填充聚合物纤维及其生产方法、用途与含有这样一些纤维的组合物技术

本体含有添加剂的填充聚合物纤维，这种填充聚合物纤维的杨氏模量高于非填充聚合物纤维，所述的添加剂含有一些无机添加剂，它们具有至少一个亚微米尺寸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及纤维领域，更具体地涉及一种填充聚合物纤维。这些聚合物纤维应用于许多领域。例如可以提到M.Jambrich和P.Hodul的题为《聚丙烯纤维的纺织应用》一文，该文章已编入《聚丙烯A-Z参考资料》(Polypropyléne an A Z reference)书中，该书是J.Karger-Kocsis编辑、1999年Kluwer Academic出版社出版的。这些聚合物纤维由于其固有的特性而单独使用，或它们与加入各种基材(无机物、聚合物等)中的其它材料、其它纤维合并使用，主要是为了增强功能。此外，这些纤维用于生产各种形式的产品纱、织物、垫、单向性产品等。而且，还需要具有良好机械性能的聚合物纤维。文件US6331265披露了一种借助3％加到聚丙烯本体中的碳纳米管的填充聚丙烯纤维。这些碳纳米管长约1μm，直径1-50nm。该填充聚丙烯纤维的支数是1分特、高韧度，杨氏模量高于非填充聚丙烯纤维。已提出这种纤维用作砂浆、混凝土或水泥浆的增强材料。实际上难以获得高纯度的碳纳米管。事实上，一些催化剂残余物可能构成能使最后纤维性能降低的微米大小的杂质。此外，难以生产大量的碳纳米管，这反映在纤维的成本中。另外，在实验室条件下已生产出这种填充聚合物纤维，没有考虑到工业上的约束条件，特别是在可靠性和产量方面。因此，提出的生产方法对于工业生产是不能实施的。本专利技术提出一种聚合物纤维，它具有良好机械性能，特别是高杨氏模量，同时还易于实现工业规模生产。为此，本专利技术的第一个目的是本体含有添加剂的填充聚合物纤维，这种填充聚合物纤维的杨氏模量高于非填充聚合物纤维，这些添加剂含有一些具有至少一个亚微米尺寸的无机添加剂。一种聚合物和本专利技术的具有至少一个亚微米尺寸的无机添加剂组合能够得到一种纤维，它的杨氏模量相对于以相同聚合物为基的非填充纤维是增加的。此外，本专利技术的无机添加剂实际上易于获得或易于合成，如必要也易于纯化。这些添加剂还具有不太昂贵的优点。本专利技术纤维的生产与工业需求是一致的。在本申请中，本专利技术的亚微米尺寸(dimension submicronique)应该理解是无机添加剂取平均值的亚微米尺寸。例如亚微米尺寸相应于直径或厚度。在本申请中，术语纤维是广义定义的。在没有添加其它形容词或详细说明时，术语纤维表示非牵伸纤维(固定段)和牵伸纤维(一次或多次)。该纤维表示纱或单细丝，也表示彼此相同或不同的多根细丝集合(织物纤维类)。该纤维可以是连续的或切断的，是短的或长的。有利地，无机添加剂的亚微米尺寸可以小于500nm，优选地小于100nm。无机添加剂可以是球、杆状或层状类的结构。当然，可以设想具有不同结构的添加剂的组合。优选地，这些无机添加剂的形状因子(facteur de forme)大于5，优选地大于50。可以提到，该形状因子定义为最大尺寸与最小尺寸的比。高形状因子确保了高韧度，本专利技术添加剂的大尺寸与该纤维的轴基本平行时尤其如此。无机添加剂可以是金属氧化物或粘土。在这些金属氧化物中，可以列举氧化铝、氧化钡、氧化钛、氧化锆、氧化锰、滑石、氧化镁和碳酸钙。这些粘土可以是层状的，即片状或纤维状。这些无机添加剂可以包括可剥离层状粘土，它优选地选自合成或天然页状硅酸盐、蒙皂石粘土(argiles smectites)，例如蒙脱石、绿脱石、贝得石、锂蒙脱石、皂石、锌蒙脱石、蛭石和等效物，以及麦羟硅钠石、水羟硅钠石、斯皂石、埃洛石、铝酸盐氧化物、水滑石和等效物。优选地，这些粘土的表面负电荷是每100克所述添加剂为至少20毫当量，优选地至少50毫当量，更优选地50-150毫当量。因此，可以使用在矿物内，例如在粘土薄层之间能吸收的有机分子对这些粘土进行改性，这样能它们剥落。虽然粘土可能具有任何的阳离子交换容量，然而优选的是粘土被合理剥落。优选地，这些无机添加剂可以选自蒙脱石和勃姆石。勃姆石是氧化铝一水合物Al-O-OH基的。例如勃姆石呈棒状。蒙脱石具有可剥落的薄层，并且可以均匀地分配在本专利技术的填充聚合物纤维中。蒙脱石和勃姆石还具有特别高的杨氏模量，高于100GPa。可以使用至少一种下述试剂使这些无机添加剂表面改性阳离子表面活性剂、两性试剂、脂族、芳族或芳基脂族胺衍生物、膦和硫化物，优选地铵、或锍盐。这些试剂用作片状粘土的泡胀剂。此外，这些试剂还有利于本专利技术无机添加剂的分散。还可以使用粘附促进剂对这些无机添加剂进行改性，该粘附促进剂优选地是有机硅烷化合物，更优选地是硅烷、氨基硅烷、乙烯基硅烷及其混合物。以纤维总重量计，无机添加剂的重量含量优选地低于10％，更优选地低于5％。该填充聚合物纤维可以是聚合物基的，该聚合物例如选自聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚丙烯腈和聚乙烯醇及其共聚物。有利地，该填充聚合物纤维可以是一种填充聚烯烃纤维，例如聚乙烯或聚丙烯，更优选地是填充聚丙烯。该纤维还可以含有聚烯烃和有极性官能团的聚烯烃的混合物，该聚烯烃优选地是马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯基吡咯烷酮、苯乙烯-甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯或乙酸酯接枝聚烯烃，以填充聚合物纤维总重量计，具有极性官能团的聚烯烃重量含量优选地低于10％，更优选地低于5％。具有极性官能团的聚烯烃可以在合成前后进行接枝。合成后接枝有利于待纺纱混合物分散以及纤维拉长。为了更大地提高杨氏模量，可以限制具有极性官能团的聚烯烃的百分数。该填充聚合物纤维的纤度(titre)是0.5-10分特(dtex)，更优选地是0.5-2分特。使用相对小截面的纤维(单丝)可以达到在复合材料中特别有利的增强效果。本专利技术填充聚合物纤维的截面不必是圆形的，可以具有不规则的形状或多叶片的形状。本专利技术的填充聚合物纤维的韧度等于非填充纤维韧度的至少80％。在一个特别有利的具体实施方式中，该填充聚合物纤维具有至少4cN/分特的高韧度，优选地至少5cN/分特，非常优选地至少7cN/分特，特别地8-9cN/分特。通过以适当方式调节纺丝和牵伸方法可以达到这个韧度范围。作为实例，可以特别地选择具有适当分子量分布的基本聚烯烃材料。该填充聚合物纤维在其表面上优选地含有一种胶料，该胶料含有胺或聚胺、磷或聚磷的化合物，更优选地脂肪链-基的磷酸酯。使用胶料对该纤维暴露表面进行简单改性，能够有效而持久地改善纤维与水凝性材料之间的相互作用。使用一种或多种提供有助于纺丝功能的涂胶剂，可以使该聚合物纤维的表面性质改进。有助于纺丝功能在于有利于在至少一个纺丝段中形成聚合物纤维特别地涉及润滑这些纤维(在这个阶段为单丝)，以改善在生产的不同阶段的运输设备操作，将纤维携带的静电荷降到最低。例如，可以选择下述产品Schill&Seilacher以商品名SILASTOLCut 5A和Cut 5B、Dr Boehme以商品名SYNTHESIN 7292、Cognis以商品名KB 144/2、Cognis以商品名STANTEX S6077和Cognis以商品名STANTEX S6087/4销售的产品。在该纤维上的胶料量是以纤维干重计0.05-5重量％干物质。对于水硬性基质的应用，该胶料还提供水硬粘结料基组合物的可湿性功能，促进与水硬性基质粘着的功能，和对纤维-水泥复合物赋予进一步改善机械性能的功能。水硬粘结料基组合物的可湿性功能在于有利于聚合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
本体含有添加剂的填充聚合物纤维，这种填充聚合物纤维的杨氏模量高于非填充聚合物纤维，其特征在于这些添加剂含有具有至少一个亚微米尺寸的无机添加剂。

【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：G卡多雷特，R莫拉特，C比安奇，
申请(专利权)人：圣戈班建筑材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]