[發明專利]基于瞬時釋壓紡絲法的高聚物纖維、其制備方法及應用

有效

• 申請號: 202010522717.8
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111691060B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 朱美芳;相恒學;王倩倩;潘偉楠;周家良;胡澤旭;俞森龍;楊利軍
• 申請（專利權）人: 東華大學;廈門當盛新材料有限公司
• 主分類號: D04H1/4291
• 分類號: D04H1/4291;D04H1/4334;D04H1/435;D04H3/007;D04H3/009;D04H3/011;D01D1/00;D01D5/00;D01F1/10;D01F6/46;D01F6/90;D01F6/92
• 代理公司: 石家莊科誠專利事務所(普通合伙) 13113
• 代理人: 劉麗麗;左燕生

本發明公開了一種基于瞬時釋壓紡絲法的高聚物纖維的制備方法，是將高聚物、增塑助劑經計量輸送到超臨界釜中，在攪拌狀態下導入超臨界二氧化碳，經過攪拌穩定后形成超臨界紡絲流體，該超臨界紡絲流體經過紡絲噴頭瞬時釋放的開放大氣環境中發生相分離轉化為二氧化碳氣體、增塑助劑及固化的高聚物，固化的高聚物在增塑助劑置換和瞬時釋壓壓差牽伸的作用下形成高聚物纖維。本發明還公開了上述方法制成的高聚物纖維及其應用。本發明提供的制備方法能夠比閃蒸法獲得的更高的紡絲壓力差和紡絲噴速，還能避免有機溶劑的回收和處理，制備的高聚物纖維的纖維直徑為0.5～5μm。本發明屬于高聚物非織造布制備技術領域，適用于有限次醫用防護服領域。

技術領域

本發明屬于一種高聚物非織造布制備技術領域，涉及一種高聚物纖維的制備，具體地說是一種基于瞬時釋壓紡絲法的高聚物纖維、其制備方法及應用。

背景技術

非織造布是一種不需要紡紗織布而形成的織物，其只是將紡織短纖維或者長絲進行定向或隨機排列，形成纖網結構，然后采用機械、熱粘或化學等方法加固而成。非織造布是直接利用高聚物切片、短纖維或長絲通過各種纖網成形方法和固結技術形成的具有柔軟、透氣和平面結構的新型纖維制品。

非織造布的用途非常廣泛，主要用途大致可分為：涉及醫療衛生用布、家庭裝飾用布、服裝用布、工業用布、農業用布等。其中醫療衛生用布涉及手術衣、防護服、消毒包布、口罩、尿片、 婦女衛生巾等。

2020年爆發的新型冠狀病毒肺炎疫情蔓延至全球，并且呈逐步惡化的趨勢，疫情的爆發使口罩和防護服的需求量急劇上升。口罩和防護服的各種原材料，尤其是非織造布的產量成為制約二者生產速度的一個重要因素。與此同時，醫務防務工作對口罩和防護服的阻隔性、透汽舒適性與可重復使用提出了較高的要求。

研究表明，通過調控非織造布的纖維細度，可以系統解決醫用防護服的阻隔性、透汽舒適性與可重復使用問題。當非織造布纖維直徑達到亞微米尺度時，可在纖維與外界的“固-氣”、“固-液”界面形成納米效應，形成單向導濕膜。具體表現為，汽體分子可以通過纖維膜排出，而顆粒物、液滴等大尺度物質可被有效阻隔。因此，對于高端醫用防護服來說，發展微細纖維非織造布（UFN），是提高醫用防護服過濾阻隔性、舒適性等關鍵性能的核心，也是目前國內外纖維及非織造材料研究領域關注的重點。目前，工業化制備非織造布的方法，如紡粘法、海島型或桔瓣型復合紡、熔噴法等難以構筑高阻隔性的微細纖維聚集體。而靜電紡、溶液噴射紡等方法構筑UFN，產品需多步加工或與其它材料復合，力學性能較差，生產效率不高。離心紡、超拉伸法也可用于構筑UFN，但仍處于實驗室探索階段，短期難以實現工業轉化。因此建立一種簡便易行、適用范圍廣、產品性能優的UFN一步成形方法，對于UFN產業化推進，積極應對新型冠狀病毒疫情和重大的安全衛生事件具有重要意義。

閃蒸法是一種在高溫高壓下將聚乙烯溶解于有機溶劑（如甲苯，二甲苯等）中，采用溶液紡絲干法工藝制備無紡布的方法，且杜邦公司技術工藝嚴格保密。僅有少數高校和企業做了探索性研究。如，美國約翰霍普金斯大學的Mark A. McHugh組對于聚合物在烷烴、鹵代烴等溶劑體系的超臨界溶解性和相平衡規律做了一定的研究，總結了聚合物溶液相變的熱力學規律；韓國科學技術研究院的Kim組采用閃蒸法紡絲制備了L-丙交酯長絲，纖維直徑為0.32-0.47mm。此外，閃蒸法無紡布生產過程中存在溶劑污染大、纖維形貌可控性問題。

針對可重復使用醫用防護服的高端需求，如果能制造一種高阻隔、高耐磨、高透濕的安全防護材料，將會為醫用口罩和防護服的舒適性和重復使用提供強有力的技術支撐。

發明內容

本發明的目的，是要提供一種基于瞬時釋壓紡絲法的高聚物纖維的制備方法，該方法采用制備超臨界高聚物流體的方式，制備高聚物纖維，解決閃蒸法無紡布生產過程中溶劑污染大、纖維形貌可控性問題；

本發明的第二個目的，是要提供基于上述制備方法制備的高聚物纖維；

本發明還有一個目的，是要提供上述高聚物纖維的應用，用于制備高阻隔、高耐磨、高透濕的安全防護材料。