[发明专利]熔体拉伸的聚酰胺长丝

说明书

基于直链、支链或环状的、脂族或半芳族聚酰胺的拉伸的长丝，其中所述长丝已在玻璃化转变温度和熔点之间的温度下被拉伸，并且其中在完全拉伸载荷下将所述长丝冷却至室温。

本发明涉及基于直链、支链或环状的、脂族或半芳族聚酰胺的拉伸的长丝，其中所述长丝已在玻璃化转变温度和熔点之间的温度下被拉伸，并且其中在完全拉伸载荷下将长丝冷却至室温。

纤维增强材料通常基于在聚合物中使用玻璃纤维或碳纤维。这意味着存在纤维与基质材料的相容性的基本问题，并因此存在增强材料和基质之间的结合问题。当热塑性材料用作基质时，这常常是一个特殊的问题。此外，由于很难将纤维分离出来，因此这些材料是不可回收的。

现有技术主要公开了两种拉伸聚烯烃(如聚乙烯或聚丙烯)的方法，熔融纺丝法(WO 2004/028803 A1)和凝胶纺丝法(WO 2010/057982 A1)。聚烯烃可以在室温下简单地拉伸，由于拉伸的放热性，需要选择相对低的拉伸速度。拉伸的聚烯烃的缺点是，在升高的温度下加工时，拉伸后它们收缩非常显著，因此首先必须在所需的工作温度下平衡。此外，拉伸的聚烯烃具有非常有限的机械值，这限制了它们作为增强纤维的可用性。特别是缺乏热稳定性和缺乏压应力(冷成型性)是不利的。

DE 766441和GB 598820请求保护通过例如借助于水或水蒸气的受控收缩来改进拉伸的聚酰胺线材的机械值。然而，收缩过程对于本发明的目的是不利的。更特别地显示了水对抗撕裂性的不利影响。

WO 2013/190149 A1公开了各种热塑性材料、优选聚丙烯和聚乙烯的韧性纤维，作为所谓的预浸料的组分。这些应理解为是指热塑性纤维与脆性纤维、特别是碳纤维的编织物。然后优选地将这些材料在韧性纤维材料的基质中热成型或压缩。这使得韧性纤维熔融，从而改善基质和脆性纤维之间的结合。

在US 3,869,430 A中描述了全芳族聚酰胺纤维的制备，例如聚(对苯二甲酰对苯二胺)(PPTA，芳纶，商标名称如下：(美国DuPont的商标)、(日本TeijinLim的商标))。这些纤维是通过所谓的湿法纺丝方法由硫酸溶液制备。这种方法成本高、技术难度大并且对环境有害。

在WO 2015/107024 A1中，以低于5的拉伸系数拉伸半芳族聚酰胺；拉伸温度优选地刚好低于玻璃化转变温度。任何收缩可以通过在拉伸载荷下将拉伸的长丝加热到尽可能高的水平来抵消，该温度高于拉伸温度。这意味着长丝因此必须被加热两次。

US 3,393,252公开了两种非同构聚酰胺的混合物，其玻璃化转变温度必须低于120℃并高于140℃，其用于稳定轮胎。

在US 5,011,645中，通过如下方法制备纤维：首先在多个进料辊和拉伸辊之间拉伸丝束(tow)，随后加热和冷却拉伸的长丝以便在受控张力下将它们退火。

在本发明的上下文中，术语“长丝”应理解为是指纤维、膜或带。优选的长丝是膜或带。特别优选在多于一个方向上拉伸膜。优选地，该长丝具有大于2、更优选大于10、甚至更优选大于50和特别优选大于100的纵横比。纵横比定义为宽度与厚度的比，其中长度大于宽度的5倍、优选大于宽度的10倍、更优选大于宽度的100倍、尤其是大于宽度的1000倍。特别优选的是所谓的连续长丝，其具有例如10米或更长的长度。

因此，本发明所解决的问题是由脂族或半芳族热塑性材料制备拉伸的长丝，以及提供一种无危险、简单且无溶剂的拉伸聚酰胺的方法。

通过拉伸的聚酰胺的长丝解决了该问题，其中在拉伸之后在完全拉伸载荷下冷却所述长丝。

本发明提供了拉伸的长丝，其含有至少80重量％、优选85重量％、更优选90重量％、还更优选95重量％的，并且尤其由直链、支链或环状的、脂族或半芳族聚酰胺组成，

其中干燥的长丝已在玻璃化转变温度和熔点之间的温度下被拉伸，和

其中在完全拉伸载荷下，在干燥状态下将所述长丝冷却至低于100℃。