[发明专利]制造芳族聚酰胺纤维与聚合物的均一分散体的方法

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及按连续方式(continuous basis)制造芳族聚酰胺纤维在可挤塑聚合物中的均一分散体的方法。

先有技术叙述

美国专利5,439,623公开了，利用挤出机向热塑性聚合物中引入添加剂是困难的，而且，即使是采用粒状添加剂母粒形式，重量计量式或容积计量式加料器也非常难以控制。

美国专利5,205,972公开了，纤维与聚合物在挤出机中的均匀混合可通过制成纤维与聚合物胶乳的淤浆，将淤浆引入到挤出机中，并使胶乳发生凝聚，同时将淤浆水以气体形式从挤出机中排出来实现。

发明概述

本发明涉及芳族聚酰胺短纤维与可挤塑聚合物的连续混合，以生成包含15～99wt％聚合物及1～85wt％芳族聚酰胺纤维的基本均一组合物的方法，包括下列步骤：提供含有，以纤维重量为基准20～85wt％水的湿含量的芳族聚酰胺纤维；将湿芳族聚酰胺纤维以基本恒定速度连续引入到挤出机中；对挤出机中的纤维加热以蒸发出纤维中的水；在加入聚合物之前，让加热的纤维在挤出机中接受剪切力的作用以开松纤维；将聚合物从纤维引入点的下游连续引入到挤出机中；让聚合物与纤维在挤出机中进行混合以形成基本均一组合物；以及从挤出机中挤出组合物。

附图简述

附图是可用于实施本发明的挤出机示意图。

发明详述

弹性体和热塑性聚合物材料常常用短纤维来增强，在希望利用芳族聚酰胺材料的特殊品质的场合，常常使用芳族聚酰胺纤维来增强。采用芳族聚酰胺短纤维作为增强剂，常常可满足高温和高模量的要求。芳族聚酰胺短纤维只有在均匀地分散在整个弹性体或热塑性基质材料中时才是有用的。然而在过去，这种均匀的分布一直难以达到，原因是难以以恒定的速率连续地加入芳族聚酰胺短纤维。本发明提供一种将芳族聚酰胺短纤维均匀地分布在聚合物材料中的方法，其中短纤维以恒定速率喂入，从而改善了由芳族聚酰胺短纤维增强的聚合物组合物的大规模生产中使用芳族聚酰胺短纤维的通用手段。

短增强纤维可直接加入到基质聚合物中以达到增强的目的，或者，它们可以较高浓度与载体聚合物混合制成母料组合物。然后，母料组合物可用作增强目的的纤维源。载体聚合物可以与最终基质聚合物为同一材料，或者与后者相容。就本发明目的而言，载体聚合物也可称为基质聚合物。

干燥形式的芳族聚酰胺短纤维，特别是高度原纤化的芳族聚酰胺短纤维，如芳族聚酰胺浆粕，具有结块和附聚并沿输送管道断面架桥的倾向，使得其连续、以恒定速率的进料变得非常困难。正如下面将要详细解释的，已发现，短纤维中的水分可使得纤维特性发生急剧改变，从而允许对其顺利地操作和以恒定速率进料并通过挤出机。

所谓“芳族聚酰胺短纤维”是指长度在0.1～8mm，优选0.7～3mm之间的小直径、高长径比的芳族聚酰胺纤维或颗粒材料。该短纤维的长径比，也就是长度对直径的比例，可小至10，大至1000或再稍大一些。

虽然本发明用于几种短纤维都是有效并可以的，但其主要用途是用在原纤化材料或表面面积非常高、堆积密度非常低的材料上。此种原纤化材料或芳族聚酰胺短纤维包括浆粕，特别是按照美国专利5,028,372及5,532,059公开的方法制备的芳族聚酰胺浆粕，或者由原始长度在0.1～8mm的精制聚酰胺絮凝物制备。就本发明目的而言，芳族聚酰胺短纤维还包括所谓“纤条体”颗粒材料，特别是例如，按照美国专利2,999,788及3,018,091公开的方法制备的芳族聚酰胺纤条体；以及直径5～15μm、长度0.1～8mm被称之为“絮凝物”的基本未原纤化的芳族聚酰胺纤维。

芳族聚酰胺短纤维可以用例如环氧、酚醛、间苯二酚甲醛、聚氨酯、硅氧烷、增塑剂之类进行涂布，或者，可以以各种化学剂处理来改变其操作性能、附着性能、静电保持之类的特性。该芳族聚酰胺短纤维可以与其他颗粒材料，如碳黑、氟聚合物、脱乙酰壳多酸、着色剂、填料抗氧剂之类材料组合使用；可与其他纤维，如与玻璃、矿物、碳、天然(棉、黄麻、苎麻之类)、合成(聚酯、尼龙等)之类的纤维一起使用。附加材料的种类、结构和含量不受严格限制，只要不干扰该湿芳族聚酰胺短纤维的操作特性即可。

所谓“芳族聚酰胺”是指其至少85％的酰胺键(-CO-NH-)直接与2个芳环相连接的聚酰胺。