制备纤维的方法、纤维和由这样的纤维制成的纱线技术

包含聚乙烯-2,5-呋喃-二羧酸酯的纤维在一种工艺中通过熔融纺丝而制备，其中使包含聚乙烯-2,5-呋喃-二羧酸酯的熔融组合物穿过一个或多个纺丝开口以产生熔线，聚乙烯-2,5-呋喃-二羧酸酯具有至少0.55dl/g的本征粘度，本征粘度是在25℃下在二氯乙酸中确定的；其中将熔线冷却至低于组合物的熔解温度以产生纺成纤维；以及其中将纺成纤维拉伸至在0.05至2.0特克斯/纤维范围内的线性密度。本发明专利技术还提供了具有0.05至2.0特克斯的线性密度的包含聚乙烯-2,5-呋喃-二羧酸酯的纤维，其中聚乙烯-2,5-呋喃-二羧酸酯具有至少0.45dl/g的本征粘度，本征粘度是在25℃下在二氯乙酸中确定的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于制备纤维的方法、纤维和由这样的纤维制成的纱线。尤其是，本专利技术涉及通过熔融纺丝来制备包含聚乙烯-2,5-呋喃-二羧酸酯(“PEF”)的纤维的方法。
技术介绍
2,5-呋喃-二羧酸(“FDCA”)是在人体中产生的天然二酸。WO2010/132740、WO2011/043660、WO2011/043661和US2012/0302768中报道了利用2,5-二取代的呋喃例如5-羟甲基糠醛或5-烷氧基甲基糠醛与包含Co、Mn和/或Ce的催化剂来制备它的途径。该二酸被认为是适合用于制备聚酯(例如聚亚烷基-2,5-呋喃二羧酸酯)的单体。US2009/0124763中已描述了制备这样的聚酯的实例。这样的聚酯具有倾向于被意外着色的缺陷。这与其它现有技术文献中所描述的聚酯的颜色相一致。WO2010/077133中已描述了具有高分子量的无色聚酯的制备。据称该无色性质是由于使用了催化剂。该高分子量是通过在聚合过程中包含固态聚合步骤而实现的。后一篇文献还提到该聚酯可用于纤维中。根据GB621971，聚酯和聚酯-酰胺能够通过使二醇与二羧酸(其中至少一个二羧酸含有杂环)反应来制备。作为二醇的实例，提到了乙二醇，并且作为这样的杂环二酸的实例，提到了2,5-呋喃-二羧酸。GB621971描述了通过乙二醇与2,5-呋喃二羧酸及其甲酯的聚合来制备聚乙烯-2,5-呋喃二羧酸酯。报道了该产物具有205-210℃的熔点并且通过熔融容易产生长丝。没有报道另外的性质。事实上，Heertjes等人在DelftProgr.Rep.,SeriesA:Chemistryandphysics,chemicalandphysicalengineering,1(1974)59-63中证实了这些聚酯被着色。该篇文章不仅教导了这样的聚酯的颜色为黄色至棕色，而且其还是热不稳定的。而且，所获得的聚酯的分子量相当低，而且没有超过聚乙烯-2,5-呋喃-二羧酸酯的0.6的本征粘度。US2012/0238981公开了用于纤维状网的聚酯。尤其是，其描述了已经利用高速纤维纺纱获得的并且纤维旦尼尔为至少2.9且峰值纤维载荷为至少10.0的聚酯对苯二酸酯纤维。旦尼尔(daniel)是织物计量单位并且表示线性质量密度，长度为9000米的长丝的质量。另一个常用的参数为特克斯(tex)，长度为1000米的长丝的质量。因此，1特克斯为9旦尼尔。聚酯的分子量范围可以在较宽的范围变动并且可以低至5,000(Mn)。对于不同的聚酯，不同的分子量是合适的。暗示了PEF是可替代的，但并没有公开PEF纤维的实际例子。WO2013/149222和WO2013/149157描述了由数均分子量为20,100且PDI为1.93的PEF树脂制成的单根长丝，其重均分子量为约38,800。所得的纤维具有10旦尼尔(～1.1特克斯)。对于所得材料，没有提供与纤维相关的参数。WO2013/149222和WO2013/149157中描述的长丝似乎不具有可测量的韧度。
技术实现思路
本专利技术提供了通过熔融纺丝来制备包含聚乙烯-2,5-呋喃-二羧酸酯的纤维的方法，其中当没有特意加入染料或着色剂时聚酯为无色时，并且当聚酯具有相对高的分子量时，此时该纤维具有优异的机械性能。然后，可在纺丝后将该聚酯拉伸至0.05至2.0特克斯/长丝范围的低线性密度，然后其显示出非常高的韧度。发现当利用其它的二醇(例如1,3-丙二醇)制备聚酯时，在拉伸至相似的线性密度时该聚酯并不会显示出相同水平的韧度。因此，本专利技术提供了通过熔融纺丝来制备包含聚乙烯-2,5-呋喃-二羧酸酯的纤维的方法，其中使包含本征粘度为至少0.55dl/g的聚乙烯-2,5-呋喃-二羧酸酯的熔融组合物穿过一个或多个纺丝开口(spinningopening)以产生熔线，所述本征粘度是在25℃下在二氯乙酸中确定的；其中将该熔线冷却至低于组合物的熔解温度以产生纺成纤维；以及其中将该纺成纤维拉伸至线性密度在0.05至2.0特克斯/纤维范围内的线性密度。熔融纺丝是公知的方法。有时将该方法被分成许多类型的熔融纺丝。在熔融纺丝的传统方法中，纤维是通过多个细小的通常为圆形的模具毛细管(喷丝头)将熔化的热塑性材料挤出为熔线而形成的。其向下移动通过可控温度的区域，其中熔线冷却至低于该热塑性材料的熔解温度，并使其最终与纺丝辊接触。该纺丝辊(也被称为长丝卷绕辊)随着其离开模具毛细管能够提供熔融长丝的加速。该长丝卷绕辊之后接着是一个或多个另外的辊和络筒机以进一步限制、拉伸和缠绕该纤维。根据长丝卷绕辊的速度，该方法能够用于生产具有不同取向水平的纱线。这种方法通常被用于生产长度非常长的纤维，尤其是连续的纤维。如果随后还将纱线切成离散的长度，则其能够被用于生产所谓的短纤维(staplefiber)。这些短纤维能够单独使用或与其它类型的短纤维组合使用，并且用于“纱线纺丝”工艺以生产纱线，例如用于由天然纤维(例如棉、毛或丝的纤维)来生产纱线。该短纤维还能够以网或垫的形式构建并且通过多种方式使其缠结并且化学结合或热结合以形成非织材料。熔喷是指通常如上文所述的用于制造连续纤维的工艺，其中所述纤维是通过将熔融的热塑性材料通过喷丝头挤出进入聚集的高速、通常是加热的气体(例如空气)流而形成的，该气体流使熔融热塑性材料的丝线变细以减小其直径。另一种类型的熔融纺丝被称为纺粘法(spunbonding)。对于给定的聚合物，该挤出过程类似于连续长丝的生产并且使用相似的挤出条件。随着熔融聚合物离开喷丝头并通过冷却气体(例如空气)被淬火而形成纤维。该工艺的目的在于生产宽网(wideweb)，因此可以并排设置许多个喷丝头。在沉积于传送带或筛上之前，使喷丝头的输出物(即，单股长丝)变细以使分子链在纤维内定向，从而增加纤维强度。这是通过在离开喷丝头之后快速伸展(拉伸)纤维来实现的。在实践中，纤维通常在多个纤维束中被气动加速。当该熔融组合物穿过喷丝头孔并将纤维集合成束并数次通过辊时，通过辊的速度提供加速，该速度可高于纤维离开喷丝头的速度。辊速度与喷丝头的挤出速度之比被称为喷丝拉伸倍数(spindraft)。当该喷丝拉伸倍数大于1时，已经发生了一定的拉伸。适合的喷丝拉伸倍数的值为60-600，以生产具有充分定向和适合用于进一步拉伸的最初拉伸的纱线。在纺粘法型工艺中，在气动加速时通过气体来提供加速。有证据证明在所有情况下纺成纤维均被拉伸。喷丝头中的孔通常具有0.1至0.8mm的直径。考虑到孔的小尺寸，该熔融本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备包含聚乙烯‑2,5‑呋喃‑二羧酸酯的纤维的方法，所述制备方法通过熔融纺丝进行，其中，使包含聚乙烯‑2,5‑呋喃‑二羧酸酯的熔融组合物穿过一个或多个纺丝开口以产生熔线，所述聚乙烯‑2,5‑呋喃‑二羧酸酯具有至少0.55dl/g的本征粘度，所述本征粘度是在25℃下在二氯乙酸中确定的；其中将所述熔线冷却至低于所述组合物的熔解温度以产生纺成纤维；以及其中将所述纺成纤维拉伸至在0.05至2.0特克斯/纤维范围内的线性密度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.20 NL 2011016;2013.06.20 US 61/837,2321.一种制备包含聚乙烯-2,5-呋喃-二羧酸酯的纤维的方法，所述制备方法通过熔
融纺丝进行，其中，使包含聚乙烯-2,5-呋喃-二羧酸酯的熔融组合物穿过一个或多个纺
丝开口以产生熔线，所述聚乙烯-2,5-呋喃-二羧酸酯具有至少0.55dl/g的本征粘度，所
述本征粘度是在25℃下在二氯乙酸中确定的；
其中将所述熔线冷却至低于所述组合物的熔解温度以产生纺成纤维；以及
其中将所述纺成纤维拉伸至在0.05至2.0特克斯/纤维范围内的线性密度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述熔融组合物的重量，所述熔融组
合物包含75wt％至100wt％的聚乙烯-2,5-呋喃-二羧酸酯。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述熔融组合物进一步包含至少一种
不同于聚乙烯-2,5-呋喃-二羧酸酯的聚合物。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述至少一种不同于聚乙烯-2,5-呋喃-二
羧酸酯的聚合物选自聚烯烃、聚酰胺、聚酯和它们的组合。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，基于所述至少一种不同于聚乙烯-2,5-
呋喃-二羧酸酯的聚合物和聚乙烯-2,5-呋喃-二羧酸酯的重量，所述至少一种不同于聚
乙烯-2,5-呋喃-二羧酸酯的聚合物以99wt％至75wt％或1wt％至25wt％的量存在。
6.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述熔融组合物进一步包含聚对苯二
甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯，基于总的所述组合物，聚对苯二甲酸乙二醇酯
或聚萘二甲酸乙二醇酯的优选含量为99wt％至85wt％。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述纺成纤维在第二拉伸步
骤中以1:1.4至1:6.0的拉伸比被拉伸。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述纺成纤维在被拉伸之前
或之后与复丝纱线结合。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，将所述熔融组合物保持在高
于所述熔融组合物的熔解温度20℃至70℃的温度。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述纺成纤维在所述聚合
物组合物的玻璃化转变温度和熔解温度之间的温度下被拉伸。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，所述聚乙烯-2,5-呋喃-二
羧酸酯具有在0.55至1.55dl/g范围内的本征粘度，所述本征粘度是在25℃下在二氯
乙酸中确定的。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所述纺成纤维是有织纹的。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，通过用液体处理所述纤维
使拉伸后的所述纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里·约翰·科尔斯塔，赫拉尔杜斯·约翰内斯·马里亚·格吕特尔，
申请(专利权)人：福兰尼克斯科技公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL