专利名称：聚酰胺的制作方法
技术领域：
本发明涉及制备可由选自内酰胺、ω-氨基羧酸、ω-氨基腈、ω-氨基酰胺、ω-氨基羧酸盐、ω-氨基羧酸酯、二胺与二羧酸的等摩尔混合物、二羧酸/二胺盐、二腈和二胺、或这些单体的混合物的单体(I)获得的聚酰胺(VIII)的方法，其中单体(I)的聚合在如下化合物存在下进行(II)0.01-0.5wt％的具有能够形成与聚酰胺(VIII)相关的酰胺的官能团的空间位阻哌啶衍生物，(III)0.01-0.5wt％的具有能够形成与聚酰胺(VIII)相关的酰胺的多个胺基的化合物，和非必要地一种化合物，其选自具有能够形成与聚酰胺(VIII)的聚合物主链相关的酰胺的一个胺基的化合物(IV)、具有能够形成与聚酰胺(VIII)的聚合物主链相关的酰胺的一个羧酸基的化合物(V)、和不同于单体(I)的具有能够形成与聚酰胺(VIII)的聚合物主链相关的酰胺的多个羧酸基的化合物(VI)，或其混合物，(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)和(VI)的含量之和为100％，组分(II)、(III)、(IV)、(V)和(VI)通过酰胺键与聚合物主链键合，能够形成与聚合物主链相关的酰胺的组分(II)、(III)和(IV)的胺基之和大于或等于能够形成与聚合物主链相关的酰胺的组分(II)、(V)和(VI)的羧酸基团之和。
本发明还涉及可通过该方法获得的聚酰胺，这些聚酰胺用于生产纤维、织物和模制品的用途，和可由这些聚酰胺获得的纤维、织物和模制品。
将聚酰胺用于生产纤维和纱线的用途通常从例如Ullmann′sEncyclopedia of Industrial Chemisitry，第5版，A10卷，VCHVerlagsgesellschaft mbH，Weinheim，德国，1987，p567-579中已知。
纱线按本身已知的方式通过将聚酰胺熔化、将其纺成纤维并拉伸、使所述纤维形成纹理和非必要地后处理所述纤维来生产。接着可将该纱线并捻和热定型。
定型方法本身是已知的，其一个例子是来自Hrauf-Suessen(德国)的热定型方法。
定型的一个基本步骤是将纱线在给定的工艺条件如纱线停留时间以及在模拟气候室中的温度和相对大气湿度下通过模拟气候室。
这里的缺点是来自本身已知的聚酰胺的纱线的APHA(Hazen)指数(根据欧洲标准EN 1557，相当于US标准ASTM D1003)和相对粘度在此定型期间明显劣化。相对粘度降低和APHA(Hazen)指数升高表明聚合物已降解，即已损害。
本发明的一个目的是提供可用于生产纤维、片材或模塑产品(特别是纱线)的不显示所述缺点的聚酰胺，以及能以工艺简单和经济方式制备这些聚酰胺的方法。
我们已发现此目的可通过在开始时定义的方法，可通过该方法获得的聚酰胺，在开始时定义的聚酰胺，这些聚酰胺用于生产纤维、织物和模制品的用途，以及可由这些聚酰胺获得的纤维、织物和模制品实现。
聚酰胺应理解是指其中基本成分为聚合物主链中的重复酰胺基团的合成长链聚酰胺的均聚物、共聚物、混合物和接枝体。这些聚酰胺的例子是尼龙6(聚己内酰胺)、尼龙6，6(聚己二酰己二胺)、尼龙4，6(聚己二酰丁二胺)、尼龙6，10(聚癸二酰己二胺)、尼龙6，12(聚癸烷-1，10-二甲酰胺己二胺)、尼龙7(庚内酰胺)、尼龙11(聚十一内酰胺)和尼龙1 2(聚十二内酰胺)。这些聚酰胺已知具有通用名称尼龙。还应理解聚酰胺指所谓的芳酰胺(芳族聚酰胺)，如聚间苯二甲酰间苯二胺(NOMEX纤维，US-A-3,287,324)或聚对苯二甲酰对苯二胺(KEVLAR纤维，US-A-3,671,542)。
聚酰胺一般可通过两种方法制备。
在二羧酸和二胺的聚合中，和在氨基酸或其衍生物如氨基腈、氨基酰胺、氨基羧酸酯或氨基羧酸盐的聚合中，起始单体或起始低聚物的氨基和羧基端基相互反应形成酰胺基和水。然后可将水从聚合物物料中除去。在酰胺的聚合中，起始单体或起始低聚物的氨基和酰胺端基相互反应形成酰胺基和氨。然后可将氨从聚合物物料中除去。该聚合反应通常称为缩聚。
作为起始单体或起始低聚物的内酰胺的聚合通常称为加聚。
根据本发明，使用的单体(I)选自内酰胺、ω-氨基羧酸、ω-氨基腈、ω-氨基酰胺、ω-氨基羧酸盐、ω-氨基羧酸酯、二胺与二羧酸的等摩尔混合物、二羧酸/二胺盐、二腈和二胺、或这些单体的混合物。
合适的单体(I)为C2至C20、优选C2至C18芳脂族或优选脂族内酰胺如庚内酰胺、十一内酰胺、十二内酰胺或己内酰胺单体或低聚物，C2至C20、优选C3至C18氨基羧酸单体或低聚物，如6-氨基己酸或11-氨基十一酸，其二聚体、三聚体、四聚体、五聚体或六聚体，和其盐如碱金属盐，例如锂、钠或钾盐，C2至C20、优选C3至C18氨基腈，如6-氨基己酸腈或11-氨基十一酸腈，C2至C20氨基酸酰胺单体或低聚物，如6-氨基己酰胺或11-氨基十一酰胺，和其二聚体、三聚体、四聚体、五聚体或六聚体，C2至C20、优选C3至C18氨基羧酸的酯，优选C1-C4烷基酯，如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或仲丁基酯，如6-氨基己酸酯，例如6-氨基己酸甲酯，或11-氨基十一酸酯，例如11-氨基十一酸甲酯。
C2至C20、优选C2至C12烷基二胺，如丁二胺或优选己二胺的单体或低聚物，与C2至C20、优选C2至C14脂族二羧酸，或其单-或二腈，如癸二酸、十二烷二羧酸、己二酸、癸二腈、癸二腈或己二腈，和其二聚体、三聚体、四聚体、五聚体或六聚体，C2至C20、优选C2至C12烷基二胺，如丁二胺或优选己二胺的单体或低聚物，与C8至C20、优选C8至C12芳族二羧酸或其衍生物，例如氯化物，如萘2，6-二甲酸，或优选间苯二甲酸或对苯二甲酸，和其二聚体、三聚体、四聚体、五聚体或六聚体，C2至C20、优选C2至C12烷基二胺，如丁二胺或优选己二胺的单体或低聚物，与C9至C20、优选C9至C18芳脂族二羧酸或其衍生物，例如氯化物，如邻-、间-或对苯二乙酸，和其二聚体、三聚体、四聚体、五聚体或六聚体，C6至C20、优选C6至C10芳族二胺，如间-或对苯二胺单体或低聚物，与C2至C20、优选C2至C14脂族二羧酸，或其单-或二腈，如癸二酸、癸烷二羧酸、己二酸、癸二腈、癸二腈或己二腈，和其二聚体、三聚体、四聚体、五聚体或六聚体，C6至C20、优选C6至C10芳族二胺，如间-或对苯二胺单体或低聚物，与C8至C20、优选C8至C12芳脂族二羧酸或其衍生物，例如氯化物，如萘-2，6-二甲酸，或优选间苯二甲酸或对苯二甲酸，和其二聚体、三聚体、四聚体、五聚体或六聚体，C6至C20、优选C6至C10芳族二胺，如间-或对苯二胺的单体或低聚物，与C9至C20、优选C9至C18芳脂族二羧酸或其衍生物，例如氯化物，如邻-、间-或对苯二乙酸，和其二聚体、三聚体、四聚体、五聚体或六聚体，C7至C20、优选C8至C18芳族二胺，如间-或对苯二胺单体或低聚物，与C2至C20、优选C2至C14脂族二羧酸，或其单-或二腈，如癸二酸、癸烷二羧酸、己二酸、癸二腈、癸二腈或己二腈，和其二聚体、三聚体、四聚体、五聚体或六聚体，C7至C20、优选C8至C18芳族二胺，如间-或对二甲苯二胺单体或低聚物，与C6至C20、优选C6至C10芳族二羧酸或其衍生物，例如氯化物，如萘2，6-二甲酸，或优选间苯二甲酸或对苯二甲酸，和其二聚体、三聚体、四聚体、五聚体或六聚体，C7至C20、优选C8至C18芳脂族二胺，如间-或对二甲苯二胺单体或低聚物，与C9至C20、优选C9至C18芳脂族二羧酸或其衍生物，例如氯化物，如邻-、间-或对苯二乙酸，
和其二聚体、三聚体、四聚体、五聚体或六聚体，和这些起始单体或起始低聚物的均聚物、共聚物、混合物和接枝体。
优选的起始单体或起始低聚物是能聚合获得聚酰胺尼龙6、尼龙6，6、尼龙4，6、尼龙6，10、尼龙7、尼龙11、尼龙12和芳酰胺聚间苯二甲酰间苯二胺或聚对苯二甲酰对苯二胺，特别是尼龙6和尼龙6，6的那些。
除非另有说明，给出的化合物(II)、(III)、(IV)、(V)和(VI)的重量百分比基于单体(I)的用量。
根据本发明，单体(I)的聚合在具有能够形成与聚酰胺(VIII)的聚合物主链相关的酰胺的一个基团的空间位阻哌啶衍生物(II)或其混合物存在下进行。
合适的化合物(II)优选为如下通式的那些 其中R1是能够形成与聚酰胺(VIII)的聚合物主链相关的酰胺的基团，优选基团-(NH)R5，其中R5为氢或C1-C8烷基或羧基或羧基衍生物，或基团-(CH2)x(NH)R5，其中x为1至6，R5为氢或C1-C8烷基或基团-(CH2)yCOOH，其中Y为1至6，或-(CH2)yCOOH酸衍生物，其中Y为1至6，特别是基团-NH2，R2为烷基，优选C1-C4烷基如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、仲丁基，特别是甲基，和R3为氢、C1-C4烷基或O-R4，其中R4为氢或C1-C4烷基，R3特别为氢。
在这些化合物中，空间位阻通常防止哌啶环体系的叔氨基和特别是仲氨基反应。
特别优选的化合物(II)是4-氨基-2，2，6，6-四甲基哌啶。
根据本发明，化合物(II)的用量通常为至少0.01wt％，优选至少0.05wt％，特别优选至少0.1wt％。
根据本发明，化合物(II)的用量通常为至多0.5wt％，优选至多0.3wt％，特别优选至多0.2wt％。
根据本发明，单体(I)的聚合在具有能够形成与聚酰胺(VIII)的聚合物主链相关的酰胺的多个如二、三或四个、优选两个氨基的化合物(III)或其混合物存在下进行。
合适的化合物(III)有利地为C2至C20、优选C2至C12烷基二胺，如丁二胺或优选己二胺；C6至C20、优选C6至C10芳族二胺，如间-或对苯二胺；或C7至C20、优选C8至C18芳脂族二胺，如间-或对二甲苯二胺，或通常在单体(I)的聚合中用作链调节剂的那些化合物。己二胺是特别优选的。
这些化合物(III)可带有取代基如卤素，例如氟、氯或溴，磺酸基，或其盐如锂、钠或钾盐，或它们可以未被取代。
根据本发明，化合物(III)的用量通常为至少0.01wt％，优选至少0.05wt％，特别优选至少0.2wt％。
根据本发明，化合物(III)的用量通常为至多0.5wt％，优选至多0.35wt％，和特别优选至多0.25wt％。
根据本发明，单体(I)的聚合非必要地在具有能够形成与聚酰胺(VIII)的聚合物主链相关的酰胺的一个氨基的化合物(IV)或其混合物存在下进行。
合适的化合物(IV)有利地为C2至C20、优选C2至C12烷基胺，如环己胺；C6至C20、优选C6至C10芳族单胺，如苯胺；或C7至C20、优选C8至C18芳脂族单胺，如苄胺；或通常在单体(I)的聚合中用作链调节剂的那些化合物。
这些化合物(IV)可带有取代基如卤素，例如氟、氯或溴，磺酸基，或其盐如锂、钠或钾盐，或它们可以未被取代。
根据本发明，化合物(IV)的用量有利地为0-0.5wt％，优选0-0.35wt％，特别优选0-0.25wt％。
根据本发明，单体(I)的聚合非必要地在具有能够形成与聚酰胺(VIII)的聚合物主链相关的酰胺的一个羧酸基的化合物(V)或其混合物存在下进行。
合适的化合物(V)有利地为C2至C20、优选C2至C12羧酸，如乙酸或丙酸；C7至C21、优选C7至C11芳族羧酸，如苯甲酸；或C8至C21、优选C9至C19芳脂族羧酸；或通常在单体(I)的聚合中用作链调节剂的那些化合物。
这些化合物(V)可带有取代基如卤素，例如氟、氯或溴，磺酸基，或其盐如锂、钠或钾盐，或它们可以未被取代。
根据本发明，化合物(V)的用量有利地为0-0.5wt％，优选0-0.35wt％，特别优选0-0.25wt％。
根据本发明，单体(I)的聚合在具有能够形成与聚酰胺(VIII)的聚合物主链相关的酰胺的多个如二、三或四个、优选两个羧酸基团的化合物(VI)或其混合物存在下进行。
合适的化合物(VI)有利地为C2至C20、优选C2至C12二羧酸，如癸二酸、十二烷二酸、环己烷-1，4-二羧酸，或优选己二酸；C8至C22、优选C8至C12芳族二羧酸，如苯-和萘二甲酸，优选萘2，6-二甲酸、间苯二甲酸或对苯二甲酸；或C9至C22、优选C9至C20芳脂族二羧酸；或通常在单体(I)的聚合中用作链调节剂的那些化合物。特别优选对苯二甲酸和间苯二甲酸。
这些化合物(VI)可带有取代基如卤素，例如氟、氯或溴，磺酸基，或其盐如锂、钠或钾盐，或它们可以未被取代。
优选的化合物(VI)为磺化二羧酸，特别是磺基间苯二甲酸，和其一种盐，如其碱金属盐如锂、钠或钾盐，优选锂或钠盐，特别优选锂盐。
根据本发明，化合物(VI)的用量有利地为0-0.5wt％，优选0-0.35wt％，特别优选0-0.25wt％。
化合物(VI)特别有利地可以这样的量使用，使得能够形成与聚酰胺(VIII)的聚合物主链相关的酰胺的化合物(VI)的羧酸基的摩尔量低于能够形成与聚酰胺(VIII)的聚合物主链相关的酰胺的化合物(III)的胺基的摩尔量。
根据本发明，(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)和(VI)的量合计达100％。
根据本发明，组分(II)、(III)、(IV)、(V)和(VI)通过酰胺键与聚合物链键合。
根据本发明，能够形成与聚合物链相关的酰胺的组分(II)、(III)和(IV)的胺基之和大于或等于、优选大于能够形成与聚合物链相关的酰胺的组分(II)、(V)和(VI)的羧酸基之和。
通式(II)、(III)、(IV)、(V)和(VI)的化合物可加入起始单体(I)或聚合反应混合物中，并可通过与至少一个酰胺形成基团反应而键合至聚酰胺的聚合物主链上。
本发明的方法获得具开始时提及的有利性能的聚酰胺。
起始单体(I)在化合物(II)、(III)、(IV)、(V)和(VI)存在下的聚合或缩聚优选通过常规方法进行。因此作为单体(I)的己内酰胺在(II)、(III)、(IV)、(V)和(VI)存在下的聚合例如可通过DE-A 14 95 198、DE-A 25 58 480、DE-A 44 13 177、Polymerization Processes(Interscience，New Yrok，1977)pp.424-467和Handbuch der Technischen Polymerchemie(工业聚合物化学手册，VCH Verlagsgesellschaft，Weinheim，1993)pp.546-554中描述的连续或间歇方法进行。作为(I)的AH盐在(II)、(III)、(IV)、(V)和(VI)存在下的聚合可通过常规的间歇方法进行(参见Polymerization Processes，Interscience，New Yrok，1977，pp.424-467，特别是444-446)，或例如按照EP-A129 196通过连续方法进行。通常，(II)、(III)、(IV)、(V)和(VI)和起始单体可分别或作为混合物加入反应器中。
在另一优选实施方案中，根据本发明方法的聚合或缩聚在至少一种颜料存在下进行。优选的颜料为二氧化钛(优选锐钛矿改性形式)，或无机或有机性质的着色化合物。颜料的加入量优选为0至5重量份，特别是0.02至2重量份，在每一情况上按100重量份聚酰胺计。可将这些颜料与起始材料一起加入或相互分开加入反应器中。与仅含颜料而无化合物(II)、(III)、(IV)、(V)和(VI)、或仅含颜料和化合物(II)、(III)、(IV)、(V)和(VI)的组合落入开始时定义的方法外的聚合物相比，使用(II)、(III)、(IV)、(V)和(VI)(包括作为链调节剂的组分)明显改进了聚合物的性能。
本发明的聚酰胺可有利地用于生产线、纤维、片材、织物和模制品。由聚酰胺、特别是聚己内酰胺通过以牵引速度至少4000m/min快速纺丝获得的线是特别有利的。使用本发明聚酰胺获得的线、纤维、片材、织物和模制品可具有各种用途，例如用作纺织布或地毯纤维。
实施例热定型在具有如下参数的GVA 5000纱线整理装置上通过H6rauf-Suessen热定型法进行经纬密度6温度190-200℃停留时间40-60秒露点88-98℃APHA指数按照欧洲标准EN1557相对于Pt-Co标准测定。
相对粘度通过如下方法测定称取500mg样品放入50ml容积的烧瓶中并用96wt％的硫酸补充至刻度。样品溶解得到均匀溶液。
在Ubbelohde No.II粘度计中，在25℃±0.05℃下测定上限和下限校准刻度之间的停留时间。重复测量直至三次连续测量值落入0.3秒范围内为止。按相同方式测量溶剂的流动时间。根据RV＝T/T0测定相对粘度(RV)其中T溶液的流动时间[秒]T0溶剂的流动时间[秒]实施例中对化合物TAD、HMD和TPA给出的量为基于(I)的wt％。
比较例1-2，实施例1由己内酰胺作为单体(I)与表1中给出的组合物制备纱线，并在热定型之前和之后测定APHA值。
表1TAD4-氨基-2，2，6，6-四甲基哌啶HMD己二胺TPA对苯二甲酸
权利要求
1.一种制备可由选自内酰胺、ω-氨基羧酸、ω-氨基腈、ω-氨基羧酸酰胺、ω-氨基盐、ω-氨基羧酸酯、二胺与二羧酸的等摩尔混合物、二羧酸/二胺盐、二腈和二胺、或这些单体的混合物的单体(I)获得的聚酰胺(VIII)的方法，其中单体(I)的聚合在如下化合物存在下进行(II)0.01-0.5wt％的具有能够形成与聚酰胺(VIII)的聚合物主链相关的酰胺的官能团的空间位阻哌啶衍生物，(III)0.01-0.5wt％的具有能够形成与聚酰胺(VIII)的聚合物主链相关的酰胺的多个胺基的化合物，和非必要地一种化合物，其选自具有能够形成与聚酰胺(VIII)的聚合物主链相关的酰胺的一个胺基的化合物(IV)、具有能够形成与聚酰胺(VIII)的聚合物主链相关的酰胺的一个羧酸基的化合物(V)、和不同于单体(I)的具有能够形成与聚酰胺(VIII)的聚合物主链相关的酰胺的多个羧酸基的化合物(VI)，或其混合物，(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)和(VI)的含量之和为100％，组分(II)、(III)、(IV)、(V)和(VI)通过酰胺键与聚合物主链键合，能够形成与聚合物主链相关的酰胺的组分(II)、(III)和(IV)的胺基之和大于或等于能够形成与聚合物主链相关的酰胺的组分(II)、(V)和(VI)的羧酸基团之和。
2.根据权利要求1的方法，其中化合物(III)具有两个能够形成与聚酰胺(III)相关的酰胺的胺基。
3.如权利要求1或2的方法，其中将己二胺用作化合物(III)。
4.如权利要求1至3任何一项的方法，其中将4-氨基-2，2，6，6-四甲基哌啶用作化合物(II)。
5.如权利要求1至4任何一项的方法，其中化合物(VI)具有两个能够形成与聚酰胺(III)相关的酰胺的羧酸基。
6.如权利要求1至5任何一项的方法，其中将磺化的二羧酸用作化合物(VI)。
7.如权利要求1至6任何一项的方法，其中将磺基间苯二甲酸或其一种盐用作化合物(VI)。
8.一种可通过权利要求1至7任何一项的方法获得的聚酰胺(VIII)。
9.如权利要求8的聚酰胺(VIII)用于生产纤维、织物和模制品的方法。
10.一种可由权利要求8所述的聚酰胺(VIII)获得的纤维。
11.一种可由权利要求8所述的聚酰胺(VIII)获得的织物。
12.一种可由权利要求8所述的聚酰胺(VIII)获得的模制品。
全文摘要
本发明涉及制备新聚酰胺的方法，这些聚酰胺用于生产纤维、膜和成型体的用途，以及基于这些聚酰胺获得的纤维、膜和成型体。
文档编号C08G69/18GK1439031SQ01811944
公开日2003年8月27日 申请日期2001年6月22日 优先权日2000年6月28日
发明者P－M·贝弗, U·布赖纳, B－S·冯伯恩斯托夫, G·康策尔曼 申请人:巴斯福股份公司