本發(fā)明涉及一種用于纖維應(yīng)用的母料、包含所述母料的紡絲原液、由所述紡絲原液制備纖維的方法。特別地，本發(fā)明涉及一種母料、包含所述母料的紡絲原液和使用所述母料制備海島纖維，例如制備PA/PE海島纖維的方法。

發(fā)明背景

纖維是一種廣泛用于全世界各個領(lǐng)域中的材料。海島纖維，例如PA/PE海島纖維是正在開發(fā)的用于各種應(yīng)用的新型材料。炭黑是一種通常用于著色纖維，尤其是海島纖維的材料。一般而言，在該實踐中，首先形成炭黑母料，然后將炭黑母料添加至纖維的紡絲原液中。炭黑母料中的炭黑濃度通常為約30重量％，基于炭黑母料的總重量。添加至海島纖維的紡絲原液中的炭黑母料的量根據(jù)實際要求確定。通常希望紡絲原液中存在基于紡絲原液總重量為超過約20重量％的該炭黑母料，從而使得海島纖維顏色深或者甚至是黑的。即，對此而言，通常要求紡絲原液中存在超過約6重量％的炭黑。

然而，由于炭黑在纖維，尤其是海島纖維的紡絲原液中的不良分散性，目前通常僅可將具有30重量％炭黑的炭黑母料以基于紡絲原液為低于1.5重量％的量添加至紡絲原液中，尤其是海島纖維，例如PA/PE海島纖維的紡絲原液中。當該量大于1.5重量％時，由于噴絲板堵塞或者所得的絲斷裂，纖維的制備工藝中斷。該不穩(wěn)定的工藝是本領(lǐng)域所不希望的。長期以來，人們尋求技術(shù)方案以提高纖維，尤其是海島纖維的紡絲原液中的炭黑量，從而使得纖維具有深且均勻的顏色，同時使得所得纖維保持所需的強度。

日本DIC Corporation提供了用于海島纖維應(yīng)用的炭黑母料，例如以牌號BK-35由其商購獲得的炭黑母料。在使用這些炭黑母料下，通過在炭黑生產(chǎn)期間對炭黑的分散性進行改性而提高炭黑在紡絲原液中的分散性。DIC Corporation提供了具有非常特別且高的分散性能的炭黑，從而使得所得的炭黑母料可用于深色海島纖維。然而，DIC提供的炭黑在該炭黑的生產(chǎn)期間需要額外的處理步驟以提高炭黑在紡絲原液中的分散性，因此其生產(chǎn)工藝昂貴且復(fù)雜。所得炭黑的質(zhì)量穩(wěn)定性在工藝批次之間也很差。

在本領(lǐng)域中，人們?nèi)孕枰蔀槔w維，尤其是海島纖維應(yīng)用的紡絲原液提供提高的炭黑含量的炭黑母料，從而使得纖維具有比現(xiàn)有技術(shù)所得那些更深且更均勻的顏色，同時保持所得纖維具有穩(wěn)定且良好的質(zhì)量，例如所需的強度，且降低炭黑母料的生產(chǎn)成本。

概述

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明提供了一種用于纖維應(yīng)用，例如海島纖維應(yīng)用，尤其是PA/PE海島纖維應(yīng)用的紡絲原液的新型炭黑母料；且提供了一種使用其制備纖維，例如海島纖維，尤其是PA/PE海島纖維的新方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的炭黑母料可以以低成本生產(chǎn)且具有穩(wěn)定的質(zhì)量。

在本發(fā)明中，可對本發(fā)明的炭黑母料使用市售的常規(guī)炭黑，而不需要在制備炭黑母料之前對炭黑進行預(yù)處理以提高其分散性。

通過使用本發(fā)明的炭黑母料，用于纖維應(yīng)用的紡絲原液中的炭黑量得以提高，且由本發(fā)明獲得的纖維具有比現(xiàn)有技術(shù)更深且更均勻的顏色。同時保持所得纖維具有穩(wěn)定的良好質(zhì)量，例如所需的強度。

在纖維，例如海島纖維的生產(chǎn)期間，將本發(fā)明的炭黑母料添加至纖維紡絲原液中以著色該紡絲原液，從而使得纖維變成深色。除改善的深顏色及其均勻性之外，本發(fā)明炭黑母料的流動性也得以改善，由此當將紡絲原液擠出通過噴絲嘴時，紡絲原液的流動性得以改善，因此不發(fā)生噴絲板堵塞，且?guī)缀醪怀霈F(xiàn)絲線的斷裂。

附圖描述

圖1為顯示了本發(fā)明炭黑母料和對比炭黑母料的剪切粘度的對比數(shù)據(jù)的圖。

發(fā)明詳述

一般而言，本發(fā)明涉及一種用于纖維應(yīng)用，例如海島纖維應(yīng)用，尤其是PA/PE海島纖維應(yīng)用的紡絲原液中的新型炭黑母料，和使用其制備纖維，例如海島纖維，尤其是PA/PE海島纖維的新型方法。

除非另外定義，否則本文所用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常所理解的相同的含義。

當用于定義術(shù)語時，措辭“一個”、“一種”、“所述”包括該術(shù)語的復(fù)數(shù)和單數(shù)形式。

在本發(fā)明中，術(shù)語“紡絲原液”意指導(dǎo)入噴絲嘴以紡成纖維的材料。

本文所用的術(shù)語“聚合物”包括均聚物(即，由單一反應(yīng)性化合物制備的聚合物)和共聚物(即，通過使至少兩種聚合物形成性反應(yīng)性單體化合物反應(yīng)而制備的聚合物)。

在本發(fā)明中，當使用時，措辭“尼龍”、“聚酰胺”和“PA”可互換使用。

盡管聚酰胺也為熱塑性聚合物，然而當本文使用時，術(shù)語“熱塑性聚合物”并不等同于本發(fā)明所述的聚酰胺。本發(fā)明中的“熱塑性聚合物”與術(shù)語“聚酰胺”獨立且分開地使用。

術(shù)語“(甲基)丙烯酸化物”包括“丙烯酸化物”和“甲基丙烯酸化物”。

術(shù)語“可混溶的”是指兩種聚合物的均勻混合物，即在固化時不存在可識別的區(qū)域或者一種聚合物在另一種聚合物中的夾雜的混合物。

在本發(fā)明的第一方面中，本發(fā)明涉及一種用于制備纖維，尤其是海島纖維的炭黑母料，其包含：

(a)聚酰胺，

(b)炭黑，和

(c)乙烯基芳族單體的聚合物。

所述炭黑母料的組分(a)為聚酰胺。一般而言，可用于形成纖維的任何類型的聚酰胺可適于作為組分(a)，例如脂族和芳族聚酰胺，例如通過使具有4-12個碳原子的脂族或芳族二羧酸與具有2-12個碳原子的脂族或芳族二胺縮合而獲得的聚酰胺。適于本發(fā)明炭黑母料的聚酰胺可通過本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的任何聚合方法獲得。例如，聚酰胺可通過CN1259533A(在此全文引入以作為參考)中所公開的方法制備。

適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鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸和萘二甲酸。

典型的脂族二胺包括例如亞烷基二胺，例如六亞甲基二胺和八亞甲基二胺。合適的芳族二胺例如為如下：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；鄰-、間-和對-二甲苯二胺；鄰-、間-和對-2,2'-二氨基二乙基苯；4,4'-二氨基聯(lián)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。

還可使用前述脂族和芳族二羧酸和二胺的混合物。還可由酸衍生物和胺衍生物，例如酰氯和胺鹽制備聚酰胺，以及通過自縮合內(nèi)酰胺或ω-氨基羧酸而制備聚酰胺。該類內(nèi)酰胺的實例包括ε-己內(nèi)酰胺和ω-月桂內(nèi)酰胺。該類ω-氨基酸的實例包括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、對-(3-氨基-3'-羥基)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、聚對苯二甲酰六亞甲基二胺、聚鄰苯二甲酰苯二胺、聚己二酰二甲苯二胺/己二酰六亞甲基二胺、聚酯酰胺彈性體、聚醚酰胺彈性體、聚醚酯酰胺彈性體，和二聚酸共聚酰胺。

適于本發(fā)明的脂族聚酰胺包括但不限于聚己內(nèi)酰胺(PA-6)、聚(己二酰六亞甲基二胺)(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。優(yōu)選的聚酰胺為脂族聚酰胺，尤其為PA 6或PA 6,6，最優(yōu)選為PA6。

本發(fā)明炭黑母料的組分(b)為炭黑。在本發(fā)明中，對炭黑本身沒有特別的要求。本發(fā)明可使用任何炭黑，例如本領(lǐng)域市售的那些。

本發(fā)明炭黑母料的組分(c)為乙烯基芳族單體的聚合物。本發(fā)明的組分(c)優(yōu)選為與組分(a)混溶的熱塑性聚合物。例如，本發(fā)明的組分(c)為乙烯基芳族單體的共聚物，例如乙烯基芳族單體和一種或多種具有官能團的共聚單體，例如不飽和羧酸和/或不飽和羧酸衍生物的共聚物。

不希望被任何理論所束縛，令人驚訝地發(fā)現(xiàn)當將本發(fā)明的組分(c)，即乙烯基芳族單體的聚合物添加至用于纖維紡絲原液，尤其是聚酰胺海島纖維紡絲原液的炭黑母料中時，所述紡絲原液中的炭黑濃度得以大大提高，且由所述紡絲原液獲得的纖維具有比現(xiàn)有技術(shù)那些更深且更均勻的顏色，同時保持所需的纖維性能，例如纖維強度。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明炭黑母料的組分(c)為乙烯基芳族單體和(甲基)丙烯酸化物的共聚物；優(yōu)選地，所述乙烯基芳族單體為未取代的苯乙烯或被一個或多個選自甲基、乙基和丙基，更優(yōu)選甲基或乙基的基團取代的苯乙烯；優(yōu)選地，所述(甲基)丙烯酸化物中的醇結(jié)構(gòu)部分衍生自C₁-C₁₀烷基醇，優(yōu)選C₁-C₄烷基醇，更優(yōu)選甲醇、乙醇和丙醇、丁醇和2-乙基己醇。還處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)的是在本發(fā)明的一些實施方案中，所述(甲基)丙烯酸化物意指(甲基)丙烯酸。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明炭黑母料的組分(c)為苯乙烯-(甲基)丙烯酸化物共聚物。

在本發(fā)明的另一實施方案中，本發(fā)明炭黑母料的組分(c)為乙烯基芳族單體和(甲基)丙烯酸的共聚物，優(yōu)選所述乙烯基芳族單體為未取代的苯乙烯或者被一個或多個選自甲基、乙基和丙基，更優(yōu)選甲基或乙基的基團取代的苯乙烯。

在其中本發(fā)明炭黑母料的組分(c)為乙烯基芳族單體和(甲基)丙烯酸化物的共聚物的一些本發(fā)明優(yōu)選實施方案中，聚合成本發(fā)明組分(c)的乙烯基芳族單體與(甲基)丙烯酸化物的摩爾比可為約1:100-約100:1，優(yōu)選約1:10-約10:1，更優(yōu)選約1:5-約5:1，或者為約1:1。優(yōu)選地，獲自中國上海的BASF Auxiliary Chemical Co.，Ltd.的ADF系列產(chǎn)品適于作為本發(fā)明炭黑母料的組分(c)。優(yōu)選地，使用獲自BASF Auxiliary Chemical Co.，Ltd.的Joncryl ADF作為本發(fā)明炭黑母料的組分(c)。

在本發(fā)明的另一些優(yōu)選實施方案中，優(yōu)選地，在用作本發(fā)明炭黑母料的組分(c)的乙烯基芳族單體和(甲基)丙烯酸化物的共聚物中，來自(甲基)丙烯酸化物的單體單元的量為0-60重量％，優(yōu)選0-50重量％，更優(yōu)選0-35重量％，基于所述共聚物的重量。

在本發(fā)明的又一些實施方案中，本發(fā)明炭黑母料的組分(c)為聚苯乙烯，其優(yōu)選具有1,500-10,000，優(yōu)選1,500-8,000，更優(yōu)選5,000-8,000，最優(yōu)選5,000的數(shù)均分子量Mn。

在本發(fā)明中，本發(fā)明炭黑母料的組分(c)可優(yōu)選具有約1,000-約20,000，優(yōu)選1,500或更大，更優(yōu)選3,000或更大，最優(yōu)選5,000或更大，或約6,000，且約18,000或更小，更優(yōu)選約10,000或更小，或10,000或更小，例如5,000-8,000的數(shù)均分子量，通過凝膠滲透色譜法測定。還合適的是，在一些實施方案中，適于本發(fā)明目的的炭黑母料的組分(c)的數(shù)均分子量可為1,000-9,000，優(yōu)選為3,000-8,500或4,000-8,000，更優(yōu)選為5000。

本發(fā)明炭黑母料的組分(c)可通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何聚合方法獲得，包括本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合和乳液聚合。例如，在其中本發(fā)明的組分(c)為苯乙烯-(甲基)丙烯酸化物共聚物的本發(fā)明實施方案中，所述共聚物可通過這些聚合方法中的任一種獲得。例如，在本體聚合中，所述苯乙烯-(甲基)丙烯酸化物共聚物通過將苯乙烯和(甲基)丙烯酸化物單體混合且將所得混合物在引發(fā)劑存在下聚合而獲得。在溶液聚合中，所述苯乙烯-(甲基)丙烯酸化物共聚物通過將苯乙烯和(甲基)丙烯酸化物溶于甲苯(苯/甲醇)溶液中且在引發(fā)劑存在下聚合而獲得(例如CN1995075A，在此全文引入以作為參考)。

在本發(fā)明中，所述炭黑母料中的組分(a)的量可為所述炭黑母料的至多85重量％，優(yōu)選為所述炭黑母料的至多80重量％，更優(yōu)選至多75重量％，最優(yōu)選至多70重量％。本發(fā)明炭黑母料中的組分(a)的量可為所述炭黑母料的至少40重量％，優(yōu)選為本發(fā)明炭黑母料的至少50％，更優(yōu)選至少55％，最優(yōu)選至少60重量％。

在本發(fā)明中，所述炭黑母料中的組分(b)的量可為該炭黑母料的至多50重量％，優(yōu)選為該炭黑母料的至多45重量％，更優(yōu)選至多40重量％，最優(yōu)選至多35重量％。本發(fā)明炭黑母料中的組分(b)的量可為本發(fā)明炭黑母料的至少15重量％，優(yōu)選為本發(fā)明炭黑母料的至少18重量％，更優(yōu)選至少20重量％，最優(yōu)選至少25重量％。

在本發(fā)明中，所述炭黑母料中的組分(c)的量可為該炭黑母料的至多10重量％，優(yōu)選為該炭黑母料的至多8重量％，更優(yōu)選至多6重量％，最優(yōu)選至多5重量％，例如至多4重量％。本發(fā)明炭黑母料中的組分(c)的量可為該炭黑母料的至少0.1重量％，優(yōu)選為該炭黑母料的至少0.2重量％，更優(yōu)選至少0.5重量％，最優(yōu)選至少1重量％。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，所述炭黑母料中的組分(c)的量為該炭黑母料的1.4重量％。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明炭黑母料中的組分(a)的量為69％，所述炭黑母料中的組分(b)的量為30％，所述炭黑母料中的組分(c)的量為1.0％。

任選地，本發(fā)明的炭黑母料中可使用其他添加劑，例如抗氧化劑、抗靜電劑、UV吸收劑等。

合適的抗氧化劑包括磷基抗氧化劑、酚類抗氧化劑和硫基抗氧化劑。磷基抗氧化劑的實例包括單亞磷酸酯和二磷酸酯，例如三(2,4-二叔丁基苯基)磷酸酯(抗氧化劑168)和三(單/二壬基苯基)磷酸酯(例如抗氧化劑TNP)、季戊四醇二亞磷酸二硬脂基酯、季戊四醇二亞磷酸二辛基酯、季戊四醇二亞磷酸二苯基酯、季戊四醇二亞磷酸雙(2,4-二叔丁基苯基)酯、季戊四醇二亞磷酸雙(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)酯、季戊四醇二亞磷酸二環(huán)己基酯、亞磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4'-亞聯(lián)苯基亞磷酸酯。

合適的酚類抗氧化劑包括：2,2'-亞甲基雙(6-叔丁基-4-甲基苯酚)、1,1-雙(5-叔丁基-4-羥基-2-甲基苯基)丁烷、2,2'-亞甲基雙(4-甲基-6-環(huán)己基苯酚)、4,4'-硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、2,2-雙(5-叔丁基-4-羥基-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'-亞甲基雙(6-叔丁基-4-乙基苯酚)、2,2'-亞甲基-雙-4-甲基-6-(α-甲基環(huán)己基)苯酚、2,2'-亞甲基雙(4-甲基-6-壬基苯酚)、1,1,3-三(5-叔丁基-4-羥基-2-甲基苯基)丁烷、乙二醇雙-3,3-雙(3-叔丁基-4-羥基苯基)丁酸酯、1-1-雙(3,5-二甲基-2-羥基苯基)-3-(正十二烷硫基)-丁烷、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基)-2,4,6-三甲基苯、2,2-雙(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基)雙十八烷基丙二酸酯、3-(4-羥基-3,5-二叔丁基苯基)丙酸正十八烷基酯、四-亞甲基(3,5-二叔丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯)甲烷(抗氧化劑1010)、3,9-雙-1,1-二甲基-2-(β-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酰氧基)乙基-2,4,8,10-四氧雜螺-5,5-十一烷、三-(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基)異氰脲酸酯、2,6-二苯基-4-甲氧基苯酚和三-(4-叔丁基-2,6-二甲基-3-羥基芐基)異氰脲酸酯。

合適的硫基抗氧化劑包括：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)、雙-2-甲基-4-(3-正烷硫基丙酰氧基)-5-叔丁基苯基硫化物和2-巰基苯并咪唑。

其他合適的抗氧化劑例如為抗氧化劑163。

適用于本發(fā)明炭黑母料的抗靜電劑可為選自如下組中的一種或多種抗靜電劑：脂肪醇磷酸酯、脂肪醇氧化烯醚磷酸鹽、脂肪醇磷酸酯鉀、硬脂酸單甘油酯和聚乙二醇。

適用于本發(fā)明炭黑母料的UV吸收劑可為選自如下組中的一種或多種UV吸收劑：有機芳族物質(zhì)，例如苯并三唑類和二苯甲酮類、氧化鋅和氧化鈦。

其他添加劑可在形成本發(fā)明炭黑母料期間的任何合適的時間點摻入該炭黑母料中。

存在的話，本發(fā)明炭黑母料中的其他添加劑的量可為0-10重量％，優(yōu)選0-5重量％，更優(yōu)選0-2.5重量％，例如0.001-1重量％，基于所述炭黑母料的總重量。

本發(fā)明的炭黑母料可通過本領(lǐng)域的任何合適的方法形成。例如，在一個實施方案中，將組分(a)、組分(b)和組分(c)一起添加至高速混合機中，從而形成共混物，然后將形成的共混物送入雙螺桿擠出機中進行熔融、擠出和造粒，從而獲得呈粒狀的本發(fā)明炭黑母料?；蛘?，首先將組分(a)和組分(b)一起混合并熔融，然后將組分(c)添加至組分(a)和組分(b)的熔體中，從而獲得本發(fā)明的炭黑母料。

在本發(fā)明的第二方面中，本發(fā)明涉及一種用于制備海島纖維的紡絲原液，其包含：

(1)本發(fā)明的炭黑母料；

(2)聚酰胺；和

(3)用于在海島纖維制備中形成海的聚合物。

本發(fā)明紡絲原液的組分(2)為選自上文對本發(fā)明炭黑母料中的組分(a)所定義的相同組的聚酰胺。優(yōu)選地，在本發(fā)明中，所述紡絲原液中的組分(2)和所述炭黑母料中的組分(a)是相同的聚酰胺。

在本發(fā)明中，本發(fā)明紡絲原液中的組分(1)的量可為本發(fā)明紡絲原液的至多50重量％，優(yōu)選至多40重量％，更優(yōu)選至多35重量％，最優(yōu)選至多30重量％，且可為本發(fā)明紡絲原液的至少15重量％，優(yōu)選至少18重量％，更優(yōu)選至少20重量％，最優(yōu)選至少25重量％。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明紡絲原液中的組分(1)的量為本發(fā)明紡絲原液的28重量％。

在本發(fā)明中，本發(fā)明紡絲原液中的組分(2)和組分(3)的總量可為本發(fā)明紡絲原液的至多85重量％，更優(yōu)選至多80重量％，最優(yōu)選至多70重量％，且可為本發(fā)明紡絲原液的至少50重量％，優(yōu)選至少55重量％，更優(yōu)選至少60重量％，最優(yōu)選至少65重量％。本發(fā)明紡絲原液中的組分(2)與組分(3)的重量比并不重要，條件是它們形成海島纖維，且可由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實際應(yīng)用選擇。

在本發(fā)明的紡絲原液中，可用來與組分(2)一起形成海島纖維的海的任何材料適于作為組分(3)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實際應(yīng)用選擇合適的材料來用作組分(3)。例如但不限于，組分(3)可為聚烯烴，例如聚α-烯烴，例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)，優(yōu)選PE；和聚酯，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。

本發(fā)明還涉及一種可由本發(fā)明紡絲原液獲得的海島纖維。當使用本發(fā)明的炭黑母料時，炭黑可以以占獲得的海島纖維總重量為至多10重量％，例如至多8重量％，尤其是至多6重量％的量存在于所述海島纖維中。與本領(lǐng)域的海島纖維相比，本發(fā)明的海島纖維具有更深且更均勻的顏色，基本為黑色或純黑色，且具有穩(wěn)定的紡絲性能和優(yōu)異的纖維性能。

在本發(fā)明的示例性實施方案中，首先將本發(fā)明的炭黑母料在蜂窩式烘箱(型號PD60，購自Suzhou Tongyi mechanical equipments Co.Ltd.)中在90℃下干燥12小時，從而將水分降低至小于50ppm。然后，將干燥的炭黑母料與組分(2)和組分(3)混合，從而形成紡絲原液。

在本發(fā)明的第三方面中，本發(fā)明涉及一種制備海島纖維的方法，包括將本發(fā)明的紡絲原液紡絲的步驟。

用于制備本發(fā)明海島纖維的紡絲方法可為本領(lǐng)域已知的任何方法，例如熔紡、干紡等，條件是所述方法包括將本發(fā)明的紡絲原液紡絲的步驟。優(yōu)選熔紡。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明的方法包括如下步驟：

(a)制備本發(fā)明的炭黑母料；

(b)將所述炭黑母料、聚酰胺和用于在海島纖維制備中形成海的聚合物混合，從而形成共混物；

(c)將在步驟(b)中獲得的共混物熔融，從而形成紡絲原液；和

(d)將在步驟(c)中獲得的紡絲原液紡絲。

在步驟(d)之后，通常將獲得的纖維在溶劑中處理以移除用于在海島纖維制備中形成海的聚合物。然后，將經(jīng)處理的纖維過濾并干燥，從而獲得海島纖維。

總之，本發(fā)明包括如下實施方案：

1.一種炭黑母料，其包含：

(a)聚酰胺，

(b)炭黑，和

(c)乙烯基芳族單體的聚合物，

其中組分(c)為可與組分(a)混溶的熱塑性聚合物。

2.根據(jù)實施方案1的炭黑母料，其中：

所述炭黑母料中的組分(a)的量為該炭黑母料的至多85重量％，優(yōu)選至多80重量％，更優(yōu)選至多75重量％，最優(yōu)選至多70重量％，且為該炭黑母料的至少40重量％，優(yōu)選至少50重量％，更優(yōu)選至少55重量％，最優(yōu)選至少60重量％；

所述炭黑母料中的組分(b)的量為該炭黑母料的至多50重量％，優(yōu)選至多45重量％，更優(yōu)選至多40重量％，最優(yōu)選至多35重量％，且為該炭黑母料的至少15重量％，優(yōu)選至少18重量％，更優(yōu)選至少20重量％，最優(yōu)選至少25重量％；且

所述炭黑母料中的組分(c)的量為該炭黑母料的至多10重量％，優(yōu)選至多8重量％，更優(yōu)選至多6重量％，最優(yōu)選至多5重量％，例如至多4重量％，且為該炭黑母料的至少0.1重量％，優(yōu)選為該炭黑母料的至少0.2重量％，更優(yōu)選至少0.5重量％，最優(yōu)選至少1重量％。

3.根據(jù)實施方案1-2中任一項的炭黑母料，其中組分(c)的數(shù)均分子量為約1,000-約20,000，優(yōu)選1,500或更大，更優(yōu)選3,000或更大，最優(yōu)選5,000或更大，或約6,000，且為約18,000或更小，更優(yōu)選約10,000或更小，或10,000或更小，例如5,000-8,000，優(yōu)選組分(c)的數(shù)均分子量為1,000-9,000，優(yōu)選3,000-8,500，或4,000-8,000，更優(yōu)選5000。

4.根據(jù)實施方案1-3中任一項的炭黑母料，其中組分(c)為乙烯基芳族單體和(甲基)丙烯酸化物的共聚物；所述乙烯基芳族單體優(yōu)選為未取代的苯乙烯或者被一個或多個選自甲基、乙基和丙基，更優(yōu)選甲基或乙基的基團取代的苯乙烯；所述(甲基)丙烯酸化物中的醇結(jié)構(gòu)部分衍生自C₁-C₁₀烷基醇，優(yōu)選C₁-C₄烷基醇，更優(yōu)選甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和2-乙基己醇，或者所述(甲基)丙烯酸化物為(甲基)丙烯酸。

5.根據(jù)實施方案4的炭黑母料，其中聚合成所述共聚物的乙烯基芳族單體與(甲基)丙烯酸化物的摩爾比為約1:100-約100:1，優(yōu)選約1:10-約10:1，更優(yōu)選約1:5-約5:1，或者為約1:1。

6.根據(jù)實施方案4的炭黑母料，其中所述共聚物包含其量基于該共聚物重量為0-60重量％，優(yōu)選0-50重量％，更優(yōu)選0-35重量％量的來自(甲基)丙烯酸化物的單體單元。

7.根據(jù)實施方案1-3中任一項的炭黑母料，其中組分(c)為聚苯乙烯，其優(yōu)選具有1,500-10,000，優(yōu)選1,500-8,000，更優(yōu)選5,000-8,000，最優(yōu)選5,000的數(shù)均分子量。

8.根據(jù)實施方案1-7中任一項的炭黑母料，進一步包含一種或多種其他添加劑，例如抗氧化劑、抗靜電劑和UV吸收劑。

9.根據(jù)實施方案8的炭黑母料，其中所述抗氧化劑選自磷基抗氧化劑、酚類抗氧化劑、硫基抗氧化劑和抗氧化劑163。

10.根據(jù)實施方案8或9的炭黑母料，其中所述組合物中的其他添加劑的量為0-10重量％，優(yōu)選0-5重量％，更優(yōu)選0-2.5重量％，例如0.001-1重量％，基于所述炭黑母料的總重量。

11.根據(jù)實施方案1-10中任一項的炭黑母料，其中組分(a)具有基于組分(a)的重量為小于300ppm的水分。

12.一種用于制備海島纖維的紡絲原液，其包含：

(1)根據(jù)實施方案1-11中任一項的炭黑母料；

(2)聚酰胺；和

(3)用于在海島纖維制備中形成海的聚合物.

13.根據(jù)實施方案12的紡絲原液，其中所述紡絲原液中的組分(2)和所述炭黑母料中的組分(a)是相同的聚酰胺，優(yōu)選所述聚酰胺為PA6。

14.根據(jù)實施方案12或13的紡絲原液，其中：

組分(1)的量為所述紡絲原液的至多50重量％，優(yōu)選至多40重量％，更優(yōu)選至多35重量％，最優(yōu)選至多30重量％，且為所述紡絲原液的至少15重量％，優(yōu)選至少18重量％，更優(yōu)選至少20重量％，最優(yōu)選至少2重量5％，優(yōu)選組分(1)的量為所述紡絲原液的28重量％；且

組分(2)和組分(3)的總量為所述紡絲原液的至多85重量％，更優(yōu)選至多80重量％，最優(yōu)選至多70重量％，且為所述紡絲原液的至少50重量％，優(yōu)選至少55重量％，更優(yōu)選至少60重量％，最優(yōu)選至少65重量％。

15.根據(jù)實施方案12-14中任一項的紡絲原液，其中所述紡絲原液中的組分(3)選自聚烯烴和聚酯，優(yōu)選選自聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯，更優(yōu)選組分(3)為聚乙烯。

16.一種制備海島纖維的方法，包括將根據(jù)實施方案12-15中任一項的紡絲原液紡絲的步驟。

17.根據(jù)實施方案16的方法，包括如下步驟：

(a)制備根據(jù)實施方案1-11中任一項的炭黑母料；

(b)將所述炭黑母料、聚酰胺和用于在海島纖維制備中形成海的聚合物混合，從而形成共混物；

(c)將在步驟(c)中獲得的共混物熔融，從而形成紡絲原液；和

(d)將在步驟(d)中獲得的紡絲原液紡絲。

18.一種由實施方案12-15中任一項所定義的紡絲原液制備的海島纖維或者由實施方案16-17中任一項的方法制備的海島纖維，其中所述海島纖維具有占該海島纖維總重量的至多10重量％，例如至多8重量％，尤其是至多6重量％量的炭黑。

19.實施方案1-11中任一項的炭黑母料用于制備海島纖維的用途。

20.實施方案12-15中任一項的紡絲原液用于制備海島纖維的用途。

21.一種由實施方案14的海島纖維制備的制品。

本發(fā)明的優(yōu)點

本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1.提供了用于纖維應(yīng)用，例如海島纖維應(yīng)用，尤其是PA/PE海島纖維應(yīng)用的紡絲原液中的新型炭黑母料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的炭黑母料可以以低成本制備且具有穩(wěn)定的質(zhì)量。

2.可使用市售的普通炭黑來制備本發(fā)明炭黑母料，而不需要在母料制備之前對該炭黑進行昂貴的預(yù)處理步驟以改善炭黑的分散性。

3.用于纖維應(yīng)用的紡絲原液中的炭黑量得以提高，且由本發(fā)明獲得的纖維具有比現(xiàn)有技術(shù)更深且更均勻的顏色。同時保持了所得纖維的穩(wěn)定的良好質(zhì)量，例如所需的強度。

4.除改進的顏色之外，本發(fā)明炭黑母料的流動性也得以改善，由此當將紡絲原液擠出通過噴絲嘴時，紡絲原液的流動性也得以改善，因此不堵塞噴絲板或者不發(fā)生絲斷裂。

實施例

下文將參照具體實施例進一步闡述本發(fā)明，所述實施例僅僅是示例性和解釋性的，而不是限制性的。

如果不另外定義的話，當使用時，各份數(shù)和百分比基于重量提供。

所用的材料和裝置：

聚酰胺(炭黑母料的組分(a))：購自臺灣的Taiwan JiSheng Corp的高速紡絲純度的PA6片。

炭黑(炭黑母料的組分(b))：以牌號BP3560購自中國上海的Shanghai Cabot Chemical Co.，Ltd的紡絲等級炭黑。

炭黑母料的組分(c)：購自中國上海BASF Auxiliary Chemical Co.，Ltd.的具有4500Mn的Jocnryl ADF。

LDPE：以商品名HP2027N購自沙特阿拉伯Riyadh的Saudi Basic Industry Corporation。

雙螺桿擠出機：購自中國北京的Jingwei Textile Machinery Co.的JW4/600。

流變儀：購自中國上海的Malvern Instruments Ltd.的Malvern型號RH7。

實施例1.制備炭黑母料1(本發(fā)明)

配方1：PA6(聚酰胺6)+30重量％炭黑+0.7重量％Jocnryl ADF

方法：

(a).將PA6在烘箱中在90℃下干燥12小時，從而使得該PA6的水分小于300ppm；

(b).將1.386kg獲自步驟(a)的干燥PA6、0.6kg炭黑和0.014kg Joncryl ADF在高速混合機中在600rpm下混合2分鐘，從而獲得共混物；

(c).將獲得的共混物送至雙螺桿擠出機中，并將擠出的共混物造粒，從而形成炭黑母料的顆粒，其中所述雙螺桿擠出機的操作溫度為約250℃，所述雙螺桿擠出機的口模壓力為約55巴，螺桿速度為約240rpm，進料速度為約15rpm；

(d).收集炭黑母料的顆粒，將其在烘箱中在90℃下干燥12小時，從而獲得炭黑母料1。

將獲得的炭黑母料1儲存在鋁袋中。

實施例2.制備炭黑母料2(本發(fā)明)

配方2：PA6(聚酰胺6)+30重量％炭黑+1.4重量％Jocnryl ADF

方法：

(a).將PA6在烘箱中在90℃下干燥12小時，從而使得該PA6的水分小于300ppm；

(b).將1.372獲自步驟(a)的干燥PA6、0.6kg炭黑和0.028kg Joncryl ADF在高速混合機中在600rpm下混合2分鐘，從而獲得共混物；

(c).將獲得的共混物送至雙螺桿擠出機中，并將擠出的共混物造粒，從而形成炭黑母料的顆粒，其中所述雙螺桿擠出機的操作溫度為約250℃，所述雙螺桿擠出機的口模壓力為約55巴，螺桿速度為約240rpm，進料速度為約15rpm；

(d).收集炭黑母料的顆粒，將其在烘箱中在90℃下干燥12小時，從而獲得炭黑母料2。

將獲得的炭黑母料2儲存在鋁袋中。

實施例3.制備炭黑母料3(本發(fā)明)

配方3：PA6(聚酰胺6)+35重量％炭黑+0.7重量％Jocnryl ADF

方法：

(a).將PA6在烘箱中在90℃下干燥12小時，從而使得該PA6的水分小于300ppm；

(b).將1.286獲自步驟(a)的干燥PA6、0.7kg炭黑和0.014kg Joncryl ADF在高速混合機中在600rpm下混合2分鐘，從而獲得共混物；

(c).將獲得的共混物送至雙螺桿擠出機中，并將擠出的共混物造粒，從而形成炭黑母料的顆粒，其中所述雙螺桿擠出機的操作溫度為約250℃，所述雙螺桿擠出機的口模壓力為約50-60巴，螺桿速度為約240rpm，進料速度為約15rpm；

(d).收集炭黑母料的顆粒，將其在烘箱中在90℃下干燥12小時，從而獲得炭黑母料3。

將獲得的炭黑母料3儲存在鋁袋中。

實施例4.制備炭黑母料4(本發(fā)明)

配方4：PA6(聚酰胺6)+35重量％炭黑+2.5重量％Jocnryl ADF

通過實施例1的方法制備炭黑母料4，不同之處在于配方為配方4：PA6(聚酰胺6)+35重量％炭黑+2.5重量％Jocnryl ADF。

實施例5.制備炭黑母料A(對比)

配方A：PA6(聚酰胺6)+30重量％炭黑

制備方法：

(a).將PA6在烘箱中在90℃下干燥12小時，從而使得該PA6的水分小于300ppm；

(b).將1.4kg獲自步驟(a)的干燥PA6、0.6kg炭黑在高速混合機中在600rpm下混合2分鐘，從而獲得共混物；

(c).將獲得的共混物送至雙螺桿擠出機中，并將擠出的共混物造粒，從而形成炭黑母料的顆粒，其中所述雙螺桿擠出機的操作溫度為約250℃，所述雙螺桿擠出機的口模壓力為約60-70巴，螺桿速度為約240rpm，進料速度為約15rpm；

(d).收集炭黑母料的顆粒，將其在烘箱中在90℃下干燥12小時，從而獲得炭黑母料A。

將獲得的炭黑母料A儲存在鋁袋中。

實施例6.剪切粘度測試

使用流變儀(malvern RH7)測試上述實施例1-4的各炭黑母料的剪切粘度。

剪切粘度測試條件：

-流變儀筒內(nèi)的測試溫度：260℃

-左口模尺寸：1.0(mm，口模內(nèi)的毛細管內(nèi)徑)×16(mm，口模高度)×180(°，口模角度)×15(mm，口模直徑)；右口模尺寸：1.0(mm，口模內(nèi)的毛細管內(nèi)徑)×0.25(mm，口模高度)×180(°，口模角度)×15(mm，口模直徑)

-筒內(nèi)物料的預(yù)處理：

在測試前，將待測試的炭黑母料在流變儀筒內(nèi)預(yù)處理。首先，借助流變儀壓桿將所述炭黑母料壓至0.5mpa，然后停止壓制，等待2分鐘。然后，再次借助壓桿將炭黑母料壓至0.5mpa，然后停止壓制，等待1分鐘。通過該預(yù)處理，筒內(nèi)的炭黑母料被均勻加熱且壓制。

各炭黑母料的剪切粘度報告在表1中。

表1

結(jié)論：

將表1中的上述具有與炭黑母料A相同的炭黑濃度的炭黑母料與炭黑母料A對比，可以看出在炭黑母料中添加的Jocnryl ADF越多，則所得炭黑母料的剪切粘度就越低。

將表1中的上述具有不同炭黑濃度的炭黑母料與炭黑母料A對比，可以看出與炭黑母料A相比，盡管本發(fā)明的炭黑母料具有比炭黑母料A更高的炭黑濃度，然而本發(fā)明的炭黑母料具有大大降低的剪切粘度。

所述結(jié)果意味著與不含Joncryl ADF的現(xiàn)有技術(shù)炭黑濃縮物相比，本發(fā)明的炭黑母料在較高的炭黑濃度下可具有較高的分散性。

下文的實施例7-11證明了本發(fā)明的炭黑母料在海島纖維中的性能。

實施例7

將20重量份獲自實施例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小時。此后，將所述混合物與40重量份LDPE共混。使獲得的共混物通過紡絲機(JW4/600，購自中國北京的Jingwei Textile Machinery Co.，Ltd.)的入口，從而形成用于紡絲的紡絲原液1。所述紡絲機依次具有5段，溫度為270℃的入口段、溫度為275℃的熔融段I、溫度為275℃的熔融段II、溫度為275℃的連接管和溫度為275℃的噴絲嘴。

在所述實施例中，所得纖維的卷繞速度為800m/分鐘，環(huán)吹風(fēng)的速度為0.6m/s，環(huán)吹風(fēng)的溫度為18-22℃。熔紡壓力為1.35巴。

噴絲嘴的規(guī)格：流體引導(dǎo)口的直徑為2.45mm，纖維出口的直徑為0.35mm，噴絲嘴的孔數(shù)為36。

測試所得纖維的性能，結(jié)果報告在下表2中。

實施例8-11

實施例8-11使用上文獲得的炭黑母料2、炭黑母料3、炭黑母料4和炭黑母料A進行。

實施例8-11根據(jù)實施例7中所用的程序進行，不同之處在于實施例8的熔紡壓力為2.30巴；實施例9的熔紡壓力為3.33巴；實施例10的熔紡壓力為2.45巴；實施例11的熔紡壓力為2.40巴。

由實施例8-11獲得的紡絲原液分別為紡絲原液2、紡絲原液3、紡絲原液4、紡絲原液A。

測試所得纖維的性能，結(jié)果報告在下表2中。

表2

18D/36F：測定的海島纖維為18旦，由36根絲線組成。

不穩(wěn)定*：這意味著在紡絲期間，在10小時內(nèi)，絲斷裂出現(xiàn)或者噴絲板堵塞兩次或更多次。

-：獲得的海島纖維斷裂且其性能無法測定。

通過獲自美國INSTRON CORPORATION的Instron，型號5566根據(jù)ASTM D2256測量獲得的各海島纖維的絲強度。表2中報告的值為三個測量值的平均值。根據(jù)客戶要求，2.0-2.9dtex/CN范圍內(nèi)的拉伸強度是合適的。

炭黑濃度：通過TGA設(shè)備(類型：獲自美國馬薩諸塞州的PerkinElmer Company的Pyris 1)測量。

上文引用的各文獻引入本文以作為參考。

除了在實施例中，或者另外明確指明，本說明書中描述物料、反應(yīng)條件、分子量、碳原子數(shù)等的量的所有數(shù)量應(yīng)理解為由措辭“約”修飾。

應(yīng)理解的是，本文所述的上限和下限量、范圍和比值限度可獨立地組合。類似地，本發(fā)明各要素的范圍和量可與任何其他要素的范圍或量一起使用。

本發(fā)明的范圍不受到本文所述的具體實施方案和實施例的限制。實際上，除本發(fā)明所述那些之外的本發(fā)明各種變型由于前文描述而為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知悉。該類變型意欲落入所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。