目 的的用途。
[0016] 附圖簡述
[0017] 圖1是根據本公開的一個實施方案的聚酰胺的差示掃描量熱法（DSC)曲線。
[0018] 圖2是根據本公開的一個實施方案的聚酰胺的差示掃描量熱法（DSC)曲線。
[0019] 圖3是根據本公開的一個實施方案的聚酰胺的差示掃描量熱法（DSC)曲線。
[0020] 圖4是根據本公開的一個實施方案的聚酰胺的差示掃描量熱法（DSC)曲線。
[0021] 圖5是根據本公開的一個實施方案的聚酰胺的差示掃描量熱法（DSC)曲線。
[0022] 圖6是根據本公開的一個實施方案的聚酰胺的差示掃描量熱法（DSC)曲線。
[0023] 圖7是根據本公開的一個實施方案的聚酰胺的差示掃描量熱法（DSC)曲線。
[0024] 圖8是顯示根據本發明的聚酰胺的水分吸收的曲線。
[0025] 應注意，所述圖式僅僅是例示本發明的若干實施方案并且因而不意在限制本發明 范圍。
[0026] 發明詳述
[0027] 雖然以下詳細描述含有用于說明目的的許多細節，但本領域普通技術人員將了解 對以下細節的許多變化和變更均在本文所公開的實施方案的范圍內。
[0028] 因此，闡述以下實施方案，而未損失對任何所要求的發明的任何概括性并且未對 任何所要求的發明形成限制。在更詳細地描述本公開之前，應了解本公開不限于所描述的 特定實施方案，因為這可能變化。還應了解，本文所用的術語是僅出于描述特定實施方案的 目的，并且不旨在具限制性，因為本公開的范圍將僅由所附權利要求書限制。除非另外定 義，否則本文所用的所有技術和科學術語具有與本公開所屬領域普通技術人員通常所理解 相同的含義。
[0029] 除非上下文另有明確規定，否則如本說明書和隨附權利要求書中所用，單數形式 "一種（a/an) "和"該"包括復數指示物。因此，舉例來說，提到"一種聚酰胺"包括多種聚酰 胺。
[0030] 在本公開中，"包含了"、"包含著"、"含有"以及"具有"等可具有美國專利法中 賦于它們的含義并且可意指"包括了"、"包括著"等，并且通常解釋為開放性術語。術語 "由...組成"是封閉性術語，并且僅包括具體列出的組分、結構、步驟等，并且其是根據美國 專利法。"基本上由...組成"等在應用于本公開所涵蓋的方法和組合物時是指像本文所公 開的組合物那樣的組合物，但其可含有其它結構基團、組合物組分或方法步驟。然而，與本 文所公開的相應組合物或方法相比，所述其它結構基團、組合物組分或方法步驟等不實質 上影響所述組合物或方法的基本和新穎特征。在其它細節中，"基本上由...組成"等在應 用于本公開所涵蓋的方法和組合物時具有美國專利法中所賦予的含義并且所述術語是開 放性的，其允許存在超出所列舉的項（例如，痕量污染物、不與聚合物或反應形成聚合物的 組分反應的組分等），只要所列舉的項的基本或新穎特征不因存在超出所列舉的項而變化， 但排除現有技術實施方案。當使用像"包含"或"包括"等開放性術語時，應了解還將提 供對"基本上由...組成"措辭以及"由...組成"措辭的直接支撐，如同明確地陳述一般。
[0031] 術語胺氫當量（AHEW)定義為聚醚胺的分子量除以每個分子的活性胺氫的數目。 為進行說明，平均分子量是2000并且所有聚醚末端是胺端因此貢獻每個分子4. 0活性胺氫 的理想化聚醚二胺的AHEW將是500g/當量。如果為了比較，10%的末端事實上是羥基而非 胺，那么將存在僅每個分子3. 6活性胺氫并且聚醚胺的AHEW將為556g/當量。給定聚醚胺 的每個分子的活性胺氫并且因此AHEW的數目可根據本領域中已知和常規技術來計算，然 而其優選使用ISO 9702中所描述的程序通過測定氨基含氮量來計算。
[0032] 術語"脂肪族基"是指飽和或不飽和直鏈或分枝鏈烴基并且涵蓋例如烷基、烯基以 及炔基。
[0033] 術語"烷基（alk或alkyl) "是指具有1至12個碳原子（例如1至8個碳原子）的 直鏈或分枝鏈烴基，諸如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、戊基、己基、 庚基、正辛基、十二基、十八基、戊基、2-乙基己基等。除非另外說明，否則烷基任選被一個 或多個選自以下的基團取代：芳基（任選被取代）、雜環基（任選被取代）、碳環基（任選被 取代）、鹵基、羥基、受保護的羥基、烷氧基（例如，Cl至C7)(任選被取代）、酰基（例如，Cl 至C7)、芳氧基（例如，Cl至C7)(任選被取代）、烷基酯（任選被取代）、芳基酯（任選被取 代）、烷酰基（任選被取代）、芳酰基（任選被取代）、羧基、受保護的羧基、氰基、硝基、氨基、 被取代的氨基、（單取代）氨基、（雙取代）氨基、受保護的氨基、酰胺基、內酰胺、脲、尿烷、 磺酰基等。
[0034] 術語"烯基"是指具有2至12個碳原子（例如2至4個碳原子）以及至少一個碳 碳雙鍵（順式或反式）的直鏈或分枝鏈烴基，諸如乙烯基。除非另外說明，否則烯基任選被 一個或多個選自以下的基團取代：芳基（包括被取代的芳基）、雜環基（包括被取代的雜環 基）、碳環基（包括被取代的碳環基）、齒基、羥基、烷氧基（任選被取代）、芳氧基（任選被 取代）、烷基酯（任選被取代）、芳基酯（任選被取代）、烷酰基（任選被取代）、芳酰基（任 選被取代）、氰基、硝基、氨基、被取代的氨基、酰胺基、內酰胺、脲、尿烷、磺酰基等。
[0035] 術語"炔基"是指具有2至12個碳原子（例如2至4個碳原子）以及至少一個碳 碳三鍵的直鏈或分枝鏈烴基，諸如乙炔基。除非另外說明，否則炔基任選被一個或多個選自 以下的基團取代：芳基（包括被取代的芳基）、雜環基（包括被取代的雜環基）、碳環基（包 括被取代的碳環基）、齒基、羥基、烷氧基（任選被取代）、芳氧基（任選被取代）、烷基酯（任 選被取代）、芳基酯（任選被取代）、烷酰基（任選被取代）、芳酰基（任選被取代）、氰基、 硝基、氨基、被取代的氨基、酰胺基、內酰胺、脲、尿烷、磺酰基等。
[0036] 在合成方法的情形下，諸如"適合于提供"、"足以引起"或"足以產生"等短語是指 與時間、溫度、溶劑、反應物濃度等有關的反應條件，實驗者對這些反應條件進行改變以提 供反應產物的適用質量或產率是在一般技術內的。所需反應產物未必是僅有的反應產物或 起始物質未必被完全消耗，前提條件是所需反應產物可分離或以其它方式進一步使用。
[0037] 應注意，比率、濃度、量以及其它數值數據在本文中可以范圍格式表達。應了解，所 述范圍格式是出于方便和簡短而使用，并且因此，應以靈活方式解釋為不僅包括明確敘述 為范圍的限值的數值，而且包括所述范圍內涵蓋的所有單個數值或子范圍，如同每個數值 和子范圍均包括"約'X'至約'y'"一般。為了說明，濃度范圍"約0. 1%至約5%"應解釋 為不僅包括明確敘述的約〇. lwt%至約5wt%的濃度，而且包括所指示范圍內的單個濃度 (例如，1%、2%、3%以及4%)和子范圍（例如，0.5%、1.