CN101421446A - 交联的聚乙烯弹性纤维 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及交联的烯烃弹性纤维，其中特别选择该烯烃材料以提供具有更高韧度和更高温度稳定性的更结实的纤维。上述纤维会在包括线轴形成和退绕在内的纤维纺丝及纺丝后(下游处理)操作中较少遭受断裂。所用的特定烯烃材料是密度为0.865－0.885g/cm3和交联之前的总熔体指数(I2)小于2.5g/10min的共混物。该共混物的一种组分将会以具有0.855－0.88g/cm3的密度或具有在80℃下大于9％的残余结晶度为特征但是不同时具有两者。至少一种另外的组分会至少满足第一组分没有满足的任何一个特征。

Description

交联的聚乙烯弹性纤维
发明领域
本发明涉及交联的烯烃弹性纤维，其中特别选择该烯烃材料以提供具有更高韧度和更高温度稳定性的更结实的纤维。上述纤维会在包括线轴形成和退绕在内的纤维纺丝及纺丝后(post-spinning)(下游处理)操作中较少遭受断裂。
发明背景和概述
已经由热塑性材料制成多种纤维和织物，所述热塑性材料诸如聚丙烯、通常用高压聚合工艺制成的高度支化低密度聚乙烯(LDPE)、线性不均匀支化聚乙烯(例如用Ziegler催化制成的线性低密度聚乙烯)、线性和基本上线性的均匀支化聚乙烯、聚丙烯和线性不均匀支化聚乙烯的共混物、线性不均匀支化聚乙烯以及乙烯/乙烯醇共聚物的共混物。
通常按照其旦数(gms/9000m)将纤维分类。一般将单丝纤维定义为具有大于约14的单根纤维旦数。细旦纤维一般是指旦数小于每根丝约10旦尼尔的纤维。微旦(microdenier)纤维一般定义为小于1旦尼尔或小于10微米的纤维。
纤维还可以通过制造它的工艺来分类，例如单丝纤维、连续卷绕细丝纤维、切段纤维或短切纤维、纺粘纤维和熔喷纤维。
许多聚烯烃材料已知可用于纤维形成中。已经将线性不均匀支化聚乙烯制成单丝，如USP 4,076,698(Anderson等)中公开的那样。另外已经将线性不均匀支化聚乙烯成功制成细旦纤维，如USP4,644,045(Fowells)、USP 4,830,907(Sawyer等)、USP 4,909,975(Sawyer等)和USP 4,578,414(Sawyer等)中公开的那样。另外已经将上述不均匀支化聚乙烯的共混物成功制成细旦纤维和织物，如USP4,842,922(Krupp等)、USP 4,990,204(Krupp等)和USP 5,112,686(Krupp等)中公开的那样。USP 5,068,141(Kubo等)也公开了由某些具有特定熔化热的不均匀支化LLDPE的连续热粘合丝制造无纺织物。
然而，由所有这些类型的饱和烯烃聚合物所制成的纤维并非天生“弹性的”(如下面定义的该术语那样)，因而限制它们在弹性应用中的使用。通过在熔融纺丝之前向聚合物中混入添加剂来缓和该问题的一种尝试在USP 4,663,220(Wisneski等)中得到公开。Wisneski等公开了包含至少约10％苯乙烯类嵌段共聚物和聚烯烃的纤维弹性体网幅(web)。所得的网幅据说具有弹性体性质。
USP 4,425,393(Benedyk)公开了由弹性模量为2,000-10,000psi的聚合物材料制成的单丝纤维。该聚合物材料包括增塑聚氯乙烯(PVC)、低密度聚乙烯(LDPE)、热塑性橡胶、乙烯-丙烯酸乙酯、乙烯-丁烯共聚物、聚丁烯及其共聚物、乙烯-丙烯共聚物、氯化聚丙烯、氯化聚丁烯或那些材料的混合物。
由至少一种弹性体(也就是异烯烃和共轭多烯烃的共聚物(例如异丁烯和异戊二烯的共聚物))和至少一种热塑性材料的共混物制成的弹性纤维和网幅在USP 4,874,447(Hazelton等)中得到公开。
USP 4,657,802(Morman)公开了复合无纺弹性网幅及其制造工艺。可用于形成该纤维无纺弹性网幅的弹性材料包括聚酯弹性体材料、聚氨酯弹性体材料和聚酰胺弹性体材料。
USP 4,833,012(Makimura等)公开了由弹性纤维、不可收缩的非弹性纤维和可收缩的弹性纤维的三维缠结制成的无纺缠结织物。该弹性纤维由聚合物二醇、聚氨酯、聚酯弹性体、聚酰胺弹性体及合成橡胶制成。
复合弹性体聚醚嵌段酰胺无纺网幅在USP 4,820,572(Killian等)中得到公开。该网幅用熔喷工艺制成而且该弹性纤维由聚醚嵌段酰胺共聚物制成。
另一种弹性体纤维网幅在USP 4,803,117(Daponte)中得到公开。Daponte公开了由弹性体纤维或微纤维制成该网幅，所述弹性体纤维或微纤维由乙烯与至少一种选自乙烯基酯单体、不饱和脂族一元羧酸和这些一元羧酸的烷基酯的乙烯基单体的共聚物制成。乙烯基单体的量据说“足以”赋予该熔喷纤维以弹性。乙烯/乙烯基共聚物与其它聚合物(例如聚丙烯或线性低密度聚乙烯)的共混物也据说形成该纤维网幅。
虽然先前由烯属聚合物制造弹性纤维和织物的努力集中在聚合物添加剂上，但是这些解决方案具有潜在的不利之处，包括增加的添加剂成本和不达标准的纺丝表现。
最近，由聚烯烃材料、特别是交联聚烯烃材料制成的弹性纤维，例如USP 5,824,717、6,048,935、6,140,442、6,194,532、6,437,014、6,500,540和6,500,540公开的那些，已经受到许多关注，特别是在织物和服装领域。交联的烯烃弹性纤维包括乙烯聚合物、丙烯聚合物和完全氢化的苯乙烯嵌段共聚物(也称为催化改性的聚合物)。对于许多应用优选乙烯聚合物，其包括均匀支化和基本上线性的均匀支化乙烯聚合物以及乙烯-苯乙烯互聚物。这些交联的烯烃弹性纤维已经就其耐化学品和耐热性、其耐久性及其舒适弹力而得到称赞，并且它们因此在编织和针织应用中都变得普及。
这些交联的烯烃弹性纤维的优异性能导致了它们的商业成功。然而，已经报道了上述纤维仍然在纤维的下游处理期间经历高于期望的断裂率。纤维断裂在筒管形成、线轴退绕和卷绕、牵引(纱线制造或覆盖期间)、筒子染色过程中以及在针织操作中的摩擦点发生。尽管纤维断裂率在商业上是可接受的，但是仍然可以进行改进。因此，本发明的目的在于提供更结实的交联聚烯烃弹性体纤维，从而进一步减少下游纤维断裂的出现率。然而，必须使该目的与其它利害关系保持平衡。特别是该目的必须不是以可接受的纤维处理特性为代价达到。诸如良好的可纺丝性、良好的断裂伸长率、回缩力、可交联能力、粘性和耐温性必须保持可接受。
已经发现使用包含密度为0.86-0.89g/cm3和熔体指数(I2)小于2.5g/10min的聚烯烃共混物的组合物提高纤维的韧度同时避免粘性和保持弹性行为。用于本发明的组合物包含至少两种组分。这些组分可以按照下列特征分类。特征(a)为聚烯烃材料具有0.855-0.880g/cm3的密度，特征(b)为聚烯烃材料具有在80℃时大于或等于9％的残余结晶度。相信满足特征(a)的材料赋予纤维以弹性和可交联能力，而满足特征(b)的材料赋予纤维以热稳定性。对于本发明的纤维，在至少一种组分满足(a)或(b)但是不同时满足两者时，使用两种或更多种聚烯烃组分的共混物。选择第二组分以使得它会满足第一组分没有满足的任何一个特征((a)或(b))。在本发明范围内的是第二组分可以仅满足这些特征之一或同时满足两者。
由上述材料制成的纤维显示出改善的回缩力，这产生纤维在环境温度下更好的性能以及在较高温度下更好的尺寸稳定性。
不管在本领域技术人员当中的较高分子量材料导致较高的纺丝线应力并因此造成更多断裂的看法，令人惊讶地观察到本发明的组合物就挤出机中的可加工性而言以及就离开挤出机之后熔体的可拉伸性而言都显示出优异的可纺丝性。
发明详述
为了本发明目的，下列术语应当具有给定含义：
“聚合物”是指通过使相同或不同类型的单体聚合所制成的大分子化合物。“聚合物”包括均聚物、共聚物、三元共聚物、互聚物等等。术语“互聚物”是指通过至少两种类型的单体或共聚单体的聚合制成的聚合物。它包括但是不限于共聚物(其通常是指两种不同类型的单体或共聚单体制成的聚合物，虽然它往往与“互聚物”可互换使用来指三种或更多不同类型的单体或共聚单体制成的聚合物)、三元共聚物(其通常是指三种不同类型的单体或共聚单体制成的聚合物)、四元共聚物(其通常是指四种不同类型的单体或共聚单体制成的聚合物)等等。术语“单体”或“共聚单体”可互换使用，而且它们是指加入到反应器中以便产生聚合物的具有可聚合部分的任何化合物。在其中将聚合物描述成包含一种或多种单体的那些情况下，例如包含丙烯和乙烯的聚合物，该聚合物当然包含来源于所述单体的单元，例如-CH2-CH2-，而不是单体本身，例如CH2＝CH2。
“纤维”是指其中长径比大于大约10的材料。通常根据其直径对纤维进行分类。长丝纤维一般定义为具有大于约15旦尼尔、通常大于约30旦尼尔的单根纤维直径。细旦纤维一般是指直径小于约15旦尼尔的纤维。微旦纤维一般定义为直径小于约10微旦的纤维。
“长丝纤维”或“单丝纤维”是指无定限(也就是，非预定)长度的连续单股材料，与“切段纤维”相对，它是确定长度的不连续的一股材料(也就是，经过切断或者以其它方式分割成预定长度段的线股)。
“单组分(homofilament)纤维”是指在其长度上具有单一聚合物区域或部分并且不具有任何其它不同聚合物区域(如双组分纤维那样)的纤维。“双组分纤维”是指在其长度上具有两种或更多种不同聚合物区域或部分的纤维。双组分纤维也称作共轭或多组分纤维。尽管两种或更多种组分可以包含相同聚合物，通常聚合物彼此是不相同的。聚合物以基本上不同的区域排列在双组分纤维的横截面上，并且通常沿着双组分纤维的长度连续延伸。双组分纤维的构型可以是例如盖/芯(或皮/芯)排列(其中一种聚合物围绕着另一种)、肩并肩排列、扇形排列、或“海岛”排列。双组分或共轭纤维在USP 6,225,243、6,140,442、5,382,400、5,336,552和5,108,820中进一步得到描述。
“弹性”是指纤维在第一次拉伸和在第四次拉伸至100％应变(两倍长度)之后会恢复其拉伸长度的至少约50％、更优选至少约60％、甚至更优选70％。一种进行该试验的合适方法基于在International Bureau forStandardization of Manmade Fibers，BISFA 1998，第7章，选项A中所述的方法。在所述试验下，将纤维放在相隔4英寸的夹具装置之间，然后以大约20英寸/分钟的速率拉伸夹具至8英寸的距离接着使其立即恢复。“瞬时永久形变”也可以用来表征恢复。在上述试验中，使夹具回到最初的起点(也就是4英寸间隔)并且以相同速率(上述试验中的20英寸/分钟)拉开，瞬时永久形变定义为在纤维开始牵拉负载的点时的纤维长度与原始长度之间的差除以原始长度。就本发明而言，“弹性”是指纤维在拉伸至100％应变之后具有小于50％、更优选小于40％和甚至更优选小于30％的瞬时永久形变。
就本申请而言，“聚烯烃共混物”是指具有两种或更多种聚烯烃组分的组合物。本文使用的“共混物”包括由物理混合两种或更多种组分所形成的组合物以及其中两种或更多种组分同时存在于一个或多个反应器中的所谓反应器内共混物。
在第一方面中，本发明涉及交联弹性纤维，其特征在于所述纤维由包含总密度为0.865-0.885g/cm3和总熔体指数(I2)小于或等于2.5g/10min的聚烯烃共混物的组合物制成。按照ASTM D-792测定密度。优选整个组合物的密度为0.868-0.880g/cm3，最优选0.870-0.878g/cm3。按照ASTM D-1238，条件190℃/2.16kg测定熔体指数(规范称为“条件(E)”也称为I2)。优选总I2是0.1-2.5g/10min。更优选I2小于或等于约2.0g/10min和甚至更优选小于或等于约1.5g/10min。
用于本发明的聚烯烃共混物将包含至少两种聚烯烃组分。这些组分可以按照下列特征分类。特征(a)为聚烯烃材料具有0.855-0.880g/cm3的密度。特征(b)为聚烯烃材料具有在80℃时大于或等于9％的残余结晶度。如下所述用差示扫描量热法测定“残余结晶度”。对于本发明的纤维，在至少一种组分满足(a)或(b)但是不同时满足两者时，使用两种或更多种聚烯烃组分的共混物。选择第二组分以使得它会满足第一组分没有满足的任何一个特征((a)或(b))。在本发明范围内的是第二组分可以仅满足这些特征之一或同时满足两者。
用于本发明聚烯烃共混物的每种组分中的烯烃聚合物可以是任何能够用于形成纤维的烯烃类材料。就本发明而言，烯烃为具有2-20个碳原子的不饱和脂族烃，而“烯烃类”是指该聚合物的至少50wt％来源于烯烃。用于本发明的烯烃类聚合物包括乙烯-α烯烃互聚物、丙烯α-烯烃互聚物(包括丙烯乙烯共聚物，而且特别是诸如WO03/040442中所述那些的丙烯-乙烯塑性体和弹性体)、乙烯苯乙烯互聚物、聚丙烯、嵌段共聚物(segmented block copolymer)(例如参见WO 2005/090427、WO2005/090425和WO 2005/090426)及其组合。同时满足特征(a)和特征(b)的嵌段共聚物是已知的。因此这些聚合物可以与满足特征(a)但是不满足(b)的材料或者满足特征(b)但是不满足(a)的材料一起形成共混物。例如，烯属嵌段共聚物可以有利地与满足特征(a)的均匀支化乙烯聚合物或满足特征(b)的聚丙烯类材料一起使用。也可以设计嵌段共聚物以使得它们不满足特征(a)或(b)，在该情况下两种组分可以都包含嵌段共聚物。
一般优选至少一种组分为交联聚乙烯纤维，其中特别优选交联均匀支化乙烯聚合物。丁烯、己烯和辛烯为优选的共聚单体。广泛种类的均匀支化乙烯聚合物宽泛描述于US 6,437,014中(其因此全部通过引用并入)。
应当理解通过改变聚烯烃类材料的分子结构，可以具有满足特征(a)或(b)的相同类型的聚烯烃。例如在本发明的一种优选实施方案中，均匀支化乙烯聚合物构成每一种组分，其中一种均匀支化乙烯聚合物具有使得它满足特征(a)的密度，第二均匀支化乙烯聚合物具有较高的密度，其满足特征(b)。在上述实施方案中，优选第二均匀支化乙烯聚合物具有大于0.890g/cm3、更优选大于0.910g/cm3的密度。
优选地，特征(a)为聚烯烃材料具有0.855-0.875g/cm3的密度，甚至更优选0.858-0.870g/cm3，甚至更优选0.860-0.865g/cm3。
优选地，特征(b)为聚烯烃材料在80℃时的残余结晶度大于或等于10％，更优选大于或等于14％和甚至更优选大于或等于18％。
优选满足特征(a)的材料具有小于或等于2g/10min的熔体指数(I2)，更优选小于或等于1.5g/10min，和甚至更优选小于或等于1.3g/10min。这特别是对满足特征(a)但是不满足特征(b)的材料成立。
其中将乙烯共混物用于制备本发明纤维的实施方案也会优选具有80℃时大于或等于4％的总残余结晶度，更优选大于或等于5％，再优选大于或等于7％。
用差示扫描量热法(DSC)，一种可以用于检验半结晶聚合物的熔化和结晶的常用技术，测定本发明的残余结晶度。DSC测量的一般原则以及DSC研究半结晶聚合物的应用在标准文献中得到描述(例如，E.A.Turi编辑，Thermal Characterization of Polymeric Materials，AcademicPress，1981)。用于本发明实践的共聚物中的某些以具有基本上保持相同的Tme和随着共聚物中不饱和共聚单体量的增加而降低的Tmax的DSC曲线为特征。Tme是指熔化结束时的温度。Tmax是指峰值熔化温度。
用来自TA Instruments，Inc.的Q1000型DSC测定差示扫描量热法(DSC)分析。如下进行DSC校准。首先，在铝制DSC盘中没有任何试样下通过从-90℃至290℃运行DSC获得基线。然后，通过加热试样至180℃，以10℃/min的冷却速率冷却试样至140℃接着在140℃等温保持试样1分钟，然后以10℃/min的加热速率从140℃加热试样至180℃，分析7毫克新鲜的铟试样。测定铟试样的熔化热和熔化起点，并且检验熔化起点为156.6℃左右0.5℃之内以及熔化热为28.71J/g左右0.5J/g之内。然后通过以10℃/min的冷却速率将DSC盘中新鲜试样的小液滴从25℃冷却至-30℃来分析去离子水。在-30℃等温保持试样2分钟并且以10℃/min的加热速率加热至30℃。测定熔化起点并且检验为0℃左右0.5℃之内。
将试样压成薄膜并且在约175℃时在压制机中熔化然后空气冷却至室温(25℃)。接着将3-10mg材料切成6mm直径圆盘，精确称重，放在轻质铝盘(约50mg)中。使盖子在盘上卷边以确保密闭气氛。将试样盘放在DSC池中。使用50ml/min的吹扫氮气流。将该池以100℃/min的高速加热至熔化温度以上60℃的温度。保持试样在该温度约3分钟。然后以10℃/min的速率冷却试样至-40℃，并且在该温度下等温保持3分钟。随后以10℃/min的速率加热试样直至完全熔化为止。分析所得焓曲线的峰值熔化温度、起始和峰值结晶温度、熔化热和结晶热、Tme、以及关注的任何其它DSC分析。可以通过确定-30℃与熔化终点之间绘出的基线并且将放热曲线积分以获得80℃与熔化终点之间的累积熔化热来计算每一温度的残余结晶度。可以用TA Advantage软件常规地进行该操作。然后将熔化热除以理想晶体的熔化热。例如，对于聚乙烯类聚合物，理想晶体的熔化热为292J/g(对应于100％结晶度)，对于聚丙烯类聚合物，理想晶体的熔化热为165J/g。例如，如果聚乙烯类聚合物在80℃与熔化终点之间的累积熔化热为15.5J/g的话，该温度下的残余结晶度为15.5/292＝5.3％。
用于制备本发明纤维的整个聚烯烃共混物的分子量分布(MWD)或多分散指数(PDI)优选小于约3和更优选小于约2.5。“MWD”、“PDI”和类似术语是指重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比率(Mw/Mn)。可以通过本领域通常已知的方法测定PDI，例如由凝胶渗透色谱法(GPC)测定，如WO2005/111291中所述那样。
在一种优选的实施方案中，第一聚烯烃组分和第二聚烯烃组分优选各自具有小于3.0、更优选小于约2.5的PDI。
用于制备本发明纤维的组合物可以有利地包含一种或多种其它材料，包括填料(例如滑石、合成二氧化硅、沉淀碳酸钙、氧化锌、硫酸钡和二氧化钛及它们的混合物)、加工助剂(例如聚二甲基硅氧烷(PDMSO))、滑爽剂、防粘连剂、颜料(例如TiO2)、增容剂、提高交联能力的助剂例如二烯。填料的添加尤其优选是组合物的0.1-约2wt％的水平。
用于本发明的共混物可以在一个或多个反应器中原位形成或者进行干混，如同本领域通常已知的那样。不管如何形成共混物，优选地，满足特征(a)的聚烯烃组分占组合物的至少约50wt％、优选至少55％、更优选组合物的至少约60wt％，以及该组合物的至多约95wt％、优选至多约80％和更优选该组合物的至多约70wt％。满足特征(b)的聚烯烃组分优选占组合物的至少约5wt％、更优选至少约20％和甚至更优选整个组合物的至少约30％，以及该组合物的至多约50wt％、优选至多约45％和更优选该组合物的至多约40wt％。在单一组分无法同时符合特征(a)和特征(b)时，重量百分比的上述指示特别有效，因为在这些情况下单一组分将会对每一特征的重量百分比来计数。例如，当使用同时满足特征(a)和(b)的嵌段聚合物时，满足特征(b)的聚烯烃组分可以占组合物的至多约80wt％。
本发明的纤维可以是单组分纤维或双组分纤维，通常最优选单组分纤维。“双组分纤维”是指具有两种或更多种不同聚合物区域或部分的纤维而单组分纤维是基本上均一的。双组分纤维也称作共轭或多组分纤维。构成每个区域的聚合物组合物通常彼此不同，虽然两种或更多种区域可以包含相同的聚合物组合物。聚合物以基本上不同的区域排列交错在双组分纤维的横截面上，并且通常沿着双组分纤维的长度连续延伸。双组分纤维的构型可以是例如皮/芯排列(其中一种聚合物围绕着另一种)、肩并肩排列、扇形排列、或“海岛”排列。
皮芯排列是双组分纤维的优选实施方案。在所述实施方案中，优选上述共混物至少构成皮，而芯也可以包含上述共混物或者另一种材料。该芯优选是弹性材料，其包括弹性聚烯烃以及其它材料例如热塑性聚氨酯(TPUs)。在本发明双组分纤维的另一实施方案中，所述芯包含满足特征(a)的聚烯烃组分而所述皮包含满足特征(b)的聚烯烃组分。双组分纤维在USP 6,225,243、6,140,442、5,382,400、5,336,552和5,108,820中进一步得到描述。
可以由上述组合物通过本领域已知的任何方法形成本发明的纤维，其中优选熔融纺丝。可以在直到用给定装置可实现的最大速度(例如，可能实现大于500m/min、1000m/min和甚至2000m/min的速度)的速度下完成熔融纺丝。类似地，可以通过本领域已知的任何方法使纤维交联。合适的交联方法公开于US 6,437,014中，其全部通过引用并入本文，该公开内容中引用的所有参考文献也一样。本发明的纤维可以具有任何粗度(thickness)，但是一般最优选10-400旦尼尔的纤维。
本发明的纤维可以纯粹(或无修饰)使用或者可以与非弹性纤维例如棉、羊毛或合成材料例如聚酯或尼龙合并成纱线。
纯粹的或者与其它材料一起用于纱线中的所述纤维可以单独或与其它纱线一起使用，从而根据已知制造方法例如编织或针织制造织物。本发明的纤维特别适合针织应用。
实施例
为了证明本发明的功效，用下列材料制成一系列纤维：
组合物A包含65wt％密度为0.862g/cm3(按照ASTM D792，方法B测定)、熔体指数(I2)为1.2g/10min(按照ASTM 1238在190℃用2.16kg重物测定)以及用GPC测定的多分散指数(PDI)为2.0的乙烯-丁烯共聚物，和35wt％密度为0.902g/cm3、熔体指数(I2)为1.0g/10min、PDI为2.2以及80℃的残余结晶度为20.7％的乙烯-辛烯共聚物。该乙烯-丁烯共聚物满足特征(a)但不满足特征(b)，该乙烯-辛烯共聚物满足特征(b)但不满足(a)。按照上述DSC法测定的组合物A的80℃以上残余结晶度为7.6％。组合物A的总密度为0.875g/cm3。
组合物B为100wt％密度为0.875g/cm3和熔体指数(I2)为3g/10min的CGC催化乙烯-辛烯共聚物。组合物B的80℃以上残余结晶度为0.40％。
组合物C为100wt％密度为0.870g/cm3和熔体指数(I2)为1g/10min的CGC催化乙烯-辛烯共聚物。组合物C的80℃以上残余结晶度为0.05％。
向挤出机内的这些组合物中各自添加1.3wt％包含Cyanox 1790、Chimassorb 944和PDMSO的添加剂包以确保彻底混合。
然后将经过配合的材料用于在Fourné熔融纺丝线上在280℃-290℃之间用0.8mm单丝圆模纺制40、70和140旦尼尔纤维。如表I所示在400-600m/min之间进行卷绕。
评价这些纤维以确定断裂载荷、断裂伸长率和300％伸长率下的载荷。用装备具有4英寸钳口跨度的气动夹头的Instron万能试验机来采用下列过程实现这些测量。首先使进行测试的弹性纤维线轴对测试实验室气氛平衡，该气氛理想地在约50％相对湿度23℃左右。然后从线轴中获得大约6英寸长的试样。将预拉伸砝码组以1mg/旦尼尔连到纤维试样的一端上(例如，将40mg预拉伸砝码与40旦尼尔纤维相连)。用镊子将试样的自由端引入Instron试验机的上夹头的中心，然后闭合该上夹头。使预拉伸砝码自由垂下(需要的话，用镊子来引导纤维至下夹头中心)然后闭合下夹头。用记录伸长率和力的计算机或长条记录纸，将十字头以20英寸/分钟(约508mm/min)的速率拉开直至纤维断裂为止。断裂伸长率定义为纤维断裂时试样长度的变化除以原始钳口跨度乘100。断裂载荷为纤维断裂时测定的以克计的力。300％下的载荷为拉伸纤维至其原始长度的4倍长度所需的力。
上面列举的组合物的结果如下表I中所示。
表I：未交联40D纤维的机械性能
300℃在Fourne线上纺出的纤维
 
纺丝速度m/min 断裂载荷(g) 断裂伸长率(％) 300％下的载荷(g)
组合物A 400 41.2 577 10.2
500 47.8 518 14.7
600 51.4 501 16.1
组合物B(对比) 400 38.2 619 4.5
500 41.2 556 5.6
600 44.5 448 9.8
组合物C(对比) 400 48.2 472 7.1
500 56.2 422 11.8
600 57.7 378 19.5
然后通过电子束交联该纤维以至于纤维具有按照ASTM D-2765用二甲苯可提取物测定的大于60wt％的凝胶含量。
在Rheometrics RSAIII上对没有任何加捻或拉伸的一束30-60根40旦尼尔纤维进行动态机械热分析(DMTA)。将温度设定为25℃并且施加5g的初始力。以5℃/min升高温度同时在10rad/s的恒定频率下监控弹性模量E’。在试验过程中保持2g的最小张力以避免温度升高时的任何松弛。该测量的结果如表II所示。
表II：对交联的40旦纤维在10rad/s下测定的DMTA模量(19.2MRad)
另外对40旦尼尔纤维测定回缩力。使用上述Instron试验机，将纤维浸没在80℃水浴中然后以20in/min的速率拉伸至250％伸长(也就是在本试验中，将4英寸纤维拉伸10英寸至14英寸的总试样长度)。将纤维保持在该伸长率下10分钟然后使十字头在与拉伸相同的速率下回到其原始位置，从而使纤维收缩。然后在收缩期间在10％和20％收缩率测定纤维上的载荷。由纤维在250％伸长的最大长度(也就是3.5倍初始距离)定义百分比收缩。例如，本试验中在最大伸长(14英寸)的90％或12.6英寸的夹持长度下测定10％收缩。类似地在11.2英寸的夹持长度下测定20％收缩。该测量的结果如表III所示。
表III
接下来将40旦尼尔纤维以5X的牵引(draft)供入细纱机的前辊筒并且在包芯纺纱操作过程中用聚酯纤维纱线覆盖。在操作的最初3小时期间记录线轴退绕并供入机器时断裂和纤维脱轨的发生。平均结果(基于每小时每1000个锭子的事件)如表IV所示。
表IV
Figure A200780013108D00161
接下来将经过包芯纺纱的纱线用来制造针织物。通过称取单位面积的正方形织物测定如此制成的织物的基重。然后使该织物在100℃经受30分钟煮沸，接着旋转干燥，并且在60-70℃转筒干燥直至该织物干燥为止。使用和前面相同的技术再测定在环境条件(相对湿度＝65％，温度＝23℃)下整理达4小时的织物的基重。结果如表V所示。
表V
Figure A200780013108D00162

Claims (27)

1.一种交联弹性纤维，其特征在于所述纤维由包含聚烯烃共混物的组合物制成，所述聚烯烃共混物的密度为0.865-0.885g/cm3和在交联之前的总熔体指数(I2)小于2.5g/10min，其中所述聚烯烃共混物至少包含第一聚烯烃组分和第二聚烯烃组分，其中第一组分和第二组分可以按照下列特征分类：特征(a)为具有0.855-0.88g/cm3的密度；特征(b)为具有在80℃时大于9％的残余结晶度；以及其中第一组分满足特征(a)或特征(b)但是不同时满足两者，而且第二组分满足第一组分没有满足的任何一个特征(a)或(b)。
2.权利要求1的纤维，其中第二组分的特征在于同时满足特征(a)和特征(b)。
3.权利要求1的纤维，其中第二组分仅满足特征(a)或特征(b)之一。
4.权利要求1的纤维，其中至少一种满足特征(a)的聚烯烃组分包含均匀支化聚乙烯。
5.权利要求1的纤维，其中至少一种满足特征(b)的聚烯烃组分包含均匀支化聚乙烯。
6.权利要求5的纤维，其中所述均匀支化聚乙烯具有大于0.89g/cm3的密度。
7.权利要求6的纤维，其中所述均匀支化聚乙烯组分具有大于0.91g/cm3的密度。
8.权利要求1的纤维，其中至少一种满足特征(b)的聚烯烃组分包含烯属嵌段共聚物。
9.权利要求1的纤维，其中至少一种满足特征(a)的聚烯烃组分包含烯属嵌段共聚物。
10.权利要求1的纤维，其中整个共混物具有小于1.5的熔体指数(I2)。
11.权利要求1的纤维，其中整个共混物的密度为0.868-0.875g/cm3。
12.权利要求1的纤维，其中整个共混物通过DSC对二次加热曲线测定的80℃残余结晶度大于4％。
13.权利要求12的纤维，其中整个共混物具有大于7％的残余结晶度。
14.权利要求1的纤维，其中整个共混物具有小于约2.5的PDI。
15.权利要求1的纤维，其中特征(a)为具有0.855-0.865g/cm3的密度。
16.权利要求1的纤维，其中整个共混物包含50-95wt％满足特征(a)的材料。
17.权利要求1的纤维，其中整个共混物包含5-50wt％满足特征(b)的材料。
18.权利要求1的纤维，其中第一聚烯烃组分和第二聚烯烃组分各自具有小于3.0的MWD。
19.权利要求1的纤维，其中满足特征(b)的组分为丙烯类聚烯烃。
20.权利要求1的纤维，其中所述纤维为双组分纤维。
21.权利要求20的纤维，其中所述双组分纤维是皮/芯构造。
22.权利要求20的纤维，其中所述共混物构成皮，而且芯包含另一种弹性材料。
23.权利要求1的纤维，其进一步包含占该纤维0.1-2wt％的有机或无机填料。
24.权利要求1的纤维，其进一步包含选自加工助剂、滑爽剂、防粘连剂、颜料、增容剂、提高交联能力的助剂或它们的组合的一种或多种添加剂。
25.一种交联弹性纤维，其特征在于所述纤维由包含聚烯烃的组合物制成，所述聚烯烃的密度为0.865-0.885g/cm3和熔体指数(I2)为0.5-2.5g/10min；其中所述组合物为至少两种聚烯烃组分的共混物，其中第一聚烯烃组分具有0.855-0.865g/cm3的密度和其中第二聚烯烃组分具有大于0.890g/cm3的密度。
26.权利要求26的纤维，其中第一聚烯烃组分和第二聚烯烃组分各自为MWD小于3.0的均匀支化聚乙烯。
27.一种皮/芯构造的双组分纤维，其特征在于所述芯包含密度为0.855-0.880g/cm3的聚烯烃而且所述皮包含80℃时残余结晶度大于9％的聚烯烃组分。
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