[發明專利]應用超臨界流體熔噴紡絲制備微孔纖維非織造布的方法

無效

• 申請號: 201110333950.2
• 申請日: 2011-10-28
• 公開（公告）號: CN102505347A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 張迎晨;張夏楠;吳紅艷
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: D04H1/724
• 分類號: D04H1/724;D01D5/08;D01D5/14;D01F6/92;D01F6/46;D01F6/90
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 張紹琳;孫詩雨

技術領域

本發明涉及一種應用超臨界流體熔噴紡絲制備微孔纖維非織造布的方法。

技術背景

熔噴非織造布生產技術的發展和產品應用領域的拓展促進了高性能聚合物的使用，以滿足產業用紡織品的特別需求，如耐高溫、耐化學性、良好的強度和彈性、醫療用產品舒適性、與食品接觸的安全性等要求。除使用傳統聚丙烯PP、聚酯PET、共聚聚酯COPET、聚乙烯PE、聚酰胺PA、共聚聚酰胺COPA、彈性聚酯PBT、彈性聚酯PTT外，一些高性能的成纖高聚物在熔噴非織造布產品中也得以使用。如聚甲醛共聚物（POM）、環狀聚烯烴共聚物（COC）、熱塑性聚酯彈性體（TPE–E）、聚苯硫醚（PPS）等。由于熔噴非織造布中的纖維屬于超細纖維，重量輕、手感柔軟、保暖性好，同時熔噴纖維間空隙小，而空隙率大透氣性十分優越，這就決定了熔噴纖維是十分優異的保溫材料。?熔噴非織造布由于其纖維直徑細、比表面積大、孔隙小，空隙率高等特點極適合作液固分離或氣固分離的過濾材料。在空氣過濾中可適合作亞高效以上的過濾。如勞保及醫療口罩、防毒面具，濾除粉塵、細菌等有害顆粒，亦可作空調、汽車內空氣過濾和發動機空氣過濾，特別當熔噴纖維經駐極化處理后，空氣過濾的過濾效率可超過99%，甚至可達99.999%，可適合作電子設備超凈車間等高要求的空氣凈化場所。?熔噴非織造布去污力強、手感柔軟、不損壞被揩拭的表面，市場容量巨大。國外有的企業用熔噴纖維制作嬰兒揩擦布、家庭用揩布、個人用揩拭布等個人適用領域，熔噴揩擦布也可用于汽車揩拭布、精密機床、精密儀器揩布等工業應用領域。?

微孔聚合物的基本概念是在1980?年由美國麻省理工學院的Suh?教授提出的。他的基本設想是如果泡孔尺寸小于聚合物材料中業已存在的臨界裂紋尺寸,則可加入足夠數目的泡孔,使得材料密度降低而又不會失去必要的力學性能,從而達到降低成本、提高材料性價比的目的。研究表明,微孔聚合物有很好的物理機械性能,如缺口沖擊強度高(與純塑料相比最高可提高5?倍)、韌性高(與純塑料相比最高可提高5?倍)、比強度高(比純塑料高3?～?5?倍)、疲勞壽命長(比純塑料可提高5倍)、熱穩定性高、介電常數低和導熱系數低等。因而可用于制造食品包裝材料、輕質高強隔音的飛機和汽車部件、重量輕、緩沖性強的運動器材、保溫絕緣的纖維材料、低摩擦的表面改性材料和生物醫學制品等。在傳統泡沫塑料物理發泡中大量使用對臭氧層有害的氯氟烴(氟利昂)?和易燃的碳氫化合物等做為物理發泡劑,而在過飽和法制造微孔聚合物時采用無公害、易回收的CO2?和N2作為發泡劑,符合當前綠色環保科技的要求,因而微孔聚合物也被稱為“二十一世紀的新型材料”。

超臨界流體既不同于氣體，也不同于液體，具有許多獨特的物理化學性質：其具有接近于液體的密度，這賦予它很強的溶劑化能力；其粘度與氣體接近，擴散系數比液體大，因而具有良好的傳質性能。通過改變超臨界流體的溫度或壓力，可以得到處于氣態和液態之間的任一密度；在臨界點附近，壓力和溫度的微小變化可導致密度的巨大變化。由于粘度、介電常數、擴散系數和溶解能力都與密度有關，因此可以方便地調節壓力和溫度來控制超臨界流體的物理化學性質。與其他物質相比，C02臨界條件適宜(?31．1℃?，Pc=7．38?MPa)，易于操作，且其便宜易得、無毒不燃、化學性質穩定、使用安全，所以在眾多超臨界流體中超臨界C02流體的應用最多。雖然對于大多數聚合物而言，超臨界二氧化碳(SCCO2)是不良溶劑，但是它可以溶解許多小分子，并且它對聚合物有很強的溶脹性。近年來，有關超細纖維非織造布的應用日趨廣泛，如工業廢水的處理、海水淡化、混合物質的分離和濃縮、工業金屬的分離和回收等。隨著科學技術的迅猛發展，微孔發泡技術、超臨界流體技術和非織造布技術交叉結合，優勢互補，將CO₂應用到纖維的制備中，使其由被動變主動，取得了一些重大的突破。其基本原理是：①?聚合物在高壓下被惰性氣體(CO2)飽和，形成聚合物氣體均相體系；②?通過減壓或升溫，降低氣體在聚合物中的溶解度，產生超飽和狀態；③?氣泡成核、長大及定型。微孔指孔徑為0.01~50um,孔密度10⁹~10¹³孔/cm³,因此，含微孔纖維非織造布具有一下有點：質輕、省料、吸收沖擊載荷強、隔音和隔熱性能好、比強度高等特性。同時由于纖維的強度大，因此，具有微孔結構纖維非織造布在醫療領域以及制作汽車、飛機和各種運輸器材等領域有特殊的應用價值。