含有水不溶性纳米纤维和/或微纤维的非织造网，所述非织造网通过静电纺纱过程，使用含有至少两种组分的基于水的溶液而得到，第一组分具有羧酸和/或酸酐官能团，第二组分具有伯和/或仲氨基官能团，当热处理时所述网固化。应用：过滤和分离。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改善的化学和物理稳定性的纳米纤维和含有纳米纤维的网本专利技术涉及由水性聚合物溶液生产纳米纤维，所述纳米纤维具有改善的化学和物理稳定性，用于制造含有纳米纤维的网。本专利技术的目的还有根据所述方法得到的网及其在例如过滤和分离应用中的用途。已说明用于产生纤维形式的ー维纳米结构的多种合成和制造方法。在这些方法中，静电纺纱似乎提供了得到纳米纤维的最简单的方法，该纳米纤维的长度异常长、直径均勻并且比较多样化。与用于产生一维纳米结构的其他方法不同，通过静电纺纱形成薄纤维基于衍生自聚合物溶液的粘弾性射流的单轴拉伸(或伸长)。该技术与用于拉伸微量纤维的エ业过程类似，不同之处在于使用表面电荷之间的静电排斥(而不是机械或剪切力)来连续降低粘弾性射流的直径。与机械拉伸一祥，静电纺纱也是连续过程，并且以高体积生产而著称。描述静电纺纱的操作的第一专利出现在1934年，当时i^ormalas公开了ー种通过利用表面电荷之间的静电排斥用于生产聚合物长丝的设备M。虽然静电纺纱的装配极简单，但是纺纱机械结构相当复杂。当施用高电压(通常为l_30kV)时，喷丝板喷嘴处的聚合物溶液的悬挂的液滴变得高度充电，并且诱导的电荷在表面之上均勻分布。结果是，液滴经历两种主要类型的静电カ表面电荷之间的静电排斥；和外部电场施加的Coulombic力。在这些静电相互作用的作用下，液体液滴变形成为圆锥形物体，通常称为Taylor圆锥。一旦电场的强度已超过阈值，静电力可克服聚合物溶液的表面张力，因此迫使液体射流从喷嘴射出。在充电的射流从喷嘴到收集器的路径期间，发生以下过程射流的拉伸和伸长、溶剂蒸发、聚合物沉淀和射流的固化。如果碰撞收集器的充电的射流为固体，则发生了纳米纤维形成，并且纳米纤维最终作为无规取向的非织造垫沉积 ]。使用熔融的聚合物或溶解于溶剂中的聚合物的溶液，可由静电纺纱生产纳米纤維。优选溶剂静电纺纱，这是由于在纳米纤维产生期间溶剂蒸发的贡献以及由此形成纳米纤维的受控的固化，由于具有较低直径的纤维最佳地通过该技术制备。在溶剂静电纺纱的情况下，还更容易控制静电纺纱特性，例如聚合物溶液的粘度和表面张力。与此相反，在熔体静电纺纱的情况下，由于熔融聚合物的冷却，难以控制熔融聚合物的静电纺纱特性和聚合物固化。关于纳米纤维的静电纺纱的ー些出版物和专利可见例如us 6746517Β2、EP 1326697 B1、US7318853B2、US 7270693B2、US 7179317B2、US 7090715B2、US6924028B2、US 6875256B2、US 6743273B2、US7008465B2、US6746517B2、EP 1326697 Bi、US 6673136B2、EP 1317317 Bi、US7270692B2、EP1317317B1。虽然几乎所有的聚合物在理论上可静电纺纱，并且按需改变用于可静电纺纱的特性，但是仅少量的聚合物在エ业上使用，例如尼龙、聚酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氨酷、聚乳酸，等。纳米纤维的常规静电纺纱主要使用在有机溶剂(例如甲酸、四氢呋喃(THF)、ニ甲基甲酰胺(DMF)、丙酮和醇溶剤)中的聚合物溶液来生产纳米纤维。对于静电纺纱，优选具有低毒性的溶剤，以避免暴露于危险化学品或使之最小化， 以降低在材料处理、加工期间和在最终使用应用期间由该过程和产品的气态排放产生的与健康、安全和环境影响相关的风险。此外，优选不燃性溶剤，以避免着火的风险，特别是在涉及高电荷的静电纺纱过程中，高电荷可导致静电爆炸危险。由于所报道的原因，使用基于水的溶液用于静电纺纱过程的关注正变得重要，并且关于该领域已出版了ー些科技论文 。与其他溶剂相比，基于水的溶液的另ー个优点为较低的成本。关于可施用于静电纺纱过程的聚合物，理论上，可熔融或溶解的所有的聚合物可用于形成纳米纤維；然而，取决于产品的最终应用，聚合物的化学和物理特性是它们的最终应用所关心的事情。当水溶性聚合物用于静电纺纱时，问题在于这样产生的纳米纤维溶胀或可溶干潮湿的条件和/或水中。通过使变为纳米纤维结构的一部分的聚合物交联，从而可改变聚合物納米纤维的化学和物理性质，可克服这一点。交联为公知的反应，其中交联试剂反应并在聚合物链之间形成共价键，以改善例如对热、机械降解和溶剂的抗性。一种这样的实例为使用聚合物(例如聚乙烯醇)和在US2004060269A1中报道的交联剂的基于水的系统。此外，US 7270693B2公开了能改善耐温度、水和湿度的纳米纤维性质的聚合物共混物或聚合物加上交联剂。US 7270693B2还公开了通过使用包含聚丙烯酸、脲醛、三聚氰胺甲醛、酚醛或它们的混合物的交联剂，聚乙烯醇的交联反应。US2004/232068 Al公开了用于过滤的复合材料，该材料在水中溶胀并且该可膨胀材料的至少一部分为超吸收性的。超吸收性材料选自由聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚醇、聚胺等等和它们的组合组成的聚合物組。GB-A-I 394 553涉及在由湿法成网过程制备的网中纤维的粘合。通过加入ー些具有阴离子或阳离子基团的聚合物粘合剂来制备纤維。随后将这些纤维与水混合，其中加入相反的离子基团(阳离子或阴离子基团)的分散体/胶乳，使得当通过常规湿法成网过程制备网吋，这些胶乳在纤维上沉淀，以帮助粘合。由于使用以上提及的化学品(特別是使用水溶性聚合物)可得到相对低程度的交联，这些纳米纤维可具有相对有限的エ业应用，特别是在过滤和分离中。与通过溶剂静电纺纱生产的纤维相比，具有低交联度的这种纳米纤维在水和/或潮湿环境中经历溶胀现象； 纳米纤维的这种行为导致降低通过过滤系统的流动和纤维结构和形态的形变。这种纤维还具有有限的温度抗性；这一点由以上提及的參考文献的权利要求之一可显而易见，其中报道了温度抗性为140° F或60°C。所公开的专利技术涉及用于纳米纤维生产的基于水的聚合物溶液的开发，通过改善在纳米纤维状态下聚合物的交联度或交联性，纳米纤维的性质得到改善。我们已发现，通过与在形成纳米纤维组成部分的聚合物链之间的分子间离子相互作用一起协同作用，可改善纳米纤维的热性质。特別是，已观察到，通过含有两种聚合物或聚合物和添加剂的混合物(其中ー种具有酸性官能团而另ー种具有碱性官能团)的溶液的静电纺纱得到的纳米纤维显示关于热和机械稳定性的強烈改善。认为这种改善是由于在酸性和碱性官能团之间发生的强离子相互作用所致，如实施例7中所述。还已观察到，仅离子相互作用不能显著改善纳米纤维对溶剂的抗性；特別是，对水的抗性。这种行为是由于离子官能团高度亲水和容易水解的事实。为了由水溶性聚合物系统生产具有离子行为并且也不溶于水的纳米纤維，已开发了也能彼此反应以形成高度交联的纳米纤维的离子聚合物的共混物。我们已发现，当在纳米纤维状态下热处理吋，由与添加剂或具有伯或仲(或两者) 氨基官能团(碱性)的聚合物共混的具有羧酸官能团(酸性)的水溶性聚合物生产的纳米纤维具有高度反应性。通过红外谱图已证明，含有以上报道的官能团的纳米纤维的热处理通过氨解反应在聚合物链之间产生酰胺键。更详细地说，已观察到，通过热处理形成酸酐官能团的倾向性高的具有羧酸官能团的聚合物对于氨解反应更具反应性。通过对在高于140°C的温度下热处理的聚羧酸纳米纤维的红外谱图分析，已观察到形成酸酐官能本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：D·方蒂尼，S·查万，T·克拉维罗，
申请(专利权)人：阿斯特罗姆公司，
类型：发明
国别省市：
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