[发明专利]高强度高伸长聚丙烯纤维，它们的制备和用途

说明书

本发明涉及新型聚丙烯纤维，他们的制备和用途。

纺织纤维的主要性能之一是纤维在被机器处理和加工时有足够的强度以及改善最终产品的耐久性。这种性能对于短纤维和连续长丝的纤维都重要。例如，短纤维被用来制造非织造织物。用于制备无纺布的一种方法包括形成被梳理、被卷曲的、短纤维的无纺织网，然后被物理粘合。在这些结构中，纤维彼此粘合，不会彼此滑脱(如机织物出现的情形)，具有改善强度的短纤维对于提高无纺织织物和/或商品的韧性是有用的。无纺织织物的各种用途中，包括吸收、沟流、和/或过滤液体。

名词″强度″通常定义为拉伸应力，表示为每单位密度的力，当讨论的是纤维的强度时，更典型地表示为每旦尼尔力的克数；″强度″也可以指在纤维的断裂点时施加于纤维上的张力.H.R.Allwck和F.W.Lamp，现代聚合物化学，2nd Ed.(Englewood Cliffs NJ：Prentice Hall，1990)。纤维的″韧性″被认为是载荷延伸(应力—应变)曲线下的相对面积；″韧性″是抗断裂的另一个尺度，并将应力—应变曲线下的面积解释为输入达到断裂点所有能量。更韧性的纤维对用于透明薄纱和轻质机织物的纱线的制备是有价值的，它提供了改善的耐磨性。更韧性的纤维对于最终用途需要高度强度场合的纱线制备也是有用的，例如用在工作服的织造和工业织物的机织织物。

短纤维也用来增强各种工程材料，包括用于模型、铺砌(例如在未审公开加拿大专利No.2,151,004中描述的)塑料组合物，水泥和其它可固化或可硬化的组合体，例如灰泥(石膏)板。短纤维一般在固化或硬化成需要的几何形状前掺入到液体组合物中。具有高强度的增强短纤维改善了所得增强材料的各种最终性能。

现有技术已经认识到高强度纤维的生产与纺丝涉及的聚合物、纺丝条件和牵伸条件有关。在现有技术中，一些人相信，纺成纤维的强度与纤维的分子量(MWfiber)，熔融时聚合物的分子量(MWpolymer)，和纤维旦尼尔的变异系数(C.V)有关，且一个作者提出下面的方程用来预计强度；

T＝A＋B(MWfiber)＋C(MWpolymer/MWfiber)－C.V.

其中A、B和C是常数。M.Ahmed，聚丙烯纤维—科学和技术，SectionIII.2.，″高强度工业纱线，″(New York ElsevierScientific Pu.bco.1982)。在纺丝过程中，聚合物有些降解；因此方程包括和聚合物熔融和纤维各自分子量有关的项。如所写的，上述方程意味着需要初纺纤维(即，直接从喷丝嘴形成固化的纤维)有高分子量和高均一性(低C.V.)以达到高强度。

当用于纺丝时，在工艺中一些人建议使用具有高分子量的聚合物以尽可能低的温度纺纤维，最好还具有窄分子量分布、高稳定性和具有特性粘数2-3和MFR(熔融流动速度)1.5-3。初纺熔融纺丝纤维建议制成10-16dpf旦尼尔。这类技工相信初纺纤维应具有低结晶度(近晶型被描述为最好的形式)，而且他们通过使用覆盘延迟骤冷(例如，如由Finzel等人在US Patent No.3,313,001中描述的)。当纤维从喷丝板引出并施以骤冷后，使用高骤冷速度。见例如：Andrzej Ziabicki，纤维形成基础(New York：John Wiley&Sons)。

这些凭感觉的工艺受到限制的理由之一是由于当聚丙烯被用作纺丝熔体时，随着它被加热到熔化，它会降解，因此熔融纺丝纤维通常比初始的聚合物熔体的分子量低(如上面提到的，注意上述方程包括参数MWfiber和MWpolymer，与每种的分子量有关)。因为不希望聚合物任何明显程度的降解，在温度高于290℃时，纺丝中经常加入熔体稳定剂，粘度降低和聚合物的整体降解通常只被引发。