[发明专利]聚烯烃纤维

说明书

1.技术领域

本发明涉及具有适当的稳定性、尤其具有令人满意的UV稳定性的凝胶纺丝聚烯烃(PO)纤维；还涉及其用途，例如在绳、渔线和网中的用途；以及涉及制备这种纤维的方法。

2.背景技术

通常认为，凝胶纺丝PO纤维、尤其凝胶纺丝高性能聚乙烯(HPPE)纤维在各种环境中是相对稳定的，尤其是当暴露于UV光时。然而，在某些情况下，凝胶纺丝PO纤维表现出韧度方面的损耗，这会导致寿命降低。当这种纤维用于绳、渔线或渔网、建筑结构中时，或者用于货网、绑带以及海运和航空中使用的束绳(restraints)中时，尤其会发生这些情况。

稳定凝胶纺丝PO纤维的一种方式可从EP 0343863中知晓，其中公开了通过将如下组合物纺丝来生产纤维的方法，所述组合物以特定比例包含超高分子量聚烯烃(UHMWPO)、稀释剂和酚类稳定剂。尽管没有任何实验数据证实，但是根据该文件，由其制得的凝胶纺丝UHMWPO纤维在模塑时具有优异的热稳定性并且具有长期热稳定性。除了酚类稳定剂外，用于纺丝这种纤维的组合物还可以包含有机亚磷酸酯稳定剂、有机硫醚稳定剂、受阻胺稳定剂和/或高级脂肪酸的金属盐。在EP0343863中所公开的用于制备所述凝胶纺丝UHMWPO纤维的方法中，将含有一种或多种上述稳定剂的UHMWPO与适用于UHMWPO的稀释剂的溶液经过喷丝头来纺丝，以获得UHMWPO长丝，随后使这种丝经受提取过程，其中在第二稀释剂作用下提取所述稀释剂。

然而据观察，尽管用于制造纤维的组合物包含相对大量的稳定剂，例如基于100重量份的UHMWPO和稀释剂的总量0.005至5重量份，但是在进行EP 0 343 863中所公开的方法之后，留在纤维中的稳定剂的量显著降低。在大多数情况下，据观察，留在凝胶纺丝UHMWPO纤维中的稳定剂(如果有的话)的量如此之低以致于所述纤维表现出极小的稳定性。

因此，需要最佳稳定化的凝胶纺丝PO纤维。因此，本发明的目的可以是提供这种纤维以及制备其的方法，以及包含其的产品。

3.发明概述

本发明提供了凝胶纺丝纤维，所述凝胶纺纱纤维包含形成纤维体(fiber body)的聚烯烃聚合物，其中稳定剂存在于纤维体内部，其特征在于基于100重量份的形成该纤维体的聚烯烃聚合物的量，该稳定剂的量为0.001至10重量份，并且其中该稳定剂为碳黑。

据发明人所知，凝胶纺丝PO纤维诸如根据本发明的凝胶纺丝PO纤维到目前为止从未被生产过。尽管之前报道了含稳定剂的已知的凝胶纺丝PO纤维，但其中所存在的稳定剂的量过低因而没有效果，尤其是在延长的时间段没有效果。具体来说，本发明人第一次注意到，尽管使用了含有大量稳定剂的组合物，但在制造过程结束时所述量中极少一部分仍然在纤维中。

还惊奇地发现，通过本发明使在纤维体中掺入碳黑是有效的。此外，碳黑以最优方式保护纤维以防降解、尤其UV-光降解，同时对其机械性质诸如拉伸强度具有可接受的影响。

在本发明的上下文中，“纤维”被理解为具有无限长度的细长体，其长度尺寸比它们的横向尺寸诸如宽度和厚度大得多。术语“纤维”还包括单丝、带材、长条或条带等等，并且可以具有规则的或不规则的横截面。纤维可以具有连续的长度(本领域中称为长丝，filament)或不连续的长度(本领域中称为短切纤维)。根据本发明的纱线是含有多条纤维的细长体。

本文中“凝胶纺丝纤维”被理解为通过将含有聚合物和用于该聚合物的溶剂的溶液纺丝而制得的纤维。溶液的纺丝可以通过使该溶液挤出经过含有一个或多个孔的喷丝头来实现。除非另有说明，可互换地使用术语“纤维”和“凝胶纺丝纤维”来描述本发明。特别优选的是凝胶纺丝纤维，其是由含聚烯烃和用于聚烯烃的溶剂的溶液纺丝获得的，所述溶剂可以通过蒸发从纤维中提取出来，例如环烷，诸如十氢化萘、四氢化萘或甲基环己烷。据观察，对于这种纤维来说，实现了更优的稳定剂掺加。

优选地，本发明的凝胶纺丝纤维是高性能凝胶纺丝纤维，即具有至少1.5N/tex、优选地至少2.0N/tex、更优选地至少2.5N/tex或者至少3.0N/tex的韧度的纤维。尽管对纤维韧度上限没有限定，但典型地可以制造具有至多约5至6N/tex韧度的纤维。一般来说，这种高强度凝胶纺丝纤维也具有高的拉伸模量，例如至少50N/tex、优选地至少75N/tex、更优选地100N/tex、最优选地至少125N/tex。纤维的拉伸强度(也简称为强度)、韧度和模量可以通过已知的方法来测定，如基于ASTM D885M的那些方法。