专利名称：聚酰胺热熔胶配方的确定方法
技术领域：
本发明属于聚酰胺热熔胶的制备方法，具体地说是涉及服装用聚酰胺热熔胶的原料配方的确定方法。
2、背景技术聚酰胺热熔胶(PA)是多种脂肪二羧酸与脂肪二胺等共缩聚得到的一种热熔胶，主要用于服装热熔衬布的生产，服装的热熔衬布对服装起着骨架补强、定型等作用，是服装生产必不可少的辅料。
水洗剥离强度表示洗涤后服装面料与热熔衬之间的粘接牢度，它是服装用热熔胶的一个很重要的使用性能，服装不仅要求挺括、有弹性、不走型、穿着美观舒适而且要求即耐水洗又耐干洗，洗涤后服装不走型。服装是否耐水洗涤，主要取决于服装热熔衬所使用的热熔胶的性能，而热熔胶的水洗剥离强度则取决于热熔胶的配方组成及一些其它相关因素。目前制备热熔胶普遍使用的聚合单元是尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010、尼龙613、尼龙1313、尼龙12、尼龙1212等，以其中的三种或三种以上的聚合单元形成共聚物。在热熔胶聚合单元中的脂肪二羧酸和脂肪二胺采用的碳链越长，热熔胶对于水的溶解性越小，那么热熔胶的水洗剥离强度越大。如果确定了配方中的多组分单元，那么影响其水洗剥离强度主要因素有配方中含有长碳链尼龙的量、配方所确定热熔胶的熔点(DSC差示扫描量热仪谱图的含峰值)、热熔胶的熔融指数(热熔胶的聚合度)。使用具有适宜聚合度的热熔胶来制作服装热熔衬，在与服装压烫过程中，即不完全渗透到衬布和面料里，又不能在衬布与面料之间形成独立的薄膜，才能使服装与衬布之间具有较高的粘接牢度，所以服装用聚酰胺热熔胶的聚合度(熔融指数)必须控制在一定范围内。如果确定了聚酰胺热熔胶配方中的原料，相同熔点的热熔胶配方可以得到一组，在这组配方中，其组成中长碳链尼龙的含量越高，耐水洗性越好(水洗剥强越好)，但成本也越高。
为了提高服装的耐水洗性，国外及国内许多专利如美国专利US 3,989,678、日本专利昭57-12079等都报导了具有较好水洗强度、干洗强度、不同熔点的一系列配方，但这一系列配方中，水洗强度、干洗强度、熔点都是实测值，没有预测原料组成与相对应产物热熔胶水洗剥离强度的方法，这些配方是否最佳(水洗剥离强度高而且成本最低)，却无法验证，如果改变了配方，水洗剥离强度仍需聚合成产品后实测，这浪费大量的人力、物力。
3、发明内容本发明针对现有技术的不足，提供一种配方原料确定后，根据原料配比预测产物热熔胶水洗剥离强度的方法，或对原料相同、熔点相同、原料配比不同的两个配方的水洗剥离强度进行比较的方法。
先根据所确定的原料配比预测产物热熔胶水洗剥离强度，再根据预测的水洗剥离强度及原料成本、干洗剥离强度，确定综合性能及价格最佳的配方。
本发明主要过程包括a.确定制备聚酰胺热熔胶所需要的反应原料种类，原料种类即熔融缩聚反应可选取的聚合单元可统称为尼龙盐，尼龙盐分三种形式一种是脂肪二羧酸和脂肪二胺单体；一种是脂肪二羧酸和脂肪二胺制成的盐；另一种是已聚合的尼龙缩聚物。
b.根据a所确定的原料种类，将其分成三种尼龙盐，如果是四种尼龙盐或四种以上的尼龙盐也把它看成三种尼龙盐组成，这三种尼龙盐中的有一种尼龙盐是由多种组分组成，选择这种组分是根据两种或两种以上原料之间存在一定比例关系，或者可确定比例关系，比例关系确定后，用其平均分子量来计算这种尼龙盐的用量。
c.采用正交设计、均匀设计、优化混料设计设计实验表，最好选用优化混料设计表H12(45)(5因数4水平12次实验表)，按传统聚酰胺热熔胶缩聚方法合成，测出相对应的熔点及水洗剥离强度。
d.根据c测得的数据，采用回归统计或其它设计软件建立数学方程式或模型。
e.根据d步骤所建立的数学方程式绘制熔点与组分的关系三角坐标图和组分与的水洗剥离强度关系三角坐标图。根据熔点与组分的关系三角坐标图可以看到热熔胶相同熔点的配方是一组，根据组分与水洗剥强的关系三角坐标图可以看到热熔胶相同水洗剥强的配方是一组。
f.根据配方组成在三角坐标图上找到相对应的熔点及水洗剥离强度，对相同原料相同熔点不同原料配比的两个配方的水洗剥离强度进行比较，选择相同熔点、高水洗剥离强度的配方组成。或根据已知熔点和水洗剥离强度在三角坐标图上找到相对应的配方组成。并根据性能和价格综合确定最佳配方。
本发明优点在于1.根据实验结果建立的数学方程式，可以计算出所需配方的熔点及水洗剥离强度。
2.根据已知配方组成在三角坐标图上找到相对应的熔点及水洗剥离强度，对相同原料相同熔点不同原料配比的两个配方的水洗剥离强度进行比较，选择相同熔点、高水洗剥离强度的配方组成。
3.可以把两种曲线绘制在一张三角坐标图上，根据已知的熔点和水洗剥离强度在三角坐标图上找到相对应的配方组成即等熔点曲线与等水洗剥离强度曲线的交点。
4.根据所需要的水洗剥离强度在组分与水洗剥离强度关系三角坐标图中选择符合水洗剥离强度条件的几组配方，可以根据成本、干洗强度等因素进行选择，确定最佳配方。
图1是实施例1热熔胶配方组成与熔点的关系图，其中各区域代表的熔点值(℃)如下1-1/114.9，1-2/127.5，1-3/140.2，1-4/152.8，1-5/165.5，1-6/178.1。
图2是实施例1热熔胶配方组成与水洗强度的关系图，其中各区域代表的水洗强度值(kgf)如下2-1/2.68，2-2/3.35，2-3/4.01，2-4/4.68，2-5/5.34，2-6/6.01。
图3是实施例2热熔胶配方组成与熔点的关系图，其中各区域代表的熔点值(℃)如下3-1/107，3-2/116，3-3/125，3-4/133，3-5/142，3-6/150。
图4是实施例2热熔胶配方组成与水洗强度的关系图，其中各区域代表的水洗强度值(kgf)如下4-1/3.32，4-2/3.92，4-3/4.53，4-4/5.14，4-5/5.74，4-6/6.35。
图5是实施例3热熔胶配方组成与熔点的关系图，其中各区域代表的熔点值(℃)如下5-1/104.5，5-2/111.3，5-3/118.1，5-4/125.0，5-5/131.8，5-6/138.6。
图6是实施例3热熔胶配方组成与水洗强度的关系图，其中各区域代表的水洗强度值(kgf)如下6-1/3.26，6-2/3.63，6-3/4.00，6-4/4.38，6-5/4.75，6-6/5.12。
5、体实施方式下面具体说明本发明的方法确定制备聚酰胺热熔胶所需要的反应原料及其用量。所述反应原料可以是任何适宜的原料，一般可以是选自尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010、尼龙12、尼龙613、尼龙612、尼龙1212、尼龙1013、尼龙1313中的三种或三种以上。这些原料一般是脂肪二羧酸与脂肪二胺1∶1配比的单体、脂肪二羧酸与脂肪二胺合成的盐、脂肪二羧酸与脂肪二胺缩聚成的尼龙聚合物。此外，在制备聚酰胺热熔胶时，一般还可选择使用分子量调节剂和聚合引发剂等，有时根据具体需要，还可选择使用抗氧剂、防腐剂、抗静电剂、润滑剂等。分子量调节剂包括一元羧酸、一元胺，其用量一般占二元酸或二元胺总量的0.05w％～5w％，一元羧酸或一元胺最好为C2～C18直链脂肪酸或脂肪胺。聚合引发剂最好为水，加入量为5w％～35w％，最好为10w％～20w％。
根据上述所确定的原料组成，分成三种尼龙盐，如果原料组成是脂肪二羧酸与脂肪二胺的单体，按脂肪二羧酸与脂肪二胺合成尼龙盐来计算种类，如果是四神尼龙盐或四种以上的尼龙盐也把它看成三神尼龙盐组成，这三种尼龙盐中的有一神尼龙盐是由多种组分组成，选择这种组分是根据两种或两种以上原料之间存在一定比例关系，或者可确定比例关系，比例关系确定后，用其平均分子量来计算这神尼龙盐的用量。
采用正交设计、均匀设计、优化混料设计设计实验表，最好选用优化混料设计表H12(45)(5因数4水平12次实验表)，按传统聚酰胺热熔胶缩聚方法合成，测出相对应的熔点及水洗剥离强度。水洗剥离强度可以在3％的洗衣粉，95℃水温，洗涤90min测得，也可以在3％的洗衣粉，60℃水温，洗涤45min测得。涂胶量20g/m2左右，胶条宽2.5cm或5.0cm。
根据实验测得的数据，采用回归统计或其它设计软件建立数学方程式或模型，包括熔点与组成的关系及水洗强度与组成关系。
根据上述建立的数学方程式绘制熔点与组分的关系三角坐标图和组分与的水洗剥离强度关系三角坐标图，坐标图的建立采用常规方法。
根据熔点与组分的关系三角坐标图可以看到热熔胶相同熔点的配方是一组，根据组分与水洗剥强的关系三角坐标图可以看到热熔胶相同水洗剥强的配方是一组。
根据配方组成在三角坐标图上找到相对应的熔点及水洗剥离强度，对相同原料相同熔点不同原料配比的两个配方的水洗剥离强度进行比较，选择相同熔点、高水洗剥离强度的配方组成。
根据已知熔点和水洗剥离强度在三角坐标图上找到相对应的配方组成。
2.设计优化混料设计表H12(45)表2 H12(45)优化混料设计表
3.建立数学方程式如下绘制热熔胶配方组成与熔点的关系图见附页(图T＝+4.635365E+02*X1+5.245049E+02*X2+3.853773E+02*X3-1.095961E+03*X1*X2-9.353238E+02*X1*X3-1.137226E+03*X2*X3S＝+2.586799E+01*X1+3.685401E+01*X2+2.447338E+01*X3-8.219934E+01*X1*X2-6.169835E+01*X1*X3-8.957454E+01*X2*X33)及配方组成与水洗剥离强度的关系附页(图4)。实施例31.按如表配方把各种原料加入到缩聚反应釜中，其中X1为己内酰胺，X2为己二胺与己二酸等摩尔比，X3为混合酸(C11、C12、C13、C14平均分子量为227.6)与己二胺等摩尔比，抗氧剂(亚磷酸)0.4kg、分子量调节剂(月桂酸)1.5kg，加入20kg水，加热至反应釜内温度为100℃时开始搅拌，当釜内温度为270℃时，保持压力为1.8MPa，2h后开始放压，1.5h后到常压，1h后缩聚反应结束，熔融指数在20±2g/10min(160℃/21.18N)，取样测其熔点及水洗剥强。水洗强度测试条件3％的洗衣粉，95℃水温，洗涤90min，涂胶量20g/m2左右，胶条宽2.5cm。
2.设计优化混料设计表H12(45)表3 H12(45)优化混料设计表
3.建立数学方程式如下绘制热熔胶配方组成与熔点的关系图见附页(图5)T＝+3.619487E+02*X1+4.742257E+02*X2+3.921053E+02*X3-7.905059E+02*X1*X2-8.466136E+02*X1*X3-1.114087E+03*X2*X3S＝+1.272197E+01*X1+1.818853E+01*X2+2.631791E+01*X3-2.341494E+01*X1*X2-5.486014E+01*X1*X3-6.511014E+01*X2*X3及配方组成与水洗剥离强度的关系附页(图6)。
实施例4根据用户要求熔融范围为120～130℃，熔融指数在20±2g/10min(160℃/21.18N)，水洗剥离强度为3.0kgf以上，成本为4.0万元/吨左右。
由实施例1得到配方己内酰胺(X1)28kg、尼龙610盐(X2)46kg、尼龙612盐(X3)26 kg、抗氧剂0.4kg、阻聚剂1.5kg，水洗剥离强度为3.4kgf/2.5cm，成本为3.3万元/吨。
由实施例2得到配方己内酰胺(X1)25kg、尼龙610盐(X2)50kg、尼龙613盐(X3)25kg、抗氧剂0.4kg、阻聚剂1.5kg，水洗剥离强度为3.8kgf以上，成本为3.5万元/吨。
由实施例3得到配方己内酰胺(X1)48kg、尼龙610盐(X2)25kg、尼龙混合盐(X3)27kg、抗氧剂0.4kg、阻聚剂1.5kg，水洗剥离强度为3.5kgf，成本为2.9万元/吨。从三神配方可以看到，第三神配方成本最低，第二神配方水洗剥离强度最高。
权利要求
1.一种聚酰胺热熔胶配方的确定方法，包括以下步骤a.确定制备聚酰胺热熔胶所需要的反应原料种类；b.根据a所确定的原料种类，分成三种尼龙盐；c.采用正交设计、均匀设计或优化混料设计设计实验表，按传统聚酰胺热熔胶缩聚方法合成，测出相对应的熔点及水洗剥离强度；d.根据c测得的数据，建立熔点与组成关系、水洗剥离强度与组成关系的数学方程式或模型；e.根据d步骤所建立的数学方程式或模型绘制熔点与组分的关系三角坐标图和组分与的水洗剥离强度关系三角坐标图，根据熔点与组分的关系三角坐标图可知热熔胶相同熔点的配方是一组，根据组分与水洗剥强的关系三角坐标图可知热熔胶相同水洗剥强的配方是一组；f.根据配方组成在三角坐标图上找到相对应的熔点及水洗剥离强度，对相同种类原料相同熔点不同原料配比的两个配方的水洗剥离强度进行比较，选择相同熔点、高水洗剥离强度的配方组成，或根据已知熔点和水洗剥离强度在三角坐标图上找到相对应的配方组成，最后根据性能和价格综合确定最佳配方。
2.按照权利要求1所述的聚酰胺热熔胶配方的确定方法，其特征在于步骤a中所述的反应原料选自尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010、尼龙12、尼龙613、尼龙612、尼龙1212、尼龙1013、尼龙1313中的三种或三种以上。
3.按照权利要求2所述的聚酰胺热熔胶配方的确定方法，其特征在于所述的使用三种以上尼龙盐时，将其中一种按多种组分组成，并根据比例关系用平均分子量来计算这种尼龙盐的用量。
4.按照权利要求1所述的聚酰胺热熔胶配方的确定方法，其特征在于步骤c中采用优化混料设计表H12(45)。
5.按照权利要求1或2所述的聚酰胺热熔胶配方的确定方法，其特征在于所述的原料是脂肪二羧酸与脂肪二胺1∶1配比的单体、脂肪二羧酸与脂肪二胺合成的盐、脂肪二羧酸与脂肪二胺缩聚成的尼龙聚合物。
6.按照权利要求1所述的聚酰胺热熔胶配方的确定方法，其特征在于步骤c中所述的传统聚酰胺热熔胶缩聚方法合成时，使用分子量调节剂和聚合引发剂，以及抗氧剂、防腐剂、抗静电剂、润滑剂中的一种或几种。
7.按照权利要求6所述的聚酰胺热熔胶配方的确定方法，其特征在于所述的分子量调节剂为C2～C18直链脂肪一元羧酸或一元脂肪胺，其用量一般占二元酸或二元胺总量的0.05w％～5w％，聚合引发剂为水，加入量为5w％～35w％。
8.按照权利要求1所述的聚酰胺热熔胶配方的确定方法，其特征在于步骤e中所述的建立的数学方程式或模型的方法为回归统计或设计软件。
全文摘要
本发明属于聚酰胺热熔胶的制备方法，特别是服装用聚酰胺热熔胶的原料配方的确定方法。本发明方法将原料分为三种，按照优化混料设计实验，然后根据实验数据建立数学方程式或模型，在此基础上绘制组成与熔点关系三角坐标图以及组成与水洗剥离强度的三角坐标图，根据三角坐标图可以确定最佳配方。本发明方法克服了现有技术不能确定最佳配方的问题，可以最少的人力、物力获得最佳的聚酰胺热熔胶配方。
文档编号C09J177/00GK1458215SQ0210966
公开日2003年11月26日 申请日期2002年5月15日 优先权日2002年5月15日
发明者张艳丽, 宋喜军, 解丽娟, 高大成, 严益民 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院