[發明專利]熱固性和熱塑性纖維及其通過UV固化的制備

有效

• 申請號: 201280024110.0
• 申請日: 2012-05-14
• 公開（公告）號: CN103649164B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發明（設計）人: 奧列格·帕爾奇科;瓦萊里·帕爾奇科
• 申請（專利權）人: 因特里斯伍有限公司
• 主分類號: C08G63/06
• 分類號: C08G63/06
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;張英

發明領域

本發明提供用于制備熱固性和熱塑性聚合物纖維的工藝，所述工藝使用紫外固化技術并且提供根據本發明的工藝制備的包封的、可生物降解的、可再生的功能性聚合物纖維。

背景技術

現代纖維工業是一項巨大的產業并且纖維可見于多種應用。聚合物纖維構成世界纖維市場的最大部分并且被用于制備紗、線、針織或織造布料、非織造布料，例如毛巾、尿布、工業服裝、醫療和保健服裝或過濾服裝。

根據當聚合物纖維暴露于熱時的行為來定義，聚合物纖維主要有兩類：熱塑性和熱固性纖維。通常在第一步驟中生產熱塑性聚合物，然后在后續工藝中制成產品。當加熱時，熱塑性材料軟化并且可成形。當處于該軟化(熔化)狀態時，聚合物熔體可以成形或成型。當冷卻至顯著低于它們的軟化點時，它們變得堅硬并且可用作成形物品。通過將該類型的聚合物再加熱和再成型或形成新物品，可將其容易地回收。相比之下，熱固性聚合物受熱后不會熔化，無法在任何程度上成型或形成并且在進一步加熱時將會分解。熱固性聚合物是由彼此不可逆交聯的聚合物鏈制成的，因此形成三維(互聯的)聚合物結構。該結構的形成工藝稱為固化。可通過加熱，或通過化學反應或諸如紫外輻射的輻照來完成固化。固化的熱固性聚合物是熱固性的。因此，在熱固性材料固化后，它無法熔化和再成型。熱固性聚合物的實例包括Bakelite、Formica和強力膠。在化學上，可將熱塑性聚合物視為熱固性聚合物的子類，但交聯等于零。

過去30年來，對環境的關注逐漸增加，并且正在進行對削減揮發性有機化合物(VOC)排放的立法，這已經成為輻射固化涂料發展背后的主要推動力。包括紫外(UV-固化)和電子束(EB)固化技術在內的輻射固化現在被越來越多地用于各種應用，因為該清潔和綠色技術與其它傳統的固化方法相比產率增加。現在通常將該技術用于實施保護性涂料、清漆、印刷油墨和粘合劑的迅速干燥，以及用于產生微電路和印刷板的生產中所需的高清晰度圖像。因此，輻射固化的使用可用于聚合和提供迅速的化學反應、空間分辨率、環境溫度操作、無溶劑配制物和低能量消耗。

與纖維相關的UV固化技術的應用之一是光學玻璃纖維的UV涂料。通常在此類纖維上涂布兩層UV涂料：內部軟涂料和外部硬涂料。此類涂料往往是彩色的，以便區分不同類型的玻璃纖維。盡管要著色，UV涂覆生產線產量很大，允許在通常高于35m/秒(2100m/分鐘)的高速下進行玻璃的兩階段涂覆。

由液體狀態生產纖維形式的工藝被稱為纖維紡絲。基本纖維紡絲工藝有相當多的變體。最常見的變體被稱為熔體紡絲，顧名思義，熔體紡絲意指由聚合物熔體生產纖維。對于非可熔化的聚合物(在熔點以下降解)，應用溶液紡絲。在此僅提及三種重要類型的纖維溶液紡絲工藝：干法紡絲、濕法紡絲和干噴濕法紡絲。在干法紡絲工藝中，將聚合物溶液擠出至蒸發氣流中。在濕法紡絲工藝中，將溶液射流擠出至沉淀性的液體介質中。在干噴濕法紡絲中，擠出的溶液穿過空氣隙，然后進入凝固浴。下面提供了更詳細的描述：

熔體紡絲。將纖維形成材料在高于它的熔點(通常200-3000C)下加熱，并通過噴絲頭擠出熔化的材料。液體射流從噴絲頭孔出現時，在空氣中固化為絲。熔體紡絲非常普遍地被用于制造有機纖維，例如尼龍、聚酯和聚丙烯纖維。

干法紡絲。將形成聚合材料的纖維在揮發性有機溶劑中的溶液通過噴絲頭擠出至熱的環境中。熱空氣流沖擊由噴絲頭出現的溶液的射流，蒸發溶劑，并留下固體絲。諸如乙酸酯、丙烯酸和聚氨酯彈性體的纖維是通過熱空氣中適合的溶液的干法紡絲獲得的。

濕法紡絲。將聚合物在有機溶劑中的溶液通過噴絲頭中的孔擠出至凝固浴(也含有溶劑)中。液體的射流在凝固浴中由于化學或物理變化而凝固并且作為纖維而被拉出。通過該工藝獲得的有機纖維的實例包括人造絲和丙烯酸纖維。

干噴濕法紡絲。通過干噴濕法紡絲方法處理芳綸纖維。在該工藝中，將各向異性溶液通過噴絲頭孔擠出至空氣隙(約1cm)，然后擠出至凝固浴中。洗滌、中和并干燥凝固的纖維。

這些方法常見的幾個因素是：

在纖維形成前，聚合物應為液體。它可通過將聚合物熔化或溶解于溶劑中而得到。

纖維應當由聚合物形成。

聚合的工藝和纖維形成的工藝是單獨的工藝。

示意性地，由預成形的聚合物來形成纖維的工藝可描述為兩個主要步驟：

由單體(M)形成聚合物：M+M-＞pM(相對較慢的工藝)

紡絲工藝：聚合物M-＞纖維(聚合物M)(快速的工藝)

本發明涉及通過輻射，尤其是使用紫外和可見輻射來制備熱固性和熱塑性聚合物纖維以及納米纖維。

發明概述