TWI738137B - 具有低熔點之吸濕性聚醯胺纖維及其製造方法 - Google Patents
具有低熔點之吸濕性聚醯胺纖維及其製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI738137B TWI738137B TW108144200A TW108144200A TWI738137B TW I738137 B TWI738137 B TW I738137B TW 108144200 A TW108144200 A TW 108144200A TW 108144200 A TW108144200 A TW 108144200A TW I738137 B TWI738137 B TW I738137B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- polyamide fiber
- aminoethyl
- mol
- melting point
- bis
- Prior art date
Links
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 title claims abstract description 63
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 63
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 title claims abstract description 63
- 238000002844 melting Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 230000008018 melting Effects 0.000 title claims abstract description 51
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 12
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 title abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 title abstract description 4
- NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N hexane-1,6-diamine Chemical compound NCCCCCCN NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 112
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 100
- JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N epsilon-caprolactam Chemical compound O=C1CCCCCN1 JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 72
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 50
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 33
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 16
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 40
- DYUCNAMTUNGLAB-UHFFFAOYSA-N n,n'-bis(2-aminoethyl)hexane-1,6-diamine Chemical compound NCCNCCCCCCNCCN DYUCNAMTUNGLAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 238000012643 polycondensation polymerization Methods 0.000 claims description 31
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 238000007142 ring opening reaction Methods 0.000 claims description 22
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 19
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 19
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 15
- -1 bis-(2-aminoethyl) hexamethylene Chemical group 0.000 claims description 13
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 claims description 5
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims description 4
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims description 4
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 claims description 2
- 125000000022 2-aminoethyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])N([H])[H] 0.000 claims 1
- MCSKRHNKFWWUJJ-UHFFFAOYSA-N 3-pentylpentane-1,5-diamine Chemical compound NCCC(CCN)CCCCC MCSKRHNKFWWUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 19
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 2
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 abstract description 2
- GVNWZKBFMFUVNX-UHFFFAOYSA-N Adipamide Chemical compound NC(=O)CCCCC(N)=O GVNWZKBFMFUVNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 22
- 239000000047 product Substances 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 7
- 239000004831 Hot glue Substances 0.000 description 5
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 229920006027 ternary co-polymer Polymers 0.000 description 4
- 238000004227 thermal cracking Methods 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 3
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 3
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical class NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 2
- 229920002302 Nylon 6,6 Polymers 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229920001897 terpolymer Polymers 0.000 description 2
- 241001391944 Commicarpus scandens Species 0.000 description 1
- UDSFAEKRVUSQDD-UHFFFAOYSA-N Dimethyl adipate Chemical compound COC(=O)CCCCC(=O)OC UDSFAEKRVUSQDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 229920006351 engineering plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 125000004836 hexamethylene group Chemical group [H]C([H])([*:2])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:1] 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000002076 thermal analysis method Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Polyamides (AREA)
Abstract
本發明提供一種具有低熔點之吸濕性聚醯胺纖維及其製造方法。聚醯胺纖維具有在20℃、65%之相對濕度下為4.5至5.0%的回潮率、2.0-2.1的相對黏度、120至160℃的熔點、40至50℃的玻璃轉移溫度，5%熱重量損失下為360至370℃的熱裂解溫度，且是以己內醯胺、己二胺、己二酸及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺作為單體化合物通過熔融縮合聚合反應而得到的共聚物，其中，己二胺及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺的莫耳百分比之總合與己二酸之莫耳百分比之間的比例為0.9至1.1。本發明所提供之聚醯胺纖維具有優異的特性而適用於涼感衣物材料中。
Description
本發明是有關一種吸濕性聚醯胺纖維及其製造方法，特別是有關於一種具有低熔點之吸濕性聚醯胺纖維及其製造方法。
一般而言，尼龍(Nylon)因具有優良的物理及機械性質，如高抗張力(tensile)、摩擦特性(tribological)、高可撓性(flexural)等特性，而被廣泛使用於各種技術領域中。然而，尼龍材料亦具有高熔點(melting point，Tm)之特性，如尼龍66(PA66)具有255至260℃之熔點，而尼龍6(PA6)具有215至220℃之熔點。因此，在本技術領域中，已致力於通過對尼龍材料(聚醯胺)進行改質而降低材料之熔點，使得具有低熔點的聚醯胺材料能適用於熱熔膠、黏合纖維及工程塑膠等技術領域中。
現有技術中用以製備具有低熔點之聚醯胺材料的方法主要可分為兩種：於聚醯胺中摻混有機或無機粉體而使得材料之分子鏈之間的氫鍵作用力受到影響，進而改變材料之熱性質與機械性質；以及通過以多種醯胺單體進行無規共聚反應，以破壞結構規則度進而有效降低材料之熔點。
目前，全球代表性的泛用之尼龍型熱熔膠為PA6/66/12三元
共聚物，此為最廣為人知之EM瑞士遠Griltex系列材料。此外，由Xudong Jin等人合成的PA6/66/11三元共聚熱熔膠，選用與PA12結構相似的PA11作為第三共聚單體，其能夠有效的將熔點降低至121℃。然而，上述三元共聚熱熔膠顯現疏水的物理特性，且其製程中使用之高單價的長碳鏈尼龍體，使得製造熱熔膠成本居高不下，不利於產品的普及推廣。除此之外，若期望將材料應用於紡織領域的涼感紗，該材料需具備高吸水性的物性，而PA6/66/12或PA6/66/11由於使用的長碳鏈(11或12碳數)的二胺或二羧化合物其疏水性較高，不利於涼感紗的應用。
據此，在現有技術中，仍有需要提供一種同時具備低熔點且具有優良吸濕性的聚醯胺纖維材料。
為了解決上述技術問題，本發明提供一種具有低熔點的吸濕性聚醯胺纖維及其製造方法，該聚醯胺纖維是由具有特定成分配比之單體化合物製成且具備特定之物理及機械性質，用以使其良好地適用於製造涼感衣物產品之材料中。
本發明之一實施例提供一種具有低熔點的吸濕性聚醯胺纖維，其具有在20℃、65%之相對濕度下為4.5至5.0%的回潮率、2.0-2.1的相對黏度、120至160℃的熔點、40至50℃的玻璃轉移溫度，5%熱重量損失下為360至370℃的熱裂解溫度，且所述具有低熔點的吸濕性聚醯胺纖維是以己內醯胺、己二胺、己二酸及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺作為單體化合物通過熔融縮合聚合反應而得到的共聚物，其中，己二胺及雙-(2-氨基乙基)己二醯
胺的莫耳百分比之總合與己二酸之莫耳百分比之間的比例為0.9至1.1。
在一個較佳的實施例中，所述具有低熔點的吸濕性聚醯胺纖維是以58至76莫耳%之己內醯胺、10至15莫耳%之己二胺、12-21莫耳%之己二酸及2至6莫耳%之雙-(2-氨基乙基)己二醯胺作為單體化合物通過熔融縮合聚合反應而得到的共聚物。
在一個較佳的實施例中，所述具有低熔點的吸濕性聚醯胺纖維是以70莫耳%之己內醯胺、10至12.5莫耳%之己二胺、15莫耳%之己二酸及2.5至5.0莫耳%之雙-(2-氨基乙基)己二醯胺作為單體化合物通過熔融縮合聚合反應而得到的共聚物。
在一個較佳的實施例中，二胺及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺的莫耳百分比之總合與己二酸之莫耳百分比之間的比例為0.95至1.05。
本發明之另一實施例提供一種具有低熔點之吸濕性聚醯胺纖維的製造方法，其包含一開環反應步驟、一縮合聚合反應步驟及一造粒步驟。所述開環反應步驟包括將己內醯胺及去離子水加入一反應釜中並進行攪拌；對所述反應釜進行真空換氮並減壓；將所述反應釜之溫度升至200℃以上並維持至少2小時；以及將所述反應釜之壓力逐漸降至大氣壓力。所述縮合聚合反應步驟包括：將己二胺、己二酸、雙-(2-氨基乙基)己二醯胺及去離子水混合並減壓注入於所述開環反應步驟之所述反應釜內，其中，己二胺及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺的莫耳百分比之總合與己二酸之莫耳百分比之間的比例為0.9至1.1；將所述反應釜升溫至240℃以上並維持至少12小時；將所述反應釜之壓力降低至1至2托(torr)並持續攪拌至少2小時；以及將所述反應釜之壓力逐漸降至大氣壓力。所述造粒步驟包括將所述縮合聚合
反應步驟中所得到的產物進行冷卻及切粒。
在一個較佳的實施例中，以己內醯胺、己二胺、己二酸及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺的總含量計，己內醯胺之含量為58至76莫耳%、己二胺之含量為10至15莫耳%、己二酸之含量為12-21莫耳%，且雙-(2-氨基乙基)己二醯胺之含量為2至6莫耳%。
在一個較佳的實施例中，以己內醯胺、己二胺、己二酸及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺的總含量計，己內醯胺之含量為70莫耳%、己二胺之含量為10至12.5莫耳%、己二酸之含量為15莫耳%，且雙-(2-氨基乙基)己二醯胺之含量為2.5至5莫耳%。
在一個較佳的實施例中，己二胺及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺的莫耳百分比之總合與己二酸之莫耳百分比之間的比例為0.95至1.05。
在一個較佳的實施例中，所述開環反應步驟包括將90至97重量%之己內醯胺及3至10重量%之去離子水加入所述反應釜中並進行攪拌。
在一個較佳的實施例中，所述開環反應步驟包括對所述反應釜進行真空換氮至少三次並減壓至低於2公斤/平方公分。
在一個較佳的實施例中，所述縮合聚合反應步驟中，於將己二胺、己二酸、雙-(2-氨基乙基)己二醯胺及去離子水混合後、減壓注入於所述開環反應步驟之所述反應釜內之前，還包括進行真空換氮至少三次。
本發明的主要技術手段在於，本發明實施例所提供的具有低熔點之吸濕性聚醯胺纖維及其製造方法，是通過「所述具有低熔點的吸濕
性聚醯胺纖維是以己內醯胺、己二胺、己二酸及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺作為單體化合物通過熔融縮合聚合反應而得到的共聚物，其中，己二胺及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺的莫耳百分比之總合與己二酸之莫耳百分比之間的比例為0.9至1.1」及包括特定步驟之反應方法等技術特徵，使得所述聚醯胺纖維具備良好的物理及機械性質，而能應用於紡織領域的高價位涼感紗中。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所揭露有關「具有低熔點之吸濕性聚醯胺纖維及其製造方法」的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內容瞭解本發明的優點與功效。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。另外，本發明的圖式僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸描繪，先予敘明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所揭示的內容並非用以限制本發明的技術範疇。
首先，本發明的實施例是提供一種具有低熔點之吸濕性聚醯胺纖維。該聚醯胺纖維是以己內醯胺(ε-caprolactam，ε-CPL)、己二胺(hexamethylenediamine，HMDA)、己二酸(adipic acid，AA)及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺(Bis-(2-aminoethyl)adipamide，BAEA)作為單體化合物通過熔融縮合聚合反應(melt polycondensation reaction)而得到的共聚物。相較於先前技術一節所提之現有的三元共聚物，本發明是以雙-(2-氨基乙基)己二醯胺來替代長碳鏈尼龍體而作為共聚物的單體化合物之一。
以己內醯胺、己二胺、己二酸及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺作為單體化合物通過熔融縮合聚合反應而得到三元共聚醯胺可以PA6/66/BAEA所表示，其具有介於120至160的熔點、40至50℃的玻璃轉移溫度，5%熱重量損失下為360至370℃的熱裂解溫度。因此，此三元共聚醯胺是具備低熔點與良好的物理及機械特性。再者，此三元共聚醯胺之高於室溫的玻璃轉移溫度亦使其具有良好的紡絲性。
更具體而言，本發明的實施例所提供的具有低熔點之吸濕性聚醯胺纖維是以己內醯胺、己二胺、己二酸及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺作為單體化合物通過熔融縮合聚合反應而得到的共聚物，且己二胺及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺的莫耳百分比之總合與己二酸之莫耳百分比之間的比例為0.9至1.1。
在本發明的一個較佳實施例中，具有低熔點的吸濕性聚醯胺纖維是以58至76莫耳%之己內醯胺、10至15莫耳%之己二胺、12-21莫耳%之己二酸及2至6莫耳%之雙-(2-氨基乙基)己二醯胺作為單體化合物通過熔融縮合聚合反應而得到的共聚物；在一個更佳的實施例中，具有低熔點的吸濕性聚醯胺纖維是以70莫耳%之己內醯胺、10至12.5莫耳%之己二胺、15莫耳%之己二酸及2.5至5.0莫耳%之雙-(2-氨基乙基)己二醯胺作為單體化合物通過熔融縮合聚合反應而得到的共聚物。在一個最佳的實施例中，己二胺及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺的莫耳百分比之總合與己二酸之莫耳百分比之間的比例為0.95至1.05。詳細而言，作為單體化合物的各個成分的含量與其等之間的比例會對所製成之聚醯胺纖維的特性造成影響。
除此之外，通過對於上述作為縮合聚合反應之單體的成分之
選用及比例的調控，並配合熔融縮合聚合反應之參數調整，本發明的實施例所提供的具有低熔點之吸濕性聚醯胺纖維具有在20℃、65%之相對濕度下為4.5至5.0%的回潮率、2.0-2.1的相對黏度、120至160℃的熔點、40至50℃的玻璃轉移溫度，5%熱重量損失下為360至370℃的熱裂解溫度。
詳細而言，如前所述，本發明的實施例是特別選用雙-(2-氨基乙基)己二醯胺作為三元共聚物的單體化合物之一。由於1當量之雙-(2-氨基乙基)己二醯胺之化學結構上含有2當量的乙二胺(ethylenediamine)衍生物，因此，其具有高密度的胺類化學鍵，使得水分子容易與其分子鏈上之醯胺基團形成氫鍵作用力，進而大幅提高材料的吸水性。因此，雙-(2-氨基乙基)己二醯胺相較於現有技術之具有11或12個碳的長碳鏈二胺或二羧酸化合物是具有較高的吸水性，使得採用雙-(2-氨基乙基)己二醯胺作為單體化合物而製成之共聚物經過紡絲後得到的纖維也具有較高的回潮率(moisture regain)。
本發明還提供一種具有低熔點之吸濕性聚醯胺纖維的製造方法。詳細而言，本發明所提供的聚醯胺纖維的製造方法至少包含具有開環反應步驟及縮合聚合反應步驟等兩步驟的聚合方法。
於開環反應步驟中，是先將己內醯胺及去離子水加入一反應釜中並進行攪拌。去離子水是作為己內醯胺之開環劑，而在本發明的實施例中，開環反應步驟包括將90至97重量%之己內醯胺及3至10重量%之去離子水加入所述反應釜中並進行攪拌。在一個較佳實施例中，是以5重量%之去離子水作為開環劑。在本發明的一個實施例中，攪拌轉速是設定為52rpm。在實際的製造過程中，攪拌轉速可以設定於30rpm至80rpm的範圍內。
接下來，在開環反應步驟中，還包括對承載去離子水與己內醯胺等反應物之反應釜進行真空換氮並減壓。具體而言，在本發明的一個實施例中，開環反應步驟包括對反應釜進行真空換氮至少三次並減壓至低於2公斤/平方公分。
承上所述，在對反應釜進行真空換氮並減壓後，還包括將反應釜之槽身溫度升至200℃以上並維持至少2小時，使得己內醯胺與去離子水充分反應完成。於開環反應步驟中，最後將反應釜之壓力逐漸降至大氣壓力。
接下來，在本發明實施例所提供的具有低熔點之吸濕性聚醯胺纖維的製造方法中之二步驟縮合聚合反應的第二步驟中，是進行縮合聚合反應步驟，其包括將己二胺、己二酸、雙-(2-氨基乙基)己二醯胺及去離子水混合並減壓注入於前述完成開環反應步驟之反應釜內。值得注意的是，在第二步驟中所混合的用以進行縮合聚合反應的單體化合物中，己二胺及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺的莫耳百分比之總合與己二酸之莫耳百分比之間的比例為0.9至1.1。
在本發明的一個較佳實施例中，以己內醯胺、己二胺、己二酸及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺的總含量計，己內醯胺之含量為58至76莫耳%、己二胺之含量為10至15莫耳%、己二酸之含量為12-21莫耳%，且雙-(2-氨基乙基)己二醯胺之含量為2至6莫耳%。在本發明的一個更佳實施例中，以己內醯胺、己二胺、己二酸及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺的總含量計，己內醯胺之含量為70莫耳%、己二胺之含量為10至12.5莫耳%、己二酸之含量為15莫耳%，且雙-(2-氨基乙基)己二醯胺之含量為2.5至5莫耳%。在本發明的
一個最佳實施例中，己二胺及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺的莫耳百分比之總合與己二酸之莫耳百分比之間的比例為0.95至1.05。
再更進一步而言，於縮合聚合反應步驟中，是先將己二胺、己二酸、雙-(2-氨基乙基)己二醯胺置入反應容器(例如燒杯)中，再加入去離子水(例如，150毫升之去離子水)進行攪拌使得單體化合物完全溶解。接著，於將己二胺、己二酸、雙-(2-氨基乙基)己二醯胺及去離子水混合後、減壓注入於所述開環反應步驟之所述反應釜內之前，還可以包括進行真空換氮至少三次。
接下來，同樣於縮合聚合反應步驟中，在將反應容器中的組分注入反應釜後，將所述反應釜升溫至240℃以上並維持至少12小時，之後將所述反應釜之壓力降低至1至2托(torr)並持續攪拌至少2小時。在達到一般反應釜可下料時的扭力值(torque)時，將反應釜之壓力逐漸降至大氣壓力。
本發明實施例所提供的製造方法還可包括造粒步驟。事實上，在如上所述的兩步驟縮合聚合反應後，可以將反應釜卸料，以將縮合聚合反應步驟中所得到的產物進行冷卻及切粒。
接下來，將通過具體實施例對本發明進行進一步的說明與例示。
將159.5克(0.92莫耳)之己二酸二甲酯(dimethyl adipate)及550.2克(9.16莫耳)之乙二胺(ethylenediamine)置入反應瓶並攪拌，在65℃氮氣環境下反應6小時後，將白色固體過濾出並用甲醇清洗並收集濾液。在80℃
下進行減壓蒸餾而獲得白色具胺味之固體。以大量乙醚浸泡及攪拌以進行純化程序，將純化程序所收集之白色固體置於50℃之真空烘箱中進行乾燥24小時。得到為白色固體之雙-(2-氨基乙基)己二醯胺。反應式如下式1所示：
將計量後的ε-CPL、5wt%的去離子水(作為開環劑)、AA及HMDA加入於2公升的反應釜中(成分配比如表1所示)，以52rpm之轉速進行攪拌。進行真空換氮至少三次後，減壓至2公斤/平方公分(kg/cm2)，並將反應釜之槽身溫度升至200℃後反應2小時。接著，將釜內溫度升至240℃反應12小時。12小時後，改為低壓(1-2torr)，於此低壓下繼續攪拌2小時。此時，可觀察到無法到達一般反應釜可下料時的扭力值(Torque)。將反應釜內壓力逐漸降至大氣壓力，卸料冷卻進行切粒。所獲得之產物脆、容易碎裂，沒有一般聚合物應有的機械強度。產物光譜數據如下所示。1H NMR(D2SO4,ppm)=3.8(amide,-CONH-CH 2 -CH2-CH2----)；2.6(-CH 2 -CONH-)；2.2-1.9(aliphatic -CH 2 -)。IR(cm-1)=1665(amide)；1610(amide)。
請參考以下式2，式2顯示本發明合成實施例之反應式。
步驟1(開環反應步驟)：將計量後的ε-CPL加入2公升反應釜中(成分配比如表1所示)，並添加5wt%的去離子水作為開環劑，於52rpm之轉速下進行攪拌。進行真空換氮至少三次後，減壓至2公斤/平方公分，並將反應釜之槽身溫度升至200℃後反應2小時。接著，將反應釜內壓力逐漸降至大氣壓力。產物光譜數據如下所示。1H NMR(D2SO4,ppm)=3.9(amide,-CONH-CH 2 CH 2 -NHCO-)；3.8(amide,-CONH-CH 2 -CH2-CH2----)；2.6(-CH 2 -CONH-)；2.2-1.8(aliphatic -CH 2 -)。IR(cm-1)=1663(amide)；1634(amide)。
步驟2(縮合聚合反應步驟)：將計量後的BAEA、AA及HMDA置入至燒杯(成分配比如表1所示)，並加入去離子水約150ml攪拌至完全溶解。將上述組分倒入注料口並真空換氮3次後，減壓注入於上述步驟1的反應釜內，待釜內溫度升至240℃。反應12小時後於真空下繼續攪拌2小時，
當到達一般反應釜可下料時的扭力值時，將反應釜內壓力逐漸降至大氣壓力，即可進行卸料。後續可再將產物進行冷卻、切粒之造粒步驟。產物光譜數據如下所示。1H NMR(D2SO4,ppm)=3.9(amide,-CONH-CH 2 CH 2 -NHCO-)；3.8(amide,-CONH-CH 2 -CH2-CH2----)；2.6(-CH 2 -CONH-)；2.2-1.8(aliphatic -CH 2 -)。
IR(cm-1)=1663(amide)；1633(amide)。
與實施例1的步驟相同，但是改變各單體間的比例(如表1所示)。產物光譜數據如下所示。1H NMR(D2SO4,ppm)=3.9(amide,-CONH-CH 2 CH 2 -NHCO-)；3.8(amide,-CONH-CH 2 -CH2-CH2----)；2.6(-CH 2 -CONH-)；2.2-1.8(aliphatic -CH 2 -)。IR(cm-1)=1660(amide)；1630(amide)。
請參考下表1，下表1列出本發明之比較例及實施例1及2所採用的單體化合物之組成配方。如下表1所示，比較例不包含BAEA作為單體化合物，而實施例1與實施例2分別包含2.5莫耳%及5.0莫耳%之BAEA作為單體化合物之一。
將上表1之各組成配方所製成之共聚物進行紡絲。樣品紡絲前，需透過真空烘箱80-100℃將水分除去，否則在紡絲過程中，容易使絲線產生氣泡缺陷，造成絲線斷裂。樣品除水後，將其置入雙螺桿入料口中，施加不同的螺桿溫度、模頭溫度、螺桿速率、入料轉速及捲取轉速。本實驗中採用的螺桿溫度為Tm+50℃，模頭溫度為Tm+20℃，入料轉速為5rpm，螺桿轉速為30rpm，捲取速率為50m/min。
本發明之比較例及實施例是採用雙螺桿擠出機(Thermo Haake Process 11 Twin Screw Extruder)，從入料口至出料口共有八段控溫，入料轉速與螺桿轉速皆可調整，出料口為紡絲模頭與紡絲板，紡絲口為單絲，擠出冷卻後透過捲取機將絲線收集於紙管上，此纖維分析後的直徑為45-50微米(μm)。
上列比較例及實施例1及2所製成之聚醯胺纖維的測試結果顯示於下表2至7中。表2顯示聚醯胺纖維的DSC熱性質。表3顯示聚醯胺纖維之玻璃轉移溫度(Tg)與儲存模數(E’)。表4顯示聚醯胺纖維之相對黏度與平均分子量。表5顯示聚醯胺纖維之熱種分析(TGA)之熱分解溫度(Td)。表6顯示聚醯胺纖維之拉伸機械性質。表7顯示聚醯胺纖維之回潮率。
由表2與表6可知，當單體化合物之組成物中的BAEA含量為5莫耳%時，所製成的聚醯胺纖維具有最低的熔點(Tm)，為123.4℃，而熱裂解溫度(Td)為362.3℃。當BAEA之含量為2.5莫耳%時，聚醯胺纖維顯示最佳的機械性質，其拉伸強度為59.5MPa，而斷裂伸長率為542.3%。
除此之外，表7顯示，由本發明之實施例的配方製成的聚醯胺纖維經過依照模擬標準大氣(20℃，RH=65%)方法測量到的纖維回潮率為
4.5-5.0%，而未含有BAEA作為單體化合物之比較例所製成的聚醯胺纖維則具有小於4.2%的回潮率。據此，將BAEA作為單體化合物製造聚醯胺纖維對產品的吸水性的提升有顯著的貢獻。
綜上所述，本發明的有益效果在於，本發明實施例所提供的具有低熔點的吸濕性聚醯胺纖維及其製造方法，是通過「所述具有低熔點的吸濕性聚醯胺纖維是以己內醯胺、己二胺、己二酸及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺作為單體化合物通過熔融縮合聚合反應而得到的共聚物，其中，己二胺及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺的莫耳百分比之總合與己二酸之莫耳百分比之間的比例為0.9至1.1」及包括特定步驟之反應方法等技術特徵，使得所述聚醯胺纖維具備良好的物理及機械性質，而能應用於紡織領域的高價位涼感紗中。
詳細而言，本發明實施例所提供的聚醯胺纖維是通過採用雙-(2-氨基乙基)己二醯胺作為單體化合物之一進行縮合聚合反應而得之材料，且其是調控為具有特定之物理及機械特性，即，具有在20℃、65%之相對濕度下為4.5至5.0%的回潮率、2.0-2.1的相對黏度、120至160℃的熔點、40至50℃的玻璃轉移溫度，5%熱重量損失下為360至370℃的熱裂解溫度。
除此之外，本發明實施例所提供的聚醯胺纖維是通過包括特定的兩步驟合成法之方法進行合成製造，如此一來，可以確保所製造之聚醯胺纖維的特性。
雖然本發明之實施例係以上述較為詳細的方式揭示，所屬技
術領域具有通常知識者可以了解本發明之各種修飾可以在不背離界定於所附之申請專利範圍中之本發明的範圍之下進行。因此，本發明之實例的進一步修飾將不會偏離本發明之技術。
Claims (11)
- 一種具有低熔點的吸濕性聚醯胺纖維，其具有在20℃、65%之相對濕度下為4.5至5.0%的回潮率、2.0-2.1的相對黏度、120至160℃的熔點、40至50℃的玻璃轉移溫度，5%熱重量損失下為360至370℃的熱裂解溫度，且所述具有低熔點的吸濕性聚醯胺纖維是以己內醯胺、己二胺、己二酸及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺作為單體化合物通過熔融縮合聚合反應而得到的共聚物，其中，己二胺及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺的莫耳百分比之總合與己二酸之莫耳百分比之間的比例為0.9至1.1。
- 如請求項1所述之具有低熔點的吸濕性聚醯胺纖維，其中，所述具有低熔點的吸濕性聚醯胺纖維是以58至76莫耳%之己內醯胺、10至15莫耳%之己二胺、12-21莫耳%之己二酸及5.0至6莫耳%之雙-(2-氨基乙基)己二醯胺作為單體化合物通過熔融縮合聚合反應而得到的共聚物。
- 如請求項1所述之具有低熔點的吸濕性聚醯胺纖維，其中，所述具有低熔點的吸濕性聚醯胺纖維是以70莫耳%之己內醯胺、10至12.5莫耳%之己二胺、15莫耳%之己二酸及5.0至6莫耳%之雙-(2-氨基乙基)己二醯胺作為單體化合物通過熔融縮合聚合反應而得到的共聚物。
- 如請求項1至3之任一項所述之具有低熔點的吸濕性聚醯胺纖維，其中，己二胺及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺的莫耳百分比之總合與己二酸之莫耳百分比之間的比例為0.95至1.05。
- 一種具有低熔點之吸濕性聚醯胺纖維的製造方法，其包含下列步驟：一開環反應步驟，其包括： 將己內醯胺及去離子水加入一反應釜中並進行攪拌；對所述反應釜進行真空換氮並減壓；將所述反應釜之溫度升至200℃以上並維持至少2小時；以及將所述反應釜之壓力逐漸降至大氣壓力；一縮合聚合反應步驟，其包括：將己二胺、己二酸、雙-(2-氨基乙基)己二醯胺及去離子水混合並減壓注入於所述開環反應步驟之所述反應釜內，其中，己二胺及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺的莫耳百分比之總合與己二酸之莫耳百分比之間的比例為0.9至1.1；將所述反應釜升溫至240℃以上並維持至少12小時；將所述反應釜之壓力降低至1至2托(torr)並持續攪拌至少2小時；以及將所述反應釜之壓力逐漸降至大氣壓力；以及一造粒步驟，其包括：將所述縮合聚合反應步驟中所得到的產物進行冷卻及切粒。
- 如請求項5所述之具有低熔點之吸濕性聚醯胺纖維的製造方法，其中，以己內醯胺、己二胺、己二酸及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺的總含量計，己內醯胺之含量為58至76莫耳%、己二胺之含量為10至15莫耳%、己二酸之含量為12-21莫耳%，且雙-(2-氨基乙基)己二醯胺之含量為5.0至6莫耳%。
- 如請求項5所述之具有低熔點之吸濕性聚醯胺纖維的製造方法，其中，以己內醯胺、己二胺、己二酸及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺的總含 量計，己內醯胺之含量為70莫耳%、己二胺之含量為10至12.5莫耳%、己二酸之含量為15莫耳%，且雙-(2-氨基乙基)己二醯胺之含量為5.0至6莫耳%。
- 如請求項5所述之具有低熔點之吸濕性聚醯胺纖維的製造方法，其中，己二胺及雙-(2-氨基乙基)己二醯胺的莫耳百分比之總合與己二酸之莫耳百分比之間的比例為0.95至1.05。
- 如請求項5所述之具有低熔點之吸濕性聚醯胺纖維的製造方法，其中，所述開環反應步驟包括將90至97重量%之己內醯胺及3至10重量%之去離子水加入所述反應釜中並進行攪拌。
- 如請求項5所述之具有低熔點之吸濕性聚醯胺纖維的製造方法，其中，所述開環反應步驟包括對所述反應釜進行真空換氮至少三次並減壓至低於2公斤/平方公分。
- 如請求項5所述之具有低熔點之吸濕性聚醯胺纖維的製造方法，其中，所述縮合聚合反應步驟中，於將己二胺、己二酸、雙-(2-氨基乙基)己二醯胺及去離子水混合後、減壓注入於所述開環反應步驟之所述反應釜內之前，還包括進行真空換氮至少三次。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW108144200A TWI738137B (zh) | 2019-12-04 | 2019-12-04 | 具有低熔點之吸濕性聚醯胺纖維及其製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW108144200A TWI738137B (zh) | 2019-12-04 | 2019-12-04 | 具有低熔點之吸濕性聚醯胺纖維及其製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202122461A TW202122461A (zh) | 2021-06-16 |
| TWI738137B true TWI738137B (zh) | 2021-09-01 |
Family
ID=77516593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW108144200A TWI738137B (zh) | 2019-12-04 | 2019-12-04 | 具有低熔點之吸濕性聚醯胺纖維及其製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI738137B (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201811861A (zh) * | 2016-07-28 | 2018-04-01 | 艾德凡斯化學公司 | 含有低量聚醯胺66共聚單體之聚醯胺6樹脂 |
| TW201910382A (zh) * | 2017-08-01 | 2019-03-16 | 國立臺北科技大學 | 修飾劑、聚醯胺共聚物及聚醯胺共聚物的製備方法 |
-
2019
- 2019-12-04 TW TW108144200A patent/TWI738137B/zh active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201811861A (zh) * | 2016-07-28 | 2018-04-01 | 艾德凡斯化學公司 | 含有低量聚醯胺66共聚單體之聚醯胺6樹脂 |
| TW201910382A (zh) * | 2017-08-01 | 2019-03-16 | 國立臺北科技大學 | 修飾劑、聚醯胺共聚物及聚醯胺共聚物的製備方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW202122461A (zh) | 2021-06-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3004210B1 (en) | Polyamides comprising me-bht, compositions comprising such a polyamide, shaped articles comprising such a polyamide or such a composition | |
| CN103635510B (zh) | 具有不同嵌段的支链聚酰胺 | |
| RU2285761C1 (ru) | Способ получения высокопрочных термостойких нитей из ароматического сополиамида с гетероциклами в цепи | |
| KR20140084315A (ko) | 향상된 용융 흐름을 갖는 아민 관능성 폴리에테르이미드 수지의 무용매 제조방법 | |
| CN112759760A (zh) | 一种耐高低温老化增韧聚酰胺5x树脂及其制备方法 | |
| US20240174806A1 (en) | High temperature resistant semi-aromatic polyamide resin, preparation method, composition and article thereof | |
| CN110093679B (zh) | 一种石墨烯改性尼龙66/尼龙6纤维及其制备和应用 | |
| CN114163632A (zh) | 一种耐黄变共聚酰胺及其制备方法 | |
| CN113214471B (zh) | 聚酰胺5x树脂及其制备方法和高强高模纤维 | |
| US9908973B2 (en) | Additive for polyamide moulding compounds and use thereof | |
| US20230203308A1 (en) | Preparation method of branched polyamide (pa) copolymer with ultra-high toughness, pa copolymer prepared using the method, and use of the pa copolymer | |
| TW202239816A (zh) | 聚醯胺樹脂組成物、及包含其的纖維 | |
| TWI738137B (zh) | 具有低熔點之吸濕性聚醯胺纖維及其製造方法 | |
| CN116288803A (zh) | 一种抗倒伏pbt/pa12磨尖牙刷丝及其制备方法 | |
| US3119793A (en) | Linear polyureas prepared from the reaction of urea and two different alkylene diamines | |
| JP6921078B2 (ja) | 改善されたポリマー調製 | |
| JP2024521432A (ja) | ポリアミド樹脂及びその調製方法、組成物並びに繊維製品 | |
| CN115073746B (zh) | 增韧低吸水尼龙6及其制备方法 | |
| CN112662174B (zh) | 包括聚酯酰胺和聚酰胺的组合物、其制备方法及其制品纤维 | |
| CN116874663A (zh) | 一种用于高结晶聚酯合成的内盐成核剂的制备方法及应用 | |
| US20190040197A1 (en) | Modifying agent, polyamide copolymer synthesized using modifying agent and method for preparing polyamide copolymer | |
| JP2013525584A (ja) | Ｐａ−４１０を製造するための方法およびこの方法により得られるｐａ−４１０ | |
| CN112480399A (zh) | 成核剂、用于制备透明增韧尼龙材料的组合物、透明增韧尼龙材料及其制备方法 | |
| CN106866980B (zh) | 一种半芳香族聚酰胺树脂及其制备方法 | |
| CN111100451A (zh) | 改性液晶聚酯树脂复合材料及其制备方法 |