有机-无机电纺纤维制造技术

公开了有机－无机混杂纤维和通过电纺技术制备所述纤维的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术提供了有机-无机混杂纤维，其包含(a) 有机聚合物相，和(b) 无机聚合物相，其中使(a)和(b)彼此混杂和反应。参照附图说明图1，电纺系统由三个主要部件构成，电源1、喷丝 头3和电接地集电极4。直流电或交流电可以用于电纺方法。混杂聚 合物溶液5包含在注射器7中。注射泵9以受控速率迫使该溶液穿过 喷丝头3。该溶液的液滴在针尖11处形成。在施加电压(通常5-30 千伏特(kV))时，该液滴变得带电。因此，该液滴经历表面电荷间 的静电斥力和外部电场施加的力。这些电力将使该液滴变形并最终将 克服聚合物溶液的表面张力，从而导致液体射流13从针尖11喷射。 因为其电荷，该射流被向下牵引到接地集电极4。在其朝着集电极4 移动期间，射流13经历拉伸作用，从而导致薄纤维的形成。连续形成 的带电纤维作为无规取向的无纺毡沉积在集电极4上，如图2—般显 示的。或者，可以按有序化或配向图案收集电纺纤维。这可以通过使 用由两个导电性条形物(conductive strip)构成的集电极实现，该两 个导电性条形物被最多至数厘米的空隙间隔。可以在纺丝过程期间沿 长的长度尺度使电纺纤维单轴配向。向集电极引入绝缘间隙改变了作 用在跨越该间隙的纤维上的静电力布局。在这些相反方向的静电力作 用下，带电纤维被拉伸而使它们本身垂直于所述间隙的每一边缘配向， 尽管需要沿移动方向的突变。沉积的纳米纤维间的静电斥力可以进一 步提高配向度。参见Li和Xia， "Advanced Materials", 2004， 16， No. 14， 7月19日，1162-1163页。实施例1. 将实施例A的丙烯酸系-硅烷树脂溶液(10 克)与乙基聚硅酸酯(Silbond 40， 3克)、聚乙烯基吡咯烷酮(0.1 克)和水(1.5克)共混。在室温下储存该配制物大约7小时。将该 配制物的一部分装入10 ml注射器并经由注射泵以0. 8毫升/小时的速 率输送到喷丝头(不锈钢管1/16-英寸外径和0. OlO-英寸内径)。经 由高压电源将该管与接地铝集电极连接，该高压电源上施加了大约21 kV电势。将该输送管和集电极装入允许氮气吹扫而维持少于25%的相 对湿度的盒中。在接地铝板上收集直径大约2000纳米的纳米纤维并通 过光学显微法和扫描电子显微镜法表征。虽然以上出于说明目的描述了本专利技术的特定实施方案，但 是对本领域技术人员来说在不脱离所附权利要求书中所限定的本专利技术 的情况下对本专利技术的细节作出许多改变是显而易见的。权利要求1.有机-无机复合纤维，其包含(a)有机聚合物相，和(b)无机聚合物相，其中使(a)和(b)彼此混杂和反应。2. 权利要求1的纤维，其具有至多5000纳米的直径。3. 权利要求1的纤维，其中所述有机聚合物相源自含有硅烷基的聚 合物。4. 权利要求3的纤维，其中所述有机聚合物相源自(甲基)丙烯酸 系聚合物或共聚物。5. 权利要求3的纤维，其中所述有机聚合物相源自含有硅烷基并且 含有选自羧基、羟基和任选地含氮的基团的基团的聚合物。6. 权利要求5的纤维，其中所述有机聚合物相源自含有以下的聚合物(a) 0. 2-20%按硅测量的硅烷基，(b) 1-20%羧基，(c) 0. 5-6. 5%羟基，和 U) 0. 2-5. 0线。7. 权利要求1的纤维，其中所述无机聚合物相源自无机聚合物。8. 权利要求7的纤维，其中所述无机聚合物相由前体原位形成。9. 权利要求7的纤维，其中所述无机聚合物相源自含有醇化物基的 聚合物金属氧化物。10. 权利要求9的纤维，其中所述醇化物基含有1-4个碳。11. 权利要求10的纤维，其中所述醇化物基选自甲醇化物和乙醇化物。12. 权利要求9的纤维，其中所述聚合物金属氧化物的金属是硅。13. 权利要求12的纤维，其中所述聚合物金属氧化物是聚烷基硅酸14. 权利要求13的纤维，其中所述聚烷基硅酸酯的烷基选自曱基和 乙基。15. 权利要求1的纤维，其包含 10-90wt% (a),和 10-90wt% (b)，重量百分率基于总纤维重量。16. 形成具有有机相和无机相的复合纤维的方法，其包括(1 )在喷丝头和接地源之间的电场存在下将有机聚合物和无机聚 合物或该无机聚合物的前体的导电溶液电纺以形成复合纤维，其中所述 复合纤维的有机相和无机相已经彼此混杂和反应。17. 权利要求16的方法，其中在接地源上收集所述纤维。18. 权利要求16的方法，其中所述纤维具有至多5000纳米的直径。19. 权利要求16的方法，其中所述有机聚合物和所述无机聚合物或 该无机聚合物的前体含有在电纺期间彼此反应的共反应性官能团。20. 权利要求16的方法，其中所述有机聚合物含有硅烷基。21. 权利要求17的方法，其中所述有机聚合物是(曱基)丙烯酸系 聚合物或共聚物。22. 权利要求17的方法，其中所述含有硅烷基的有机聚合物还含有 选自羧基、羟基和任选地含氮的基团的基团。23. 包含聚合物基体和结合在该基体内的权利要求1的纤维的复合 制品。24. 权利要求23的复合制品，其中所述纤维占所述复合制品的约 0. l-95wt%，基于所述复合制品的总重量。25. 权利要求23的复合制品，其中所述聚合物基体源自热塑性或热 固性树脂。26. 权利要求23的复合制品，其中所述聚合物基体是源自环氧树脂 的热固性树脂。27. 权利要求23的复合制品，其呈电路板形式。全文摘要公开了有机-无机混杂纤维和通过电纺技术制备所述纤维的方法。文档编号D01D5/00GK101622382SQ200780051813 公开日2010年1月6日 申请日期2007年11月30日 优先权日2007年2月27日专利技术者K·G·拉古内森, K·J·巴洛格, R·A·蒙塔古, S·D·赫尔林, 洪 李 申请人:Ppg工业俄亥俄公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
有机－无机复合纤维，其包含：　（ａ）有机聚合物相，和　（ｂ）无机聚合物相，　其中使（ａ）和（ｂ）彼此混杂和反应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：SD赫尔林，KG拉古内森，KJ巴洛格，李洪，RA蒙塔古，
申请(专利权)人：PPG工业俄亥俄公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]