制备单丝的方法及该单丝的用图
【技术领域】
[0002] 本发明设及一种由热塑性聚合物材料制备至少一种单丝的方法。本发明还设及该 单丝的用途。
【背景技术】
[0003] 单丝用于例如制造人造草皮。其它用途包括例如用于假发的人造毛发W及用于软 刷或硬刷的髪毛。
[0004] 人造草皮用于例如宾馆设施的室外区域中或运动场地上。根据运动场地上进行的 运动的种类，人造草皮纤维的弯曲恢复性和滑动性特别重要。目前，人造草皮纤维利用聚締 控，其具有良好的滑动性，但是弯曲恢复性差。另外，已知使用聚酷胺制造具有良好弯曲恢 复性的人造草皮。聚酷胺用于例如曲棍球场的人造草皮。然而，聚酷胺具有滑动性差的缺 点。为了确保可接受的摩擦系数值，装有由聚酷胺纤维构成的人造草皮的板球场或场地必 须定期诱水。
[0005] 为了改善人造草皮表面的性质，目前研究特别是集中于不同的纤维几何形状；不 同纤维簇的组合；或者使用共挤出多聚合物纤维。然而，运些方案仅解决了主要需求的部分 方面，所述需求为摩擦小、弯曲恢复性好和成本低。
[0006] 利用聚締控的人造草皮仍然不具有理想的弯曲恢复性，尽管合成草皮单丝的几何 结构已优化。相比而言，聚酷胺显示出高的摩擦系数值，当场地、板球场或球场没有充分并 均匀地诱水时，运可能会造成运动员受伤。类似地，使用不同的纤维制造人造草皮没有得到 期望的性能特征，因为弯曲恢复性和摩擦特征主要地由较长纤维决定。
[0007] 目前，使用共挤出纤维制造人造草皮从经济上来说是没有吸引力的。
【发明内容】
[000引本发明的一个目的是提供一种制备具有如在例如制备人造草皮中所期望的良好 弯曲恢复性和良好滑动性的单丝的方法，
[0009] 我们发现通过由热塑性聚合物材料制备至少一种单丝的方法可实现运一目的，所 述热塑性聚合物材料包括至少一种聚醋W及纳米颗粒和任选地其它添加剂作为组分，所述 方法包括将所述组分W混合物的形式或分别地加入到挤出机中，并且首先挤出所述热塑性 聚合物材料的线，冷却并拉伸，最后在40至120°C的溫度下热调节0.Ol至10分钟。
[0010] 根据本发明制备的单丝的一个优点是，其即使与聚酷胺相比也具有改善的弯曲恢 复性。另外，单丝中的纳米颗粒降低了热塑性聚合物材料的摩擦系数值。因此，得到的单丝 可W特别地用于需要具有良好弯曲恢复性和低摩擦系数的纤维的应用中。
【具体实施方式】
[0011] 用于制备单丝的聚合物材料包括优选为10 %至99. 99 %重量、更优选为50 %至 99. 8%重量，并且特别是80%至99. 5%重量的聚醋。还包括优选0.Ol%至50%重量的纳 米颗粒，更优选0. 2%至10%重量并且特别是0. 5%至5%重量的纳米颗粒。其它添加剂的 比例优选为0%至60 %重量，更优选为1%至40 %重量，并且特别是2%至20%重量。
[0012] 热塑性聚合物材料中的聚醋优选为基于芳香族二簇酸和脂肪族或芳香族二径基 化合物的聚醋。
[0013] 优选的聚醋是聚亚烷基对苯二甲酸醋，特别是在醇部分中具有2至10个碳原子的 聚亚烷基对苯二甲酸醋。
[0014] 运样的聚亚烷基对苯二甲酸醋是本身已知的，且在文献中有描述。其主链包括一 个来自芳香族二簇酸的芳环。所述芳环也可W是被取代的，例如被面素比如氯和漠，或被Cl 至C4烷基比如甲基、乙基、异丙基或正丙基或正下基、异下基或叔下基所取代。
[0015] 运些聚亚烷基对苯二甲酸醋可通过芳香族二簇酸、其醋或其它成醋衍生物与脂肪 族二径基化合物W常规方式反应而获得。
[0016] 优选的二簇酸包括2,6-糞二甲酸、对苯二甲酸和间苯二甲酸或其混合物。至多 30mol%，且优选不超过IOmol%的芳香族二簇酸可W被脂肪族或脂环族二簇酸，比如己二 酸、壬二酸、癸二酸、十二烧二酸和环己烧二簇酸替代。
[0017] 对于所述脂肪族二径基化合物，优选具有2至6个碳原子的二醇，特别是1，2-乙 二醇、1，3-丙二醇、1，4-下二醇、1，6-己二醇、1，4-己二醇、1，4-环己二醇、1，4-环己二甲 醇和新戊二醇，或其混合物。
[0018] 特别优选的聚醋包括来源于具有2至6个碳原子的烧二醇的聚亚烷基对苯二甲酸 醋。其中特别是优选聚对苯二甲酸乙二醋、聚对苯二甲酸丙二醋和聚对苯二甲酸下二醋，或 其混合物。进一步优选聚对苯二甲酸乙二醋和/或聚对苯二甲酸下二醋，其包含至多1%重 量、优选至多0. 75%重量的1，6-己二醇和/或2-甲基-1，5-戊二醇作为其它单体单元。 极特别优选聚对苯二甲酸下二醋。
[0019] 根据ISO1628,在苯酪/邻-二氯苯混合物（在25°C下，重量比1:1)中的0.5% 重量的溶液中测得的聚醋的粘数通常为50至220,优选80至160。特别是优选簇基端基含 量为至多lOOmeq/kg聚醋、优选至多50meq/kg聚醋和特别是至多40meq/kg聚醋的聚醋。运 类聚醋可例如按照DE-A44Ol055的方法获得。所述簇基端基含量通常通过滴定法，例如 电势测定法测定。
[0020] 还有利的是使用阳T回收物，也称为PET废料，如果合适，将其与聚亚烷基对苯二 甲酸醋比如聚对苯二甲酸下二醋混合。
[0021] 回收物通常为：
[0022] 1)被称为工业用后回收物的那些回收物：其为在缩聚或加工期间产生的生产废 料，例如注塑中的烙渣、注塑或挤出中的开车材料、或来自挤出片材或膜的边缘修整料。
[0023] 2)消耗者用后的回收物：其为在消耗者使用之后所收集和处理的塑料物品。矿泉 水、软饮料和果汁所用的吹塑的PET瓶就数量而言无疑为主要物品。
[0024] 运两种回收物可W是再粉碎的形式或粒状的形式。在后一情形下，将粗回收物进 行分离，并清洗，然后进行烙化，并使用挤出机制粒。运通常便于处理和自由流动，W及在其 他加工步骤中计量加入。
[00巧]不仅可W使用粒状形式的回收物，而且可W使用再粉碎形式的回收物，在运种情 况下，边缘长度不应超过10mm，优选小于8mm。
[00%] 因为聚醋在加工期间会发生水解分裂（由于微量的水分），因此建议预干燥所述 回收物。干燥之后的残留水分含量优选为<0. 2%，特别是<0. 05%。
[0027] 提及的另一组是由芳香族二簇酸和芳香族二径基化合物得到的全芳香族聚醋。
[0028] 合适的芳香族二簇酸是之前针对聚亚烷基对苯二甲酸醋描述的化合物。优选使用 5至IOOmol%的间苯二甲酸和0至95mol%的对苯二甲酸的混合物，特别是从约80%的对 苯二甲酸与20%的间苯二甲酸的混合物至运两种酸基本等量的混合物。
[0029] 所述芳香族二径基化合物优选具有通式
[0030]
[0031] 其中Z为具有至多8个碳原子的亚烷基或环亚烷基、具有至多12个碳原子的亚芳 基、幾基、横酷基、氧原子或硫原子或化学键，m为0至2。所述化合物的亚苯基也可W具有 有Ci-C(3烷基或烷氧基W及氣、氯或漠取代基。
[0032] 对于运些化合物的母体结构，可提及的有例如
[0033] 二径基联苯，
[0034] 二（径苯基）烧控，
[0035] 二（径苯基）环烧控，
[0036] 二（径苯基）硫酸，
[0037] 二（径苯基）酸，
[00測二（径苯基）酬，
[0039] 二（径苯基）亚讽， W40]a，a' -二（径苯基）二烷基苯， 阳OW 二（径苯基）讽，
[0042] 二（径基苯甲酯基）苯， 柳43] 间苯二酪，和
[0044] 氨酿，W及其环烷基化衍生物或环面代衍生物。 阳〇45] 其中，优选
[0046] 4, 4,-二径基联苯，
[0047] 2, 4-二（4，-径苯基）-2-甲基下烧 W48]a，a' -二（4-径苯基）-对-二异丙基苯， W例 2, 2-二（3' -甲基-4' -径苯基）丙烷，和
[0050] 2, 2-二（3,-氯-4,-径苯基）丙烷，
[00川 W及，特别是
[0052] 2,2-二（4'-径苯基）丙烷
[0053]2, 2-二（3'，5-二氯二径苯基）丙烷，
[0054] 1，1-二（4' -径苯基）环己烧，
[0055] 3, 4' -二径基二苯甲酬，
[0056] 4, 4' -二径基二苯讽，和
[0057]2, 2-二（3'，5' -二甲基-4' -径苯基）丙烷
[0058] 或其混合物。
[0059] 应认识到也可W使用聚亚烷基对苯二甲酸醋和全芳香族聚醋的混合物。它们通常 包括20 %至98 %重量的聚亚烷基对苯二甲酸醋和2 %至80 %重量的全芳香族聚醋。
[0060] 应认识到也可W使用聚醋嵌段共聚物，比如共聚酸醋。该类产物是本身已知的，且 在文献例如US-A3651014中有描述。相应产物也可市售获得，例如HytrelR值证ont)。
[0061] 用于本发明的目的的聚醋也包括不含面素的聚碳酸醋。合适的不含面素的聚碳酸 醋的实例为基于如下通式的二酪的那些：
[0062]
阳06引其中Q为单键、C產CS亚烷基、C2至C3烧叉、C3至Ce环烧叉、Ce至C12亚芳基 或-〇-、-S-或-S〇2-，m为0至2的整数。 W64] 所述二酪也可在其亚苯基基团上具有取代基，比如Cl至Ce烷基或C1至Ce烷氧基。 W65] 优选的所述式的二酪的实例为氨酿、间苯二酪、4,4'-二径基联苯、2, 2-二 (4-径苯基）丙烷、2,4-二（4-径苯基）-2-甲基下烧、1，1-二（4-径苯基）环己烧。特 别优选2, 2-二（4-径苯基）丙烷和1，1-二（4-径苯基）环己烧，W及1，1-二（4-径苯 基）-3, 3, 5-二甲基环己烧。
[0066] 热塑性聚合物材料中的纳米颗粒优选使用OH数为1至600mgKOH/g聚碳酸醋的 高度支化的或超支化的聚碳酸醋（根据DIN53240第2部分）、AxBy型高度支化的或超支 化的聚醋（其中X为至少1.l，y为至少2. 1)、金属氧化物、半金属氧化物，及其混合物。所 述纳米颗粒还可W包括其它添加剂。
[0067] 对于本发明，高度支化的或超支化的聚碳酸醋是未交联的大分子，其具有径基和 碳酸醋基，并且同时具有结构和分子的不均一性。首先，它们可W类似于树枝状聚合物由中 屯、分子开始进行构建，但具有不均匀的支链链长。它们也可W构建成具有官能侧基的线性 结构，或者它们可W结合运两种极端情形，具有直链和支化部分。对于树枝状聚合物和超 支化聚合物的定义，另外参见P.J.Flory,J.Am.化em.Soc. 1952, 74, 2718和H.化巧等人， Qiem.Eur.J. 2000, 6,No. 14, 2499。
[0068]在本发明的上下文中，"超支化的"应理解为指支化度值B)，即每个分子中的树枝 状连接的平均数加端基的平均数，为10至99. 9 %，优选20至99 %，更优选20至95 %。
[0069] 在本发明的上下文中，"树枝状的"应理解为指支化度为99. 9至100%。对于"支 化度"的定义，参见H.化巧等人，ActaPolym. 1997, 48, 30。
[0070] 所述的物质的支化度值B)定义为
阳072] 其中T为各物质的大分子中的末端单体单元的平均数，Z为其中支链单体单元的 平均数，L为其中直链单体单元的平均数。
[0073] 高度支化的或超支化的聚碳酸醋的数均分子量Mn优选为100至15000,优选为