溶液纺丝聚酰胺纳米纤维非织造织物制造技术

公开了一种聚合物、其应用和制造纳米纤维非织造产品的方法，其包括：提供可纺丝的聚酰胺聚合物组合物，其包括聚酰胺在适当溶剂中的溶液，其中该聚酰胺具有30‑300的相对黏度；大于1gm/m

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】溶液纺丝聚酰胺纳米纤维非织造织物优先权声明本国际申请基于2016年6月10日提交的标题为“Solution-SpunPolyamideNanofiberNonwovens”(溶液纺丝聚酰胺纳米纤维非织造织物)的美国临时申请序列No.62/348,462和2016年6月10日提交的标题为“PolyamideNanofiberNonwovens”(聚酰胺纳米纤维非织造织物)的美国临时申请序列No.62/348,524，在此要求其优先权并将其公开内容通过引用并入本文中。
本专利技术涉及用于空气过滤的聚酰胺纳米纤维非织造织物，用于服装和包装的透气织物以及其他应用。
技术介绍
本
已知包括纳米纤维和微纤维的聚合物膜，并用于包括与过滤介质和服装连接的各种目的。用于形成细微多孔聚合物结构的已知技术包括干凝胶和气凝胶膜形成，静电纺丝，熔喷，以及具有旋转喷丝头的离心纺丝和使用推进剂气体通过细通道挤出的两相聚合物。卢斯滕贝格(Lustenberger)的，标题为“NanofiberFilteringMaterialforDisposable/ReusableRespirators”(用于一次性/可重复使用的呼吸器的纳米纤维过滤材料)的美国专利申请公布No.US2014/0097558A1大体涉及制造过滤介质(例如个人防护设备口罩或呼吸器)的方法，其结合了静电纺丝工艺在凸模上形成纳米纤维，其例如可以是人脸的形状。再参见卢斯滕贝格(Lustenberger)的标题同为“NanofiberFilteringMaterialforDisposable/ReusableRespirators”(用于一次性/可重复使用的呼吸器的纳米纤维过滤材料)的美国专利申请公开No.US2015/0145175A1。应急传感器技术(EmergentSensorTechnologies)的WO2014/074818A2公开了用于从液体中选择性过滤目标化合物或元素的纳米纤维网和干凝胶。还描述了用于形成纳米纤维网和干凝胶的方法，用于使用纳米纤维网和干凝胶处理液体的方法，和用于使用纳米纤维网和干凝胶分析目标化合物或元素的方法。乐斯菲斯服装公司(TheNorthFaceApparelCorp.)的WO2015/003170A2涉及由超细纤维网构成的非织造织物，即具有纳米级或微米级范围直径的纤维，用于具有例如具有透气性的预定程度的防水性或具有透气性的预定程度的防风性的物品中。乐斯菲斯服装公司(TheNorthFaceApparelCorp.)的WO2015/153477A1涉及纤维结构，该纤维结构适用于作为用于绝缘或垫料的填充材料，包括：包括预定纤维长度的主纤维结构；次纤维结构，该次纤维结构包括沿主纤维的长度间隔开的多个相对较短的环。在列举出的用于形成纤维机构的技术中包括静电纺丝、熔喷、熔体纺丝和离心纺丝。参见第18页第8-12行。记载的产品模仿鹅绒，具有550-900范围的充绒量。(第40页第9-13行)唐纳森公司(DonaldsonCompanyInc.)的US7008465涉及可清洁的高效过滤介质结构及用途。公开了具有纳米纤维层的过滤结构和系统，该纳米纤维层包括具有约3×10-7至6×10-5gm/cm2的基重的聚合材料。虽然提出了各种技术和材料，但传统产品在制造成本、可加工性和产品性能方面还有许多需要改进的地方。
技术实现思路
本文公开了制备纳米纤维非织造织物产品的方法，其包括：提供可纺丝的聚酰胺聚合物组合物，其包括在适当溶剂中的聚酰胺的溶液，其中该聚酰胺具有30-300的相对黏度；将聚酰胺聚合物组合物溶液纺丝成多个纳米纤维，该多个纳米纤维具有小于1000纳米的平均纤维直径；并将该纳米纤维形成为所述非织造产品，从而其具有小于1000纳米的平均纳米纤维直径。优选地，非织造产品是选自下列工艺的溶液纺丝：(i)使用旋转喷丝头的离心纺丝或(ii)二相推进剂气体纺丝，其包括将液体形式的聚酰胺聚合物组合物与加压气体一起通过形成纤维的通道挤出。适当的溶剂包括甲酸、硫酸、三氟乙酸，六氟异丙醇(HFIP)和包括间甲酚的酚。特别优选的聚酰胺包括：尼龙6,6以及尼龙6,6与尼龙6的共聚物、共混物和合金。其他实施例包括包含有尼龙6,6或尼龙6或具有上述重复单元的共聚物的或由尼龙6,6或尼龙6或具有上述重复单元的共聚物制备的尼龙衍生物、共聚物、共混物和合金，包括但不限于：N6T/66、N612、N6/66、N11和N12，其中“N”表示尼龙。在这里，“N”在有或没有编号的情况下互换使用，本领域的技术人员将认识到尼龙的意思。另一优选的实施例包括高温尼龙和包含其的共混物、衍生物或共聚物。此外，另一优选的实施例包括由长链二元酸制备的长链脂肪族聚酰胺，和包含其的共混物、衍生物或共聚物。聚酰胺的相对黏度的优选范围包括：35-300、40-255、35-100、35-55和40-52.5。优选的基重包括大于1gm/m2。参考示出本专利技术的纳米纤维非织造织物的图1A、1B、2A、2B理解本专利技术。图1A示出了低放大倍率下示例3和4的纳米纤维非织造织物，而图1B示出了更高放大倍率的相同产品。图1A和1B的产品由具有51的相对黏度的尼龙聚酰胺制成，并且该产品具有288纳米的平均纳米纤维直径。图2A和2B是有由具有42的相对黏度的材料制成的示例1和2的产品的相似显微照片，并且该产品具有302纳米的平均纤维直径。产品了展现了令人惊讶的过滤效率。虽然宏观结构相对致密，但产品的透气性值特别令人惊讶，因为产品保持对空气可渗透。从而本专利技术的产品特别适合于过滤、服装和包装中的应用，以下对这些性能起重要作用的领域进行了详细描述。附图说明以下参考附图详细描述了本专利技术，其中相同的标号表示相同的部件，并且其中：图1A是由具有51的相对黏度的尼龙6,6制成的纳米纤维非织造产品在570X放大倍率下的显微照片；图1B是图1A的产品在20,500X放大倍率下的显微照片；图2A是由具有42的相对黏度的尼龙6,6制成的纳米纤维非织造产品在560X放大倍率下的显微照片；图2B是图2A的产品在22,000X放大率下的显微照片；图3是离心纺丝装置和纤维分配系统的示意透视图；图4是图3的装置的示意图；图5是与本专利技术有关可用的两相推进剂气体纺丝系统的示意图；图6详细描述了示例1的结果，特别是，图6A是纤维直径对计数的曲线图；图6B是示出过滤效率的柱状图；图6C是示出过滤效率测试观察到的压降的柱状图；以及图6D是透气性的柱状图；图7详细描述了示例2的结果，特别是，图7A是纤维直径对计数的曲线图；图7B是示出过滤效率的柱状图；图7C是示出过滤效率测试观察到的压降的柱状图；以及图7D是透气性的柱状图；图8详细描述了示例3的结果，特别是，图8A是纤维直径对计数的曲线图；图8B是示出过滤效率的柱状图；图8C是示出过滤效率测试观察到的压降的柱状图；以及图8D是透气性的柱状图；图9详细描述了示例4的结果，特别是，图9A是纤维直径对计数的曲线图；图9B是示出过滤效率的柱状图；图9C是示出过滤效率测试观察到的压降的柱状图；以及图9D是透气性的柱状图。具体实施方式仅为说明的目的，以下结合附图详细描述本专利技术。本专利技术限定在所附的权利要求中。本文使用的术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米纤维非织造产品，所述纳米纤维非织造产品包括具有30‑300的相对黏度的聚酰胺，所述聚酰胺纺丝成平均直径小于1000纳米，基重大于1gm/m2的纳米纤维，并形成所述非织造产品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.10 US 62/348,462;2016.06.10 US 62/348,5241.一种纳米纤维非织造产品，所述纳米纤维非织造产品包括具有30-300的相对黏度的聚酰胺，所述聚酰胺纺丝成平均直径小于1000纳米，基重大于1gm/m2的纳米纤维，并形成所述非织造产品。2.根据权利要求1所述的纳米纤维非织造产品，其特征在于，所述聚酰胺是尼龙6,6。3.根据权利要求1所述的纳米纤维非织造产品，其特征在于，所述聚酰胺是尼龙6,6与尼龙6的共聚物、或共混物或合金。4.根据权利要求1所述的纳米纤维非织造产品，其特征在于，所述聚酰胺是高温尼龙(“HTN”)。5.根据前述权利要求中任一项所述的纳米纤维非织造产品，其特征在于，所述聚酰胺是长链脂肪族尼龙，例如N6、N6T/66、N612、N6/66、N11、N12以及类似物，其中“N”表示尼龙。6.根据前述权利要求中任一项所述的纳米纤维非织造产品，其特征在于，所述纳米纤维非织造产品具有小于10CFM/ft2的5GSM归一化透气性值。7.根据前述权利要求中任一项所述的纳米纤维非织造产品，其特征在于，所述纳米纤维非织造产品具有3-8CFM/ft2的5GSM归一化透气性值。8.根据前述权利要求中任一项所述的纳米纤维非织造产品，其特征在于，所述纳米纤维非织造产品具有3-7CFM/ft2的5GSM归一化透气性值。9.根据前述权利要求中任一项所述的纳米纤维非织造产品，其特征在于，所述纳米纤维非织造产品具有3.4-7.2CFM/ft2的5GSM归一化透气性值。10.根据前述权利要求中任一项所述的纳米纤维非织造产品，其特征在于，所述聚酰胺具有35-255的相对黏度。11.根据前述权利要求中任一项所述的纳米纤维非织造产品，其特征在于，所述聚酰胺具有35-55的相对黏度。12.根据前述权利要求中任一项所述的纳米纤维非织造产品，其特征在于，所述聚酰胺具有35-50的相对黏度。13.根据前述权利要求中任一项所述的纳米纤维非织造产品，其特征在于，所述聚酰胺具有40-52.5的相对黏度。14.根据前述权利要求中任一项所述的纳米纤维非织造产品，其特征在于，所述纳米纤维具有100-500纳米的平均直径。15.根据前述权利要求中任一项所述的纳米纤维非织造产品，其特征在于，所述纳米纤维具有200-400纳米的平均直径。16.根据前述权利要求中任一项所述的纳米纤维非织造产品，其特征在于，所述纳米纤维具有250-325纳米的平均直径。17.根据前述权利要求中任一项所述的纳米纤维非织造产品，其特征在于，所述非织造产品具有30GSM或更小的基重。18.根据前述权利要求中任一项所述的纳米纤维非织造产品，其特征在于，所述非织造产品具有1-30GSM的基重。19.根据前述权利要求中任一项所述的纳米纤维非织造产品，其特征在于，所述非织造产品具有3-30GSM的基重。20.根据前述权利要求中任一项所述的纳米纤维非织造产品，其特征在于，所述非织造产品具有3-15GSM的基重。21.根据前述权利要求中任一项所述的纳米纤维非织造产品，其特征在于，所述非织造产品具有4-10GSM的基重。22.根据前述权利要求中任一项所述的纳米纤维非织造产品，其特征在于，所述非织造产品基本上由所述成分组成。23.根据前述权利要求中任一项所述的纳米纤维非织造产品，其结合在过滤介质中。24.根据权利要求1-23中任一项所述的纳米纤维非织造产品，其结合在透气织物中。25.根据权利要求1-23中任一项所述的纳米纤维非织造产品，其结合在服装中。26.根据权利要求1-23中任一项所述的纳米纤维非织造产品，其结合在鞋类中。27.根据权利要求1-23中任一项所述的纳米纤维非织造产品，其用作声音阻尼层。28.根据权利要求1-23中任一项所述的纳米纤维非织造产品，其结合在医用绷带或医用植入物中。29.一种制备纳米纤维非织造产...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·P·斯库茨，WS·容，S·E·奥斯本，C·A·特拉斯克，
申请(专利权)人：奥升德功能材料运营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US