专利名称：采用弱相互作用聚合物的纤维纺丝方法
采用弱相互作用聚合物的纤维纺丝方法相关申请的交叉引用本文所公开的主题在与本发明同时提交并转让给本发明受让人的以下专利申请 中公开并受权利要求书保护以姓名 Dee、Hovanec 禾口 VanMeerveld 提交的、名称 % "High Throughput Electroblowing Process” (高通量电吹工艺)的序列号 61/191，102(档案号TK4950US PRV)。
背景技术：
1.发明领域本发明涉及一种由电吹工艺形成纤维网的方法，该方法采用具有低电导率的聚合 物溶液中的弱相互作用聚合物。2.相关领域描沭溶液纺丝法常用于制造纤维和非织造织物，并在某些情况下具有高通量的优点， 使得可大批量、商业化生产纤维或织物。这些方法可用于制备纤维网，这些纤维网可用于医 用衣服、过滤器和其他需要选择性屏障的最终用途。可利用具有小直径的纤维来提高这些 类型的纤维网的性能。一种称为静电纺纱的溶液纺丝方法通过在存在电场的情况下使聚合物溶液通过 纺丝喷嘴进行纺丝来制备超细纤维。然而，要利用电场，聚合物溶液必须能够导电。溶解 于弱相互作用溶剂中的弱相互作用聚合物会形成聚合物溶液，这些聚合物溶液具有低电导 率，因此不适于静电纺纱。需要一种利用电场的溶液纺丝方法，其可由弱相互作用聚合物制 备纤维。发明概述本发明为一种纤维纺丝方法，所述方法包括向喷丝头提供聚合物溶液，该聚合物 溶液包含溶解于介电常数小于约3的至少一种弱相互作用溶剂中的介电常数小于约3的至 少一种弱相互作用聚合物；在存在电场的情况下，从喷丝头中的至少一个纺丝喷嘴的方向 排出与吹入气体结合的聚合物溶液；形成纤维并将所述纤维收集在收集器上。附图简述并入本说明书并构成其一部分的附图与描述内容一起用于解释本发明的原理。
图1为根据本发明的用于制备纤维网的现有技术的电吹设备的示意图。发明详述仍然需要由多种聚合物制成的满足客户多种最终用途需求的纤维产品。许多聚合 物纤维和纤维网可由静电纺纱导电聚合物溶液形成。然而，溶解于弱相互作用溶剂中的弱 相互作用聚合物会形成聚合物溶液，这些聚合物溶液具有低电导率，因此不适于静电纺纱。具有低电导率的溶液不能进行静电纺纱，因为此类溶液不能在该方法的时间尺度 上将电荷从喷丝头电极移动至溶液纺丝流水线的表面。导体中电荷中和的弛豫时间(、) 由表达式(、=κ ε0/σ)给定，其中κ为溶液的介电常数，％为自由空间的电容率 (8.邪4\10_12法拉/米)，并且σ为电导率。此方法的典型弛豫时间为0.1至0.3秒。高于此范围的弛豫时间对应于不能足够快地将自身重新分布于溶剂中的电荷。因此，我们预 期电导率小于约10_12S/m或介电常数小于约3的溶剂不适于静电纺纱。下表示出了采用上 述表达式计算的一列典型聚合物溶剂的电导率、介电常数和电荷弛豫时间。该列表分为空 行上方的具有适于静电纺纱的电导率的溶剂和空行下方的具有不适于静电纺纱的低电导 率的溶剂。
表
权利要求
1.纤维纺丝方法，所述方法包括向喷丝头提供聚合物溶液，所述聚合物溶液包含溶解于至少一种弱相互作用溶剂中的 至少一种弱相互作用聚合物，所述弱相互作用溶剂具有小于约3的介电常数，所述弱相互 作用聚合物具有小于约3的介电常数；在存在电场的情况下沿着远离所述喷丝头中的至少一个纺丝喷嘴的方向，排出与吹入 气体结合的聚合物溶液；形成纤维；以及将所述纤维收集在收集器上。
2.根据权利要求1的方法，其中所述弱相互作用聚合物为烃聚合物。
3.根据权利要求2的方法，其中所述烃聚合物选自聚烯烃、聚二烯烃和聚苯乙烯。
4.根据权利要求3的方法，其中所述聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯、聚(1-丁烯)、聚 (4-甲基-1-戊烯)以及它们的共混物、混合物和共聚物。
5.根据权利要求1的方法，其中所述弱相互作用溶剂为烃。
6.根据权利要求5的方法，其中所述烃选自戊烷、己烷、庚烷、辛烷、癸烷、环己烷、苯、 甲苯、二甲苯和萘烷。
7.根据权利要求1的方法，其中所述聚合物溶液具有小于约10_12S/m的电导率。
8.根据权利要求1的方法，其中所述聚合物溶液以介于约0.1至约100毫升/分钟/ 孔之间的排放速率通过所述纺丝喷嘴排放。
9.根据权利要求8的方法，其中所述聚合物溶液以介于约1至约100毫升/分钟/孔 之间的排放速率通过所述纺丝喷嘴排放。
10.根据权利要求9的方法，其中所述聚合物溶液以介于约6至约100毫升/分钟/孔 之间的排放速率通过所述纺丝喷嘴排放。
11.根据权利要求10的方法，其中所述聚合物溶液以介于约10至约100毫升/分钟/ 孔之间的排放速率通过所述纺丝喷嘴排放。
12.根据权利要求1的方法，其中所述吹入气体选自空气、氮气、氩气、氦气、二氧化碳、 烃、卤化碳、卤代烃以及它们的混合物。
13.根据权利要求1的方法，其中在约环境温度至约300°C的温度下以约50至约340 米/秒的流速注入所述吹入气体。
14.根据权利要求1的方法，其中所述纤维具有小于约1000纳米的数均纤维直径。
15.根据权利要求14的方法，其中所述纤维具有小于约800纳米的数均纤维直径。
16.根据权利要求15的方法，其中所述纤维具有小于约500纳米的数均纤维直径。
17.根据权利要求1的方法，其中所述纤维具有基本上圆形的横截面形状。
18.根据权利要求1的方法，其中所述电场具有约IOkV至约IOOkV的电势。
19.根据权利要求1的方法，其中所述电场为电晕充电电场。
20.根据权利要求1的方法，所述方法还包括将所述纤维与位于所述喷丝头下游的第二气体接触。
21.根据权利要求20的方法，其中所述吹入气体选自空气、氮气、氩气、氦气、二氧化 碳、烃、卤化碳、卤代烃以及它们的混合物。
22.根据权利要求20的方法，其中在约环境温度至约300°C的温度下，以约50至约340米/秒的流速注入所述吹入气体。
23.根据权利要求1的方法，其中所述聚合物溶液仅包含一种介电常数小于约3的弱相 互作用聚合物。
24.根据权利要求1的方法，其中所述纤维在被收集时沉积在多孔稀松布材料上。
全文摘要
本发明公开了纤维纺丝方法，所述方法包括以下步骤向喷丝头提供聚合物溶液，所述聚合物溶液包含溶解于至少一种弱相互作用溶剂中的至少一种弱相互作用聚合物；在存在电场的情况下从所述喷丝头中的至少一个纺丝喷嘴的方向排出与吹入气体结合的聚合物溶液；形成纤维并将所述纤维收集在收集器上。
文档编号D01D5/00GK102144055SQ200980134778
公开日2011年8月3日 申请日期2009年9月8日 优先权日2008年9月5日
发明者G·T·迪, J·B·霍瓦尼克, J·V·米尔维尔德 申请人:纳幕尔杜邦公司