專利名稱:用于閃蒸紡織聚合物叢絲的鹵化烴的制作方法
本申請(qǐng)是另一待批申請(qǐng)的接續(xù)申請(qǐng)。該待批申請(qǐng)的名稱為“用于閃紡聚乙烯叢絲的鹵化烴”,其申請(qǐng)日為1988年8月30日,申請(qǐng)?zhí)枮?7/238442。
本發(fā)明涉及閃紡聚合物薄膜原纖絲帶。更具體點(diǎn)說,本發(fā)明是一種方法上的改進(jìn),此方法可以用液體閃紡形成原纖絲帶,而且如果這種液體被釋放到大氣中,也不會(huì)危害地球的臭氧層。
布雷茲(Blades)和懷特(White)的專利號(hào)為3,081,519的美國(guó)專利,描述了一種用成纖聚合物生產(chǎn)叢絲薄膜原纖絲帶的閃紡工藝方法。將聚合物溶解于液體中,該液體在等于或低于其正常沸點(diǎn)時(shí),對(duì)聚合物是無溶解力的,當(dāng)高于該液體正常沸點(diǎn)的溫度時(shí),在自熱的或較高的壓力條件下將溶液擠入一種低溫和通常是低壓的介質(zhì)中。此種閃紡導(dǎo)致了液體蒸發(fā)從而使其擠出物冷卻。該擠出物形成了聚合物叢絲薄膜原纖絲帶。比較合適的聚合物包括晶狀的聚合烴類,如聚乙烯和聚丙烯。
根據(jù)布雷茲(Blades)和懷特(White)的方法,合適的閃紡液體需具有以下特征(a)沸點(diǎn)需低于聚合物溶點(diǎn)至少25℃;(b)在擠出溫度下通常不與聚合物發(fā)生反應(yīng);(c)應(yīng)該是在本專利說明的溫度和壓強(qiáng)下的聚合物的溶劑(也就是說,擠出溫度和壓強(qiáng)分別為165℃到225℃和545磅/吋2到1490磅/吋2);(d)應(yīng)該在等于或低于其正常沸點(diǎn)時(shí),對(duì)聚合物的溶解少于1%,并且應(yīng)該形成一種溶液,該溶液在被擠出時(shí)能進(jìn)行快速物相分離,以便形成一種聚合物相,該聚合物相中所含有的少量溶劑不能使該聚合物塑化。對(duì)于所用的特定的聚合物來說,下列液體適用于閃紡工藝芳香烴類,如苯,甲苯等;脂族烴類,如丁烷,戊烷,己烷,庚烷,辛烷和它們的同分異構(gòu)體及同系物;脂環(huán)烴類,如環(huán)己烷;不飽和烴類;鹵化烴類,如二氯甲烷,四氯化碳,三氯甲烷(氯仿),氯乙烷,氯代甲烷;醇類;酯類;醚類;酮類;腈類;酰胺;碳氟化合物類;二氧化硫;二硫化碳;硝基甲烷;水及以上液體的混合物。該專利還用圖表闡述了某些有助于建立最佳紡絲條件以獲得叢絲帶的原理。布雷茲(Blades)和懷特(White)的方法說明閃紡用的溶液還可以含有一種可溶解的氣體,如氮,二氧化碳,氦,氫,甲烷,丙烷,丁烷,乙烯,丙烯,丁烯等等。比較常用的提高有機(jī)物纖維的原纖化作用的氣體是一些較少溶解的氣體,它們是那些在紡絲條件下,其在聚合物溶液中的溶解濃度小于7%的氣體。普通添加劑象抗氧化劑,紫外線穩(wěn)定劑,染料,顏料和諸如此類的東西也能在擠出操作之前加到溶液中。
安德遜(Anderson)和羅曼諾(Romano)的專利號(hào)為3,227,794的美國(guó)專利,揭示了一個(gè)類似于布雷茲(Blades)和懷特(White)的方法的圖表,用于選擇紡織叢絲帶的條件。該圖表表示了紡絲溫度和紡絲壓強(qiáng)的關(guān)系,將10(重)%~16(重)%的線性聚乙烯溶解在三氯氟甲烷中制成所用的溶液。該專利還詳細(xì)說明在溫度約為185℃和壓強(qiáng)約為1640磅/吋2表壓的條件下,將14(重)%的高密度線性聚乙烯溶解,然后溶液從一個(gè)排出腔室擠出,操作溫度是185℃,壓強(qiáng)是1050磅/吋2表壓。與之非常相似的溫度,壓強(qiáng)和濃度已被用于將聚乙烯閃紡成叢絲薄膜原纖絲帶的工業(yè)生產(chǎn)中,這種絲帶然后被改制成薄片狀結(jié)構(gòu)。
雖然三氯氟甲烷作為一種溶劑對(duì)于用聚乙烯閃紡叢絲薄膜原纖絲帶是很有用的,并且已用于工業(yè)生產(chǎn)聚乙烯叢絲帶中,但是這種鹵化烴釋放到空氣中卻被認(rèn)為是消耗地球臭氧的罪魁?,F(xiàn)在關(guān)于臭氧消耗問題已經(jīng)普遍地引起了人們的注意。發(fā)表于1988年2月8日的“化學(xué)及工程新聞”(Chemical&EngineeringNews)第17-20頁(yè)上的P·S·澤爾(P·S·Zurer)的文章“加強(qiáng)尋找消耗臭氧的鹵化烴類的替代品”就是一例。
一種方便的確定所給溶劑是否適于閃紡已知的聚合物的測(cè)試方法已經(jīng)被伍德爾(Woodwell)的美國(guó)專利公開,其專利號(hào)為3,655,498。這種測(cè)試方法已被世界上最大的閃紡聚乙烯產(chǎn)品的制造商廣泛地用來確定制備叢絲帶的三氯氟甲烷溶劑的替代品是否適用。在測(cè)試過程中,將聚合物與一定數(shù)量的溶劑混合,該一定數(shù)量的溶劑的量是計(jì)算好的,以使形成的溶液中含有10(重)%的聚合物,把混合物密封在一個(gè)厚壁玻璃試管中(混合物所占體積為試管體積的1/3到1/2),并且使混合物在自熱的壓強(qiáng)下加熱,測(cè)試時(shí)溫度范圍通常是從約100℃到剛好低于被測(cè)液體的臨界溫度。伍德爾(Woodwell)指出,如果在低于溶劑臨界溫度Tc的任何溫度都沒有在試管中形成一個(gè)單相的、可流動(dòng)的溶液(或者聚合物的分解溫度,取較低的一個(gè)),那么溶劑的溶解力就太低。而另一個(gè)極端則是,如果一個(gè)單相溶液在低于臨界溫度Tc的某一溫度形成,可那個(gè)溶液在加熱到更高的溫度下(仍低于Tc)不能轉(zhuǎn)變成具有雙液相的液體,這個(gè)溶解力就太高了。那些本身溶解力不能降到這些極限之間的溶劑,可以適當(dāng)?shù)赜脽o溶解力或溶解力強(qiáng)的添加劑來稀釋,以使之適于應(yīng)用。在選好恰當(dāng)?shù)娜軇┗蛉軇┗旌衔镏?,溶劑或溶劑混合物的單相和雙液相的約束狀態(tài)就可以確定在不同聚合物濃度時(shí)的操作溫度和壓強(qiáng),正如上述安德遜(Anderson)和羅曼諾(Romano)所敘述的。
本發(fā)明的目的是為成纖聚烯烴類物質(zhì)的閃蒸紡織叢絲薄膜原纖絲帶提供一種改進(jìn)了的方法,使其中的溶劑對(duì)地球臭氧層沒有消耗的危害。
本發(fā)明為閃紡叢絲薄膜原纖絲帶提供了一種改進(jìn)的工藝方法,其中閃紡所需之聚乙烯被溶于一種鹵化烴紡織液體中,以構(gòu)成紡織溶液,該溶液含有按溶液重量計(jì)為10%-20%的聚乙烯,操作溫度范圍為130℃~210℃,壓強(qiáng)要高于3000磅/吋2。在該溫度及壓強(qiáng)下,溶液被閃蒸紡絲進(jìn)入到實(shí)際上溫度和壓強(qiáng)都較低的區(qū)域。此改進(jìn)包括從由1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷和1,2-二氯-1,2,2-三氟乙烷組成的族中選擇鹵化烴。
本發(fā)明為閃紡叢絲薄膜原纖絲帶提供了一種改進(jìn)的工藝方法,其中閃紡所需之聚乙烯被溶于一種鹵化烴紡織液體中以構(gòu)成紡織溶液,該溶液含有按溶液重量計(jì)為10%-20%的聚乙烯,操作溫度范圍為130℃~210℃,壓強(qiáng)要高于1800磅/吋2。在該溫度及壓強(qiáng)下溶液被閃蒸紡絲進(jìn)入實(shí)際上溫度及壓強(qiáng)都較低的區(qū)域。此改進(jìn)包括鹵化烴是選自1,1-二氯-2,2-二氟乙烷和1,2-二氯-1,1-二氟乙烷。
本發(fā)明為閃紡叢絲薄膜原纖絲帶提供了一種改進(jìn)的工藝方法,其中閃紡所需之聚乙烯被溶于一種鹵化烴紡織液體中以構(gòu)成紡織溶液,該溶液含有按溶液重量計(jì)為10%-20%的聚乙烯,操作溫度范圍為130℃~210℃,壓強(qiáng)要高于2000磅/吋2。在該溫度及壓強(qiáng)下溶液被閃蒸紡絲進(jìn)入實(shí)際上溫度及壓強(qiáng)都較低的區(qū)域。此改進(jìn)包括鹵化烴為1,1-二氯-1-氟乙烷。
本發(fā)明為閃紡叢絲薄膜原纖絲帶提供了一種改進(jìn)的工藝方法,其中閃紡所需之聚乙烯被溶于一種鹵化烴紡織液體中,以構(gòu)成紡織溶液,該溶液含有按溶液重量計(jì)為10%-20%的聚乙烯,操作溫度為130℃~210℃,壓強(qiáng)要高于1500磅/吋2。在該溫度及壓強(qiáng)下溶液被閃蒸紡絲進(jìn)入到實(shí)際上溫度及壓強(qiáng)都較低的區(qū)域。此改進(jìn)包括從由1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷、1,2-二氯-1,2,2-三氟乙烷、1,1-二氯-2,2-二氟乙烷、1,2-二氯-1,1-二氟乙烷和1,1-二氯-1-一氟乙烷組成的族中選擇鹵化烴。
本發(fā)明為閃紡叢絲薄膜原纖絲帶提供了一種改進(jìn)的方法。其中成纖聚烯烴在溫度130℃到210℃,壓強(qiáng)高于1000磅/吋2的條件下溶解在鹵化烴紡織液體中,而該紡織液又含有另一種溶劑時(shí),不論該溶劑是占紡織液體總量2%到25%的烴還是占紡織液體總重量5%到50%的二氯甲烷,都可以構(gòu)成按溶液重量計(jì)含10%-20%的成纖聚烯烴的紡織溶液,然后再被閃蒸紡絲進(jìn)入到一個(gè)實(shí)際上溫度和壓強(qiáng)都較低的區(qū)域。該改進(jìn)包括從由1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷、1,2-二氯-1,2,2-三氟乙烷、1,1-二氯-2,2-二氟乙烷、1,2-二氯-1,1-二氟乙烷和1,1-二氯-1-一氟乙烷組成的族中選擇鹵化烴。
本發(fā)明提供了一種新的溶液,該溶液實(shí)質(zhì)上由為10(重)%~20(重)%的成纖聚烯烴和90(重)%~80(重)%的含有鹵化烴的液體組成。該鹵化烴是從由1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷、1,2-二氯-1,2,2-三氟乙烷、1,1-二氯-2,2-二氟乙烷、1,2-二氯-1,1-二氟乙烷和1,1-二氯-1-一氟乙烷組成的族中選擇出來的。
本發(fā)明提供了一種新的溶液,該溶液實(shí)質(zhì)上由為10(重)%~20(重)%的成纖聚烯烴和90(重)%~80(重)%的鹵化烴液體組成。該鹵化烴是從由1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷、1,2-二氯-1,2,2-三氟乙烷、1,1-二氯-2,2-二氟乙烷、1,2-二氯-1,1-二氟乙烷和1,1-二氯-1-一氟乙烷組成的族中選擇出來的。
最佳實(shí)施例詳述在這里所提到的“聚烯烴”,是指只含碳和氫的高度飽和的開鏈的聚合烴類系列中的任何一種。典型的聚烯烴包括(但不僅限于這些)聚乙烯、聚丙烯和聚甲基戊烯。為方便起見,聚乙烯和聚丙烯是在本發(fā)明的工藝中被優(yōu)先考慮的聚烯烴。
這里所用的“聚乙烯”不僅包括乙烯的均聚物,還包括至少有85%的重復(fù)單位是乙烯單位的共聚物。常用的聚乙烯是一種均聚的線性聚乙烯,該聚乙烯熔融溫度的上限是130℃~135℃,密度是0.94克/厘米3~0.98克/厘米3,并且熔融指數(shù)(定義詳見ASTM D-1238-57T,條件E)介于0.1到6.0之間。
這里所用的“聚丙烯”不僅包括丙烯的均聚物,還包括至少有85%的重復(fù)單位是丙烯單位的共聚物。
這里所說的“叢絲薄膜原纖絲帶”是指一種絲帶,它是具有三維尺寸的完整的網(wǎng)狀物,它由許多很薄的條狀的薄膜纖維元件組成,這些元件長(zhǎng)度不齊,平均厚度約小于4微米,且通常其長(zhǎng)軸是沿絲帶的長(zhǎng)軸方向延伸的。薄膜狀纖維元件在遍及絲帶的長(zhǎng)、寬和厚的各種位置以不規(guī)則的間隔周期性地相連或分離,以形成三維網(wǎng)狀物。該絲帶已在布雷茲(Blades)和懷特(White)的專利號(hào)為3,081,519的美國(guó)專利和安德遜(Anderson)與羅曼諾(Romano)的專利號(hào)為3,227,794的美國(guó)專利中被詳細(xì)地描述過了。
本發(fā)明為用鹵化烴紡織溶液生產(chǎn)成纖聚烯烴的叢絲薄膜原纖絲帶提供一種對(duì)已知方法的改進(jìn),該溶液含有10(重)%至20(重)%的成纖聚烯烴。成纖聚烯烴被溶解在含有鹵化烴的紡織液體中,以形成含有按溶液重量計(jì)為10%~20%的線性聚乙烯紡織溶液。然后在溫度范圍為130℃~210℃和壓強(qiáng)高于紡織液自熱壓強(qiáng)的條件下將該溶液閃蒸紡絲進(jìn)入到一個(gè)壓強(qiáng)和溫度實(shí)質(zhì)上都較低的區(qū)域。
本發(fā)明的關(guān)鍵改進(jìn)就是要求鹵化烴要從由1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷(“HC-123”)、1,2-二氯-1,2,2-三氟乙烷(“HC-123a)、1,1-二氯-2,2-二氟乙烷(“HC-132a”)、1,2-二氯-1,1-二氟乙烷(“HC-132b”)和1,1-二氯-1-一氟乙烷(“HC-141b)組成的族中選擇出來。
這里括號(hào)中所用的標(biāo)示是鹵化烴化學(xué)式的縮寫。下表列出了所選的鹵化烴和已有技術(shù)所用溶劑的已知的在標(biāo)準(zhǔn)大氣下的沸點(diǎn)(Tbp),臨界溫度(Tcr)和臨界壓強(qiáng)(Pcr)。在標(biāo)明“溶解性”的縱行中,表中也給出了溫度在130℃~225℃且在自熱壓強(qiáng)下10%聚乙烯的溶液能否在鹵化烴中形成。
沸點(diǎn)℃ 臨界溫度℃ 臨界壓強(qiáng)(磅/吋2) 溶解性HC-12328.7185550不溶HC-123a28不溶HC-132a60238不溶HC-132b46.8220570不溶HC-141b32210673不溶三氯氟甲烷23.8198.0639.5可溶二氯甲烷39.9237.0894.7可溶己烷68.9234.4436.5可溶環(huán)己烷80.7280.4590.2可溶注意,上表所列的五種適用的鹵化烴只是代表適用于本發(fā)明的很特殊的一小族鹵化烴,還有許許多多的鹵化烴可供選擇。傳統(tǒng)的甄別液體的方法(也就是上述的在自熱壓強(qiáng)下聚乙烯的溶解度測(cè)試)在本發(fā)明中是不適應(yīng)的,因?yàn)榕c上述已有技術(shù)的溶劑相比,適用于發(fā)明的鹵化烴在自熱壓強(qiáng)下是不溶解聚乙烯的。已有技術(shù)所用溶劑已被選來做進(jìn)一步的研究,因?yàn)樗鼈冊(cè)谧詿釅簭?qiáng)下確定可以與聚乙烯形成溶液。進(jìn)一步說,與過去的閃紡所用的液體相比較,本發(fā)明所選的鹵化烴中沒有一種在所要求的濃度和溫度及在壓強(qiáng)小于1500磅/吋2的條件下,與聚乙烯形成單相的溶液。當(dāng)然,這些鹵化烴確實(shí)也具有已知的成纖聚烯烴閃紡液體所具有的某些特征。例如,這些鹵化烴在擠壓溫度也不與聚合物反應(yīng)。在某些特定的條件下,這些鹵化烴也可作為成纖聚烯烴的溶劑,在等于或低于聚烯烴標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)時(shí)溶解少于1%的聚合物,形成溶液的。擠出時(shí),該溶液進(jìn)行迅速的相分離,形成聚合物相,該聚合物相中含有的溶劑不能使該聚合物塑化。
除上述特征外,適用于本發(fā)明的方法和溶液的鹵化烴為(1)其沸點(diǎn)在0℃~80℃之間;(2)是被不完全的氟化和/或氯化的;(3)可燃性低;(4)具有足夠的汽化熱以快速冷卻閃紡形成的有機(jī)物纖維;(5)具有閃紡工藝所需的水解和溫度的穩(wěn)定性;(6)在氣態(tài)時(shí)具有很高的靜電破壞力,因此可被用于傳統(tǒng)的紡絲粘合工藝以形成叢絲薄片(例如,斯泰尤伯(Steuber)的美國(guó)專利,專利號(hào)3,169,899),且不出現(xiàn)鹵化烴的過分地分解和(7)在130℃~225℃的溫度下以及低于1500磅/吋2壓強(qiáng)的任何壓強(qiáng)下不能形成10%重量的聚乙烯溶在液體中的單相溶液。特別地,如用HC-123和HC-123a,只有在壓強(qiáng)大于3000磅/吋2時(shí)才能在鹵化烴液體中形成這種聚乙烯溶液;若用HC-132a和HC-132b,只有壓強(qiáng)大于1800磅/吋2時(shí)才能在鹵化烴液中形成這種聚乙烯溶液;若有HC-141b,只有在壓強(qiáng)大于2000磅/吋2時(shí)才能在鹵化烴液中形成這種聚乙烯溶液。只有壓強(qiáng)大于1500磅/吋2,才能在本發(fā)明的鹵化烴紡織液中形成這種聚丙烯溶液。
較令人滿意的聚合物和鹵化烴的溶液可在壓強(qiáng)大于1000磅/吋2形成,但這種情況只有當(dāng)鹵化烴紡織液中具有其它高溶解力的溶劑時(shí)才能發(fā)生。
已發(fā)現(xiàn)鹵化烴特性的組合實(shí)際上僅被上述的五種鹵化烴滿足。為了起到與這五種鹵化烴中的任一相類似的作用,另一種鹵化烴同樣要滿足實(shí)際上是所有這些特性,以便適于閃紡高質(zhì)量的聚烯烴構(gòu)成的叢絲帶。
既使在適于本發(fā)明方法的五種鹵化烴之間,也應(yīng)注意避免某些可能出現(xiàn)的不利特性。例如,使用HC-123a,HC-132a,HC-132b和HC-141b時(shí)應(yīng)避免加熱時(shí)間過長(zhǎng)以便把由于鹵化烴的脫去鹵化氫及水解作用而產(chǎn)生的分解減到最低。使用HC-132b時(shí)也需特別注意,因?yàn)橛雄E象表明該化學(xué)物可能是雄性動(dòng)物的再生毒素。從穩(wěn)定性和毒性這些問題來考慮,HC-123是用于本發(fā)明工藝的較好的鹵化烴。
在將成纖聚烯烴溶解在本發(fā)明的鹵化烴中制備溶液時(shí),須將成纖聚烯烴和鹵化烴的混合物加熱到130℃~210℃的溫度范圍內(nèi)。如果這里的聚烯烴是聚乙烯,且若鹵化烴是HC-141b,混合物的壓強(qiáng)就應(yīng)高于2000磅/吋2,如果鹵化烴是HC-123或HC-123a,壓強(qiáng)就應(yīng)高于3000磅/吋2,若是HC-132a或HC-132b,壓強(qiáng)就應(yīng)高于1800磅/吋2如果使用聚丙烯,不論所選鹵化烴是何種,壓強(qiáng)都要高于1500磅/吋2。上述混合物應(yīng)持續(xù)在所需的壓強(qiáng)條件下直到形成成纖聚烯烴溶解在液體中的溶液。一般來說,最令人滿意的最大的壓強(qiáng)應(yīng)少于10000磅/吋2。在成纖聚烯烴已溶解之后,可以降低壓強(qiáng),然后將混合物擠出以形成所需的高質(zhì)量的叢絲帶的結(jié)構(gòu)。
成纖聚烯烴在紡織液中的濃度以液體和成纖聚烯烴的總重計(jì),一般是介于10%到20%之間。
紡絲溶液最好由鹵化烴液體及成纖聚烯烴組成,但如果溶液的制備和紡絲需要的壓強(qiáng)較低的話,紡絲液可以含有第二種液體,即另一種共存的溶劑以滿足成纖聚烯烴的需要。當(dāng)共存的溶劑是一種烴的溶劑時(shí),例如環(huán)己烷、甲苯、氯苯、己烷、戊烷、3-甲基戊烷以及諸如此類的物品,鹵化烴和共存溶劑的混合物中共存溶劑的濃度一般為2(重)%~25(重)%,較佳的選擇是低于15(重)%,以使?jié)撛诘娜紵詥栴}減到最小限度。當(dāng)然,當(dāng)二氯甲烷作為共存溶劑時(shí),鹵化烴/共存溶劑的混合物(不包括成纖聚烯烴)中二氯甲烷的濃度一般為5(重)%~50(重)%。
傳統(tǒng)的閃紡所用的添加劑可用已有技術(shù)的方法加到紡絲混合液里。這些添加劑可以是紫外線穩(wěn)定劑,抗氧化劑、填充劑,染料及諸如此類的物品。
上文所討論的及下文所給的例子中的各種各樣的特性及性質(zhì)用下列方法測(cè)定。
試驗(yàn)方法聚乙烯和聚丙烯在自熱條件下的溶解性的測(cè)試是用伍德爾(Woodwell)發(fā)明的一種方便的密封試管測(cè)試的方法,該方法公開在專利號(hào)為3,655,498的美國(guó)專利中。它已在本文的“已有技術(shù)描述”中部分的最后段落中進(jìn)行了闡述。
可以對(duì)例子中制造的叢絲薄膜原纖絲帶的質(zhì)量作主觀的評(píng)估。等級(jí)“5”表示該絲帶具有比用這種閃紡聚乙烯絲帶生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品的紡粘薄膜更好的原纖化;等級(jí)“4”則表示該絲帶與工業(yè)上的閃紡絲帶同樣好;等級(jí)“3”表示該絲帶與工業(yè)生產(chǎn)的閃紡絲帶相差不多;等級(jí)“2”則表示原纖化很差,絲帶較少;等級(jí)“1”表示沒有絲帶形成。等級(jí)“3”是令人滿意地用于本發(fā)明的方法的最低極限。工業(yè)絲帶產(chǎn)品是用在三氯氟甲烷中占約12.5%的線性聚乙烯的溶液制造的。該方法已由李(Lee)的專利號(hào)為4,554,207的美國(guó)專利作了詳細(xì)的說明。請(qǐng)參考該文件的第4排第63行至第5排第10行,本發(fā)明引用了有關(guān)內(nèi)容。
叢絲薄膜原纖絲帶的表面積是對(duì)閃紡產(chǎn)品的等級(jí)和原纖化的優(yōu)劣的另一種衡量,表面積可以用布魯那爾(S.Brunauer),埃米特(P·H·Emmete)和泰勒(E·Teller)的BET氮吸附法(美國(guó)雜志“化學(xué)協(xié)會(huì)”第60卷,第309~319頁(yè)(1938))來測(cè)試,并用米2/克來表示。
閃紡的絲帶的抗斷強(qiáng)度是用英斯特朗(Instron)拉伸試驗(yàn)機(jī)測(cè)定的。絲帶被處理過并在70°F和65%相對(duì)濕度的條件下進(jìn)行測(cè)試。
絲帶的登尼爾數(shù)取決于15厘米長(zhǎng)度的絲帶樣品的重量。然后將樣品擰成每英寸10圈在英斯特朗(Instron)試驗(yàn)機(jī)的頜中來測(cè)試。采用1英寸的標(biāo)準(zhǔn)樣品長(zhǎng)度和每分鐘60%的伸長(zhǎng)率,記錄下它斷裂時(shí)的抗斷強(qiáng)度,并用克/登尼爾(gpd)表示。
本發(fā)明用實(shí)例來說明。實(shí)例是用相對(duì)來說較小尺寸的設(shè)備進(jìn)行間歇生產(chǎn)的。這種間歇生產(chǎn)法可以按比例擴(kuò)大并且被轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用的連續(xù)閃蒸紡絲工藝,例如,在美國(guó)專利第3,227,794號(hào)中由安德遜(Anderson)和羅曼諾(Romano)發(fā)明的那類設(shè)備上使用,在例子和圖表中,本發(fā)明的工藝由阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)明。用大寫字母標(biāo)明的工藝則是本發(fā)明外的對(duì)比工藝。
對(duì)于實(shí)例1-25的每個(gè)例子以及用于比較的A和B,一種熔融指數(shù)為0.76的高密度線性聚乙烯按照本發(fā)明被閃紡成令人滿意的叢絲薄膜原纖絲帶(例7除外,因其選用熔融指數(shù)為26的低密度線性聚乙烯)。
二種形式的裝置被用來制備鹵化烴和成纖聚烯烴的混合物,并被用來進(jìn)行閃紡生產(chǎn)。標(biāo)明“Ⅰ”的裝置用于實(shí)例1,5和16,標(biāo)明“Ⅱ”的裝置用于其余所有的實(shí)例和比較工藝。
裝置“Ⅰ”是一種高壓設(shè)備,具有一個(gè)容積為50cm3的圓筒狀容器,并在其一端裝有一個(gè)被用來向容器中的物質(zhì)施加壓力的筒狀活塞。容器的另一端裝有一個(gè)噴絲頭組件,它具有一個(gè)直徑0.030英寸,長(zhǎng)0.060英寸的噴絲口和一個(gè)快速開閉噴絲口的快動(dòng)裝置,還具有測(cè)量容器內(nèi)部壓力和溫度的裝置。在實(shí)際操作中,容器中裝滿了成纖聚烯烴和鹵化烴,向裝填物施加高壓(如4500磅/吋2),并在所需的溫度(如140℃)下被加熱大約一小時(shí),以產(chǎn)生溶液,然后該溶液由于交替變換壓強(qiáng)大約10次而被“混合”。然后壓強(qiáng)減小到紡絲所需的壓強(qiáng)并且紡絲頭的噴絲口閥門打開,隨即便得到了生成的閃紡產(chǎn)品。
裝置“Ⅱ”包括一對(duì)高壓筒狀容器,每一個(gè)容器都裝有一個(gè)用以施加壓力的活塞。每一個(gè)容器與裝置“Ⅰ”的都相似,但每個(gè)容器都沒有噴絲頭組件。這兩個(gè)容器由輸送管線互相連接。輸送管線內(nèi)裝有一組細(xì)的篩網(wǎng)用于混合裝填物,其方法是迫使裝填物通過輸送管線從一個(gè)容器輸送到另一個(gè)容器。一個(gè)噴絲頭組件連于輸送管上,該噴絲頭組件具有一個(gè)直徑0.030英寸的噴絲口并且有快速開閉噴絲口的快動(dòng)裝置。還具有測(cè)量容器內(nèi)部溫度和壓強(qiáng)的裝置,在操作中,容器中裝滿成纖聚烯烴和鹵化烴并且裝填物被加以很高的壓強(qiáng)。然后裝填物在所要求的溫度下被加熱大約一個(gè)半小時(shí)。在這段時(shí)間里,互相交替地向相鄰的兩個(gè)容器中施加相差大約50磅/吋2的不同壓強(qiáng),以迫使填充物通過輸送管交替地從一個(gè)容器輸送到另一個(gè)容器,進(jìn)行充分混合,并使之形成溶液。然后再施加紡絲所需的壓強(qiáng)并且打開噴絲頭的噴絲口。隨即便得到了生成的閃紡產(chǎn)品。
所有的例子和比較工藝都可用類似的形式完成,實(shí)際操作視所用裝置,具體條件和簡(jiǎn)表中所示混合物的特定成份而定。這些表格也記錄了閃紡而成的絲帶的一些特性。
在表Ⅰ中,實(shí)例1-7展示出適用于本發(fā)明的工藝和溶液的不同的鹵化烴,比較工藝A和B則表示使用同樣的鹵化烴,在一些條件下卻不能生成令人滿意的絲帶產(chǎn)品。
表Ⅰ實(shí)例號(hào)12A3B裝置ⅠⅡⅡⅡⅡ聚乙烯14.412121212濃度(重)%溶劑HC123123123132b132b混合溫度(℃)140140170140140壓強(qiáng)(磅/吋2表壓) 4500 5700 2900 2000 1500-3800閃紡溫度(℃)170140170180200壓強(qiáng)(磅/吋2表壓) 2500 3200 2900 2000 1500-4200條帶產(chǎn)品登尼爾 776 1003 ns*476 ns抗斷強(qiáng)度(克/登尼爾)3.252.91ns3.03ns質(zhì)量4414.51
表Ⅰ(續(xù))實(shí)例號(hào)4567裝置ⅡⅡⅡⅡ聚乙烯1211.41212濃度(重)%溶劑HC141b123a132a132a混合溫度(℃)140140140140壓強(qiáng)(磅/吋2表壓) 2500 4200 2500 2500閃紡溫度(℃)170170200180壓強(qiáng)(磅/吋2表壓) 2500 2500 2500 2500條帶產(chǎn)品登尼爾 598 nm**nm nm抗斷強(qiáng)度(克/登尼爾)2.8nmnmnm質(zhì)量4343
在表Ⅱ中,實(shí)施例8-25展示出與鹵化烴一起使用的各種共溶劑。
表Ⅱ?qū)嵗?hào)891011裝置ⅡⅡⅡⅡ聚乙烯濃度(重)%12121212溶劑HC123123123132b共存溶劑 CH2Cl2CH2Cl2CH2Cl23-甲基戊烷(重)%2533507混合溫度(℃)140140140140壓強(qiáng)(磅/吋2表壓) 2500 1800 2500 2500閃紡溫度(℃)170160170200壓強(qiáng)(磅/吋2表壓) 2500 1800 2500 2500條帶產(chǎn)品登尼爾577566686nm抗斷強(qiáng)度(克/登尼爾)2.742.582.43nm表面積(米/克)3.7849.663.1nm質(zhì)量4.54.544.5
表Ⅱ(續(xù))實(shí)例號(hào)12131415裝置ⅡⅡⅡⅡ聚乙烯濃度(重)%12121212溶劑HC123123123123共存溶劑 C6H12C6H12甲苯甲苯(重)%13.316.76.713.3混合溫度(℃)140140140140壓強(qiáng)(磅/吋2表壓) 2800 2500 2600 2000閃紡溫度(℃)170170170160壓強(qiáng)(磅/吋2表壓) 2900 2500 2900 2000條帶產(chǎn)品登尼爾564612642877抗斷強(qiáng)度(克/登尼爾)2.31.962.411.70表面積(米2/克) 34.9 28.0 15.9 25.6質(zhì)量554.54.5
表Ⅱ(續(xù))實(shí)例號(hào)161718裝置ⅠⅡⅡ聚乙烯濃度(重)%11.41212溶劑HC123123123共存溶劑戊烷己烷氯苯(重)%13.1206.7混合溫度(℃)140140140壓強(qiáng)(磅/吋2表壓) 4200~3700 2700 2600閃紡溫度(℃)170170170壓強(qiáng)(磅/吋2表壓) 3000 2900 2800條帶產(chǎn)品質(zhì)量454
表Ⅱ(續(xù))實(shí)例號(hào)192021裝置ⅡⅡⅡ聚乙烯濃度(重)%121215溶劑HC123123123共存溶劑 CH2Cl2CH2Cl2CH2Cl2(重)%51010混合溫度(℃)140140140壓強(qiáng)(磅/吋2表壓) 5500 5500 5500閃紡溫度(℃)170160170壓強(qiáng)(磅/吋2表壓) ~4700 ~4700 ~4000條帶產(chǎn)品登尼爾527374596抗斷強(qiáng)度(克/登尼爾)4.612.934.22表面積(米2/克) 34.2 36.4 52.9質(zhì)量454
表Ⅱ(續(xù))實(shí)例號(hào)22232425裝置ⅡⅡⅡⅡ聚乙烯濃度(重)%12121212溶劑HC123123123123共存溶劑 CH2Cl2CH2Cl2C6H12甲苯(重)%32.54055混合溫度(℃)140140140140壓強(qiáng)(磅/吋2表壓) 1800 1800 ~5000 4000閃紡溫度(℃)170200170170壓強(qiáng)(磅/吋2表壓) 1575 1575 ~5000 ~3650條帶產(chǎn)品登尼爾486.8399.2707549抗斷強(qiáng)度(克/登尼爾)2.672.431.792.94表面積(米2/克) 29.7 36.2 34.9 30.5質(zhì)量54.544注“ns”表示沒有條帶產(chǎn)生。
“nm”表示沒有作測(cè)試。
+C6H12是環(huán)己烷。
表Ⅲ的實(shí)例26顯示出,采用本發(fā)明的方法,用別的聚烯烴也可以獲得具有良好纖維化特性的叢絲帶。該實(shí)例中應(yīng)用的裝置及其操作方法和表Ⅱ的相同,只是本例所用的聚乙烯用熔融流動(dòng)率為0.4的等規(guī)立構(gòu)聚丙烯代替,它被特拉華州威爾明頓(Wilmington)的赫卡萊斯有限公司(Hercules,Inc)冠以“Profax”-6823的商品名稱,可在市場(chǎng)上買到。另外,混合時(shí)須要較高的溫度,以便和較高的聚合物熔點(diǎn)相符合。所用的條件和纖維生成物的性質(zhì)在表Ⅲ中被歸納出來,該聚合物的混合物中含有3.6%(按聚合物重量計(jì))的Irganox1010(Ciba-Geigy公司的商標(biāo),一種高分子量的位阻多酚)作為抗氧化劑。
表Ⅲ實(shí)例號(hào)26裝置Ⅱ聚丙烯濃度(重)%16溶劑HC123混合溫度(℃)180壓強(qiáng)(磅/吋2) 1800閃紡溫度(℃)180壓強(qiáng)(磅/吋2) 1800條帶產(chǎn)品登尼爾483抗斷強(qiáng)度(克/登尼爾)1.23質(zhì)量權(quán)利要求
1.一種閃紡叢絲薄膜原纖絲帶的改進(jìn)方法,其中,在溫度范圍為130℃至210℃,壓強(qiáng)高于3000磅/吋2的條件下,將聚乙烯溶于鹵化烴紡織液體中,形成紡織溶液,聚乙烯占溶液重量的10%至20%,將該溶液閃蒸紡絲進(jìn)入到一個(gè)實(shí)際上溫度和壓強(qiáng)都較低的區(qū)域,其特征在于,所用的鹵化烴是從由1,1一二氯一2,2,2一三氟乙烷和1,2一二氯一1,2,2一三氟乙烷組成的族中挑選出來的。
2.一種閃紡叢絲薄膜原纖維帶的改進(jìn)方法,其中,在溫度范圍為130℃至210℃,壓強(qiáng)高于1800磅/吋2的條件下,將聚乙烯溶于鹵化烴紡織液體中,形成紡織溶液,聚乙烯占溶液重量的10%至20%,將該溶液閃蒸紡絲進(jìn)入到一個(gè)實(shí)際上溫度和壓強(qiáng)都較低的區(qū)域,其特征在于,所用的鹵化烴是從由1,1-二氯-2,2-二氟乙烷和1,2-二氯-1,1-二氟乙烷組成的族中挑選出來的。
3.一種閃紡叢絲薄膜原纖絲帶的改進(jìn)方法,其中,在溫度范圍為130℃至210℃,壓強(qiáng)高于2000磅/吋2的條件下,將聚乙烯溶于鹵化烴紡織液體中,形成紡織溶液,聚乙烯占溶液重量的10%至20%,將該溶液閃蒸紡絲進(jìn)入到一個(gè)實(shí)際上溫度和壓強(qiáng)都較低的區(qū)域,其特征在于,所用的鹵化烴是1,1-二氯-1-一氟乙烷。
4.一種閃紡叢絲薄膜原纖絲帶的改進(jìn)方法,其中,在溫度范圍為130℃至210℃,壓強(qiáng)高于1500磅/吋2的條件下,將聚乙烯溶于鹵化烴紡織液體中,形成紡織溶液,聚乙烯占溶液重量的10%至20%,將該溶液閃蒸紡絲進(jìn)入到一個(gè)實(shí)際上溫度和壓強(qiáng)都較低的區(qū)域,其特征在于,所用的鹵化烴是從由1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷,1,2-二氯-1,2,2-三氟乙烷,1,1-二氯-2,2-二氟乙烷1,2-二氯-1,1-二氟乙烷和1,1-二氯-1-一氟乙烷組成的族中挑選出來的。
5.一種閃紡叢絲薄膜原纖絲帶的改進(jìn)方法,其中,在溫度范圍為130℃至210℃,壓強(qiáng)大于1000磅/吋2的條件下,將成纖聚烯烴溶于鹵化烴紡織液體中,該紡織液體中含有占其總重量的2%至25%的烴共存溶劑,以便生成一種以該紡織溶液的重量為基計(jì)算,含有10%至20%的成纖聚烯烴的紡織溶液,將該紡織溶液閃蒸紡絲進(jìn)入到一個(gè)實(shí)際上溫度和壓強(qiáng)都較低的區(qū)域,其特征在于,所用的鹵化烴是從由1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷,1,2-二氯-1,2,2-三氟乙烷,1,1-二氯-2,2-二氟乙烷,1,2-二氯-1,1-二氟乙烷和1,1-二氯-1-一氟乙烷組成的族中挑選出來的。
6.按照權(quán)利要求5的方法,其特征在于,所述的共存溶劑是從由3-甲基戊烷,環(huán)己烷,甲苯、戊烷,己烷和氯苯組成的族中挑選出來的。
7.按照權(quán)利要求6的方法,其特征在于,所述的共存溶劑的量不應(yīng)超過紡織液體總重的15%。
8.一種閃紡叢絲薄膜原纖絲帶的改進(jìn)方法,其中,在溫度范圍為130℃至210℃,壓強(qiáng)高于1000磅/吋2的條件下,將成纖聚烯烴溶于鹵化烴紡織液體中,該紡織液體中含有占其總重量的5%至50%的二氯甲烷作為共存溶劑,以便生成一種以該紡織溶液的重量為基計(jì)算,含有10%至20%的成纖聚烯烴的紡織溶液,將該紡織溶液閃蒸紡絲進(jìn)入到一個(gè)實(shí)際上溫度和壓強(qiáng)都較低的區(qū)域,其特征在于,所用的鹵化烴是從由1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷1,2-二氯-1,2,2-三氟乙烷1,1-二氯-2,2-二氟乙烷,1,2-二氯-1,1-二氟乙烷和1,1-二氯-1-一氟乙烷組成的族中挑選出來的。
9.按照權(quán)利要求1、4、5、6、7或8的方法,其特征在于,所述的鹵化烴是1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷。
10.按照權(quán)利要求5、6、7、8或9的方法,其特征在于,所述的聚烯烴是聚乙烯。
11.按照權(quán)利要求5、6、7、8或9的方法,其特征在于,所述的聚烯烴是聚丙烯。
12.一種溶液,該溶液實(shí)質(zhì)上由10(重)%至20(重)%的成纖聚烯烴和90(重)%至80(重)%的液體組成,該液體含有一種鹵化烴,該鹵化烴是從由1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷,1,2-二氯-1,2,2-三氟乙烷,1,1-二氯-2,2-二氟乙烷,1,2-二氯-1,1-二氟乙烷和1,1-二氯-1-一氟乙烷組成的族中挑選出來的。
13.一種溶液,該溶液實(shí)質(zhì)上由10(重)%至20(重)%的成纖聚烯烴和90(重)%至80(重)%的一種鹵化烴液體組成,該鹵化烴液體是從由1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷1,2-二氯-1,2,2-三氟乙烷,1,1-二氯-2,2-二氟乙烷,1,2-二氯-1,1-二氟乙烷和1,1-二氯-1-一氟乙烷組成的族中挑選出來的。
14.按照權(quán)利要求12的溶液,其特征在于,所述的液體中含有占鹵化烴和共存溶劑總重的2%至25%的烴共存溶劑。
15.按照權(quán)利要求12的溶液,其特征在于,所述的液體中含有占鹵化烴和二氯甲烷總重量的5%至50%的二氯甲烷作為共存溶劑。
16.按照權(quán)利要求12、13、14或15的溶液,其特征在于,所述的鹵化烴是1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷
17.按照權(quán)利要求12、13、14、15或16的溶液,其特征在于,所述的成纖聚烯烴是聚乙烯。
18.按照權(quán)利要求12、13、14、15或16的溶液,其特征在于,所述的成纖聚烯烴是聚丙烯。
全文摘要
本發(fā)明公開一種改進(jìn)的方法,采用該方法可用一小族鹵化烴液體閃蒸紡絲成纖聚烯烴的叢絲薄膜原纖絲帶。該鹵化烴液體釋放到大氣中,與在工業(yè)上普遍使用的用于制造這種叢絲薄膜原纖絲帶的鹵化烴相比,會(huì)大大地減少對(duì)臭氧消耗的危害性,為此目的所用的最佳的鹵化烴是1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷。
文檔編號(hào)D01D5/11GK1041190SQ8910788
公開日1990年4月11日 申請(qǐng)日期1989年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月30日
發(fā)明者申鉉國(guó) 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司