以下,具體說明本發(fā)明。
另外,以下所述的構(gòu)成要件的說明是本發(fā)明的實(shí)施方式的一例(代 表例),本發(fā)明不限定于這些內(nèi)容。
本發(fā)明的EVOH纖維,是包含具有以下結(jié)構(gòu)單元(1)的EVOH (A)的EVOH纖維,R1表示氫原子或有機(jī)基團(tuán),X表示除醚鍵以外的 結(jié)合鏈,n表示0或1,R2~R4分別表示氫原子或有機(jī)基團(tuán)。
本發(fā)明的EVOH(A)的組成沒有特別限定。
上述結(jié)構(gòu)單元(1)在EVOH(A)中的含量通常為0.1~30摩爾%, 優(yōu)選0.2~20摩爾%,特別優(yōu)選0.3~10摩爾%,特別優(yōu)選1~5摩爾%。 所述含量如果過少則本發(fā)明的效果不能充分顯現(xiàn),相反如果過多則耐 氧化性具有下降的傾向。
另外,在調(diào)節(jié)所述含量時,可以通過共混含量不同的至少兩種 EVOH(A)進(jìn)行調(diào)節(jié),其中的至少一種可以是不含有結(jié)構(gòu)單元(1) 的EVOH。
關(guān)于這樣進(jìn)行了1,2-二醇結(jié)合量調(diào)節(jié)的EVOH,1,2-二醇結(jié)合量以 重量平均計算也可以,另外,關(guān)于其乙烯含量,以重量平均計算也可 以,但是,通過1H-NMR的測定結(jié)果,可以準(zhǔn)確地計算乙烯含量、1,2- 二醇結(jié)合量。
另外,本發(fā)明中的EVOH(A)的乙烯含量通常為0.1~60摩爾%, 優(yōu)選10~60摩爾%,特別優(yōu)選20~50摩爾%。所述含量如果過少則具有 纖維強(qiáng)度下降的傾向,相反如果過多則具有電解液的吸液性、保持性 下降的傾向。
乙烯醇結(jié)構(gòu)單元的含量通常為40~90摩爾%,優(yōu)選50~80摩爾%, 特別優(yōu)選60~70摩爾%。所述含量如果過少則具有親水性下降的傾向, 而如果過多則熱熔融
穩(wěn)定性有可能下降。
其余為來自
醋酸乙烯酯的乙烯基乙酰氧基結(jié)構(gòu)單元。
EVOH(A)的皂化度通常為90摩爾%以上,優(yōu)選95摩爾%以上, 特別優(yōu)選99摩爾%以上。皂化度如果過低則具有耐氧化性下降的傾向。
結(jié)構(gòu)單元(1)的結(jié)合鏈(X)n的n為1時,可以應(yīng)用除醚鍵以外的 任何結(jié)合鏈,沒有特別限制,可以列舉:亞烷基、亞烯基、亞炔基等 非芳香族烴鏈、亞苯基、亞
萘基等芳香族烴鏈(這些烴鏈可以被氟、 氯、溴等鹵素取代)、以及-CO-、-COCO-、-CO(CH2)mCO-、 -CO(C6H4)CO-、-S-、-CS-、-SO-、-SO2-、-NR-、-CONR-、-NRCO-、 CSNR-、-NRCS-、-NRNR-、-HPO4-、-Si(OR)2-、-OSi(OR)2-、-OSi(OR)2O-、 -Ti(OR)2-、-OTi(OR)2-、-OTi(OR)2O-、-Al(OR)-、-OAl(OR)-、-OAl(OR)O- 等(R各自獨(dú)立地為任意取代基,優(yōu)選氫原子、烷基,另外m為自然 數(shù)),其中從熱熔融穩(wěn)定性的
角度考慮優(yōu)選非芳香族烴鏈,特別優(yōu)選 亞烷基。作為所述的亞烷基,從電解液保持性良好的方面考慮,優(yōu)選
碳原子數(shù)少的亞烷基,可以適當(dāng)使用碳原子數(shù)6以下的亞烷基。
另外,醚鍵在
熔融紡絲時容易分解,EVOH的熱熔融穩(wěn)定性下降, 因此不優(yōu)選。
結(jié)構(gòu)單元(1)的R1和R2~R4為有機(jī)基的情況下,作為該有機(jī)基 沒有特別限制,優(yōu)選例如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異 丁基、叔丁基等碳原子數(shù)1~4的烷基,根據(jù)需要可以具有鹵素基、羥 基、酯基、
羧酸基、磺酸基等取代基。
本發(fā)明的最優(yōu)選的EVOH(A)的結(jié)構(gòu),是結(jié)構(gòu)單元(1)中的R1 和R2~R4全部為氫原子,結(jié)合鏈(X)n的n為0即單鍵的結(jié)構(gòu)。即,優(yōu)選 含有下述結(jié)構(gòu)式(1a)表示的結(jié)構(gòu)單元。
另外,本發(fā)明的共聚物的最優(yōu)選組成,是上述結(jié)構(gòu)單元(1a)為 1~5摩爾%、乙烯含量為20~50摩爾%、乙烯醇結(jié)構(gòu)單元的含量為60~70 摩爾%、并且其余為來自醋酸乙烯酯的乙烯基乙酰氧基結(jié)構(gòu)單元的組 成。
對于本發(fā)明中使用的EVOH(A)的制造方法沒有特別限制,以含 有最優(yōu)選結(jié)構(gòu)即結(jié)構(gòu)單元(1a)的EVOH(A)為例,可以列舉[1]使用 3,4-二醇-1-丁烯、3,4-二酰氧基-1-丁烯、3-酰氧基-4-醇-1-丁烯、4-酰氧 基-3-醇-1-丁烯、3,4-二酰氧基-2-甲基-1-丁烯等作為共聚單體,將其與 乙烯酯類單體及乙烯共聚而得到共聚物,然后將其皂化的方法;或者[2] 使用乙烯基碳酸亞乙酯等作為共聚單體,將其與乙烯酯類單體及乙烯 共聚而得到共聚物,然后將其皂化、
脫碳酸的方法;或者[3]使用2,2- 二烷基-4-乙烯基-1,3-二氧戊環(huán)等作為共聚單體,將其與乙烯酯類單體 及乙烯共聚而得到共聚物,然后皂化、脫縮
醛化的方法等。
其中,將由3,4-二酰氧基-1-丁烯、乙烯酯類單體及乙烯共聚得到 的共聚物進(jìn)行皂化的方法因?yàn)楣簿?a href='/zhuanli/list-17108-1.html' target='_blank'>反應(yīng)性優(yōu)良而優(yōu)選,另外,優(yōu)選使 用3,4-二乙酰氧基-1-丁烯作為3,4-二酰氧基-1-丁烯。另外,也可以使 用這些單體的混合物。
另外,可以含有3,4-二乙酰氧基-1-
丁烷或1,4-二乙酰氧基-1-丁烯、 1,4-二乙酰氧基-1-丁烷等作為少量雜質(zhì)。
以下,對使用3,4-二乙酰氧基-1-丁烯作為共聚單體的共聚方法進(jìn) 行說明,但是不限于此。
另外,所述的3,4-二醇-1-丁烯由下式(2)表示,3,4-二酰氧基-1- 丁烯由下式(3)表示,3-酰氧基-4-醇-1-丁烯由下式(4)表示,4-酰 氧基-3-醇-1-丁烯由下式(5)表示。
(在此,R為烷基,優(yōu)選甲基)
(在此,R為烷基,優(yōu)選甲基)
(在此,R為烷基,優(yōu)選甲基)
另外,上式(2)表示的化合物可以由伊士曼化學(xué)公司得到,上式 (3)表示的化合物如果是工業(yè)生產(chǎn)用可以由伊士曼化學(xué)公司得到,如 果是
試劑級則可以從市場上得到アクロス公司的制品。另外,也可以 使用1,4-丁二醇
制造過程中作為副產(chǎn)物得到的3,4-二乙酰氧基-1-丁烯。
另外,作為乙烯酯類單體,可以列舉
甲酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、 丙酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、異丁酸乙烯酯、新戊酸乙烯 酯、癸酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、
硬脂酸乙烯酯、
苯甲酸乙烯酯、叔 碳酸乙烯酯(バ一サチツク酸ビニル)等,從經(jīng)濟(jì)方面考慮其中優(yōu)選 使用乙酸乙烯酯。
將3,4-二酰氧基-1-丁烯等與乙烯酯類單體及乙烯單體共聚時,沒 有特別限制,可以采用本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合、分散聚合或 乳液聚合等公知的聚合方法,通常進(jìn)行溶液聚合。
共聚時的單體成分的加料方法沒有特別限制,可以采用一次性投 入、分批投入、連續(xù)投入等任意的方法。
另外,3,4-二酰氧基-1-丁烯等的共聚比例沒有特別限制,可以根 據(jù)前述結(jié)構(gòu)單元(1)的引入量確定共聚比例。
另外,共聚物中的乙烯含量可以通過聚合時乙烯的壓
力進(jìn)行控制, 隨目標(biāo)乙烯含量而不同,不能一概而論,通常從25~80kg/cm2的范圍進(jìn) 行選擇。
作為所述共聚中使用的
溶劑,通??梢粤信e甲醇、
乙醇、丙醇、 丁醇等碳原子數(shù)1~4的飽和醇類、以及丙
酮、甲乙酮等酮類等,工業(yè) 上優(yōu)選使用甲醇。
溶劑的使用量可以根據(jù)目標(biāo)共聚物的聚合度,考慮溶劑的鏈轉(zhuǎn)移 常數(shù)后進(jìn)行適當(dāng)選擇,例如,溶劑為甲醇時,可以從S(溶劑)/M(單 體)=0.01~10(重量比)、優(yōu)選0.05~7(重量比)的范圍進(jìn)行選擇。
共聚時使用聚合催化劑,作為所述的聚合催化劑,可以列舉例如 偶氮二異丁腈、過氧化乙酰、過氧化苯甲酰、過氧化月桂酰等公知的 自由基聚合催化劑、以及過氧化新癸酸叔丁酯、過氧化新戊酸叔丁酯、 α,α’-雙新癸酰過氧化二異丙苯、過氧化新癸酸異丙苯酯、過氧化新癸 酸-1,1,3,3-四甲基丁酯、過氧化新癸酸-1-環(huán)己基-1-甲基乙酯、過氧化新 癸酸叔己酯、過氧化新戊酸叔己酯等過氧化酯類、過氧化二碳酸二正 丙酯、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二仲丁酯、過氧化二碳 酸雙(4-叔丁基環(huán)己酯)、過氧化二碳酸二-2-乙氧基乙酯、過氧化二 碳酸二(2-乙基己酯)、過氧化二碳酸二甲氧基丁酯、過氧化二碳酸二 (3-甲基-3-甲氧基丁酯)等過氧化二碳酸酯類、過氧化3,3,5-三甲基己 酰、過氧化二異丁酰、過氧化月桂酰等過氧化二酰基類等低溫活性自 由基聚合催化劑等。
聚合催化劑的用量隨催化劑的種類而不同,不能一概而論,可以 根據(jù)聚合速度任意選擇。例如,在使用偶氮二異丁腈或過氧化乙酰的 情況下,相對于乙烯酯類單體優(yōu)選10~2000ppm、特別優(yōu)選50~1000ppm。
另外,共聚反應(yīng)的反應(yīng)
溫度隨使用的溶劑及壓力而不同,通常優(yōu) 選從40℃~沸點(diǎn)左右的范圍進(jìn)行選擇。
本發(fā)明中,通過使上述催化劑與羥基內(nèi)酯類化合物或羥基羧酸共 存可使得到的EVOH(A)的
色調(diào)良好(接近無色),因此優(yōu)選,作為 該羥基內(nèi)酯類化合物,只要是分子內(nèi)具有內(nèi)酯環(huán)和羥基的化合物則沒 有特別限制,可以列舉例如L-
抗壞血酸、異抗壞血酸、
葡萄糖酸內(nèi)酯 等,優(yōu)選使用L-抗壞血酸、異抗壞血酸,另外,作為羥基羧酸,可以 列舉羥基乙酸、乳酸、甘油酸、蘋果酸、
酒石酸、
檸檬酸、水楊酸等, 優(yōu)選使用檸檬酸。
所述羥基內(nèi)酯類化合物或羥基羧酸的使用量沒有特別限制,相對 于乙酸乙烯酯100重量份通常為0.0001~0.1重量份,優(yōu)選0.0005~0.05 重量份,特別優(yōu)選0.001~0.03重量份,所述使用量如果過少則得不到 它們的添加效果,相反如果過多則結(jié)果會抑制乙酸乙烯酯的聚合,因 此不優(yōu)選。
在向聚合體系中投入所述化合物時,沒有特別限制,通常用低級 脂肪醇或含有乙酸乙烯酯的脂肪族酯及水等溶劑或者它們的混合溶劑 稀釋后投入到聚合反應(yīng)體系中。
另外,本發(fā)明中,制造的是包含前述通式(1)的結(jié)構(gòu)單元的、實(shí) 質(zhì)上由乙烯與乙酸乙烯酯構(gòu)成的共聚物,此時根據(jù)情況,在共聚時在 不影響本發(fā)明效果的范圍內(nèi)也可以將少量可共聚的烯屬不飽和單體共 聚。
得到的共聚物然后進(jìn)行皂化,在所述的皂化時,在使上述得到的 共聚物溶解于醇或含水醇的狀態(tài)下,使用堿催化劑或酸催化劑進(jìn)行。 作為醇,可以列舉甲醇、乙醇、丙醇、叔丁醇等碳原子數(shù)1~4的飽和 醇類,特別優(yōu)選使用甲醇。醇中的共聚物的濃度根據(jù)體系的
粘度適當(dāng) 選擇,通常可以從10~60重量%的范圍進(jìn)行選擇。
作為皂化使用的催化劑,可以列舉氫氧化鈉、氫氧化
鉀、甲醇鈉、 乙醇鈉、甲醇鉀、甲醇鋰等堿金屬的氫氧化物以及如醇鹽等堿催化劑,
硫酸、
鹽酸、
硝酸、甲磺酸、沸石、陽離子交換樹脂等酸催化劑。
關(guān)于所述皂化催化劑的使用量,根據(jù)皂化方法、目標(biāo)皂化度等適 當(dāng)選擇,在使用堿催化劑時通常相對于乙烯酯類單體及3,4-二酰氧基-1- 丁烯等單體的合計量為0.001~0.1當(dāng)量、優(yōu)選0.005~0.05當(dāng)量是適合的。
關(guān)于所述的皂化方法,根據(jù)目標(biāo)皂化度等可以是間歇皂化、帶上 的連續(xù)皂化、塔式的連續(xù)皂化的任意一種方法,考慮可以減少皂化時 的堿催化劑量以及皂化反應(yīng)容易以高效率進(jìn)行等理由,優(yōu)選使用一定 加壓下的塔式皂化。另外,皂化時的壓力隨目標(biāo)乙烯含量而不同,不 能一概而論,可以從2~7kg/cm2的范圍選擇,此時的溫度可以從80~150 ℃、優(yōu)選100~130℃選擇。
這樣得到的本發(fā)明的EVOH(A)中可以配合各種配合劑。例如, 如果在EVOH(A)中添加乙酸、磷酸、硼酸等酸類及其堿金屬、堿土 金屬、過渡金屬等的金屬鹽,則可以提高EVOH(A)的
熱穩(wěn)定性,因 此優(yōu)選。
在EVOH(A)添加的乙酸的添加量相對于EVOH(A)100重量 份通常為0.001~1重量份,優(yōu)選0.005~0.2重量份,特別優(yōu)選0.010~0.1 重量份,所述添加量如果過少則不能充分地得到其添加效果,相反如 果過多則有難以得到均勻纖維的傾向。
作為向EVOH(A)中添加的乙酸鹽,可以列舉乙酸鈉、乙酸鉀等 堿金屬鹽以及乙酸鎂、乙酸
鈣、乙酸鋇等堿土金屬鹽以及乙酸鋅、乙 酸錳等過渡金屬鹽,添加量相對于EVOH(A)100重量份以金屬換算 通常為0.0005~0.1重量份,優(yōu)選0.001~0.05重量份,特別優(yōu)選0.002~0.03 重量份,所述添加量如果過少則不能充分地得到其添加效果,相反如 果過多則具有難以得到均勻纖維的傾向。
作為向EVOH(A)中添加的硼化合物,可以列舉硼酸及硼酸金屬 鹽,所述硼酸金屬鹽可以列舉偏硼酸鋰、四硼酸鋰、五硼酸鋰等鋰鹽, 偏硼酸鈉、二硼酸鈉、四硼酸鈉、五硼酸鈉、六硼酸鈉、八硼酸鈉等 鈉鹽,偏硼酸鉀、四硼酸鉀、五硼酸鉀、六硼酸鉀、八硼酸鉀等
鉀鹽, 以及它們的堿金屬鹽,硼酸鈣等鈣鹽,原硼酸鎂、二硼酸鎂、偏硼酸 鎂、四硼酸三鎂、四硼酸五鎂等鎂鹽,原硼酸鋇、偏硼酸鋇、二硼酸 鋇、四硼酸鋇等鋇鹽,以及它們的堿土金屬鹽,硼酸鈷等鈷鹽,硼酸 錳(II)、偏硼酸錳、四硼酸錳等錳鹽,原硼酸鎳、二硼酸鎳、四硼酸 鎳、八硼酸鎳等鎳鹽,硼酸
銅(II)、偏硼酸銅、四硼酸銅等銅鹽,偏 硼酸
銀、四硼酸銀等硼酸銀類,四硼酸鋅、偏硼酸鋅等鋅鹽,原硼酸 鎘、四硼酸鎘等鎘鹽,偏硼酸鉛、六硼酸鉛等鉛鹽,硼酸鉍等鉍鹽, 硼酸
鋁鉀等復(fù)鹽類,以及偏硼酸銨、四硼酸銨、五硼酸銨、八硼酸銨 等銨鹽,硼砂,砷硼鈣石,板硼鈣石,小藤石,遂安石,硼鎂石等硼 酸鹽礦物類。
所述硼化合物的添加量,相對于EVOH(A)100重量份以硼換算 通常為0.001~1重量份,優(yōu)選0.002~0.2重量份,特別優(yōu)選0.005~0.1 重量份,所述添加量如果過少則不能充分地得到其添加效果,相反如 果過多則難以得到均勻的纖維,因此不優(yōu)選。
作為向EVOH(A)中添加的磷化合物,可以列舉磷酸及磷酸金屬 鹽,作為所述的磷酸金屬鹽,可以列舉磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉等鈉 鹽,磷酸二氫鉀、
磷酸氫二鉀、磷酸三鉀等鉀鹽,以及它們的堿金屬 鹽或1價鹽,磷酸一氫鈣、磷酸二氫鈣、磷酸三鈣等鈣鹽,磷酸鎂、 磷酸氫鎂、磷酸二氫鎂等鎂鹽,以及它們的堿土金屬鹽,磷酸氫鋅、 磷酸氫鋇、磷酸氫錳等二價鹽,優(yōu)選列舉磷酸、磷酸二氫鈉、磷酸二 氫鉀、磷酸二氫鈣、磷酸二氫鎂。所述磷酸化合物的添加量相對于EVOH (A)100重量份以磷酸根換算通常為0.0005~0.1重量份,優(yōu)選0.001~0.05 重量份,特別優(yōu)選0.002~0.03重量份,所述添加量如果過少則不能充 分地得到其添加效果,相反如果過多則具有難以得到均勻纖維的傾向。
關(guān)于向EVOH(A)中添加酸類或其金屬鹽的方法,沒有特別限制, 可以列舉1)將含水率20~80重量%的EVOH(A)的多孔性析出物與 酸類及其金屬鹽的水溶液
接觸從而使其含有酸類及其金屬鹽,然后干 燥的方法;2)使EVOH(A)的均勻溶液(水/醇溶液等)含有酸類及 其金屬鹽后,以線狀擠出到
凝固液中,然后將得到的線切割得到顆粒, 并且進(jìn)行干燥的方法;3)將EVOH(A)與酸類及其金屬鹽一起混合, 然后用
擠出機(jī)等熔融捏合的方法;4)在制造EVOH(A)時,用乙酸 等酸類中和在皂化工序中使用的堿(氫氧化鈉、氫氧化鉀等),通過 水洗處理調(diào)節(jié)殘留的乙酸等酸類及副產(chǎn)物乙酸鈉、乙酸鉀等堿金屬鹽 的量的方法等。為了更顯著得到本發(fā)明的效果,優(yōu)選酸類或其金屬鹽 分散性優(yōu)良的方法1)、2)或4)。
通過上述1)、2)或4)的方法向EVOH(A)中添加各種添加劑 時的干燥方法,可以采用各種干燥方法。例如,可以列舉實(shí)質(zhì)上為顆 粒狀的EVOH(A)組合物在通過機(jī)械或熱
風(fēng)進(jìn)行攪拌分散的同時進(jìn)行 的流動干燥、以及不施加攪拌、分散等動態(tài)作用而進(jìn)行的靜置干燥, 作為用于進(jìn)行流動干燥的干燥器,可以列舉圓筒·溝型攪拌干燥器、 圓管干燥器、旋轉(zhuǎn)干燥器、
流化床干燥器、振動流化床干燥器、圓錐 旋轉(zhuǎn)型干燥器等,另外,作為用于進(jìn)行靜置干燥的干燥器,可以列舉 材料靜置型的分批式箱型干燥器,材料移送型的帶式干燥器、隧道式 干燥器、立式干燥器等,但是不限于這些。也可以將流動干燥與靜置 干燥組合進(jìn)行干燥。
作為該干燥處理時使用的加熱氣體,可以使用空氣或者惰性氣體 (氮?dú)?、氦氣、氬氣?,作為該加熱氣體的溫度,從生產(chǎn)率以及防止 EVOH熱劣化的角度考慮優(yōu)選40~150℃。作為該干燥處理的時間,隨 EVOH(A)組合物的
含水量及其處理量而不同,從生產(chǎn)率和防止熱劣 化的角度通常優(yōu)選約15分鐘~約72小時。
在上述條件下進(jìn)行干燥處理,該干燥處理后的含量率通常為 0.001~5重量%,優(yōu)選0.01~2重量%,特別優(yōu)選0.1~1重量%,該含量 率如果過少則具有長期紡絲性下降的傾向,相反如果過多則在熔融紡 絲時有可能產(chǎn)生發(fā)泡。
這樣可以得到目標(biāo)EVOH(A)或其組合物,所述EVOH(A)中, 在不損害本發(fā)明目的的范圍內(nèi),可以含有少量的單體殘渣(3,4-二醇-1- 丁烯、3,4-二酰氧基-1-丁烯、3-酰氧基-4-醇-1-丁烯、4-酰氧基-3-醇-1- 丁烯、4,5-二醇-1-戊烯、4,5-二酰氧基-1-戊烯、4,5-二醇-3-甲基-1-戊烯、 4,5-二醇-3-甲基-1-戊烯、5,6-二醇-1-己烯、5,6-二酰氧基-1-己烯、4,5- 二酰氧基-2-甲基-1-丁烯等)及單體的皂化物(3,4-二醇-1-丁烯、4,5- 二醇-1-戊烯、4,5-二醇-3-甲基-1-戊烯、4,5-二醇-3-甲基-1-戊烯、5,6- 二醇-1-己烯等)。
另外,本發(fā)明中使用的EVOH,也可以是含有結(jié)構(gòu)單元(1)的 EVOH與不同于其的其它EVOH的共混物,這從使纖維的拉伸性和拉 伸后的纖維強(qiáng)度良好的角度考慮是優(yōu)選的,作為所述的其它EVOH, 可以列舉結(jié)構(gòu)單元不同的、乙烯含量不同的、皂化度不同的、以及分 子量不同的EVOH等。
作為結(jié)構(gòu)單元與具有結(jié)構(gòu)單元(1)的EVOH不同的EVOH,可 以列舉例如:僅由乙烯結(jié)構(gòu)單元和乙烯醇結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的EVOH、以 及在EVOH的側(cè)鏈具有2-羥基乙氧基等官能團(tuán)的改性EVOH。
另外,使用乙烯含量不同的EVOH時,其它結(jié)構(gòu)單元可以相同也 可以不同,其乙烯含量差通常為1摩爾%以上、優(yōu)選2摩爾%以上、特 別優(yōu)選2~20摩爾%。所述的乙烯含量差如果過大則有時拉伸性不好。 另外,不同的2種以上的EVOH(共混物)的制造方法沒有特別限制, 可以列舉例如:將皂化前的EVA的各糊劑混合后進(jìn)行皂化的方法、將 皂化后的各EVOH的溶解于醇或水與醇的混合溶劑的溶液進(jìn)行混合的 方法、將各EVOH以顆粒狀或者粉末狀進(jìn)行混合后進(jìn)行熔融捏合的方 法等。
這樣得到的EVOH(A)或者其組合物的熔體流動速率(MFR) (210℃、負(fù)荷2160g)沒有特別限制,通常為0.1~100g/10分鐘、優(yōu)選 0.5~70g/10分鐘、特別優(yōu)選10~50g/10分鐘。所述熔體流動速率如果過 小則熔融紡絲時樹脂粘度變高難以紡絲均勻的纖維,如果過大則有纖 維強(qiáng)度下降的傾向。
這樣得到的EVOH(A)或其組合物可以直接加工為纖維,但是本 發(fā)明中,在不損害本發(fā)明目的的范圍內(nèi),可以在所述的EVOH(A)中 進(jìn)一步配合各種添加劑后作為組合物使用。作為所述的添加劑,可以 列舉飽和脂肪族酰胺(例如,硬脂酰胺等)、不飽和
脂肪酸酰胺(例 如油酸酰胺等)、雙脂肪酸酰胺(例如亞乙基雙硬脂酸酰胺等)、脂 肪酸金屬鹽(例如硬脂酸鈣、硬脂酸鎂等)、低分子量聚烯烴(例如, 分子量500~10000左右的低分子量聚乙烯、或者低分子量聚丙烯等) 等
潤滑劑;無機(jī)鹽(例如水滑石等)、
增塑劑(例如乙二醇、甘油、 己二醇等脂肪族多元醇等);熱穩(wěn)定劑、
光穩(wěn)定劑、抗
氧化劑、紫外 線吸收劑、
著色劑、防靜電劑、
表面活性劑、
抗菌劑、防粘連劑、增 滑劑、填充材料(例如
無機(jī)填料等)、其它樹脂(例如聚烯烴、聚酰 胺等)等。
將這樣得到的EVOH(A)或其組合物纖維化可以得到本發(fā)明的 EVOH纖維。關(guān)于纖維化方法,沒有特別限制,可以列舉熔融紡絲、
濕法紡絲、
干法紡絲等,其中由于紡絲速度快、并且分割纖維易于紡 絲,因此優(yōu)選使用熔融紡絲。
作為熔融紡絲的方法,沒有特別限制,可以使用公知的熔融紡絲 機(jī),由單一
噴嘴或復(fù)合噴嘴進(jìn)行熔融紡絲。紡絲溫度在EVOH(A)熔 融并且不變質(zhì)的溫度下實(shí)施,在紡絲溫度200~320℃下擠出EVOH(A), 制作規(guī)定細(xì)度的初生絲(紡糸フイラメント)。
另外,紡絲也可以作為單纖維進(jìn)行紡絲,但是為了使制成無紡布 時的強(qiáng)度、柔軟性良好,優(yōu)選與EVOH(A)以外的熱塑性樹脂(B) 形成復(fù)合纖維進(jìn)行紡絲。本發(fā)明中所稱的復(fù)合纖維,是指在單纖維中 成分不同的兩種以上的樹脂存在2相以上的纖維,既可以是單絲,也 可以是復(fù)絲。
作為復(fù)合纖維的形狀,可以列舉例如:芯鞘型復(fù)合纖維、偏心芯 鞘型復(fù)合纖維、并列型復(fù)合纖維、分割型復(fù)合纖維、海島型復(fù)合纖維, 作為其橫截面形狀,沒有特別限制,可以是例如圓形、橢圓形,不僅 這些,也可以是中空、三角形、四角形、菱形、星形、扁平型等異形 等任意一種。
芯鞘型的情況下,鞘部分為(A)成分、芯部分為(B)成分的情 況、以及鞘部分為(B)成分、芯部分為(A)成分的情況均可采用, 優(yōu)選鞘部分為(A)成分、芯部分為(B)成分。
分割型的情況下,由(A)成分將(B)成分分割為多個
片段的情 況、以及由成分(B)將(A)成分分割為多個片段的情況均可采用, 優(yōu)選由成分(B)將(A)成分分割為多個片段的情況。分割形狀可以 采用公知的形狀,通常是放射狀偶數(shù)分割,優(yōu)選放射狀4~8分割。
其中,從保液性良好的角度考慮,優(yōu)選采用分割型復(fù)合纖維。
作為復(fù)合化的熱塑性樹脂(B)沒有特別限制,可以從聚對苯二甲 酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯等聚酯類聚合物、尼龍6、尼龍 66等聚酰胺類聚合物、聚丙烯、聚甲基戊烯等聚烯烴類聚合物等均聚 物或共聚物、三元共聚物中任意選擇一種或兩種以上使用。
EVOH(A)與熱塑性樹脂(B)EVOH組合物以外的樹脂的復(fù)合 比(體積比)通常為10/90~90/10,優(yōu)選25/75~75/25,特別優(yōu)選 35/65~65/35,EVOH(A)的復(fù)合比如果過小則作為電池隔板時的保液 性不足,相反如果過大則無紡布的強(qiáng)度有不足的傾向。
另外,得到的初生絲,根據(jù)需要進(jìn)行拉伸,如果以拉伸溫度20~90 ℃、拉伸倍數(shù)2倍以上進(jìn)行處理,則纖維強(qiáng)度提高,因此優(yōu)選。另外, 根據(jù)需要,利用纖維卷縮裝置進(jìn)行卷縮,切割為預(yù)定的長度,可以得 到本發(fā)明的EVOH纖維。
另外,EVOH纖維的纖維直徑?jīng)]有特別限制,根據(jù)其用途可以選 擇優(yōu)選的纖維直徑,通常為0.1~100旦尼爾,特別是在電池隔板中,為 了提高電解液的保持性及防止
電極活性物質(zhì)的移動,通常為0.5~50旦 尼爾,特別優(yōu)選1~30旦尼爾。另外,纖維長度也是同樣,通過濕法形 成無紡布時,優(yōu)選1~70mm左右。
關(guān)于使用所得到的EVOH纖維制作無紡布的方法沒有特別限制, 作為無紡布的形態(tài),可以將由梳理成網(wǎng)法、氣流成網(wǎng)法得到的干法網(wǎng)、 由濕法得到的濕法網(wǎng)、或者通過熔噴法或紡粘法等直接法得到的纖維 網(wǎng)單獨(dú)、或者含有它們的至少一層、
層壓兩層以上得到的材料,利用
針刺法或者
水刺法等機(jī)械性交織處理、熱輥法、熱風(fēng)接合法、
超聲波 接合法等熱接合處理、或者這些處理的組合而制成無紡布。
然后,纖維集合體通過針刺法或者水刺法等機(jī)械交織處理、熱輥 法、熱風(fēng)接著法、
超聲波接合法等熱接合處理、或者這些處理的組合 而形成一體。例如,在纖維網(wǎng)上實(shí)施水刺處理,將分割型復(fù)合纖維分 割而形成細(xì)度0.5旦尼爾以下的極細(xì)纖維,并且可同時進(jìn)行纖維間交 織。
這樣得到的無紡布的基重或表觀
密度沒有特別限制,通?;貫?10~100g/m2、表觀密度為0.01~10g/cm3。特別是在電池隔板的情況下, 優(yōu)選使用基重為30~70g/m2、表觀密度為0.1~1g/cm3的無紡布。另外, 所述無紡布的單向拉伸強(qiáng)度優(yōu)選為30N/5cm以上,特別是在電池隔板 中,優(yōu)選50N/5cm以上。拉伸強(qiáng)度如果過小
電池組裝時的卷繞性差, 因此不優(yōu)選。
實(shí)施例以下,通過實(shí)施例說明本發(fā)明,但是本發(fā)明不限于所述的實(shí)施例。
另外,以下的“%”和“份”如果沒有說明是指重量基準(zhǔn)。
制造例1:EVOH(A1)
向具有冷卻盤管的1m3聚合容器中加入乙酸乙烯酯500kg、甲醇 100kg、過氧化乙酰500ppm(相對于乙酸乙烯酯)、檸檬酸20ppm(相 對于乙酸乙烯酯)以及3,4-二乙酰氧基-1-丁烯14kg,將體系用氮?dú)庖?次置換后用乙烯置換,壓入乙烯直至乙烯壓力達(dá)到35kg/cm2,在攪拌 的同時升溫至67℃,開始聚合。之后,將3,4-二乙酰氧基-1-丁烯4.5kg 以15g/分鐘比例進(jìn)行添加,進(jìn)行6小時聚合至聚合度達(dá)到50%,得到 乙烯含量29摩爾%的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的甲醇溶液。
將得到的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的甲醇溶液由板式塔(皂化塔) 的上部以10kg/小時的速度供給,同時由塔上部供給相對于該共聚物中 的殘存乙酸基含有0.012當(dāng)量氫氧化鈉的甲醇溶液。另一方面,由塔下 部以15kg/小時的速度供給甲醇。塔內(nèi)溫度為100~110℃,塔壓為 3kg/cm2G。加料開始30分鐘后,取出含有結(jié)構(gòu)單元(1)的EVOH(A1) 的甲醇溶液(EVOH(A1)30%、甲醇70%)。所述EVOH(A1)的 皂化度為99.5摩爾%。
然后,將所述的EVOH(A1)的甲醇溶液由甲醇/水溶液調(diào)節(jié)塔的 塔上部以10kg/小時的速度供給,分別以4kg/小時的速度和2.5kg/小時 的速度由塔下部加入120℃的甲醇蒸氣和水蒸氣,由塔頂以8kg/小時的 速度蒸餾出甲醇,同時將相對于皂化使用的氫氧化鈉量為6當(dāng)量的乙 酸甲酯由塔內(nèi)溫95~100℃的塔中部加料,從而由塔底得到EVOH(A1) 的水/醇溶液(樹脂濃度35%)。
得到的EVOH(A1)的水/醇溶液由孔徑4mm的噴嘴呈線狀擠出 到含有甲醇5%、水95%的保持5℃的凝固液槽中,凝固結(jié)束后,將線 狀物用刀具切割,得到直徑3.8mm、長度4mm的含水率45%的EVOH (A1)的多孔性顆粒。
另外,得到的EVOH(A1)的結(jié)構(gòu)單元(1)的含量通過用1H-NMR (內(nèi)標(biāo)物:四甲基
硅烷,溶劑:d6-DMSO)對皂化前的乙烯-乙酸乙烯 酯共聚物進(jìn)行測定來計算,為2.5摩爾%。另外,NMR測定使用日本 布魯克(ブルカ一)公司制造的“AVANCE?DPX400”。
以下,具有結(jié)構(gòu)單元(1)的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的結(jié)構(gòu)如化 學(xué)式(6)所示:
[式(6)中,(I)為來自結(jié)構(gòu)單元(1)的單元,(II)為來自乙 烯的單元,(III)為來自乙酸乙烯酯的單元;另外,m、n、l各自獨(dú)立 地表示1以上的整數(shù)]。
[1H-NMR](化學(xué)式(6),參照圖1)
1.0~1.8ppm:亞甲基質(zhì)子(圖1的積分值a)
1.87~2.06ppm:甲基質(zhì)子
3.95~4.3ppm:結(jié)構(gòu)(I)的亞甲基一側(cè)的質(zhì)子+未反應(yīng)的3,4-二乙 酰氧基-1-丁烯的質(zhì)子(圖1的積分值b)
4.6~5.1ppm:次甲基質(zhì)子+結(jié)構(gòu)(I)的次甲基一側(cè)的質(zhì)子(圖1 的積分值c)
5.2~5.9ppm:未反應(yīng)的3,4-二乙酰氧基-1-丁烯的質(zhì)子(圖1的積 分值d)
[結(jié)構(gòu)單元(1)含量計
算法]
由于在5.2~5.9ppm存在4個質(zhì)子,因此1個質(zhì)子的積分值為d/4, 積分值b為包含二醇與單體的質(zhì)子的積分值,因此二醇的一個質(zhì)子的 積分值(A)為A=(b-d/2)/2,積分值c為包含乙酸乙烯酯一側(cè)與二 醇一側(cè)的質(zhì)子的積分值,因此乙酸乙烯酯的一個質(zhì)子的積分值(B)為 B=1-(b-d/2)/2,積分值a為包含乙烯和亞甲基的積分值,因此乙烯的 一個質(zhì)子的積分值(C)計算為C=(a-2×A-2×B)/4=(a-2)/4,結(jié) 構(gòu)單元(1)的含量由100×{A/(A+B+C)}=100×(2×b-d)/(a+2)進(jìn) 行計算。
另外,關(guān)于皂化后的EVOH也同樣進(jìn)行1H-NMR測定的結(jié)果如圖 2所示。相當(dāng)于1.87~2.06ppm的甲基質(zhì)子的峰大幅減少,因此顯然共 聚的3,4-二乙酰氧基-1-丁烯也被皂化,成為1,2-二醇結(jié)構(gòu)。
然后,將得到的EVOH(A1)顆粒以相對于所述顆粒100份為100 份的水洗滌后,投入含有0.032%的硼酸及0.007%的磷酸二氫鈣的混合 液中,在30℃攪拌5小時。然后,利用分批式
通風(fēng)箱型干燥器,通入 溫度70℃、含水率0.6%的氮?dú)膺M(jìn)行12小時干燥,使含水率為30%。 另外,使用分批式塔型流化床干燥器,用溫度120℃、含水率0.5%的 氮?dú)膺M(jìn)行12小時干燥,得到目標(biāo)EVOH(A1)組合物顆粒。
得到的EVOH(A1)組合物顆粒,相對于EVOH(A1)100重量 份,分別含有0.015重量份硼酸(按硼換算)和0.005重量份磷酸二氫 鈣(按磷酸根換算)。另外,該EVOH(A1)組合物的MFR為4.0g/10 分鐘(210℃、2160g)。
制造例2:EVOH(A2)
在制造例1中,使用3,4-二乙酰氧基-1-丁烯與3-乙酰氧基-4-醇-1- 丁烯與1,4-二乙酰氧基-1-丁烯的70/20/10(重量比)的混合物代替3,4- 二乙酰氧基-1-丁烯,除此之外同樣地進(jìn)行操作,得到乙烯含量29摩爾 %、皂化度99.5摩爾%、結(jié)構(gòu)單元(1)含量2.0摩爾%的EVOH(A2)。
另外,與制造例1進(jìn)行同樣的處理,得到相對于EVOH(A2)100 重量份,分別含有0.015重量份硼酸(按硼換算)和0.005重量份磷酸 二氫鈣(按磷酸根換算)的EVOH(A2)組合物顆粒。
該EVOH(A2)組合物的MFR為3.7g/10分鐘(210℃、2160g)。
制造例3:未改性的EVOH
對于不含結(jié)構(gòu)單元(1)的未改性EVOH(乙烯含量29摩爾%、 皂化度99.5摩爾%),進(jìn)行與制造例1同樣的處理,得到相對于 EVOH100重量份分別含有0.015重量份硼酸(按硼換算)和0.005重 量份磷酸二氫鈣(按磷酸根換算)的未改性EVOH組合物。
該未改性EVOH組合物的MFR為3.2g/10分鐘(210℃、2160g)。
實(shí)施例1
使用制造例1得到的EVOH(A1)組合物顆粒和MFR為11g/10 分鐘(JIS?K7210)的聚丙烯(日本Polypro公司制造的“ノバテツク PP?SA3A”),在紡絲溫度260℃、拉引速度600m/分鐘進(jìn)行熔融紡 絲,得到復(fù)合比50/50、具有二成分呈放射狀8分割的纖維斷面的細(xì)度 5旦尼爾的未拉伸長絲。將其在拉伸溫度100℃下以拉伸倍數(shù)3倍進(jìn)行 拉伸,得到細(xì)度1.7旦尼爾的8分割復(fù)合纖維。
將得到的復(fù)合纖維切割為纖維長度為10mm,并分散在水中,制 備濃度0.5%的漿料,進(jìn)行濕式抄紙,得到基重50g/m2的原紙,通過水 刺法進(jìn)行交織得到無紡布。
對得到的無紡布進(jìn)行以下評價。
[吸液性]
測定5cm×5cm的無紡布試片的重量(W0),在30℃的氫氧化鈉 飽和水溶液中浸漬15分鐘后,放置到水平板上,施加5kg的負(fù)荷并放 置30分鐘后,測定試片的重量(W1),用下式(7)求出吸液率。
吸液率(%)=(W1-W0)/W0×100????????(7)
[耐氧化性]
將5cm×5cm的無紡布試片充分干燥后,測定重量(W2),在30% 的濃硫酸水溶液中在60℃浸漬24小時,然后充分洗滌,并充分干燥, 然后測定重量(W3),由下式(8)求出重量變化率。濃硫酸處理的重 量變化率越小則耐氧化性越高。
重量變化率(%)=(W2-W3)/W2×100????(8)
實(shí)施例2
在實(shí)施例1中,使用EVOH組合物(A2)代替EVOH組合物(A1), 除此以外同樣地得到無紡布,并進(jìn)行同樣評價。
比較例1
在實(shí)施例1中,使用未改性EVOH組合物代替EVOH組合物(A1), 除此以外同樣地得到無紡布,并同樣地進(jìn)行評價。
實(shí)施例及比較例的評價結(jié)果總結(jié)在表1中。
表1
由上述結(jié)果可以看出,本發(fā)明的無紡布,由于電解液的吸液率高 于不具有前述結(jié)構(gòu)單元(1)的EVOH纖維構(gòu)成的無紡布,因此作為電 池用隔板時電池可以產(chǎn)生充分的充電反應(yīng)。同樣地,酸處理的重量變 化小,因此電池具有難以劣化的特點(diǎn)。
本
申請發(fā)明的效果由于含有具有所述結(jié)構(gòu)單元(1)的EVOH(A) 而產(chǎn)生。
參照特定的實(shí)施方式詳細(xì)地說明了本發(fā)明,但是,在不脫離本發(fā) 明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種變更或修正,這對于本領(lǐng)域技 術(shù)人員是顯而易見的。
本申請基于2005年11月14日提出的日本專利申請(特愿 2005-329114號),其內(nèi)容在此作為參考引入。
產(chǎn)業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明提供電解液的吸液性和保持性以及耐氧化性優(yōu)良的、適合 作為堿性二次電池用隔板的EVOH纖維。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2002-227031號
公報專利文獻(xiàn)2:日本特開2002-242024號公報