[发明专利]用于形成聚芳硫醚纤维的改善方法

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2010年3月22日提交的美国临时专利申请61/316,059的优先权，所述文献全文以引用方式并入本文中。

发明领域

本发明涉及由聚合物熔体形成的聚芳硫醚纤维。

发明背景

商业热塑性聚合物聚苯硫醚(PPS)表现出有限的热稳定性和热氧化稳定性，这继而限制了其在其中存在高温(例如大于约180℃)和空气的应用中的功用。通常，在约300℃或更高温度下，将PPS以熔体形式通过模塑和纤维纺丝加工，并且发生部分分解，导致丧失聚合物特性，并且产率下降。在纤维成形(fiber forming)操作期间，材料随时间的推移沉积在聚合物挤出通过的孔口附近。这种模头沉积物的形成不利于纤维成形工艺的产率和/或产品品质，因为模头沉积物造成模头滴流，这干扰了纤维成形工艺。因此，纤维纺丝不得不频繁中断以物理移除模头沉积物以防止模头滴流。这些中断显著增加了纤维制造的成本。另一个经济成本和环境问题是模头沉积物移除期间或发生模头滴流时累积的聚合物废料的处理。

与挤出工艺中模头沉积物积聚相关的文献已由J.D.Gander和A.J.Giacomin综述(Polymer Engineering and Science，1997年7月，第37卷，第7期，第1113-1126页)。

已采用多种方法以稳定聚芳硫醚组合物如聚苯硫醚(PPS)，抵抗聚合物加工期间物理特性的变化。例如，美国专利4,411,853公开，通过加入有效稳定量的至少一种有机锡化合物，改善了亚芳基硫醚树脂的热稳定性，所述有机锡化合物延缓了加热期间树脂的固化和交联。公开了许多用作硫化迟延剂和热稳定剂的二烷基锡二羧酸盐化合物，以及二正丁基锡-S，S’-二(异辛基硫代乙酸盐)和二正丁基锡-S，S’-二(异辛基-3-硫代丙酸盐)。

美国专利4,418,029公开，通过加入硫化迟延剂，改善了亚芳基硫醚树脂的热稳定性，所述硫化迟延剂包括脂肪酸的IIA族或IIB族金属盐，由结构[CH₃(CH₂)_nCOO-]-₂M表示，其中M为IIA族或IIB族金属，并且n为8至18的整数。公开了硬脂酸锌、硬脂酸镁和硬脂酸钙的功效。

美国专利4,426,479涉及化学稳定的聚对亚苯基硫醚树脂组合物以及由其制得的薄膜。参考文献公开，PPS树脂组合物应包含总量为0.05至40重量％的至少一种金属组分，所述金属组分选自锌、铅、镁、锰、钡和锡。可包含任何形式的这些金属组分。

美国专利3,405,073和3,489,702涉及可用于增强环硫乙烷聚合物对热老化抗性的组合物。此类聚合物由以长链(CH₂CH₂-S)_n形式连接的环硫乙烷单元组成，因此具有聚亚乙基硫醚的特性，其中n表示链中此类单元的数目。然而，参考文献提出，由于这些聚合物缺乏足够的机械强度，它们作为塑性材料在工业应用中的效用非常有限。参考文献公开，使用具有通过氧与锡连接的有机基团的有机锡化合物如羧酸锡、酚锡或醇锡以增强环硫乙烷聚合物的热老化抗性。参考文献提出，有机锡化合物的功效在很多情况下由另一多价金属的化合物或另一锡化合物增强。第二多价金属可为选自元素周期表II至VIII族的任何金属。如果与聚芳硫醚相比，环硫乙烷聚合物的化学反应性和物理特性不同，则不能预计相同添加剂对聚芳硫醚具有与对环硫乙烷聚合物相同的功效。

需要改善聚芳硫醚纤维生产连续性的方法。具体地，寻求降低形成模头沉积物的倾向并且增加聚芳硫醚纤维成形中模头滴流之间时间间隔的方法。需要解决模头沉积物问题以及相关模头滴流问题的新化学方法。

发明概述

本发明提供了由聚合物熔体形成纤维的方法，所述聚合物熔体包含聚芳硫醚和至少一种锡添加剂，所述锡添加剂包含如本文所述的支化羧酸锡(II)。