由非交联的醇酸低聚物制成的纤维和非织造材料制造技术

本发明专利技术公开了由玻璃化非交联的醇酸低聚物产生的制品。所述制品包括纤维、非织造材料、由非织造材料制成的制品，例如尿布、擦拭物、妇女卫生制品、消毒盖布、净化衣、床单和绷带。本发明专利技术还公开了用于制备由非交联的醇酸低聚物组成的制品的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开一般涉及由非交联的醇酸低聚物制成的制品。更具体地讲，本公开涉及由非交联的醇酸低聚物玻璃化形成的纤维、形成这些纤维的方法、以及由这些纤维制成的非织造制品。
技术介绍
非织造制品可由合成纤维制成，所述合成纤维基本上由三类不同的材料组成热塑性树脂、热固性树脂和交联醇酸树脂。非织造制品最常见地通过由热塑性树脂组成的纤维制成。热塑性树脂诸如尼龙、聚苯乙烯、聚异丁烯酸甲酯、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)和聚三氟氯乙烯是高分子量聚合物，它们当加热时熔融成柔软的可塑材料，并且当冷却时凝固成坚硬的晶体或玻璃态。热塑性树脂可反复经历这种熔融过程，使得它们能够回收利用或再成型成不同的形状。热塑性树脂可溶于某些溶剂中，如邻氯酚、矿物油和苯。虽然热塑性纤维具有良好的机械特性如强度和可再利用性，热塑性塑料的固有特性使得这些纤维非常难以加工。在纤维形成期间，加热高分子量热塑性塑料以产生非常高粘度的熔体。例如，热塑性塑料熔体的典型粘度范围为约300kg HT1iT1至约ZOOOkgnr1iT1,这是当以小于IOiT1的剪切速率测量的结果。随后将这种熔体纺成纤维。为了将所述熔体纺丝，需要能够泵送并运送非常粘稠的材料(例如高功率挤出机)的特殊设备。所述纺丝也必须在非常高的温度下运行以使所述粘稠的熔体流动。此外，热塑性树脂的高粘度熔体限制了所得纤维的特性。例如必须由低粘度熔体(例如远小于约200kg HT1S'通常甚至低于IOkg ι )制成的超细纤维(即，直径小于约10 μ m的纤维)不能使用传统的热塑性材料进行加工，除非将它们加热到非常高的温度(例如高于熔融温度超过100°C)。由热塑性塑料形成的低粘度熔体将使此类高温成为必需，所述热塑性聚合物自身可经受热降解。此外，常规的热塑性树脂通常来源于高成本的石油基原料。传统上非织造制品已经较少地通过由热固性树脂组成的合成纤维制成。热固性树脂例如苯酚、甲醛、脲甲醛和环氧化物是高分子量聚合物，它们通过固化不可逆地转化成不可熔化的和不溶解的聚合物网状物。固化是指通过聚合物链的交联韧化或硬化聚合物材料。交联是使一条聚合物链与另一条聚合物链连接的过程。在固化之前，热固性材料通常是液体或可塑的材料，并且以可被纺成纤维的单体和低聚体的反应性混合物形式存在。与热塑性塑料相比，由热固性树脂制成的纤维具有优异的尺寸稳定性及耐热和耐化学品性。不像热塑性树脂，不能再加工或回收利用由热固性树脂制成的纤维。由热固性树脂制成的纤维的其他缺点包括在加工期间释放不可取的和通常毒性的烟雾、在纤维形成期间难以控制固化、以及与石油基原料相关联的闻成本。最近，已经通过由交联醇酸树脂组成的纤维制成了非织造制品。醇酸树脂是具有酯交联键的聚合物网状物，所述酯交联键由多元醇与多官能酸、酸酐、或多官能酸和酸酐的混合物的缩合反应形成。固化时，醇酸树脂表现出热固性树脂的性能特征。不像由常规的热塑性塑料组成的纤维例如聚烯烃，由交联醇酸树脂组成的纤维具有以下优点高表面能和可润湿性，并且是环境可降解的以及化学上可回收利用的。此外，可将交联醇酸树脂纺成超细纤维。然而，交联醇酸树脂纤维的形成需要在高温下加工以及附加的交联步骤，这两项都可能是不可取的。专利技术概沭本文公开了由纤维制成的制品，所述纤维由非交联的醇酸低聚物的玻璃化制成。所述非交联的醇酸低聚物当液化时具有约O. Ikg m_1s_1至约ZOkgnT1SH的粘度。所述纤维基本上不含水，其具有小于约200 μ m的当量直径和为当量直径的至少约20倍的纵向尺寸。所述纤维任选地包含一种或多种添加剂例如聚合物、表面活性剂、增塑剂、着色剂、染料、颜料、以及它们的混合物。所述制品可包括非织造材料和由非织造材料制成的制品，例如尿布、擦拭物、妇女卫生产品、消毒盖布、净化衣、床单和绷带。本专利技术的另一方面是生产非交联的醇酸低聚物纤维的方法。在这种方法中，通过加热液化非交联的醇酸低聚物以形成具有约O. Ikg IrT1S4至约20kg IrT1S4的粘度的熔体。所述熔体经历泵送并通过模头纺丝(不引起交联)以形成熔融纤维。最后，通常通过冷却将熔融纤维玻璃化(不弓I起交联)。对于本领域的技术人员来讲，通过阅读以下结合附图所作的专利技术详述、实施例和所附权利要求，专利技术的附加特征可变得显而易见。附图概沭附图是用扫描电镜拍摄得到的由非交联的醇酸低聚物组成的纤维的图像。图像显示纤维具有在约10 μ m至约20 μ m范围内的当量直径。专利技术详述现已发现可通过玻璃化低分子量的非交联醇酸低聚物形成纤维。这些水稳定的纤维具有令人惊讶的小直径，这使产生的产物具有高不透明度、柔韧性、良好的液体吸适量、柔软性和强度。此外，在适中温度下可不用高能量传输装置(例如挤出机)加工本专利技术的纤维，并且不需要附加的交联步骤。多种低分子量材料不能够产生高品质纤维，或甚至不能产生任何纤维。例如，熔融的蜡是低分子量的，但是不能被纺成纤维。在纤维纺丝期间，熔体中的聚合物必须彼此接触以防止分裂成小滴。多种低分子量材料不能用于形成纤维，因为它们不满足防止小滴形成所需的粘度和内聚力要求。虽然一些低分子量材料(例如蔗糖)由于强氢键相互作用的存在可被纺成纤维，所得纤维趋于是非常吸湿的并且是水溶性的。因此，这一点是相当意料不到且令人惊讶的具有良好机械特性如强度的纤维能够由低分子量的非交联醇酸低聚物形成。本专利技术的纤维是可能的，因为醇酸低聚物的独特化学结构，它是具有酯键的低分子量材料。如本文所用，“醇酸低聚物”是由多元醇与多官能酸、酸酐、或多官能酸和酸酐的混合物缩合产生的化合物，缩合形成的产物具有至多约10，优选至多约7，更优选至多约5 (例如约4)个单体单元和/或小于约3000g/mol，优选小于约2000g/mol，更优选小于约1000g/mol的分子量。因为醇酸低聚物的低分子量，它们可液化成低粘度熔体(例如小于约20kg HT1s-1X醇酸低聚物“熔体”通过加热醇酸低聚物直至出现液体状态来形成。然后将这种低粘度熔体纺成纤维。不期望受任何特定理论的约束，据信醇酸低聚物本身具有足够的氢键以在纺丝期间提供熔体中的充分完整性，同时形成水稳定的产物。低粘度熔体允许使用比用高粘度熔体纺丝纤维需求更低的加工条件纤维来纺丝纤维。不像例如常规的热塑性塑料，可在相对低的温度下(例如小于200°C )通过简单的喷丝头将非交联的醇酸低聚物纺成纤维，不需要挤出机的辅助。此外，低粘度熔体允许在纺丝前容易地加入添加剂，不需要依靠混合挤出机。此外，这种低粘度熔体能够产生极小直径的纤维(S卩，超细纤维)，导致材料具有高不透明度、柔韧性、良好的液体吸适量、柔软性和强度。相比之下，典型的极性聚合物如聚酯(例如在美国专利公开6，562，938中公开的纤维)和聚酰胺非常难以形成超细纤维，这是由于它们的高熔融温度及其熔体的高粘度(例如在IOiT1或更低的剪切速率下测得的大于300kg HT1s-1的粘度)。非交联的醇酸低聚物纤维的其他有利特性包括高表面能和可润湿性，以及通过改变使用的醇酸低聚物的组成和通过将添加剂混入熔体中来定制纤维特性的能力。此外，本专利技术的纤维比由交联醇酸树脂形成的纤维更加可塑和可变形。此外，非交联的醇酸低聚物纤维由可生物再生的材料组成，其提供了对石油基原料的发展前景光明的供选择替代方案，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：野田勇夫，W·M·小艾伦，
申请(专利权)人：宝洁公司，
类型：
国别省市：