[发明专利]核-壳粒子用于纱线或织物的抗芯吸应用的用途

说明书

本发明涉及核-壳粒子用于涂覆纱线或织物以抑制或防止水在所述纱线或织物中芯吸的用途。本发明还涉及提供有整理剂和这样的核-壳粒子涂层的纱线或织物。

防水的纱线和织物是已知的。在US 7,132,131、US 5,116,682和US4,868,042中。已披露了防水的芳族聚酰胺和聚酯纱线和织物。这些专利申请描述了通过对芳族聚酰胺纱线应用防水剂来生产疏水整理的芳族聚酰胺纱线或织物的方法。所使用的防水剂是包含含氟聚合物的防水剂，所述含氟聚合物特别是氟化丙烯酸酯聚合物的混合物（例如，如在US 7,132,131中更详细描述的购自Ciba公司的Oleophobol或）。自近些年来，含氟聚合物是受质疑的聚合物，因为它们的制造方法从环境原因而言是不期望的。因此，找到含氟聚合物的代替品是很重要的，因为在将来这些含氟聚合物中的一些的生产可能由于此原因而被禁止。代替品已经找到，并已在US 2009/253828中被描述，D.Stanssens也已在一篇某段时间可在Topchim的网站上找到的名为“Surface modifications by applying organicnanoparticles from a water dispersion”的综述(www.topchim.be/_img/nanomaterials09.pdf)中呈现了结果，但这篇综述不能长期被检索到。

本发明的发明人现发现除了一般的防水或疏水特性之外，用这样的纳米粒子处理过的纱线和织物显示出强大的对水的抗芯吸特性。这样处理的纱线或织物由此变得非常适用于其中可能有芯吸问题的产品，例如在用于制备反弹道织物、船帆、遮阳屏或遮阳蓬、蓬式汽车顶和防水油布的纱线或织物中。这些抗芯吸特性与已知的防水或疏水特性无关。因此，涂有防水含氟聚合物的纱线或织物不提供强大的抗芯吸特性。

为此目的，本发明涉及平均直径为10-300nm且标准偏差σ为该平均值的至少10%的核-壳粒子用于涂覆纱线或织物以抑制或防止在所述纱线或织物中的芯吸的用途，并且其中所述核-壳粒子的壳包含乙烯基芳族单体和马来酰亚胺单体的共聚物，所述共聚物具有120-220℃的玻璃化转变温度Tg。

基础芳族聚酰胺纱线（例如1000）显示出非常亲水的行为，并且水在数秒内被吸收。已知(苯乙烯-马来酰亚胺)共聚物(SMI)基整理剂用于提高纸上的疏水性能。在本发明中，SMI不是如此应用，而是以核-壳纳米粒子的形式应用，其中疏水组分在核中。用非常小的粒子覆盖材料以使表面不规则，这减小了液体和表面之间的接触面积。现发现，在疏水化合物（例如核蜡纳米粒子）的存在下，这导致超疏水表面，在所述超疏水表面，水倾向于在仅仅很小的倾角（10-20°）滚落。本发明的疏水核-壳粒子使液体例如水具有非常大的接触角（>90°）。所述接触角是液体（例如水）界面与粒子的固体表面汇合时的角。此外，当在纤维上作为整理剂存在时，疏水核-壳粒子证明了引人注目的非芯吸行为。事实上，6小时几乎未能观察到水竖直位移（芯吸）通过纱线束。这对具有强烈毛细作用的芳族聚酰胺而言是特别好的，并且明显优于用于含氟聚合物处理所观察到的非芯吸，例如在US 7,132,131中对芳族聚酰胺纤维和在US 5,116,682中对聚酯纤维描述的那样，其中在2小时内观察到高达1/2(13mm)的芯吸。

已发现，SMI纳米粒子可以用于抑制或防止在纱线或织物中的芯吸。为进一步说明的目的，SMI的意思不仅特定是(苯乙烯-马来酰亚胺)共聚物，还是更上位的乙烯基芳族单体和马来酰亚胺单体的共聚物。

(苯乙烯-马来酰亚胺)共聚物是已知的聚合物，在US 6,407,197和EP1405865中，已描述了乙烯基芳族单体和马来酰亚胺单体单元的聚合物的含水分散体，该聚合物通过含有乙烯基芳族单体和马来酸酐单体单元的起始聚合物的亚胺化反应获得。典型地，(苯乙烯-马来酸酐)共聚物(SMA)是适合于通过亚胺化反应获得(苯乙烯-马来酰亚胺)共聚物(SMI)的起始聚合物。SMA可以转化为SMI，例如通过氨。SMA和更一般的乙烯基芳族单体和马来酸酐单体的共聚物的亚胺化反应是已知的方法，并且在纸和板中的应用在各种不同专利申请中进行了描述，例如US 6,407,197、US6,830,657、WO2004/031249和US2009/0253828。在WO 2007/014635中，在其表面具有SMI的颜料粒子已被描述为用于纸的涂料组合物。合适的SMI聚合物具有在120-220℃之间，更优选在150-210℃之间的玻璃化转变温度Tg。