聚酰胺-聚苯醚纤维、制品、组合物及方法
【专利说明】聚酰胺-聚苯醚纤维、制品、组合物及方法
【背景技术】
[0001] 尼龙纤维（包括由称为聚酰胺_6和聚酰胺-6, 6的尼龙制成的那些）被广泛用于 地毯、绳索、服装、降落伞、和汽车轮胎的各种应用中。然而，对于一些应用，特别是工业应用 如工业地毯和耐热性防护服，存在对于表现出增强的阻燃性的尼龙纤维的需要。并且，虽然 将阻燃添加剂添加至尼龙组合物是已知的，但是这种添加剂可能作为足够大而干扰细纤维 纺丝的颗粒不良地分散在尼龙中。仍然存在对于适用于形成具有不同厚度的纤维（包括细 纤维）的阻燃尼龙组合物的需要。
【发明内容】
[0002] 一个实施方式是包括包含熔融共混以下的产物的组合物的纤维：58至93. 9重量 百分数的选自由聚酰胺-6、聚酰胺_6, 6、和它们的组合组成的组的聚酰胺；5至35重量百 分数的聚苯醚；1至10重量百分数的包含金属二烷基次膦酸盐的阻燃剂；和〇. 1至2重量 百分数的用于聚酰胺和聚苯醚的相容剂（相容性试剂、增容剂，compatibilizing agent); 其中，所有重量百分数是基于组合物的总重量；其中，组合物不包含聚苯醚-聚硅氧烷嵌段 共聚物；并且其中，组合物包含包括聚酰胺的连续相和包括聚苯醚的分散相；其中，基于分 散相颗粒的数目，分散相包括具有由扫描电子显微镜测量的小于或等于〇. 9 μπι2的平均截 面积的分散相颗粒。
[0003] 另一个实施方式是包含纤维的纱线。
[0004] 另一个实施方式是包含纤维的织物。
[0005] 另一个实施方式是包含纤维的制品。
[0006] 另一个实施方式是包含熔融共混以下的产物的组合物：58至93. 9重量百分数的 选自由聚酰胺-6、聚酰胺_6, 6、和它们的组合组成的组的聚酰胺；5至35重量百分数的聚 苯醚；1至10重量百分数的包含金属二烷基次膦酸盐的阻燃剂；和0. 1至2重量百分数的 用于聚酰胺和聚苯醚的相容剂；其中，所有重量百分数是基于组合物的总重量；其中，组合 物不包含聚苯醚-聚硅氧烷嵌段共聚物；并且其中，组合物包括包含聚酰胺的连续相和包 含聚苯醚的分散相；其中，基于分散相颗粒的数目，分散相颗粒具有由扫描电子显微镜测量 的小于或等于〇. 9 μπι2的平均截面积。
[0007] 另一个实施方式是形成组合物的方法，该方法包括：熔融共混58至93. 9重量百分 数的选自由聚酰胺-6、聚酰胺_6, 6、和它们的组合组成的组的聚酰胺；5至35重量百分数 的聚苯醚；1至10重量百分数的包含金属二烷基次膦酸盐的阻燃剂；和0. 1至2重量百分 数的用于聚酰胺和聚苯醚的相容剂，以形成组合物；其中，所有重量百分数是基于组合物的 总重量；其中，组合物不包含聚苯醚-聚硅氧烷嵌段共聚物；并且其中，组合物包含包括聚 酰胺的连续相和包括聚苯醚的分散相；其中，分散相包括具有由扫描电子显微镜测量的小 于或等于0. 9 μπι2的平均截面积的颗粒。
[0008] 以下详细描述了这些和其它实施方式。
【附图说明】
[0009] 图1是比较例9的组合物的样品的扫描电子显微照片。
[0010] 图2是实施例2的组合物的样品的扫描电子显微照片。
[0011] 图3是比较例5的组合物的样品的扫描电子显微照片。
[0012] 图4是纤维纺丝装置的示意图。
【具体实施方式】
[0013] 本发明人已知确定，可以由通过熔融共混特定量的聚酰胺、聚苯醚、包含金属次膦 酸盐的阻燃剂、和相容剂制备的组合物制备阻燃尼龙纤维。组合物具有包括聚酰胺的连续 相和包括聚苯醚的分散相。该分散相包括不干扰纤维熔融纺丝的小颗粒。虽然不希望受任 何具体操作理论的约束，但是本发明人相信有助于该方法对于熔融纺丝阻燃纤维的改善能 力的一个因素是改善金属次膦酸盐阻燃剂的分散性，继而改善纤维纺丝并且减少熔融纺丝 装置中过滤器的堵塞。认为有助于改善熔融纺丝的另一个因素是相对于包含金属二烷基次 膦酸盐但是缺乏聚苯醚的聚酰胺组合物降低的金属二烷基次膦酸盐阻燃剂的浓度。聚苯醚 出乎意料地有助于金属二烷基次膦酸盐在聚酰胺中的分散。所以，该组合物纤维纺丝的优 势是大于基于阻燃剂和聚苯醚的添加剂的作用（每个都是在没有另一个的情况下使用）所 期望的的优势。
[0014] -个实施方式是包括包含熔融共混以下的产物的组合物的纤维：58至93. 9重量 百分数的选自由聚酰胺-6、聚酰胺_6, 6、和它们的组合组成的组的聚酰胺；5至35重量百 分数的聚苯醚；1至10重量百分数的包含金属二烷基次膦酸盐的阻燃剂；和〇. 1至2重量 百分数的用于聚酰胺和聚苯醚的相容剂；其中，所有重量百分数是基于组合物的总重量； 其中，组合物不包含聚苯醚-聚硅氧烷嵌段共聚物；并且其中，组合物包含包括聚酰胺的连 续相和包括聚苯醚的分散相；其中，基于分散相颗粒的数目，分散相包括具有由扫描电子显 微镜测量的小于或等于〇. 9 μm2的平均截面积的分散相颗粒。
[0015] 该方法使用选自由聚酰胺-6、聚酰胺-6, 6和它们的组合组成的组的聚酰胺。在一 些实施方式中，聚酰胺是聚酰胺-6, 6。在一些实施方式中，聚酰胺具有根据ASTM D789-07el 在90%的甲酸中测量的约20至约50,尤其是约25至约45,更尤其是约30至约40的相对 粘度。在一些实施方式中，聚酰胺具有通过用盐酸滴定所确定的小于100微当量胺端基浓 度/克聚酰胺的胺端基浓度。胺端基浓度可以是每克约20至100微当量，尤其是每克约30 至约80微当量，更尤其是每克约40至约70微当量。可以通过将聚酰胺溶解在合适的溶剂 中，并且使用合适的指示方法用0.01标准的盐酸（HCl)溶液滴定确定胺端基含量。基于添 加至样品的HCl溶液的体积、用于空白的HCl的体积、HCl溶液的摩尔浓度、和聚酰胺样品 的重量计算胺端基的量。聚酰胺-6和聚酰胺_6, 6由许多来源可商业获得，并且用于制备 它们的方法是已知的。
[0016] 基于组合物的总重量（其相当于熔融共混形成组合物的组分的总重量），以约58 至约93. 9重量百分数的量使用聚酰胺。在这个范围内，聚酰胺的量可以是约60至约85重 量百分数，尤其是约65至约80重量百分数，更尤其是约70至约80重量百分数。
[0017] 除了聚酰胺，该方法使用聚苯醚。合适的聚苯醚包括包含具有下式的重复结构单 元的那些：
[0018]
【主权项】
1. 一种纤维，包括包含熔融共混以下的产物的组合物： 58至93. 9重量百分数的选自由聚酰胺-6、聚酰胺-6, 6、和它们的组合组成的组的聚酰 胺； 5至35重量百分数的聚苯醚； 1至10重量百分数的包含金属二烷基次膦酸盐的阻燃剂；和 0. 1至2重量百分数的用于所述聚酰胺和所述聚苯醚的相容剂； 其中，所有重量百分数是基于所述组合物的总重量； 其中，所述组合物不包含聚苯醚-聚硅氧烷嵌段共聚物；并且 其中，所述组合物包含包括所述聚酰胺的连续相和包括所述聚苯醚的分散相；其中，基 于分散相颗粒的数目，所述分散相包括具有由扫描电子显微镜测量的小于或等于〇. 9 y m2 的平均截面积的分散相颗粒。
2. 根据权利要求1所述的纤维，其中，所述平均截面积与小于或等于0. 9 y m2的标准偏 差相关。
3. 根据权利要求1所述的纤维，其中，所述熔融共混包括 熔融共混所述聚苯醚、所述阻燃剂、和所述相容剂与基于所述聚酰胺的重量15至70重 量百分数的所述聚酰胺，以形成中间组合物；以及 熔融共混所述中间组合物与剩余的所述聚酰胺，以形成所述组合物。
4. 根据权利要求1所述的纤维，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. 根据权利要求1所述的纤维，其中，所述阻燃剂由所述金属二烷基次膦酸盐组