本发明涉及一种用于纤维应用的母料、包含所述母料的纺丝原液、由所述纺丝原液制备纤维的方法。特别地，本发明涉及一种母料、包含所述母料的纺丝原液和使用所述母料制备海岛纤维，例如制备PA/PE海岛纤维的方法。
发明背景
纤维是一种广泛用于全世界各个领域中的材料。海岛纤维，例如PA/PE海岛纤维是正在开发的用于各种应用的新型材料。炭黑是一种通常用于着色纤维，尤其是海岛纤维的材料。一般而言，在该实践中，首先形成炭黑母料，然后将炭黑母料添加至纤维的纺丝原液中。炭黑母料中的炭黑浓度通常为约30重量％，基于炭黑母料的总重量。添加至海岛纤维的纺丝原液中的炭黑母料的量根据实际要求确定。通常希望纺丝原液中存在基于纺丝原液总重量为超过约20重量％的该炭黑母料，从而使得海岛纤维颜色深或者甚至是黑的。即，对此而言，通常要求纺丝原液中存在超过约6重量％的炭黑。
然而，由于炭黑在纤维，尤其是海岛纤维的纺丝原液中的不良分散性，目前通常仅可将具有30重量％炭黑的炭黑母料以基于纺丝原液为低于1.5重量％的量添加至纺丝原液中，尤其是海岛纤维，例如PA/PE海岛纤维的纺丝原液中。当该量大于1.5重量％时，由于喷丝板堵塞或者所得的丝断裂，纤维的制备工艺中断。该不稳定的工艺是本领域所不希望的。长期以来，人们寻求技术方案以提高纤维，尤其是海岛纤维的纺丝原液中的炭黑量，从而使得纤维具有深且均匀的颜色，同时使得所得纤维保持所需的强度。
日本DIC Corporation提供了用于海岛纤维应用的炭黑母料，例如以牌号BK-35由其商购获得的炭黑母料。在使用这些炭黑母料下，通过在炭黑生产期间对炭黑的分散性进行改性而提高炭黑在纺丝原液中的分散性。DIC Corporation提供了具有非常特别且高的分散性能的炭黑，从而使得所得的炭黑母料可用于深色海岛纤维。然而，DIC提供的炭黑在该炭黑的生产期间需要额外的处理步骤以提高炭黑在纺丝原液中的分散性，因此其生产工艺昂贵且复杂。所得炭黑的质量稳定性在工艺批次之间也很差。
在本领域中，人们仍需要可为纤维，尤其是海岛纤维应用的纺丝原液提供提高的炭黑含量的炭黑母料，从而使得纤维具有比现有技术所得那些更深且更均匀的颜色，同时保持所得纤维具有稳定且良好的质量，例如所需的强度，且降低炭黑母料的生产成本。
概述
为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种用于纤维应用，例如海岛纤维应用，尤其是PA/PE海岛纤维应用的纺丝原液的新型炭黑母料；且提供了一种使用其制备纤维，例如海岛纤维，尤其是PA/PE海岛纤维的新方法。与现有技术相比，本发明的炭黑母料可以以低成本生产且具有稳定的质量。
在本发明中，可对本发明的炭黑母料使用市售的常规炭黑，而不需要在制备炭黑母料之前对炭黑进行预处理以提高其分散性。
通过使用本发明的炭黑母料，用于纤维应用的纺丝原液中的炭黑量得以提高，且由本发明获得的纤维具有比现有技术更深且更均匀的颜色。同时保持所得纤维具有稳定的良好质量，例如所需的强度。
在纤维，例如海岛纤维的生产期间，将本发明的炭黑母料添加至纤维纺丝原液中以着色该纺丝原液，从而使得纤维变成深色。除改善的深颜色及其均匀性之外，本发明炭黑母料的流动性也得以改善，由此当将纺丝原液挤出通过喷丝嘴时，纺丝原液的流动性得以改善，因此不发生喷丝板堵塞，且几乎不出现丝线的断裂。
附图描述
图1为显示了本发明炭黑母料和对比炭黑母料的剪切粘度的对比数据的图。
发明详述
一般而言，本发明涉及一种用于纤维应用，例如海岛纤维应用，尤其是PA/PE海岛纤维应用的纺丝原液中的新型炭黑母料，和使用其制备纤维，例如海岛纤维，尤其是PA/PE海岛纤维的新型方法。
除非另外定义，否则本文所用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。
当用于定义术语时，措辞“一个”、“一种”、“所述”包括该术语的复数和单数形式。
在本发明中，术语“纺丝原液”意指导入喷丝嘴以纺成纤维的材料。
本文所用的术语“聚合物”包括均聚物(即，由单一反应性化合物制备的聚合物)和共聚物(即，通过使至少两种聚合物形成性反应性单体化合物反应而制备的聚合物)。
在本发明中，当使用时，措辞“尼龙”、“聚酰胺”和“PA”可互换使用。
尽管聚酰胺也为热塑性聚合物，然而当本文使用时，术语“热塑性聚合物”并不等同于本发明所述的聚酰胺。本发明中的“热塑性聚合物”与术语“聚酰胺”独立且分开地使用。
术语“(甲基)丙烯酸化物”包括“丙烯酸化物”和“甲基丙烯酸化物”。
术语“可混溶的”是指两种聚合物的均匀混合物，即在固化时不存在可识别的区域或者一种聚合物在另一种聚合物中的夹杂的混合物。
在本发明的第一方面中，本发明涉及一种用于制备纤维，尤其是海岛纤维的炭黑母料，其包含：
(a)聚酰胺，
(b)炭黑，和
(c)乙烯基芳族单体的聚合物。
所述炭黑母料的组分(a)为聚酰胺。一般而言，可用于形成纤维的任何类型的聚酰胺可适于作为组分(a)，例如脂族和芳族聚酰胺，例如通过使具有4-12个碳原子的脂族或芳族二羧酸与具有2-12个碳原子的脂族或芳族二胺缩合而获得的聚酰胺。适于本发明炭黑母料的聚酰胺可通过本领域技术人员所已知的任何聚合方法获得。例如，聚酰胺可通过CN1259533A(在此全文引入以作为参考)中所公开的方法制备。
适用于合成本文所用的聚酰胺的脂族二羧酸包括但不限于己二酸、庚二酸、壬二酸、辛二酸、癸二酸和十二烷二酸。芳族二羧酸包括但不限于邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸和萘二甲酸。
典型的脂族二胺包括例如亚烷基二胺，例如六亚甲基二胺和八亚甲基二胺。合适的芳族二胺例如为如下：二氨基苯，例如1,4-二氨基苯、1,3-二氨基苯和1,2-二氨基苯；二氨基甲苯，例如2,4-二氨基甲苯、2,3-二氨基甲苯、2,5-二氨基甲苯和2,6-二氨基甲苯；邻-、间-和对-二甲苯二胺；邻-、间-和对-2,2'-二氨基二乙基苯；4,4'-二氨基联苯；4,4'-二氨基二苯甲烷；4,4'-二氨基二苯醚；4,4'-二氨基二苯硫醚；4,4'-二氨基二苯基酮；和4,4'-二氨基二苯砜。
还可使用前述脂族和芳族二羧酸和二胺的混合物。还可由酸衍生物和胺衍生物，例如酰氯和胺盐制备聚酰胺，以及通过自缩合内酰胺或ω-氨基羧酸而制备聚酰胺。该类内酰胺的实例包括ε-己内酰胺和ω-月桂内酰胺。该类ω-氨基酸的实例包括11-氨基十一烷酸、12-氨基十二烷酸、4-氨基苯基羧基甲烷、1-(4-氨基苯基)-2-羧基乙烷、3-(4-氨基苯基)-1-羧基丙烷、对-(3-氨基-3'-羟基)二丙基苯等。
芳族聚酰胺包括但不限于聚己二酰二甲苯二胺、聚对苯二甲酰六亚甲基二胺、聚邻苯二甲酰苯二胺、聚己二酰二甲苯二胺/己二酰六亚甲基二胺、聚酯酰胺弹性体、聚醚酰胺弹性体、聚醚酯酰胺弹性体，和二聚酸共聚酰胺。
适于本发明的脂族聚酰胺包括但不限于聚己内酰胺(PA-6)、聚(己二酰六亚甲基二胺)(PA-6,6)、PA-3,4、PA-4、PA-4,6、PA-5,10、PA-6、PA-6,6、PA-6,9、PA-6,10、PA-6,12、PA-11和PA-12。优选的聚酰胺为脂族聚酰胺，尤其为PA 6或PA 6,6，最优选为PA6。
本发明炭黑母料的组分(b)为炭黑。在本发明中，对炭黑本身没有特别的要求。本发明可使用任何炭黑，例如本领域市售的那些。
本发明炭黑母料的组分(c)为乙烯基芳族单体的聚合物。本发明的组分(c)优选为与组分(a)混溶的热塑性聚合物。例如，本发明的组分(c)为乙烯基芳族单体的共聚物，例如乙烯基芳族单体和一种或多种具有官能团的共聚单体，例如不饱和羧酸和/或不饱和羧酸衍生物的共聚物。
不希望被任何理论所束缚，令人惊讶地发现当将本发明的组分(c)，即乙烯基芳族单体的聚合物添加至用于纤维纺丝原液，尤其是聚酰胺海岛纤维纺丝原液的炭黑母料中时，所述纺丝原液中的炭黑浓度得以大大提高，且由所述纺丝原液获得的纤维具有比现有技术那些更深且更均匀的颜色，同时保持所需的纤维性能，例如纤维强度。
在本发明的优选实施方案中，本发明炭黑母料的组分(c)为乙烯基芳族单体和(甲基)丙烯酸化物的共聚物；优选地，所述乙烯基芳族单体为未取代的苯乙烯或被一个或多个选自甲基、乙基和丙基，更优选甲基或乙基的基团取代的苯乙烯；优选地，所述(甲基)丙烯酸化物中的醇结构部分衍生自C1-C10烷基醇，优选C1-C4烷基醇，更优选甲醇、乙醇和丙醇、丁醇和2-乙基己醇。还处于本发明的范围之内的是在本发明的一些实施方案中，所述(甲基)丙烯酸化物意指(甲基)丙烯酸。在本发明的另一优选实施方案中，本发明炭黑母料的组分(c)为苯乙烯-(甲基)丙烯酸化物共聚物。
在本发明的另一实施方案中，本发明炭黑母料的组分(c)为乙烯基芳族单体和(甲基)丙烯酸的共聚物，优选所述乙烯基芳族单体为未取代的苯乙烯或者被一个或多个选自甲基、乙基和丙基，更优选甲基或乙基的基团取代的苯乙烯。
在其中本发明炭黑母料的组分(c)为乙烯基芳族单体和(甲基)丙烯酸化物的共聚物的一些本发明优选实施方案中，聚合成本发明组分(c)的乙烯基芳族单体与(甲基)丙烯酸化物的摩尔比可为约1:100-约100:1，优选约1:10-约10:1，更优选约1:5-约5:1，或者为约1:1。优选地，获自中国上海的BASF Auxiliary Chemical Co.，Ltd.的ADF系列产品适于作为本发明炭黑母料的组分(c)。优选地，使用获自BASF Auxiliary Chemical Co.，Ltd.的Joncryl ADF作为本发明炭黑母料的组分(c)。
在本发明的另一些优选实施方案中，优选地，在用作本发明炭黑母料的组分(c)的乙烯基芳族单体和(甲基)丙烯酸化物的共聚物中，来自(甲基)丙烯酸化物的单体单元的量为0-60重量％，优选0-50重量％，更优选0-35重量％，基于所述共聚物的重量。
在本发明的又一些实施方案中，本发明炭黑母料的组分(c)为聚苯乙烯，其优选具有1,500-10,000，优选1,500-8,000，更优选5,000-8,000，最优选5,000的数均分子量Mn。
在本发明中，本发明炭黑母料的组分(c)可优选具有约1,000-约20,000，优选1,500或更大，更优选3,000或更大，最优选5,000或更大，或约6,000，且约18,000或更小，更优选约10,000或更小，或10,000或更小，例如5,000-8,000的数均分子量，通过凝胶渗透色谱法测定。还合适的是，在一些实施方案中，适于本发明目的的炭黑母料的组分(c)的数均分子量可为1,000-9,000，优选为3,000-8,500或4,000-8,000，更优选为5000。
本发明炭黑母料的组分(c)可通过本领域技术人员已知的任何聚合方法获得，包括本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合。例如，在其中本发明的组分(c)为苯乙烯-(甲基)丙烯酸化物共聚物的本发明实施方案中，所述共聚物可通过这些聚合方法中的任一种获得。例如，在本体聚合中，所述苯乙烯-(甲基)丙烯酸化物共聚物通过将苯乙烯和(甲基)丙烯酸化物单体混合且将所得混合物在引发剂存在下聚合而获得。在溶液聚合中，所述苯乙烯-(甲基)丙烯酸化物共聚物通过将苯乙烯和(甲基)丙烯酸化物溶于甲苯(苯/甲醇)溶液中且在引发剂存在下聚合而获得(例如CN1995075A，在此全文引入以作为参考)。
在本发明中，所述炭黑母料中的组分(a)的量可为所述炭黑母料的至多85重量％，优选为所述炭黑母料的至多80重量％，更优选至多75重量％，最优选至多70重量％。本发明炭黑母料中的组分(a)的量可为所述炭黑母料的至少40重量％，优选为本发明炭黑母料的至少50％，更优选至少55％，最优选至少60重量％。
在本发明中，所述炭黑母料中的组分(b)的量可为该炭黑母料的至多50重量％，优选为该炭黑母料的至多45重量％，更优选至多40重量％，最优选至多35重量％。本发明炭黑母料中的组分(b)的量可为本发明炭黑母料的至少15重量％，优选为本发明炭黑母料的至少18重量％，更优选至少20重量％，最优选至少25重量％。
在本发明中，所述炭黑母料中的组分(c)的量可为该炭黑母料的至多10重量％，优选为该炭黑母料的至多8重量％，更优选至多6重量％，最优选至多5重量％，例如至多4重量％。本发明炭黑母料中的组分(c)的量可为该炭黑母料的至少0.1重量％，优选为该炭黑母料的至少0.2重量％，更优选至少0.5重量％，最优选至少1重量％。在本发明的优选实施方案中，所述炭黑母料中的组分(c)的量为该炭黑母料的1.4重量％。
在本发明的优选实施方案中，本发明炭黑母料中的组分(a)的量为69％，所述炭黑母料中的组分(b)的量为30％，所述炭黑母料中的组分(c)的量为1.0％。
任选地，本发明的炭黑母料中可使用其他添加剂，例如抗氧化剂、抗静电剂、UV吸收剂等。
合适的抗氧化剂包括磷基抗氧化剂、酚类抗氧化剂和硫基抗氧化剂。磷基抗氧化剂的实例包括单亚磷酸酯和二磷酸酯，例如三(2,4-二叔丁基苯基)磷酸酯(抗氧化剂168)和三(单/二壬基苯基)磷酸酯(例如抗氧化剂TNP)、季戊四醇二亚磷酸二硬脂基酯、季戊四醇二亚磷酸二辛基酯、季戊四醇二亚磷酸二苯基酯、季戊四醇二亚磷酸双(2,4-二叔丁基苯基)酯、季戊四醇二亚磷酸双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)酯、季戊四醇二亚磷酸二环己基酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4'-亚联苯基亚磷酸酯。
合适的酚类抗氧化剂包括：2,2'-亚甲基双(6-叔丁基-4-甲基苯酚)、1,1-双(5-叔丁基-4-羟基-2-甲基苯基)丁烷、2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-环己基苯酚)、4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、2,2-双(5-叔丁基-4-羟基-2-甲基苯酚)-4-正十二烷硫基丁烷、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,2'-亚甲基双(6-叔丁基-4-乙基苯酚)、2,2'-亚甲基-双-4-甲基-6-(α-甲基环己基)苯酚、2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-壬基苯酚)、1,1,3-三(5-叔丁基-4-羟基-2-甲基苯基)丁烷、乙二醇双-3,3-双(3-叔丁基-4-羟基苯基)丁酸酯、1-1-双(3,5-二甲基-2-羟基苯基)-3-(正十二烷硫基)-丁烷、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-2,4,6-三甲基苯、2,2-双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)双十八烷基丙二酸酯、3-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯基)丙酸正十八烷基酯、四-亚甲基(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)甲烷(抗氧化剂1010)、3,9-双-1,1-二甲基-2-(β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基)乙基-2,4,8,10-四氧杂螺-5,5-十一烷、三-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰脲酸酯、2,6-二苯基-4-甲氧基苯酚和三-(4-叔丁基-2,6-二甲基-3-羟基苄基)异氰脲酸酯。
合适的硫基抗氧化剂包括：3,3'-硫代二丙酸二月桂基酯、3,3'-硫代二丙酸二肉豆蔻基酯、3,3'-硫代二丙酸二硬脂基酯、季戊四醇-四(β-月桂硫基丙酸酯)、双-2-甲基-4-(3-正烷硫基丙酰氧基)-5-叔丁基苯基硫化物和2-巯基苯并咪唑。
其他合适的抗氧化剂例如为抗氧化剂163。
适用于本发明炭黑母料的抗静电剂可为选自如下组中的一种或多种抗静电剂：脂肪醇磷酸酯、脂肪醇氧化烯醚磷酸盐、脂肪醇磷酸酯钾、硬脂酸单甘油酯和聚乙二醇。
适用于本发明炭黑母料的UV吸收剂可为选自如下组中的一种或多种UV吸收剂：有机芳族物质，例如苯并三唑类和二苯甲酮类、氧化锌和氧化钛。
其他添加剂可在形成本发明炭黑母料期间的任何合适的时间点掺入该炭黑母料中。
存在的话，本发明炭黑母料中的其他添加剂的量可为0-10重量％，优选0-5重量％，更优选0-2.5重量％，例如0.001-1重量％，基于所述炭黑母料的总重量。
本发明的炭黑母料可通过本领域的任何合适的方法形成。例如，在一个实施方案中，将组分(a)、组分(b)和组分(c)一起添加至高速混合机中，从而形成共混物，然后将形成的共混物送入双螺杆挤出机中进行熔融、挤出和造粒，从而获得呈粒状的本发明炭黑母料。或者，首先将组分(a)和组分(b)一起混合并熔融，然后将组分(c)添加至组分(a)和组分(b)的熔体中，从而获得本发明的炭黑母料。
在本发明的第二方面中，本发明涉及一种用于制备海岛纤维的纺丝原液，其包含：
(1)本发明的炭黑母料；
(2)聚酰胺；和
(3)用于在海岛纤维制备中形成海的聚合物。
本发明纺丝原液的组分(2)为选自上文对本发明炭黑母料中的组分(a)所定义的相同组的聚酰胺。优选地，在本发明中，所述纺丝原液中的组分(2)和所述炭黑母料中的组分(a)是相同的聚酰胺。
在本发明中，本发明纺丝原液中的组分(1)的量可为本发明纺丝原液的至多50重量％，优选至多40重量％，更优选至多35重量％，最优选至多30重量％，且可为本发明纺丝原液的至少15重量％，优选至少18重量％，更优选至少20重量％，最优选至少25重量％。在本发明的优选实施方案中，本发明纺丝原液中的组分(1)的量为本发明纺丝原液的28重量％。
在本发明中，本发明纺丝原液中的组分(2)和组分(3)的总量可为本发明纺丝原液的至多85重量％，更优选至多80重量％，最优选至多70重量％，且可为本发明纺丝原液的至少50重量％，优选至少55重量％，更优选至少60重量％，最优选至少65重量％。本发明纺丝原液中的组分(2)与组分(3)的重量比并不重要，条件是它们形成海岛纤维，且可由本领域技术人员根据实际应用选择。
在本发明的纺丝原液中，可用来与组分(2)一起形成海岛纤维的海的任何材料适于作为组分(3)。本领域技术人员可根据实际应用选择合适的材料来用作组分(3)。例如但不限于，组分(3)可为聚烯烃，例如聚α-烯烃，例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)，优选PE；和聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。
本发明还涉及一种可由本发明纺丝原液获得的海岛纤维。当使用本发明的炭黑母料时，炭黑可以以占获得的海岛纤维总重量为至多10重量％，例如至多8重量％，尤其是至多6重量％的量存在于所述海岛纤维中。与本领域的海岛纤维相比，本发明的海岛纤维具有更深且更均匀的颜色，基本为黑色或纯黑色，且具有稳定的纺丝性能和优异的纤维性能。
在本发明的示例性实施方案中，首先将本发明的炭黑母料在蜂窝式烘箱(型号PD60，购自Suzhou Tongyi mechanical equipments Co.Ltd.)中在90℃下干燥12小时，从而将水分降低至小于50ppm。然后，将干燥的炭黑母料与组分(2)和组分(3)混合，从而形成纺丝原液。
在本发明的第三方面中，本发明涉及一种制备海岛纤维的方法，包括将本发明的纺丝原液纺丝的步骤。
用于制备本发明海岛纤维的纺丝方法可为本领域已知的任何方法，例如熔纺、干纺等，条件是所述方法包括将本发明的纺丝原液纺丝的步骤。优选熔纺。
在本发明的优选实施方案中，本发明的方法包括如下步骤：
(a)制备本发明的炭黑母料；
(b)将所述炭黑母料、聚酰胺和用于在海岛纤维制备中形成海的聚合物混合，从而形成共混物；
(c)将在步骤(b)中获得的共混物熔融，从而形成纺丝原液；和
(d)将在步骤(c)中获得的纺丝原液纺丝。
在步骤(d)之后，通常将获得的纤维在溶剂中处理以移除用于在海岛纤维制备中形成海的聚合物。然后，将经处理的纤维过滤并干燥，从而获得海岛纤维。
总之，本发明包括如下实施方案：
1.一种炭黑母料，其包含：
(a)聚酰胺，
(b)炭黑，和
(c)乙烯基芳族单体的聚合物，
其中组分(c)为可与组分(a)混溶的热塑性聚合物。
2.根据实施方案1的炭黑母料，其中：
所述炭黑母料中的组分(a)的量为该炭黑母料的至多85重量％，优选至多80重量％，更优选至多75重量％，最优选至多70重量％，且为该炭黑母料的至少40重量％，优选至少50重量％，更优选至少55重量％，最优选至少60重量％；
所述炭黑母料中的组分(b)的量为该炭黑母料的至多50重量％，优选至多45重量％，更优选至多40重量％，最优选至多35重量％，且为该炭黑母料的至少15重量％，优选至少18重量％，更优选至少20重量％，最优选至少25重量％；且
所述炭黑母料中的组分(c)的量为该炭黑母料的至多10重量％，优选至多8重量％，更优选至多6重量％，最优选至多5重量％，例如至多4重量％，且为该炭黑母料的至少0.1重量％，优选为该炭黑母料的至少0.2重量％，更优选至少0.5重量％，最优选至少1重量％。
3.根据实施方案1-2中任一项的炭黑母料，其中组分(c)的数均分子量为约1,000-约20,000，优选1,500或更大，更优选3,000或更大，最优选5,000或更大，或约6,000，且为约18,000或更小，更优选约10,000或更小，或10,000或更小，例如5,000-8,000，优选组分(c)的数均分子量为1,000-9,000，优选3,000-8,500，或4,000-8,000，更优选5000。
4.根据实施方案1-3中任一项的炭黑母料，其中组分(c)为乙烯基芳族单体和(甲基)丙烯酸化物的共聚物；所述乙烯基芳族单体优选为未取代的苯乙烯或者被一个或多个选自甲基、乙基和丙基，更优选甲基或乙基的基团取代的苯乙烯；所述(甲基)丙烯酸化物中的醇结构部分衍生自C1-C10烷基醇，优选C1-C4烷基醇，更优选甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和2-乙基己醇，或者所述(甲基)丙烯酸化物为(甲基)丙烯酸。
5.根据实施方案4的炭黑母料，其中聚合成所述共聚物的乙烯基芳族单体与(甲基)丙烯酸化物的摩尔比为约1:100-约100:1，优选约1:10-约10:1，更优选约1:5-约5:1，或者为约1:1。
6.根据实施方案4的炭黑母料，其中所述共聚物包含其量基于该共聚物重量为0-60重量％，优选0-50重量％，更优选0-35重量％量的来自(甲基)丙烯酸化物的单体单元。
7.根据实施方案1-3中任一项的炭黑母料，其中组分(c)为聚苯乙烯，其优选具有1,500-10,000，优选1,500-8,000，更优选5,000-8,000，最优选5,000的数均分子量。
8.根据实施方案1-7中任一项的炭黑母料，进一步包含一种或多种其他添加剂，例如抗氧化剂、抗静电剂和UV吸收剂。
9.根据实施方案8的炭黑母料，其中所述抗氧化剂选自磷基抗氧化剂、酚类抗氧化剂、硫基抗氧化剂和抗氧化剂163。
10.根据实施方案8或9的炭黑母料，其中所述组合物中的其他添加剂的量为0-10重量％，优选0-5重量％，更优选0-2.5重量％，例如0.001-1重量％，基于所述炭黑母料的总重量。
11.根据实施方案1-10中任一项的炭黑母料，其中组分(a)具有基于组分(a)的重量为小于300ppm的水分。
12.一种用于制备海岛纤维的纺丝原液，其包含：
(1)根据实施方案1-11中任一项的炭黑母料；
(2)聚酰胺；和
(3)用于在海岛纤维制备中形成海的聚合物.
13.根据实施方案12的纺丝原液，其中所述纺丝原液中的组分(2)和所述炭黑母料中的组分(a)是相同的聚酰胺，优选所述聚酰胺为PA6。
14.根据实施方案12或13的纺丝原液，其中：
组分(1)的量为所述纺丝原液的至多50重量％，优选至多40重量％，更优选至多35重量％，最优选至多30重量％，且为所述纺丝原液的至少15重量％，优选至少18重量％，更优选至少20重量％，最优选至少2重量5％，优选组分(1)的量为所述纺丝原液的28重量％；且
组分(2)和组分(3)的总量为所述纺丝原液的至多85重量％，更优选至多80重量％，最优选至多70重量％，且为所述纺丝原液的至少50重量％，优选至少55重量％，更优选至少60重量％，最优选至少65重量％。
15.根据实施方案12-14中任一项的纺丝原液，其中所述纺丝原液中的组分(3)选自聚烯烃和聚酯，优选选自聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯，更优选组分(3)为聚乙烯。
16.一种制备海岛纤维的方法，包括将根据实施方案12-15中任一项的纺丝原液纺丝的步骤。
17.根据实施方案16的方法，包括如下步骤：
(a)制备根据实施方案1-11中任一项的炭黑母料；
(b)将所述炭黑母料、聚酰胺和用于在海岛纤维制备中形成海的聚合物混合，从而形成共混物；
(c)将在步骤(c)中获得的共混物熔融，从而形成纺丝原液；和
(d)将在步骤(d)中获得的纺丝原液纺丝。
18.一种由实施方案12-15中任一项所定义的纺丝原液制备的海岛纤维或者由实施方案16-17中任一项的方法制备的海岛纤维，其中所述海岛纤维具有占该海岛纤维总重量的至多10重量％，例如至多8重量％，尤其是至多6重量％量的炭黑。
19.实施方案1-11中任一项的炭黑母料用于制备海岛纤维的用途。
20.实施方案12-15中任一项的纺丝原液用于制备海岛纤维的用途。
21.一种由实施方案14的海岛纤维制备的制品。
本发明的优点
本发明具有如下优点：
1.提供了用于纤维应用，例如海岛纤维应用，尤其是PA/PE海岛纤维应用的纺丝原液中的新型炭黑母料。与现有技术相比，本发明的炭黑母料可以以低成本制备且具有稳定的质量。
2.可使用市售的普通炭黑来制备本发明炭黑母料，而不需要在母料制备之前对该炭黑进行昂贵的预处理步骤以改善炭黑的分散性。
3.用于纤维应用的纺丝原液中的炭黑量得以提高，且由本发明获得的纤维具有比现有技术更深且更均匀的颜色。同时保持了所得纤维的稳定的良好质量，例如所需的强度。
4.除改进的颜色之外，本发明炭黑母料的流动性也得以改善，由此当将纺丝原液挤出通过喷丝嘴时，纺丝原液的流动性也得以改善，因此不堵塞喷丝板或者不发生丝断裂。
实施例
下文将参照具体实施例进一步阐述本发明，所述实施例仅仅是示例性和解释性的，而不是限制性的。
如果不另外定义的话，当使用时，各份数和百分比基于重量提供。
所用的材料和装置：
聚酰胺(炭黑母料的组分(a))：购自台湾的Taiwan JiSheng Corp的高速纺丝纯度的PA6片。
炭黑(炭黑母料的组分(b))：以牌号BP3560购自中国上海的Shanghai Cabot Chemical Co.，Ltd的纺丝等级炭黑。
炭黑母料的组分(c)：购自中国上海BASF Auxiliary Chemical Co.，Ltd.的具有4500Mn的Jocnryl ADF。
LDPE：以商品名HP2027N购自沙特阿拉伯Riyadh的Saudi Basic Industry Corporation。
双螺杆挤出机：购自中国北京的Jingwei Textile Machinery Co.的JW4/600。
流变仪：购自中国上海的Malvern Instruments Ltd.的Malvern型号RH7。
实施例1.制备炭黑母料1(本发明)
配方1：PA6(聚酰胺6)+30重量％炭黑+0.7重量％Jocnryl ADF
方法：
(a).将PA6在烘箱中在90℃下干燥12小时，从而使得该PA6的水分小于300ppm；
(b).将1.386kg获自步骤(a)的干燥PA6、0.6kg炭黑和0.014kg Joncryl ADF在高速混合机中在600rpm下混合2分钟，从而获得共混物；
(c).将获得的共混物送至双螺杆挤出机中，并将挤出的共混物造粒，从而形成炭黑母料的颗粒，其中所述双螺杆挤出机的操作温度为约250℃，所述双螺杆挤出机的口模压力为约55巴，螺杆速度为约240rpm，进料速度为约15rpm；
(d).收集炭黑母料的颗粒，将其在烘箱中在90℃下干燥12小时，从而获得炭黑母料1。
将获得的炭黑母料1储存在铝袋中。
实施例2.制备炭黑母料2(本发明)
配方2：PA6(聚酰胺6)+30重量％炭黑+1.4重量％Jocnryl ADF
方法：
(a).将PA6在烘箱中在90℃下干燥12小时，从而使得该PA6的水分小于300ppm；
(b).将1.372获自步骤(a)的干燥PA6、0.6kg炭黑和0.028kg Joncryl ADF在高速混合机中在600rpm下混合2分钟，从而获得共混物；
(c).将获得的共混物送至双螺杆挤出机中，并将挤出的共混物造粒，从而形成炭黑母料的颗粒，其中所述双螺杆挤出机的操作温度为约250℃，所述双螺杆挤出机的口模压力为约55巴，螺杆速度为约240rpm，进料速度为约15rpm；
(d).收集炭黑母料的颗粒，将其在烘箱中在90℃下干燥12小时，从而获得炭黑母料2。
将获得的炭黑母料2储存在铝袋中。
实施例3.制备炭黑母料3(本发明)
配方3：PA6(聚酰胺6)+35重量％炭黑+0.7重量％Jocnryl ADF
方法：
(a).将PA6在烘箱中在90℃下干燥12小时，从而使得该PA6的水分小于300ppm；
(b).将1.286获自步骤(a)的干燥PA6、0.7kg炭黑和0.014kg Joncryl ADF在高速混合机中在600rpm下混合2分钟，从而获得共混物；
(c).将获得的共混物送至双螺杆挤出机中，并将挤出的共混物造粒，从而形成炭黑母料的颗粒，其中所述双螺杆挤出机的操作温度为约250℃，所述双螺杆挤出机的口模压力为约50-60巴，螺杆速度为约240rpm，进料速度为约15rpm；
(d).收集炭黑母料的颗粒，将其在烘箱中在90℃下干燥12小时，从而获得炭黑母料3。
将获得的炭黑母料3储存在铝袋中。
实施例4.制备炭黑母料4(本发明)
配方4：PA6(聚酰胺6)+35重量％炭黑+2.5重量％Jocnryl ADF
通过实施例1的方法制备炭黑母料4，不同之处在于配方为配方4：PA6(聚酰胺6)+35重量％炭黑+2.5重量％Jocnryl ADF。
实施例5.制备炭黑母料A(对比)
配方A：PA6(聚酰胺6)+30重量％炭黑
制备方法：
(a).将PA6在烘箱中在90℃下干燥12小时，从而使得该PA6的水分小于300ppm；
(b).将1.4kg获自步骤(a)的干燥PA6、0.6kg炭黑在高速混合机中在600rpm下混合2分钟，从而获得共混物；
(c).将获得的共混物送至双螺杆挤出机中，并将挤出的共混物造粒，从而形成炭黑母料的颗粒，其中所述双螺杆挤出机的操作温度为约250℃，所述双螺杆挤出机的口模压力为约60-70巴，螺杆速度为约240rpm，进料速度为约15rpm；
(d).收集炭黑母料的颗粒，将其在烘箱中在90℃下干燥12小时，从而获得炭黑母料A。
将获得的炭黑母料A储存在铝袋中。
实施例6.剪切粘度测试
使用流变仪(malvern RH7)测试上述实施例1-4的各炭黑母料的剪切粘度。
剪切粘度测试条件：
-流变仪筒内的测试温度：260℃
-左口模尺寸：1.0(mm，口模内的毛细管内径)×16(mm，口模高度)×180(°，口模角度)×15(mm，口模直径)；右口模尺寸：1.0(mm，口模内的毛细管内径)×0.25(mm，口模高度)×180(°，口模角度)×15(mm，口模直径)
-筒内物料的预处理：
在测试前，将待测试的炭黑母料在流变仪筒内预处理。首先，借助流变仪压杆将所述炭黑母料压至0.5mpa，然后停止压制，等待2分钟。然后，再次借助压杆将炭黑母料压至0.5mpa，然后停止压制，等待1分钟。通过该预处理，筒内的炭黑母料被均匀加热且压制。
各炭黑母料的剪切粘度报告在表1中。
表1
结论：
将表1中的上述具有与炭黑母料A相同的炭黑浓度的炭黑母料与炭黑母料A对比，可以看出在炭黑母料中添加的Jocnryl ADF越多，则所得炭黑母料的剪切粘度就越低。
将表1中的上述具有不同炭黑浓度的炭黑母料与炭黑母料A对比，可以看出与炭黑母料A相比，尽管本发明的炭黑母料具有比炭黑母料A更高的炭黑浓度，然而本发明的炭黑母料具有大大降低的剪切粘度。
所述结果意味着与不含Joncryl ADF的现有技术炭黑浓缩物相比，本发明的炭黑母料在较高的炭黑浓度下可具有较高的分散性。
下文的实施例7-11证明了本发明的炭黑母料在海岛纤维中的性能。
实施例7
将20重量份获自实施例1的炭黑母料1和40重量份聚酰胺6的混合物在90℃下干燥12小时。此后，将所述混合物与40重量份LDPE共混。使获得的共混物通过纺丝机(JW4/600，购自中国北京的Jingwei Textile Machinery Co.，Ltd.)的入口，从而形成用于纺丝的纺丝原液1。所述纺丝机依次具有5段，温度为270℃的入口段、温度为275℃的熔融段I、温度为275℃的熔融段II、温度为275℃的连接管和温度为275℃的喷丝嘴。
在所述实施例中，所得纤维的卷绕速度为800m/分钟，环吹风的速度为0.6m/s，环吹风的温度为18-22℃。熔纺压力为1.35巴。
喷丝嘴的规格：流体引导口的直径为2.45mm，纤维出口的直径为0.35mm，喷丝嘴的孔数为36。
测试所得纤维的性能，结果报告在下表2中。
实施例8-11
实施例8-11使用上文获得的炭黑母料2、炭黑母料3、炭黑母料4和炭黑母料A进行。
实施例8-11根据实施例7中所用的程序进行，不同之处在于实施例8的熔纺压力为2.30巴；实施例9的熔纺压力为3.33巴；实施例10的熔纺压力为2.45巴；实施例11的熔纺压力为2.40巴。
由实施例8-11获得的纺丝原液分别为纺丝原液2、纺丝原液3、纺丝原液4、纺丝原液A。
测试所得纤维的性能，结果报告在下表2中。
表2
18D/36F：测定的海岛纤维为18旦，由36根丝线组成。
不稳定*：这意味着在纺丝期间，在10小时内，丝断裂出现或者喷丝板堵塞两次或更多次。
-：获得的海岛纤维断裂且其性能无法测定。
通过获自美国INSTRON CORPORATION的Instron，型号5566根据ASTM D2256测量获得的各海岛纤维的丝强度。表2中报告的值为三个测量值的平均值。根据客户要求，2.0-2.9dtex/CN范围内的拉伸强度是合适的。
炭黑浓度：通过TGA设备(类型：获自美国马萨诸塞州的PerkinElmer Company的Pyris 1)测量。
上文引用的各文献引入本文以作为参考。
除了在实施例中，或者另外明确指明，本说明书中描述物料、反应条件、分子量、碳原子数等的量的所有数量应理解为由措辞“约”修饰。
应理解的是，本文所述的上限和下限量、范围和比值限度可独立地组合。类似地，本发明各要素的范围和量可与任何其他要素的范围或量一起使用。
本发明的范围不受到本文所述的具体实施方案和实施例的限制。实际上，除本发明所述那些之外的本发明各种变型由于前文描述而为本领域技术人员所知悉。该类变型意欲落入所附权利要求的范围之内。