热塑性塑料-聚(二烃基硅氧烷)组合物和纤维以及用于制备纤维的方法
【专利说明】热塑性塑料-聚（二烃基硅氧烷）组合物和纤维以及用于 制备纤维的方法 发明领域
[0001] 本发明涉及热塑性塑料和聚（二烃基-硅氧烷）的组合物以及由其形成的纤维和 地毯。自聚合物组合物制备的纤维相对于母体热塑性纤维具有改进的柔软度和拒水性以及 去污特征。热塑性塑料和聚（二烃基硅氧烷）是通过挤压加以组合，并且可粒化或纺丝成 纤维。所产生的纤维已被簇生成地毯，并且发现会赋予实质性柔软度改进、拒水性和去污特 征。 技术背景
[0002] 合成纤维极常用局部保护剂处理以改进合乎需要的属性，例如像柔软度、拒油性、 拒水性、耐久性、耐光性、拒污性和耐污性。举例来说，已知合成纤维需要所谓"二级整理" 化学物质来改进它们的性能以及满足消费者预期。所述整理被称为"二级"，因为一级整理 化学物质用于促进上游纤维纺丝过程。供对合成纤维施加的二级整理化学物质的实例见于 Fitzgerald等的美国专利号6, 790, 905中，所述专利描述用于地毯的水性纤维保护剂组合 物。
[0003] 然而，用于施加所述二级或局部化学物质的过程可为能量密集性的、时间密集性 的、资源密集性的以及操作复杂性的。举例来说，美国专利号5, 851，595 ('595,属于Jones) 中公开的方法需要复杂机构来组合另外不同以及不相容的保护剂组合物。在'595专利中， 施加的保护剂化学物质中的成分包括针对拒污性和拒水性的那些。'595专利中公开的方 法也是资源密集性的，因为所述保护剂化学物质是在大致上酸性pH(例如pH 1.5)下施加。 因此，产生的流出物需要大量处理。
[0004] 在另一情况下，已公开可根据美国专利号8, 057, 693 ('693,属于Ford)中所述的 方法对合成纱赋予拒水属性。' 693专利中所述的方法也需要施加不同以及另外不相容的保 护剂组合物来达成纤维和簇生地毯的拒污性和拒水性。因此，'693专利中的组合物和方法 缺乏通常为应用所需的实用性。因此，对开发适宜新型方式来以有效方式对合成纱赋予合 乎需要的属性存在持续需要。
[0005] -种用以改进合成纱属性的明显不同的方法需要以发现有效改进一种或多种所 需性能特征的比率在合成纱组合物内使用添加剂。这些添加剂例如作为共单体包括在聚合 物中，并且因此改进据说"嵌入"纤维中，并且因此需要的保护性化学处理应减少，或完全不 需要。举例来说，PCT公开号2012/092317 ('317,属于Drysdale)中公开的方法需要聚缩合 氟化二芳族物质来产生基于聚亚芳基酯的组合物，所述组合物在纤维形成和地毯构建后对 整理的地毯纤维赋予增强的拒水性和拒油性益处。作为一种用以改进整理的纤维物品的性 能益处的方式，'317专利中公开的方法是不利的，因为它在最终产品（即地毯）的产生中 如此早期地存在，所以极有可能必须对所有随后加工步骤进行修改，因此总体复杂性存在 不合乎需要地大规模增加。
[0006] 聚（二烃基硅氧烷）已在一定程度上用作热塑性塑料中的添加剂。Ohwaki等的 EP专利号220, 576B1 (' 576专利）公开一种用以通过使用聚醚改性的聚二甲基硅氧烷油获 得具有增强的亲水性的聚酯纤维的方式。聚醚改性的聚二甲基硅氧烷油在聚酯化反应容器 中与聚酯组分组合，目的是在下游聚合物加工步骤之前将聚醚改性的聚二甲基硅氧烷油并 于聚酯骨架上。这个方法产生具有增强的亲水性的纤维构建体，如鉴于使用'576专利中公 开的添加剂中存在的亲水性氧基亚乙基所将预期。
[0007] Blackwood等的EP专利号1，569, 985B1 ('985专利）公开作为用于改进如尼龙纤 维的物品中的疏水性的添加剂的硅氧烷改性的聚酰胺的组合物。Blackwood描述一种通常 相信的见解，借此聚硅氧烷或硅酮不被视为适合热塑性熔融添加剂，因为在典型热塑性加 工温度下，聚硅氧烷流体有机会在纤维内迀移，并且削弱纤维性质。
[0008] 反应性添加剂，如由Ohwaki和Blackwood采用的那些，在纯化和再循环基础热塑 性基质方面呈现增加复杂性的额外复杂情况。在Ohwaki的情况下，聚醚改性的聚硅氧烷基 团在聚酯再循环过程中变为聚酯树脂的紧密组分。在Blackwood的情况下，硅氧烷基团变 为聚酰胺的紧密组分。因此，无害聚（二烃基硅氧烷）是优选的，因为它们在热塑性再循环 过程中不涉及紧密组合或共价结合的硅氧烷基团。
[0009] Siggel等的美国专利号4, 164, 603 ('603专利）公开一种用于使用娃酮油和惰性 气体物质形成聚酯长丝的方法，其中硅酮油被认为包含二甲基硅烷氧基或二苯基硅烷氧基 中的一个或两个。'603专利中所述的硅酮据说有助于聚合物挤压，因为在热塑性塑料中形 成针形气体腔。有助于挤压的单纯二甲基化和二苯基化硅氧烷、惰性气体和携带通过引入 所述气体形成的针形腔的长丝不是本公开的一部分。
[0010] Broatch等的美国专利号3, 193, 516('516专利）公开一种用于产生含有至多 0. 5%有机聚硅氧烷流体的聚酯长丝的方法。所用有机聚硅氧烷据说会通过降低长丝断裂 倾向来改进纺丝性能。由Broatch公开为适用的硅氧烷包括具有甲基、辛基、苯基、γ-三 氟-丙基、γ -氰基丙基、四氯苯基、乙烯基和烯丙基的那些。然而，二甲基聚硅氧烷被公开 为优选的。Broatch的' 516专利中也公开有机聚硅氧烷流体可为完全直链的或可具有少量 交联，例如多达约10%的硅原子可为交联的。另外，'516专利陈述所用硅氧烷必要时也可 例如用三甲基硅烷基进行末端终止。高压釜添加剂和集结粒翻转方法被描述为用于达成聚 酯和有机聚硅氧烷的所需组合的方法。
[0011] Lipowitz和Kalinowski的美国专利号4, 472, 556 ( 556专利）公开米用某些娃氧 烷物质来达成热塑性塑料中的机械性质改进。'556专利中所述的硅氧烷物质的特征在于具 有各种反应性化学官能基，包括硫醇、羧酸、胺和氧化乙烯官能基。指示的机械改进包括伸 长百分比、拉伸强度和模量，但可想像乃至可能的是将所述官能化聚硅氧烷并入热塑性基 质中将对其它合成纤维性能标准（例如像可染性、耐久性和疏水性）有害。相反，如本文公 开的组合物中使用的聚硅氧烷是无害的。
[0012] Baravian等的美国专利号5, 225, 263 ('263专利）公开一种用于组合在室温下的 粘度是350 - 2000cSt的聚二甲基硅氧烷油与如聚（对苯二甲酸乙二酯）和聚（对苯二甲 酸丁二酯）的热塑性塑料的方法。'263专利描述使用计量栗添加聚二甲基硅氧烷至挤压机 的主体或喷嘴中以达成形成用于在簇生或缝合地毯构建物中进行背衬支撑的无纺聚酯纤 维的目的。
[0013] Baris和Fleury的美国专利号5, 759, 685 ('685专利）公开适用于筛网织物和造 纸机的单丝。单丝是自改性的聚酯，如改性的聚对苯二甲酸乙二酯制备。所述改性是通过 在聚缩合过程期间引入聚二甲基硅氧烷来进行。' 685专利中公开添加聚二甲基硅氧烷组分 的嵌段至基质聚酯聚合物链中，出于关于'576和'985专利给出的原因，申请人断言此举是 不合需要的。Baris和Fleury进一步公开可想像的是在挤压操作中将PDMS馈入聚酯熔融 物中，但这个方法是在未详细描述下给出，原因未知。
[0014] Boyle的PCT公开号2002/16682公开出于改进地毯中的膨化特性的目的而用作聚 酰胺和聚酯中的添加剂的聚硅氧烷，就所述目的而言，其是指添加剂聚硅氧烷提供基质聚 合物纤维重量降低，但维持它们对磨蚀力的抗性以及单给定面积的覆盖范围。Boyle的优选 聚二有机硅氧烷是一种环氧化聚二甲基硅氧烷，其是假定出于与基质聚合物末端基团反应 的目的而加以采用。举例来说，聚酰胺基质聚合链的胺末端基团可与环氧基官能团反应以 形成具有由此连接的共价键结的聚二有机硅氧烷的改性的聚酰胺。反应性聚二有机硅氧烷 不包括在本公开中，并且出于先前关于'576和'985专利陈述的原因而不是优选的。更确 切来说，本公开的无害聚（二烃基硅氧烷）是优选的。
[0015] 发明概述
[0016] 一种替代性嵌入纤维改进方法是使用不具有反应性，并且向纤维和地毯生产过程 中引入少许或不引入复杂性的添加剂，因此所述添加剂被视为无害，但发现它们会对如地 毯纤维的成形物品赋予某些合乎需要的性质，包括拒水性、去污、柔软度。以这个方式，发现 无害添加剂惊人地适用于改进合成纱以及由其产生的簇生地毯的拒水性、拒干污性和柔软 度特征。
[0017] 因此，已开发一种用以改进合成纤维的去污、拒水性和柔软度的方法。合成纤维是 合乎需要地由具有大量（即大于85质量％ )热塑性组分的聚合物组合物制得。示例性热塑 性基质具有一种或多种聚酰胺和聚酯。发现合乎需要的聚酰胺和聚酯的具体实例是聚（己 二酰己二胺）、聚（癸二酰己二胺）、聚（己内酰胺）、聚（11-氨基十一酸）、聚（12-氨基 十二酸）、聚（对苯二甲酸乙二酯）、聚（对苯二甲酸丙二酯）、聚（对苯二甲酸丁二酯）、聚 (萘二甲酸乙二酯）、聚（间苯二甲酸乙二酯）、其共聚物及其混合物。此外，可使用产生这些 聚酰胺和聚酯树脂的标准添加剂；这类添加