熱固性和熱塑性纖維及其通過uv固化的制備方法
【專利摘要】在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及制備熱固性或熱塑性聚合物纖維的方法，所述方法包括以下連續(xù)步驟：(i)提供單體或低聚混合物，其中所述單體或低聚混合物包含通過輻射聚合的單體或低聚體；(ii)任選地加熱或冷卻所述單體或低聚混合物以便獲得最佳粘度；(iii)通過噴絲頭、模頭或任何其它噴嘴類型來泵送所述單體或低聚混合物；和(iv)在室溫下用輻射源輻射所述單體或低聚混合物，其中形成所述熱固性或熱塑性聚合物纖維。
【專利說明】熱固性和熱塑性纖維及其通過UV固化的制備
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明提供用于制備熱固性和熱塑性聚合物纖維的工藝，所述工藝使用紫外固化技術(shù)并且提供根據(jù)本發(fā)明的工藝制備的包封的、可生物降解的、可再生的功能性聚合物纖維。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代纖維工業(yè)是一項(xiàng)巨大的產(chǎn)業(yè)并且纖維可見于多種應(yīng)用。聚合物纖維構(gòu)成世界纖維市場的最大部分并且被用于制備紗、線、針織或織造布料、非織造布料，例如毛巾、尿布、工業(yè)服裝、醫(yī)療和保健服裝或過濾服裝。
[0003]根據(jù)當(dāng)聚合物纖維暴露于熱時(shí)的行為來定義，聚合物纖維主要有兩類:熱塑性和熱固性纖維。通常在第一步驟中生產(chǎn)熱塑性聚合物，然后在后續(xù)工藝中制成產(chǎn)品。當(dāng)加熱時(shí)，熱塑性材料軟化并且可成形。當(dāng)處于該軟化(熔化)狀態(tài)時(shí)，聚合物熔體可以成形或成型。當(dāng)冷卻至顯著低于它們的軟化點(diǎn)時(shí)，它們變得堅(jiān)硬并且可用作成形物品。通過將該類型的聚合物再加熱和再成型或形成新物品，可將其容易地回收。相比之下，熱固性聚合物受熱后不會熔化，無法在任何程度上成型或形成并且在進(jìn)一步加熱時(shí)將會分解。熱固性聚合物是由彼此不可逆交聯(lián)的聚合物鏈制成的，因此形成三維(互聯(lián)的)聚合物結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的形成工藝稱為固化。可通過加熱，或通過化學(xué)反應(yīng)或諸如紫外輻射的輻照來完成固化。固化的熱固性聚合物是熱固性的。因此，在熱固性材料固化后，它無法熔化和再成型。熱固性聚合物的實(shí)例包括Bakelite、Formica和強(qiáng)力膠。在化學(xué)上,可將熱塑性聚合物視為熱固性聚合物的子類，但交聯(lián)等于零。
[0004]過去30年來，對環(huán)境的關(guān)注逐漸增加，并且正在進(jìn)行對削減揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)排放的立法，這已經(jīng)成為輻射固化涂料發(fā)展背后的主要推動(dòng)力。包括紫外(UV-固化)和電子束(EB)固化技術(shù)在內(nèi)的輻射固化現(xiàn)在被越來越多地用于各種應(yīng)用，因?yàn)樵撉鍧嵑途G色技術(shù)與其它傳統(tǒng)的固化方法相比產(chǎn)率增加?，F(xiàn)在通常將該技術(shù)用于實(shí)施保護(hù)性涂料、`清漆、印刷油墨和粘合劑的迅速干燥，以及用于產(chǎn)生微電路和印刷板的生產(chǎn)中所需的高清晰度圖像。因此，輻射固化的使用可用于聚合和提供迅速的化學(xué)反應(yīng)、空間分辨率、環(huán)境溫度操作、無溶劑配制物和低能量消耗。
[0005]與纖維相關(guān)的UV固化技術(shù)的應(yīng)用之一是光學(xué)玻璃纖維的UV涂料。通常在此類纖維上涂布兩層UV涂料:內(nèi)部軟涂料和外部硬涂料。此類涂料往往是彩色的，以便區(qū)分不同類型的玻璃纖維。盡管要著色，UV涂覆生產(chǎn)線產(chǎn)量很大，允許在通常高于35m/秒(2100m/分鐘)的高速下進(jìn)行玻璃的兩階段涂覆。
[0006]由液體狀態(tài)生產(chǎn)纖維形式的工藝被稱為纖維紡絲?；纠w維紡絲工藝有相當(dāng)多的變體。最常見的變體被稱為熔體紡絲，顧名思義，熔體紡絲意指由聚合物熔體生產(chǎn)纖維。對于非可熔化的聚合物(在熔點(diǎn)以下降解)，應(yīng)用溶液紡絲。在此僅提及三種重要類型的纖維溶液紡絲工藝:干法紡絲、濕法紡絲和干噴濕法紡絲。在干法紡絲工藝中，將聚合物溶液擠出至蒸發(fā)氣流中。在濕法紡絲工藝中，將溶液射流擠出至沉淀性的液體介質(zhì)中。在干噴濕法紡絲中，擠出的溶液穿過空氣隙，然后進(jìn)入凝固浴。下面提供了更詳細(xì)的描述:
[0007]熔體紡絲。將纖維形成材料在高于它的熔點(diǎn)(通常200-3000C)下加熱，并通過噴絲頭擠出熔化的材料。液體射流從噴絲頭孔出現(xiàn)時(shí)，在空氣中固化為絲。熔體紡絲非常普遍地被用于制造有機(jī)纖維，例如尼龍、聚酯和聚丙烯纖維。
[0008]干法紡絲。將形成聚合材料的纖維在揮發(fā)性有機(jī)溶劑中的溶液通過噴絲頭擠出至熱的環(huán)境中。熱空氣流沖擊由噴絲頭出現(xiàn)的溶液的射流，蒸發(fā)溶劑，并留下固體絲。諸如乙酸酯、丙烯酸和聚氨酯彈性體的纖維是通過熱空氣中適合的溶液的干法紡絲獲得的。
[0009]濕法紡絲。將聚合物在有機(jī)溶劑中的溶液通過噴絲頭中的孔擠出至凝固浴(也含有溶劑)中。液體的射流在凝固浴中由于化學(xué)或物理變化而凝固并且作為纖維而被拉出。通過該工藝獲得的有機(jī)纖維的實(shí)例包括人造絲和丙烯酸纖維。
[0010]干噴濕法紡絲。通過干噴濕法紡絲方法處理芳綸纖維。在該工藝中，將各向異性溶液通過噴絲頭孔擠出至空氣隙(約lcm)，然后擠出至凝固浴中。洗滌、中和并干燥凝固的纖維。
[0011]這些方法常見的幾個(gè)因`素是:
[0012]在纖維形成前，聚合物應(yīng)為液體。它可通過將聚合物熔化或溶解于溶劑中而得到。
[0013]纖維應(yīng)當(dāng)由聚合物形成。
[0014]聚合的工藝和纖維形成的工藝是單獨(dú)的工藝。
[0015]示意性地，由預(yù)成形的聚合物來形成纖維的工藝可描述為兩個(gè)主要步驟:
[0016]由單體(M)形成聚合物:M+M- > pM(相對較慢的工藝)
[0017]紡絲工藝:聚合物M- >纖維(聚合物M)(快速的工藝)
[0018]本發(fā)明涉及通過輻射，尤其是使用紫外和可見輻射來制備熱固性和熱塑性聚合物纖維以及納米纖維。
[0019]發(fā)明概述
[0020]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及制備熱固性或熱塑性聚合物纖維的方法，所述方法包括以下連續(xù)步驟:
[0021](i)提供單體或低聚混合物，其中所述單體或低聚混合物包含通過輻射聚合的單體或低聚體；
[0022](ii)任選地加熱或冷卻所述單體或低聚混合物以便獲得最佳粘度；
[0023](iii)通過噴絲頭、模頭或任何其它噴嘴類型泵送所述單體或低聚混合物；和
[0024](iv)在室溫下用輻射源輻射所述單體或低聚混合物，其中形成所述熱固性或熱塑性聚合物纖維。
[0025]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及根據(jù)本發(fā)明的工藝制備的熱固性聚合物纖維。
[0026]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及根據(jù)本發(fā)明的工藝制備的熱塑性聚合物纖維。
[0027]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及多種纖維、布料(織造和非織造)、束或任何其它多纖維排列(mult1-fiber arrangement)的生產(chǎn)。
[0028]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及通過合并納米纖維形成(例如電子紡絲)的已知方法與本發(fā)明中描述的輻射方法(例如UV固化)來生產(chǎn)納米纖維。
[0029]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包封活性材料的本發(fā)明的聚合物纖維。在另一實(shí)施方案中，聚合物纖維是熱固性聚合物纖維。在另一實(shí)施方案中，聚合物纖維是熱塑性聚合物纖維。在另一實(shí)施方案中，聚合物纖維包含聚合物纖維和活性材料，其中所述活性材料被包封在聚合物纖維中。在另一實(shí)施方案中，活性材料包含農(nóng)用化學(xué)材料、調(diào)味材料、平滑材料(smoothing material)、藥物或其任何組合。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及根據(jù)本發(fā)明的工藝制備的包封活性材料的聚合物纖維。
[0030]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包含通過輻射聚合的可生物降解的單體的可生物降解且可再生的聚合物纖維。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及根據(jù)本發(fā)明的工藝制備的可生物降解且可再生的聚合物纖維。
[0031]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及功能性聚合物纖維。在另一實(shí)施方案中，聚合物纖維包含功能化單體。在另一實(shí)施方案中，官能團(tuán)(functional group)包括突光探針、蛋白、DNA、藥物或其組合。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明提供根據(jù)本發(fā)明的工藝制備的功能性聚合物纖維。
[0032]附圖簡述
[0033]被視為本發(fā)明的主題在說明書的結(jié)束部分特別說明和清楚要求。然而，當(dāng)閱讀附圖時(shí)最好通過參照以下詳細(xì)描述來理解關(guān)于組織和操作方法的本發(fā)明及其目的、特征和優(yōu)勢，其中:`
[0034]圖1示出用于根據(jù)本發(fā)明的工藝制備熱固性和熱塑性聚合物纖維的示意性工藝，其使用紫外固化技術(shù)；
[0035]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的工藝，使用電子紡絲和UV固化技術(shù)的組合制備納米纖維的示意性工藝；
[0036]圖3示出根據(jù)實(shí)施例1制備的熱固性納米纖維的光學(xué)顯微圖像；并且
[0037]圖4示出根據(jù)實(shí)施例1制備的熱固性納米纖維的SEM圖像。
[0038]應(yīng)理解，為了說明簡便和清楚，在圖中所示的要素不一定按比例描繪。例如，為清楚起見，一些要素的尺寸相對其它要素可能放大。而且，在認(rèn)為合適處，在各圖之間可重復(fù)使用附圖標(biāo)記以表示對應(yīng)或類似要素。
[0039]發(fā)明詳述
[0040]在以下詳述中，列出了許多具體的細(xì)節(jié)以便提供本發(fā)明的充分理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，沒有這些具體的細(xì)節(jié)也可實(shí)踐本發(fā)明。在其它情況下，尚未詳細(xì)描述眾所周知的方法、程序和組分以免使本發(fā)明不清楚。
[0041]本發(fā)明提供了用于形成纖維的新穎工藝，克服了現(xiàn)有方法的一些缺點(diǎn)。本方法和現(xiàn)有方法之間的主要差異在于:
[0042]室溫和無溶劑纖維紡絲。在根據(jù)本發(fā)明的工藝中，纖維前體在室溫下是液體，因此纖維紡絲無需熔化或溶劑。
[0043]同時(shí)形成聚合物和纖維。不同于纖維紡絲的“經(jīng)典”方法，根據(jù)本發(fā)明的工藝起始于單體而非聚合物。因此，完全排除了聚合物形成的單獨(dú)的步驟。
[0044]不需要凝固溶劑。因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的工藝使用UV光來活化，所以不需要凝固溶劑(或其它溶劑)，或蒸發(fā)聚合物溶液中的溶劑，從而生產(chǎn)無VOC纖維。
[0045]非常快速的方法。由于不存在聚合物形成的緩慢初步步驟，根據(jù)本發(fā)明的總體纖維形成方法非常迅速。
[0046]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及熱塑性纖維。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包封活性材料的熱塑性纖維。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及可生物降解且可再生的熱塑性纖維。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及功能性熱塑性纖維。
[0047]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及熱固性纖維。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包封活性材料的熱固性纖維。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及可生物降解且可再生的熱固性纖維。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及功能性熱固性纖維。
[0048]在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及制備本發(fā)明的聚合物纖維的方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及制備熱固性或熱塑性聚合物纖維的方法，其包括以下連續(xù)步驟:
[0049](i)提供單體或低聚混合物，其中所述單體或低聚混合物包含通過輻射聚合的單體或低聚體；和
[0050](ii)同時(shí)通過噴絲頭或模頭或任何噴嘴排列泵送所述單體或低聚混合物以及
[0051]在室溫下用輻射源輻射所述泵送的混合物，其中形成所述熱固性或熱塑性聚合物纖維。
[0052]在一個(gè)實(shí)施方案中，`本發(fā)明的聚合物纖維和/或其制備方法包括和/或利用單體、低聚體、單體混合物或低聚混合物、光引發(fā)劑、稀釋劑和光聚合工藝中通常使用的其它添加劑。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明的單體或低聚體通過輻射聚合。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明的單體、低聚體、單體混合物或低聚混合物包括丙烯酸酯、丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、環(huán)氧基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈、植物油、不飽和脂肪酸、環(huán)氧單體、乙烯基-醚、異丁基乙烯基醚、硫醇-烯、苯乙烯、丙烯、乙烯、氨酯(urethane)、亞烷基單體，或其任何組合。在一個(gè)實(shí)施方案中，如本申請通篇所使用的術(shù)語“丙烯酸酯”涵蓋丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯官能度兩者。通常，環(huán)氧基團(tuán)可與胺、苯酚、硫醇、異氰酸酯或酸反應(yīng)以形成本發(fā)明的聚合物纖維。在另一實(shí)施方案中，環(huán)氧單體與胺反應(yīng)以形成本發(fā)明的聚合物纖維。在另一實(shí)施方案中，可通過自由基、陽離子和陰離子機(jī)理使用輻射尤其是紫外輻射聚合的任何材料均適于制備本發(fā)明的纖維。
[0053]在一個(gè)實(shí)施方案中，如本申請通篇所使用的術(shù)語“UV固化”涵蓋紫外電磁輻射和可見電磁輻射兩者。
[0054]在一個(gè)實(shí)施方案中，通過單體、低聚體、組分混合物的粘度以及熱固性纖維中交聯(lián)的水平來測定本發(fā)明的聚合物纖維的性質(zhì)。
[0055]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的聚合物纖維以0% (熱塑性)至99% (完全交聯(lián))而交聯(lián)。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的熱固性聚合物纖維以低于它的交聯(lián)潛力的約99%而交聯(lián)。在另一實(shí)施方案中，熱固性聚合物纖維以低于它的交聯(lián)潛力的約75%而交聯(lián)。在另一實(shí)施方案中，熱固性聚合物纖維以它的交聯(lián)潛力的約50% -99%而交聯(lián)。在另一實(shí)施方案中，熱固性聚合物纖維以它的交聯(lián)潛力的約10% -50%而交聯(lián)。
[0056]在另一實(shí)施方案中，聚合物纖維是包封活性材料的聚合物纖維。在另一實(shí)施方案中，聚合物纖維是功能性聚合物纖維。在另一實(shí)施方案中，聚合物纖維是可生物降解且可再生的聚合物纖維。
[0057]在一個(gè)實(shí)施方案中，熱塑性纖維提供多種用途和廣泛應(yīng)用。它們通常被用于食品包裝，因?yàn)榭梢詫⑺鼈兛焖偾医?jīng)濟(jì)地成形為實(shí)現(xiàn)包裝功能所需的任何構(gòu)型。熱塑性纖維的非限制性實(shí)例是:聚乙烯，其用于包裝、電絕緣、奶瓶和水瓶、包裝膜；聚丙烯，其用于地毯纖維、汽車保險(xiǎn)杠、微波容器和假肢；聚氯乙烯，其用于電纜的護(hù)套；地板和墻體覆蓋物；壁板或汽車儀表板。
[0058]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的熱塑性纖維及其制備方法包括和/或利用單體、低聚體、單體混合物或低聚混合物，其選自以下的非限制性群組:丙烯酸酯(acrylate)、丙烯酸酯(acrylic ester)、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、環(huán)氧基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈、植物油、不飽和脂肪酸、環(huán)氧單體、乙烯基-醚、異丁基乙烯基醚、硫醇-烯、苯乙烯、丙烯、乙烯、氨酯、亞烷基單體，或其任何組合。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明的熱塑性纖維及其制備方法不包括交聯(lián)劑。在另一實(shí)施方案中，用于制備熱塑性纖維的單體僅有一個(gè)輻射-可固化基團(tuán)，因此排除了交聯(lián)可能性。
[0059]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的熱固性纖維及其制備方法包括和/或利用單體、低聚體、單體混合物或低聚混合物，其選自以下的非限制性群組:丙烯酸酯(acrylate)、丙烯酸酯(acrylic ester)、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、環(huán)氧基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈、植物油、不飽和脂肪酸、環(huán)氧單體、乙烯基-醚、異丁基乙烯基醚、硫醇-烯、苯乙烯、丙烯、乙烯、氨酯、亞烷基單體，或其組合。在另一實(shí)施方案中，環(huán)氧基團(tuán)與醇、乙烯基醚、聚醇酸以及適于陽離子UV固化的其它單體反應(yīng)以形成本發(fā)明的聚`合物纖維。在另一實(shí)施方案中，用于制備熱固性纖維的一種或多種單體或低聚體具有超過一個(gè)輻射-可固化基團(tuán)。
[0060]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供組分混合物和制備聚合物纖維的方法，所述聚合物纖維包含通過輻射，尤其是通過紫外輻射聚合和固化的單體和/或低聚體。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明的單體或低聚體包含經(jīng)由自由基聚合而聚合的乙烯類(ethylenic)不飽和基團(tuán)。在另一實(shí)施方案中，乙烯類不飽和基團(tuán)通過陽離子聚合而聚合。烯屬不飽和基團(tuán)的非限制性實(shí)例包括(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯、乙烯基醚、乙烯基酯、N-取代的丙烯酰胺、N-乙烯基酰胺、馬來酸酯和延胡索酸酯。本發(fā)明涵蓋的當(dāng)暴露于輻射時(shí)允許聚合的其它官能度包括環(huán)氧基團(tuán)、氧雜環(huán)丁烷基團(tuán)，以及硫醇-烯和胺-烯體系。
[0061 ] 在一個(gè)實(shí)施方案中，環(huán)氧基團(tuán)通過陽離子聚合而聚合，而硫醇-烯和胺-烯體系通過自由基聚合而聚合。在另一實(shí)施方案中，例如，環(huán)氧基團(tuán)發(fā)生均聚。在硫醇-烯和胺-烯體系中，例如，在烯丙基不飽和基團(tuán)和叔胺基團(tuán)或硫醇基團(tuán)之間發(fā)生聚合。在另一實(shí)施方案中，在本發(fā)明的組分混合物的輻射-可固化的組分中存在乙烯基醚和(甲基)丙烯酸酯基團(tuán)。在另一實(shí)施方案中，(甲基)丙烯酸酯存在于本發(fā)明的組分混合物的輻射-可固化的組分中。可將單、二、三、四和更高的功能化低聚體和/或稀釋劑的混合物用于達(dá)到期望的性質(zhì)的平衡，其中功能化是指反應(yīng)性組分中存在的輻射-可固化基團(tuán)的數(shù)量。
[0062]在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明的單體或低聚體包含環(huán)氧基團(tuán)。環(huán)氧基團(tuán)的非限制性實(shí)例包括:環(huán)氧基-環(huán)己烷、苯基環(huán)氧乙烷、I，2-環(huán)氧基-4-乙烯基環(huán)己烷、丙烯酸縮水甘油酯、1，2-環(huán)氧基-4-環(huán)氧乙基-環(huán)己烷、聚乙二醇的二縮水甘油醚、雙酚-A的二縮水甘油醚，等。
[0063]在另一實(shí)施方案中，組分混合物可含有使用自由基機(jī)理聚合的單體和低聚體以及使用陽離子機(jī)理聚合的單體和低聚體的另一群組?；ゴ┚W(wǎng)絡(luò)(IPN)將是該雙重固化系統(tǒng)聚合的結(jié)果。
[0064]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的聚合物纖維及其制備方法包括和/或利用低聚混合物，其中低聚混合物包含丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂、氧雜環(huán)丁烷、乙烯基-醚或硫醇-烯低聚體，或其任何組合。
[0065]在另一實(shí)施方案中，包括在未固化輻射-可固化的組合物中的本發(fā)明的低聚體可以有很大的變化，并且根據(jù)期望的纖維的性能要求，以及低聚體的相對較高的粘度而受到限制。在另一實(shí)施方案中，低聚體在未固化組合物中以高達(dá)約90重量％的量的范圍存在。在另一實(shí)施方案中，低聚體在未固化組合物中以約10重量％至約80重量％的量存在。在另一實(shí)施方案中，低聚體在未固化組合物中以約30重量％至約70重量％的量存在。在另一實(shí)施方案中，低聚體在未固化組合物中以基于具體組合物的總重量約40重量％至約60重量％的量存在。用于本發(fā)明組合物的示例性的低聚體包括含有至少一個(gè)烯屬不飽和基團(tuán)、甲基(丙烯酸酯)基團(tuán)、乙烯基醚基團(tuán)、環(huán)氧基團(tuán)、氧雜環(huán)丁烷基團(tuán)，或適于UV聚合的任何其它基團(tuán)的那些。
[0066]在一個(gè)實(shí)施方案中，單體混合物或低聚混合物在本文中被稱為組分混合物。
[0067]在一個(gè)實(shí)施方案中，聚合物纖維及其制備方法包括和/或利用單體、低聚體、單體混合物、低聚混合物和任選地光引發(fā)劑、單個(gè)添加劑或添加劑結(jié)合物。
`[0068]在一個(gè)實(shí)施方案中，添加稀釋劑以有助于降低未固化組分混合物的粘度。在另一實(shí)施方案中，添加稀釋劑以降低組分混合物的低聚體的粘度。在另一實(shí)施方案中，添加單體作為活性稀釋劑。
[0069]盡管可將任何數(shù)量的稀釋劑引入纖維配制物，活性稀釋劑有利地是具有至少一個(gè)輻射-可固化基團(tuán)的低粘度單體或單體的混合物。要記住上述功能，活性稀釋劑可以這樣的量存在于未固化本發(fā)明的組分混合物中:所述量為組合物有效提供前述范圍內(nèi)的粘度。通常，這些稀釋劑將以高達(dá)約70重量％的量存在于組合物中。在另一實(shí)施方案中，約5重量％至約60重量％。在另一實(shí)施方案中，基于未固化組合物的總重量約15重量％至約50重量％。
[0070]在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明的稀釋劑是具有丙烯酸酯或乙烯基醚基團(tuán)以及C4，-Cm烷基或聚醚部分的單體或單體的混合物。稀釋劑的非限制性實(shí)例包括:己基丙烯酸酯、2-乙基己基丙烯酸酯、丙烯酸異波羅洲酯(isobomylacrylate)、丙烯酸癸酯、丙烯酸月桂醇酯、丙烯酸硬脂醇酯、2-乙氧基乙氧基丙烯酸乙酯、月桂基乙烯醚、2-乙基己基乙烯基醚、N-乙烯基甲酰胺、丙烯酸異癸酯、丙烯酸異辛酯、乙烯基-己內(nèi)酰胺、N-乙烯吡咯烷酮等，及其混合物。
[0071]可在未固化組分混合物中使用的另一類型的活性稀釋劑是具有芳族基團(tuán)的單體。具有芳族基團(tuán)的活性稀釋劑的非限制性實(shí)例包括:乙二醇苯基醚丙烯酸酯、聚乙二醇苯基醚丙烯酸酯、聚丙二醇苯基醚丙烯酸酯和以上單體的烷基-取代的苯基衍生物，例如聚乙二醇壬基苯基醚丙烯酸酯，及其混合物。
[0072]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的稀釋劑或本發(fā)明的單體/低聚體具有烯丙基不飽和基團(tuán)。烯丙基不飽和基團(tuán)的非限制性實(shí)例包括:鄰苯二甲酸二烯丙酯、偏苯三酸三烯丙酯、三聚氰酸三烯丙酯、異氰脲酸三烯丙酯、間苯二甲酸二烯丙酯，及其混合物。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明的活性稀釋劑或單體/低聚體具有胺-烯官能團(tuán)。非限制性實(shí)例包括:三羥甲基丙烷、異佛爾酮二異氰酸酯和二(甲基)乙基己醇胺的加合物；己二醇、異佛爾酮二異氰酸酯和二丙基乙醇胺的加合物；以及三羥甲基丙烷、三甲基六亞甲基二異氰酸酯和二(甲基)乙基己醇胺的加合物；及其混合物。[0073]在一個(gè)實(shí)施方案中，用于制備熱塑性纖維的稀釋劑僅有一個(gè)輻射-可固化基團(tuán)。在另一實(shí)施方案中，適用于制備熱固性纖維的稀釋劑具有超過一個(gè)輻射-可固化基團(tuán)
[0074]在另一實(shí)施方案中，活性稀釋劑包含具有兩個(gè)或多個(gè)能夠聚合的官能團(tuán)(即輻射-可固化基團(tuán))的單體。此類適合的稀釋劑的非限制性實(shí)例包括:Cn，烴二醇二丙烯酸酯，其中η為2至18的整數(shù)，Cn，烴二乙烯醚，其中η為4至18的整數(shù)，Cn，烴三丙烯酸酯，其中η為3至18的整數(shù)，及其聚醚類似物等，例如1，6_己二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、己二醇二乙烯醚、三乙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧基化雙酚_a 二丙烯酸酯和三丙醇二丙烯酸酯，及其混合物。
[0075]可在本發(fā)明的實(shí)施方案中使用的環(huán)氧化物單體組分或稀釋劑的實(shí)例包括但不限于芐基縮水甘油醚、α，α-1，4-二甲苯基二縮水甘油醚、雙酚-A 二縮水甘油醚、甲苯基縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、二乙二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、1，4-丁二醇二縮水甘油醚、1，4_環(huán)己烷二甲醇二縮水甘油醚、三甲基丙三醇三縮水甘油醚、丙三醇三縮水甘油醚、甲苯基縮水甘油醚、鄰苯二甲酸二縮水甘油酯、甲酚酚醛環(huán)氧化物、苯酚酚醛環(huán)氧化物、雙酚-A酚醛環(huán)氧化物、3，4_環(huán)氧基-環(huán)己基甲基-3'，4'-環(huán)氧環(huán)己基甲酸`酯、雙(3，5)4_環(huán)氧環(huán)己基甲基)己二酸酯、二氧化萜二烯、1，2_環(huán)氧基硅烷、環(huán)氧十二烷、1，2，7，8_ 二環(huán)氧辛烷、環(huán)氧化的大豆油、環(huán)氧化的亞麻籽油、環(huán)氧化的蓖麻油、環(huán)氧化的天然橡膠、環(huán)氧化的聚(1，2-丁二烯)、含環(huán)氧官能團(tuán)的有機(jī)硅樹脂，等。
[0076]如前所述，可將活性稀釋劑并入混合物中，主要用于相對平衡低聚體的高粘度。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明的稀釋劑將總體組合物的粘度降低至這樣的水平:所述水平足以允許使用所提及的拉伸設(shè)備將組合物拉伸成纖維。在25°C下，所提及的纖維組合物的適合粘度的實(shí)例在約300至約300，000厘泊范圍內(nèi)。
[0077]在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明的組分混合物任選地進(jìn)一步包括一種或多種生成自由基的光引發(fā)劑。這些組分是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，并且起加速所提及的組合物中輻射-可固化組分的固化的作用。適合的自由基-類型光引發(fā)劑的實(shí)例包括但不限于以下:苯偶姻異丁基醚；2，4，6_三甲基苯甲酰基，二苯基氧化膦；1-羥基環(huán)己基苯基甲酮；2_ 芐基 _2_ 二甲氛基-1-(4-嗎琳代苯基(morpholinovhenvl))- 丁 -1-麗；2.2- 二甲氧基(dimethoxv)-2-苯基苯乙酮；全氟化二苯基二茂鈦；2_甲基_1-[4_(甲硫基)苯基]-2-(4-嗎啉基)-1-丙酮；2_羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮；4-(2-羥基乙氧基)苯基-2-羥基-2-丙基甲酮二甲氧基苯基苯乙酮；1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙-1-酮；1-(4-十二烷基-苯基)-2-羥基-2-甲基丙-1-酮；4-(2-羥基乙氧基)苯基-2- (2-羥基-2-丙基)-酮；二乙氧基苯基苯乙酮；(2，6- 二甲氧基苯甲?；?_2，4，4三甲基戊基氧化膦和2-羥基-2-甲基-1苯基-丙-1-酮的混合物；二苯甲酮；1-丙酮，2-甲基-1-1-(4-(甲硫基)苯基)-2-(4-嗎啉基)；及其混合物。
[0078]在另一實(shí)施方案中陽離子光引發(fā)劑選自由以下組成的群組:二芳基-或三芳基硫鐵鹽；二芳基鵬鐵鹽；二烷基苯甲酸甲基琉鐵鹽；等。陽尚子光引發(fā)劑的實(shí)例可見于美國專利 N0.4，882，201 ;4，941，941 ;5，073，643 ;5，274，148 ;6，031，014 ;6，632，960 ；和6，863，701，所有專利的全文均以引用方式并入本文。
[0079]如果提供光引發(fā)劑，所述光引發(fā)劑可以基于組合物的重量未固化組分混合物約
0.1重量％至10重量％，以及有利地約0.2重量％至約5重量％的水平存在。[0080]在一個(gè)實(shí)施方案中，可將有效量的添加劑任選地并入纖維組合物中。本文使用術(shù)語“添加劑”作為添加至本發(fā)明的單體或低聚混合物的材料。加入添加劑以改變或改進(jìn)基本的機(jī)械、物理或化學(xué)性質(zhì)。還將添加劑用于保護(hù)聚合物免受光、熱，或細(xì)菌的降解作用；用于此類聚合物加工性能例如熔體流動(dòng)；用于提供產(chǎn)品顏色；以及用于提供特殊特性，例如改進(jìn)的表面外觀，降低的摩擦，以及阻燃性。添加劑的非限制性實(shí)例包括一種或多種增塑劑、光敏劑、抗靜電劑、抗微生物劑、阻燃劑、藥物著色劑例如染料、反應(yīng)性-染料、顏料、催化劑、潤滑劑、助粘劑、潤濕劑、抗氧化劑、穩(wěn)定劑及其任何組合。此類添加劑的選擇和用途在本領(lǐng)域的技術(shù)之內(nèi)。
[0081]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的添加劑具有遷移或非遷移行為。在另一實(shí)施方案中，通過改變添加劑的化學(xué)和物理參數(shù)(例如偶極矩)，但還通過改變纖維的化學(xué)和物理參數(shù)來控制此類添加劑的遷移?？捎绊戇w移添加劑的遷移參數(shù)的纖維參數(shù)的實(shí)例包括但不限于交聯(lián)密度、極性、親水/疏水比、氫鍵和結(jié)晶度。在另一實(shí)施方案中，在引入到未固化組分混合物之前，添加劑在組合物混合物中以純品形式存在或具有特殊包封系統(tǒng)。
[0082]在一個(gè)實(shí)施方案中，添加劑與纖維成分反應(yīng)。在另一實(shí)施方案中，這些添加劑對于`纖維成分是惰性的。
[0083]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及制備聚合物纖維的方法包括提供單體或低聚混合物的步驟，其中所述單體或低聚混合物包含通過輻射聚合的單體或低聚體。在另一實(shí)施方案中，福射包括熱、超聲波、Y福射、紅外線、電子束、微波、紫外光或可見光。在另一實(shí)施方案中，通過紫外光來輻射。在另一實(shí)施方案中，通過可見光來輻射。
[0084]在一個(gè)實(shí)施方案中，制備本發(fā)明的聚合物纖維的方法包括任選的加熱或冷卻含有或不含添加劑的單體或低聚混合物以便獲得最佳粘度的步驟。在另一實(shí)施方案中，將含有或不含添加劑的組分混合物加熱至高達(dá)60°C的溫度。在另一實(shí)施方案中，含有或不含添加劑的組分混合物在室溫下。在另一實(shí)施方案中，將含有或不含添加劑的組分混合物加熱至高達(dá)100°C的溫度。在另一實(shí)施方案中，將含有或不含添加劑的組分混合物加熱至60°C至100°C之間的溫度。在另一實(shí)施方案中，將含有或不含添加劑的組分混合物加熱至30°C至60°C之間的溫度。在另一實(shí)施方案中，將含有或不含添加劑的組分混合物加熱至30°C至80°C之間的溫度。在另一實(shí)施方案中，將含有或不含添加劑的組分混合物冷卻至-20°C至室溫之間的溫度。
[0085]在一個(gè)實(shí)施方案中，組分混合物的粘度受未硫化組分混合物的溫度影響。高于室溫的溫度傾向于降低粘度并且低于室溫冷卻傾向于增加組分混合物的粘度。
[0086]在一個(gè)實(shí)施方案中，制備本發(fā)明的聚合物纖維的方法在室溫下進(jìn)行。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及制備聚合物纖維的方法，所述方法包括將含有或不含任選的添加劑的單體或低聚混合物冷卻至高于單體和低聚體組合物的凝固點(diǎn)的溫度的步驟。
[0087]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及制備聚合物纖維的方法，所述方法包括通過噴絲頭、模頭或任何其它噴嘴類型泵送組分混合物的步驟。在另一實(shí)施方案中，通過噴絲頭、模頭或任何其它噴嘴類型擠出組分混合物。在另一實(shí)施方案中，通過噴絲頭、模頭或任何其它噴嘴類型注入或泵送組分混合物。用于擠出纖維的噴絲頭和模頭是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的。當(dāng)絲從噴絲頭或模頭中的孔出現(xiàn)時(shí)，它們受輻射源輻射以得到聚合物纖維。在另一實(shí)施方案中，輻射源引起單體或低聚體的聚合。[0088]在一個(gè)實(shí)施方案中，噴絲頭、模頭或任何其它噴嘴類型中僅存在單個(gè)孔，因此只能生產(chǎn)單絲纖維。在另一實(shí)施方案中，在噴絲頭、模頭或任何其它噴嘴類型中存在多個(gè)孔，因此產(chǎn)生多種纖維、布料、束或任何其它多纖維排列。
[0089]本發(fā)明中描述的纖維的直徑可受很多參數(shù)影響，例如噴絲頭/模頭孔徑、配制物的粘度以及本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的參數(shù)。
[0090]在一個(gè)實(shí)施方案中，在空氣中生產(chǎn)本發(fā)明的纖維。
[0091]在其它實(shí)施方案中，在諸如氮?dú)?、氬氣或其它不含氧氣的惰性氣氛下生產(chǎn)本發(fā)明的纖維。
[0092]在一個(gè)實(shí)施方案中，可將本發(fā)明用于納米纖維的生產(chǎn)，其中，代替使用常規(guī)噴絲頭或模頭，使用非常小的模頭或噴絲頭孔，例如用于熔噴纖維的制備。
[0093]在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明可結(jié)合納米纖維的生產(chǎn)的電子紡絲方法。此類裝置的實(shí)例顯示于圖2中。圖2示出由UV固化單元210 ( 一個(gè)或多個(gè))進(jìn)行改造的標(biāo)準(zhǔn)高電壓納米纖維生產(chǎn)機(jī)器200。在噴嘴230 (或用于形成納米纖維結(jié)構(gòu)的任何其它已知系統(tǒng))的尖端和旋轉(zhuǎn)收集器240 (例如用于收集納米顆粒的輸送機(jī)或用于收集納米絲的筒管)之間生成高電壓220。此類高電壓將在`噴嘴尖端和收集器之間產(chǎn)生連續(xù)物料流250。鄰近噴嘴230處UV固化單元210的存在將導(dǎo)致離開噴嘴的單體和低聚體在它們到達(dá)收集器之前快速聚合。此類組合設(shè)備允許在無溶劑下生產(chǎn)納米纖維，所述溶劑被廣泛用于常規(guī)電子紡絲生產(chǎn)方法。此外，使用此類組合裝置生產(chǎn)的納米纖維可在環(huán)境溫度下被生產(chǎn)并且不需要聚合物熔化，因此有可能將溫度敏感性添加劑引入到纖維中。
[0094]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及制備聚合物纖維的方法，所述方法包括在室溫下用輻射源輻射所述單體或低聚混合物的步驟，其中形成了聚合物纖維。在另一實(shí)施方案中，福射源是熱、波聲波、Y福射、紅外線、電子束、微波、紫外光或可見光。在另一實(shí)施方案中，通過將擠出的組合物暴露于輻射源而使其聚合，以得到本發(fā)明的聚合物纖維。在另一實(shí)施方案中，輻射源是紫外光。在另一實(shí)施方案中，輻射源是可見光。
[0095]在另一實(shí)施方案中，聚合物纖維可被熱塑性或熱固性聚合物涂覆(參見圖1)。如能適當(dāng)?shù)剡x擇核心和包層(cladding)的折射率，可使用此類涂覆的纖維作為聚合物光學(xué)纖維(POF)。
[0096]圖1是描述根據(jù)本發(fā)明的纖維生產(chǎn)系統(tǒng)100的方框圖。系統(tǒng)包括一種或多種可任選地被加熱或冷卻的配制物制備罐110、可包括泵(例如齒輪泵)或活塞系統(tǒng)的配料系統(tǒng)120?？梢匀芜x地加熱或冷卻配料系統(tǒng)。根據(jù)將由其生產(chǎn)的纖維的類型，配料系統(tǒng)中的配制物可以是混合的、部分混合的或仍然是單獨(dú)的。系統(tǒng)100進(jìn)一步包括具有噴絲頭的模頭系統(tǒng)。模頭系統(tǒng)可以生產(chǎn)單層或多層纖維。模頭/噴絲頭系統(tǒng)130可以是多孔的，其具有任選的用于生產(chǎn)非織造多絲布料的吹氣輔助裝置(gas-blowing assistance)。通過經(jīng)不同孔擠出不同配制物，也可將多個(gè)孔用于提供包封或多層纖維。同樣，可將模頭/噴絲頭系統(tǒng)用于通過向出現(xiàn)的纖維應(yīng)用切碎機(jī)來生產(chǎn)短纖維。UV固化單元150位于鄰近噴絲頭，允許在配制物離開噴絲頭孔后所述配制物的立即聚合。任選的附加涂覆系統(tǒng)160允許將其它UV170可固化層涂布于所生產(chǎn)的纖維上。卷繞系統(tǒng)180由主動(dòng)輪和卷繞機(jī)組成，所述卷繞機(jī)允許將纖維或布料190卷繞在筒管上。
[0097]在另一實(shí)施方案中，擠出的組合物聚合為不同橫截面形狀，例如圓形、空心狀、層狀、三葉形、五角形或八角形。
[0098]在一個(gè)實(shí)施方案中，制備本發(fā)明的聚合物纖維的方法不包括溶劑。在另一實(shí)施方案中，組分混合物不包括溶劑。
[0099]在一個(gè)實(shí)施方案中，制備本發(fā)明的聚合物纖維的方法進(jìn)一步包括用輻射源輻射單體或低聚混合物的步驟后的卷取步驟。
[0100]紡絲卷取機(jī)并入所有必需的裝置以卷取、操作和卷繞由固化單元出現(xiàn)的纖維。本方法涉及在對于凸?；蛐据S不同量的張力下卷繞絲。芯軸旋轉(zhuǎn)而支架水平移動(dòng)，以期望的方式放下纖維。在卷繞期間，可小心地控制絲上的張力。向絲施加高張力導(dǎo)致最終產(chǎn)品具有較高剛度和強(qiáng)度；而低張力導(dǎo)致更有彈性。任選地，可以在絲卷繞之后加入其它固化階段以便保持通過卷繞獲得的纖維性質(zhì)。
[0101 ] 可將標(biāo)準(zhǔn)卷取機(jī)和卷繞機(jī)用于本發(fā)明中描述的纖維。
[0102]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及制備包封活性材料的熱固性或熱塑性聚合物纖維的方法，所述方法包括以下連續(xù)步驟:
[0103](i)提供單體或低聚混合物和活性材料，其中所述單體或低聚混合物包含通過輻射聚合的單體或低聚體；和`
[0104](ii)任選的加熱或冷卻所述單體或低聚混合物以便獲得最佳粘度；
[0105](iii)同時(shí)通過噴絲頭、模頭或任何其它噴嘴類型泵送所述單體或低聚混合物以及在室溫下用輻射源輻射所述單體或低聚混合物，其中所述熱固性或熱塑性聚合物纖維內(nèi)含有活性材料。
[0106]在另一實(shí)施方案中，被包封在本發(fā)明的聚合物膜中的活性材料涉及可被包封的任何材料并且為聚合物纖維提供獨(dú)特的、特定的特性或活性。在另一實(shí)施方案中，活性材料包含農(nóng)用化學(xué)材料(殺蟲劑和除草劑)、阻燃材料、調(diào)味/香精材料、無機(jī)納米顆粒、染料、顏料、相變材料、氣味吸收材料、生物聚合物(酶)、活細(xì)胞、平滑材料、藥物或其任何組合。
[0107]本發(fā)明的聚合物纖維中包封的活性材料涉及可被包封的任何材料并且為聚合物纖維提供獨(dú)特的、特定的特性或活性。
[0108]在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包封活性材料并且根據(jù)本發(fā)明的工藝而制備的熱固性聚合物纖維。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包封活性材料并且根據(jù)本發(fā)明的工藝而制備的熱塑性聚合物纖維。在另一實(shí)施方案中，任選的加熱步驟為加熱至高達(dá)100°c的溫度。
[0109]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及制備功能性熱固性或熱塑性聚合物纖維的方法，所述方法包括以下連續(xù)步驟:
[0110](i)提供單體或低聚混合物，其中所述單體或低聚混合物包含通過輻射聚合的單體或低聚體并且通過官能團(tuán)衍生所述單體或低聚體；
[0111](ii)任選的加熱或冷卻所述單體或低聚混合物以便獲得最佳粘度；和
[0112](iii)同時(shí)通過噴絲頭、模頭或任何其它噴嘴類型泵送所述單體或低聚混合物并且在室溫下用輻射源輻射所述單體或低聚混合物，其中形成所述熱固性或熱塑性功能性聚合物纖維。
[0113]在另一實(shí)施方案中，官能團(tuán)是指共價(jià)連接于單體或低聚體并且為所得到的聚合物纖維提供獨(dú)特的、特定的特性或活性的任何基團(tuán)。在另一實(shí)施方案中，官能團(tuán)是熒光探針、酸性基團(tuán)、羥基基團(tuán)、蛋白、DNA、藥物或其任何組合。
[0114]在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及根據(jù)本發(fā)明的工藝制備的功能性熱固性聚合物纖維。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及根據(jù)本發(fā)明的工藝制備的功能性熱塑性聚合物纖維。在另一實(shí)施方案中，任選的加熱步驟為加熱至高達(dá)60°C的溫度。
[0115]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及制備可生物降解且可再生的熱固性或熱塑性聚合物纖維的方法，所述方法包括以下連續(xù)步驟:
[0116](i)提供單體或低聚混合物，其中所述單體或低聚混合物包含通過輻射聚合的單體或低聚體并且所述單體或低聚體包含不飽和脂肪酸；
[0117](ii)任選的加熱或冷卻所述單體或低聚混合物以便獲得最佳粘度；和
[0118](iii)同時(shí)通過噴絲頭或模頭或任何其它噴嘴類型泵送所述單體或低聚混合物并且在室溫下用輻射源輻射所述單體或低聚混合物，由此形成所述可生物降解且可再生的熱固性或熱塑性功能性聚合物纖維。
[0119]在一個(gè)實(shí)施方案中，可生物降解且可再生的聚合物纖維包括可在垃圾填埋地(landfill)或在肥料樣(co`mpost-like)環(huán)境(即可生物降解的)中降解的單體或低聚體，包括植物油，或不飽和脂肪酸。在另一實(shí)施方案中，單體或低聚體來自可持續(xù)來源，例如環(huán)氧化的亞麻籽油，具有烯屬不飽和或環(huán)氧基部分(例如環(huán)氧化的脂肪酸)的天然來源的任何單體。
[0120]在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及根據(jù)本發(fā)明的工藝制備的可生物降解且可再生的熱固性聚合物纖維。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及根據(jù)本發(fā)明的工藝制備的可生物降解且可再生的熱塑性聚合物纖維。
[0121]展示以下實(shí)例以更完整示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。然而，不應(yīng)以任意方式將它們理解為對本發(fā)明的廣泛范圍的限制。
實(shí)施例
[0122]實(shí)施例1:
[0123]用于制備本發(fā)明的聚合物纖維的工藝
[0124]為制備熱固性纖維，制備了以下組合物
【權(quán)利要求】
1.一種制備熱固性或熱塑性聚合物纖維的方法，其包括以下連續(xù)步驟: (i)提供單體或低聚混合物，其中所述單體或低聚混合物包含通過輻射聚合的單體或低聚體；和 (ii)同時(shí)通過噴絲頭模頭或任何其它噴嘴類型泵送所述單體或低聚混合物以及在室溫下用輻射源輻射所述泵送的混合物，由此形成所述熱固性或熱塑性聚合物纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包括在所述泵送步驟之前加熱或冷卻所述單體或低聚混合物以便獲得最佳粘度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述單體混合物包含丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂、乙烯基-醚或硫醇-烯單體，或其任何組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述低聚混合物包含丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂、乙烯基-醚或硫醇-烯低聚體，或其任何組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述輻射源是紫外輻射。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法不包括任何溶劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括用輻射源輻射所述單體或低聚混合物后的卷繞步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的方法，其中所述單體或低聚混合物包含活性材料，得到包封活性材料的聚合物纖維。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述活性材料是農(nóng)用化學(xué)材料、芳香材料、調(diào)味材料、生物聚合物(酶)、活細(xì)胞、平滑材料、藥物或其任何組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述單體或低聚體衍生以包括官能團(tuán)并且形成功能性聚合物纖維。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述官能團(tuán)包括熒光探針、蛋白、DNA、藥物或其組合。
12.一種包封活性材料的聚合物纖維，其根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法制備。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的聚合物纖維，其中所述聚合物纖維是熱固性纖維。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的聚合物纖維，其中所述纖維以低于它的交聯(lián)潛力的大致90%交聯(lián)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的包封聚合物纖維，其中所述纖維以它的交聯(lián)潛力的大致75%交聯(lián)。
16.一種包封活性材料的熱固性聚合物纖維，其包含熱固性聚合物和活性材料，其中所述活性材料包含農(nóng)用化學(xué)材料、調(diào)味材料、平滑材料、藥物或其任何組合。
17.—種可生物降解且可再生的聚合物纖維，其根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法制備。
18.—種可生物降解且可再生的聚合物纖維，其包含通過輻射聚合的可生物降解的單體。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的聚合物纖維，其中所述單體包括植物油、不飽和脂肪酸或它們的衍生物。
20.一種用于制備熱固性或熱塑性聚合物纖維的系統(tǒng)，其包括: 一個(gè)或多個(gè)配制罐，其包含通過輻射聚合的單體或低聚體的一種或多種混合物； 配料系統(tǒng)，其被配置成接收所述一種或多種配制物；模頭和噴絲頭系統(tǒng)，其包括一個(gè)或多個(gè)孔并且被配置成接收來自所述配料系統(tǒng)的所述一種或多種配制物并且通過所述一個(gè)或多個(gè)孔泵送它們； 一個(gè)或多個(gè)UV固化燈，其被配置成固化所述注入的材料，從而產(chǎn)生熱固性或熱塑性聚合物纖維；和 卷繞系統(tǒng)，其被配置成卷繞所述聚合物纖維。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述配料系統(tǒng)包括泵和活塞系統(tǒng)中的一個(gè)。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述一種或多種配制物包括至少兩種配制物并且其中所述一個(gè)或多個(gè)孔包括多個(gè)孔，所述多個(gè)孔的每一個(gè)被配置成接收所述至少兩種配制物中的一種。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述卷繞系統(tǒng)包括主動(dòng)輪和卷繞機(jī)，其被配置成將所述纖維卷繞在筒管上。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括: 涂覆系統(tǒng)，其被配置成將其它UV可固化層涂布于所述生產(chǎn)的纖維上；和 一個(gè)或多個(gè)UV固化燈，其被配置成固化所述纖維。
25.一種用于制備熱固性或熱塑性聚合物納米纖維的生產(chǎn)機(jī)器，其包括: 連接于系統(tǒng)的高電壓電源，所述系統(tǒng)包括: 配制罐，其包含通過輻射聚合的單體或低聚體的混合物； 用于由所述混合物形成納米纖維結(jié)構(gòu)以及使所述納米纖維結(jié)構(gòu)流出的工具； 至少一個(gè)UV固化燈，其被配置成聚合離開所述噴嘴的所述單體和低聚體混合物；和 用于收集所述固 化的納米纖維的工具， 其中所述高電壓電源被配置成在用于形成納米纖維結(jié)構(gòu)的工具和所述用于收集所述固化的納米纖維的工具之間生成高電壓，從而產(chǎn)生連續(xù)物料流。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的機(jī)器，其中用于形成納米纖維結(jié)構(gòu)的所述工具包括一個(gè)或多個(gè)噴嘴。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的機(jī)器，其中用于收集所述固化的納米纖維的所述工具包括用于收集納米顆粒的輸送機(jī)。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的機(jī)器，其中用于收集所述固化的納米纖維的所述工具包括用于收集納米絲的筒管。
【文檔編號】C08G63/06GK103649164SQ201280024110
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月18日
【發(fā)明者】奧列格·帕爾奇科, 瓦萊里·帕爾奇科 申請人:因特里斯伍有限公司