專利名稱：采用弱相互作用聚合物的纖維紡絲方法
采用弱相互作用聚合物的纖維紡絲方法相關(guān)申請的交叉引用本文所公開的主題在與本發(fā)明同時提交并轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的以下專利申請 中公開并受權(quán)利要求書保護以姓名 Dee、Hovanec 禾口 VanMeerveld 提交的、名稱 % "High Throughput Electroblowing Process” (高通量電吹工藝)的序列號 61/191，102(檔案號TK4950US PRV)。
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種由電吹工藝形成纖維網(wǎng)的方法，該方法采用具有低電導(dǎo)率的聚合 物溶液中的弱相互作用聚合物。2.相關(guān)領(lǐng)域描沭溶液紡絲法常用于制造纖維和非織造織物，并在某些情況下具有高通量的優(yōu)點， 使得可大批量、商業(yè)化生產(chǎn)纖維或織物。這些方法可用于制備纖維網(wǎng)，這些纖維網(wǎng)可用于醫(yī) 用衣服、過濾器和其他需要選擇性屏障的最終用途。可利用具有小直徑的纖維來提高這些 類型的纖維網(wǎng)的性能。一種稱為靜電紡紗的溶液紡絲方法通過在存在電場的情況下使聚合物溶液通過 紡絲噴嘴進行紡絲來制備超細(xì)纖維。然而，要利用電場，聚合物溶液必須能夠?qū)щ?。溶?于弱相互作用溶劑中的弱相互作用聚合物會形成聚合物溶液，這些聚合物溶液具有低電導(dǎo) 率，因此不適于靜電紡紗。需要一種利用電場的溶液紡絲方法，其可由弱相互作用聚合物制 備纖維。發(fā)明概述本發(fā)明為一種纖維紡絲方法，所述方法包括向噴絲頭提供聚合物溶液，該聚合物 溶液包含溶解于介電常數(shù)小于約3的至少一種弱相互作用溶劑中的介電常數(shù)小于約3的至 少一種弱相互作用聚合物；在存在電場的情況下，從噴絲頭中的至少一個紡絲噴嘴的方向 排出與吹入氣體結(jié)合的聚合物溶液；形成纖維并將所述纖維收集在收集器上。附圖簡述并入本說明書并構(gòu)成其一部分的附圖與描述內(nèi)容一起用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的用于制備纖維網(wǎng)的現(xiàn)有技術(shù)的電吹設(shè)備的示意圖。發(fā)明詳述仍然需要由多種聚合物制成的滿足客戶多種最終用途需求的纖維產(chǎn)品。許多聚合 物纖維和纖維網(wǎng)可由靜電紡紗導(dǎo)電聚合物溶液形成。然而，溶解于弱相互作用溶劑中的弱 相互作用聚合物會形成聚合物溶液，這些聚合物溶液具有低電導(dǎo)率，因此不適于靜電紡紗。具有低電導(dǎo)率的溶液不能進行靜電紡紗，因為此類溶液不能在該方法的時間尺度 上將電荷從噴絲頭電極移動至溶液紡絲流水線的表面。導(dǎo)體中電荷中和的弛豫時間(、) 由表達(dá)式(、=κ ε0/σ)給定，其中κ為溶液的介電常數(shù)，％為自由空間的電容率 (8.邪4\10_12法拉/米)，并且σ為電導(dǎo)率。此方法的典型弛豫時間為0.1至0.3秒。高于此范圍的弛豫時間對應(yīng)于不能足夠快地將自身重新分布于溶劑中的電荷。因此，我們預(yù) 期電導(dǎo)率小于約10_12S/m或介電常數(shù)小于約3的溶劑不適于靜電紡紗。下表示出了采用上 述表達(dá)式計算的一列典型聚合物溶劑的電導(dǎo)率、介電常數(shù)和電荷弛豫時間。該列表分為空 行上方的具有適于靜電紡紗的電導(dǎo)率的溶劑和空行下方的具有不適于靜電紡紗的低電導(dǎo) 率的溶劑。
表
權(quán)利要求
1.纖維紡絲方法，所述方法包括向噴絲頭提供聚合物溶液，所述聚合物溶液包含溶解于至少一種弱相互作用溶劑中的 至少一種弱相互作用聚合物，所述弱相互作用溶劑具有小于約3的介電常數(shù)，所述弱相互 作用聚合物具有小于約3的介電常數(shù)；在存在電場的情況下沿著遠(yuǎn)離所述噴絲頭中的至少一個紡絲噴嘴的方向，排出與吹入 氣體結(jié)合的聚合物溶液；形成纖維；以及將所述纖維收集在收集器上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述弱相互作用聚合物為烴聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述烴聚合物選自聚烯烴、聚二烯烴和聚苯乙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述聚烯烴選自聚乙烯、聚丙烯、聚(1-丁烯)、聚 (4-甲基-1-戊烯)以及它們的共混物、混合物和共聚物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述弱相互作用溶劑為烴。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述烴選自戊烷、己烷、庚烷、辛烷、癸烷、環(huán)己烷、苯、 甲苯、二甲苯和萘烷。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述聚合物溶液具有小于約10_12S/m的電導(dǎo)率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述聚合物溶液以介于約0.1至約100毫升/分鐘/ 孔之間的排放速率通過所述紡絲噴嘴排放。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述聚合物溶液以介于約1至約100毫升/分鐘/孔 之間的排放速率通過所述紡絲噴嘴排放。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述聚合物溶液以介于約6至約100毫升/分鐘/孔 之間的排放速率通過所述紡絲噴嘴排放。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述聚合物溶液以介于約10至約100毫升/分鐘/ 孔之間的排放速率通過所述紡絲噴嘴排放。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述吹入氣體選自空氣、氮氣、氬氣、氦氣、二氧化碳、 烴、鹵化碳、鹵代烴以及它們的混合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在約環(huán)境溫度至約300°C的溫度下以約50至約340 米/秒的流速注入所述吹入氣體。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述纖維具有小于約1000納米的數(shù)均纖維直徑。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述纖維具有小于約800納米的數(shù)均纖維直徑。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中所述纖維具有小于約500納米的數(shù)均纖維直徑。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述纖維具有基本上圓形的橫截面形狀。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述電場具有約IOkV至約IOOkV的電勢。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述電場為電暈充電電場。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述方法還包括將所述纖維與位于所述噴絲頭下游的第二氣體接觸。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中所述吹入氣體選自空氣、氮氣、氬氣、氦氣、二氧化 碳、烴、鹵化碳、鹵代烴以及它們的混合物。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中在約環(huán)境溫度至約300°C的溫度下，以約50至約340米/秒的流速注入所述吹入氣體。
23.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述聚合物溶液僅包含一種介電常數(shù)小于約3的弱相 互作用聚合物。
24.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述纖維在被收集時沉積在多孔稀松布材料上。
全文摘要
本發(fā)明公開了纖維紡絲方法，所述方法包括以下步驟向噴絲頭提供聚合物溶液，所述聚合物溶液包含溶解于至少一種弱相互作用溶劑中的至少一種弱相互作用聚合物；在存在電場的情況下從所述噴絲頭中的至少一個紡絲噴嘴的方向排出與吹入氣體結(jié)合的聚合物溶液；形成纖維并將所述纖維收集在收集器上。
文檔編號D01D5/00GK102144055SQ200980134778
公開日2011年8月3日 申請日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月5日
發(fā)明者G·T·迪, J·B·霍瓦尼克, J·V·米爾維爾德 申請人:納幕爾杜邦公司