氟聚合物纤维及其应用制造技术

提供一种乙烯／四氟乙烯共聚物的高强度纤维，以及要求高强度，即，至少３克／旦的应用，用于在某些领域，例如，缝纫线、牙线和钓鱼线中达到最佳表现。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氟聚合物纤维的纱线和织物构造，其应用，以及某种高强度氟聚合物。
技术介绍
WO 00/44967公开高度氟化的热塑性聚合物在至少450℃的挤出口型温度的熔融纺丝。在实例中给出了全氟化聚合物的例子并获得高强度纤维，例如，其强度高达1.69克/旦，与采用此种聚合物的现有技术熔融纺丝尝试成鲜明对照。U.S.2002/0079610 A1和WO 03/014438公开乙烯-四氟乙烯共聚物在低得多的熔纺温度，但对于此种共聚物来说终归仍旧非常高，的条件下熔融纺丝，生产出的纤维强度甚至比全氟聚合物的纤维还要高。WO 03/014438的实例1、2和3报道的强度分别为1.83克/旦、2.3克/旦和2.44克/旦。公开了由上面描述的方法所获纤维能充分发挥作用的各种不同用途。然而，为了提供在这些领域中某些领域更大的使用价值和推广到另外的领域去使用，就要求强度更高的纤维。
技术实现思路
本专利技术特别值得注意之处在于以高速率生产出细旦/长丝尺寸和沿丝条长度纤度高度均一的更高强度乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)纱线。优选的本专利技术ETFE纱线具有至少约3.0克/旦强度和至少约8的抗张品质。更优选的ETFE纱线是具有至少约3.0克旦强度和小于约19°的X射线取向角的纱线。这些优选纱线的每一种更优选具有至少约3.2克/旦的强度并且构成纱线的ETFE的熔流速率小于约45g/10min，按照ASTM D 3159，采用5kg载荷测定。本专利技术还涉及这些高强度纱线在诸如钓鱼线、缝纫线和牙线、乐器弦、球拍弦、(手术)缝合线、绳索和帘子线，以及网如高尔夫网、足球(门)网、农用网和土工编结网之类的长丝制品中的应用。该纱线由ETFE纤维构成，即，呈连续长丝单丝或复丝纱的形式，或通过将连续长丝纱切断成1/2英寸(1.27cm)～6英寸(15.24cm)长度的短纤维并将获得的短纤维纺成短纤纱。“纤维”在这里使用的含义与任何其它地方的一样，除非另行指出。上面描述的纱的其它制品是包含纱线的织物，所述制品(织物)选自行李箱包面料、帆布，和医疗制品，包括疝气垫、血管移植物、接触皮肤的垫和假肢套的衬里。在这些用途中，纱线的强度可能低至约2克/旦，但优选至少约2.5克/旦，更优选至少约3.0克/旦。本专利技术还提供包含含有上面描述的ETFE纱线的织物的结构以及支撑所述织物的框架。此种结构的例子是选自下列的制品屋面、遮阳篷、天篷、机动车折叠式顶盖，用于游艇、拖车和汽车的苫布，以及家具面料。在这些用途中，纱线的强度优选至少约3.0克/旦。本专利技术还提供包含高度氟化热塑性聚合物的纤维的制品，其中聚合物可以是上面描述的ETFE或者可以是本文稍后将描述并且其中不要求纤维具有高强度的场合用的其它氟化聚合物。此种制品的一个例子是这样的纱线，它包含构成所述纱线的芯的纺织材料单纱，和围绕着所述芯包缠的纱，所述围绕所述芯包缠的纱线包含高度氟化热塑性聚合物的纤维。该芯单纱不同于包缠单纱，可给特定用途要求的复合纱提供高强度。一种优选的芯单纱是玻璃纤维。玻璃纤维包括石英纤维和二氧化硅纤维。包围芯单纱包缠的氟聚合物纱线可以是包芯纺的或者是编结的。另一个例子是包含高度氟化热塑性聚合物纱线和玻璃纤维纱线的织物。包含高度氟化热塑性聚合物纤维的织物具有宝贵的抗燃性能。例如，本专利技术提供一种能通过NFPA 701垂直可燃性试验的火焰自熄织物，所述织物包含含有高度氟化热塑性聚合物的纱线。抗燃性的另一个方面是对配备选自墙壁覆盖物、地毯、家具面料、枕头、垫子罩和窗帘的至少一种用途用布料的密闭区域灭火的方法，包括在所述织物中结合进能有效地使所述织物通过NFPA 701垂直可燃性试验的含高度氟化热塑性聚合物纱线。含高度氟化热塑性纤维的织物可耐受消毒处理，这对于例如医疗用途来说就很重要。该实施方案可描述为一种给织物消除污染的方法，包括对所述织物消毒，所述织物包含含有高度氟化热塑性聚合物的纱线，所述消毒包括对所述织物实施至少一种选自下列的处理用水煮沸、汽蒸，任选地在压热釜中，漂白以及与化学消毒剂接触，所述织物不因所述处理而受到任何损伤。本专利技术还提供一种复合结构，它包含织物和粘结剂基质，其中该织物包含含有高度氟化热塑性聚合物的纱线。此种复合结构包括选自下列的制品印刷电路板增强材料、雷达屏蔽罩、天线罩。粘结剂基质将织物与基质粘合在一起形成一体制品，且粘结剂基质可选自热固性树脂和热塑性树脂。本专利技术另一种实施方案是一种电缆，它包含导电芯和围绕所述芯的套，所述套包含含有高度氟化热塑性聚合物的纱线。具体实施例方式可用于本专利技术的高度氟化热塑性聚合物包括描述在US2002/0079610 A1中的那些。这些包括全氟化聚合物，特别是这样的四氟乙烯(TFE)的共聚物，即，与包括全氟烯烃如全氟乙烯基-烷基化合物、全氟(烷基乙烯基醚)之类共聚单体之间的共聚物或此类聚合物的共混物。术语“共聚物”就本专利技术的目的而言，旨在涵盖在一种聚合物中包含二或更多种共聚单体的聚合物。优选的高度氟化聚合物是由四氟乙烯和全氟(烷基乙烯基醚)如全氟(甲基乙烯基醚)(PMVE)、全氟(乙基乙烯基醚)(PEVE)和全氟(丙基乙烯基醚)(PPVE)当中一种或多种制备的共聚物，以及由四氟乙烯与六氟丙烯制备的共聚物。最优选的共聚物是TFE与1～20mol％全氟乙烯基烷基共聚单体，优选3～10mol％六氟丙烯，或3～10mol％六氟丙烯和0.2～2mol％PEVE或PPVE，以及TFE与0.5～10mol％全氟(烷基乙烯基醚)，其中包括0.5～3mol％PPVE或PEVE，的共聚物。这些聚合物通常被称作FEP和PFA聚合物。除了上面描述的全氟化热塑性四氟乙烯共聚物之外，诸如聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯/三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)和乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)也可以用本专利技术，后者是优选的。此种ETFE是乙烯与四氟乙烯的共聚物，优选包含少量比例一种或多种附加单体以改进共聚物的性质，例如，抗应力开裂性。美国专利3,624,250公开此类聚合物。PVDF和ECTFE可类似地进行改性。作为优选的聚合物，E(乙烯)与TFE(四氟乙烯)之间的摩尔比介于约40∶60～约60∶40，优选约45∶55～约55∶45。该共聚物还优选地包含约0.1～约10mol％至少一种提供包含至少两个碳原子的侧链的可共聚乙烯基单体。全氟烷基乙烯是此类乙烯基单体，其中全氟丁基乙烯是优选的单体。该聚合物的熔点介于约250℃～约270℃，优选约255℃～约270℃。熔点根据ASTM3159的程序测定。按照该ASTM程序，熔点是由热分析仪获得的吸热曲线的峰值。优选的是，本专利技术使用的ETFE的熔流速率(MFR)小于45g/10min，采用5kg载荷，根据ASTM D 3159测定，其中熔体温度规定为297℃。更优选的是，ETFE的MFR(熔流速率)不大于35g/10min，且至少是15g/10min，优选至少是20g/10min。随着MFR因聚合物分子量降低而从35g/10min提高，较高熔体纺丝速率的优点逐渐被因聚合物分子量下降所致强度的降低所抵消，以致在MFR达到45g/10min以后，强度降低的好处超过了生产速率的增加所带来的。随着MFR从20g/10min下降，挤出更为粘稠聚合物的困难增加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含乙烯／四氟乙烯共聚物的纱线，所述纱线的强度至少为约３．０克／旦，且其抗张品质至少约８，所述共聚物的熔流速率小于约４５ｇ／１０ｍｉｎ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：EW托卡斯基，WC乌伊，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]