[发明专利]剪切纺丝亚微米纤维

说明书

技术领域

本发明总体涉及剪切纺丝(shear spun)亚微米纤维，并且更具体地涉及剪切纺丝亚微米聚合物纤维。

背景技术

聚醚酰亚胺(PEI)纤维用于许多应用和复合结构，其需要不同树脂的各种独特的性能以在必要的环境中执行。许多这些应用需要树脂在合理的生产率下具有比利用纤维生产的常规方法目前可实现的小得多的纤维尺寸。这一直是适用于这些应用的许多这些树脂的引入和测试的障碍。一段时间以来，利用熔纺工艺，PEI已被转化为纤维。这样的工艺能够生产10-20微米范围内的纤维。利用PEI也已尝试熔体喷射，并且目前正在进行的工作是使这种工艺适合于使用PEI。如果可以克服技术障碍，则这可以生产3至10微米范围内的PEI纤维。

聚苯醚(PPE)树脂和/或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂纤维用于许多应用和复合结构，其需要不同树脂的各种独特的性能以在必要的环境中执行。许多这些应用需要树脂在合理的生产率下具有比利用纤维生产的常规方法目前可实现的小得多的纤维尺寸。这一直是适用于这些应用的许多这些树脂的引入和测试的障碍。利用熔纺工艺，PPE和PBT树脂已被转化为直径下至15至20微米，但尚未用于熔体喷射工艺。

聚碳酸酯(PC)和PC共聚物纤维用于许多应用和复合结构，其需要不同树脂的各种独特的性能以在必要的环境中执行。许多这些应用需要树脂在合理的生产率下具有比利用纤维生产的常规方法目前可实现的小得多的纤维尺寸。这一直是适用于这些应用的许多这些树脂的引入和测试的障碍。一段时间以来，利用熔纺工艺，PC和PC共聚物已被转化为纤维。这能够产生10-20微米范围内的纤维。熔体喷射还已用于一些PC来产生1至10微米范围内的纤维。

所有这些树脂的电纺丝(electro-spinning)是可能的，但树脂的成本和此工艺的缓慢的生产率已使得此方法是不可接受的。此工艺的典型的生产速率是200至300克/小时，以及60米/分钟的线速率。

由于上述原因，在应用如电气用纸、电池隔膜、结构复合材料和过滤纸中，需要产生自剪切纺丝工艺的纳米纤维形式的PEI树脂、聚苯醚(PPE)，如NORYL(TM)树脂或PPO(TM)树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)VALOX(TM)树脂、和聚碳酸酯(PC)、以及PC共聚物LEXAN(TM)树脂。

发明内容

各种实施方式涉及一种包括以下的方法：在沉淀多个聚合物纤维条件下剪切第一分散介质和第二分散介质；以及以至少300克/小时的速率收集多个聚合物纤维。第一分散介质可以是包含至少一种聚合物组分的溶液。至少一种聚合物组分可以包括选自由聚醚酰亚胺均聚物、聚醚酰亚胺共聚物组成的组的聚醚酰亚胺组分，聚醚醚酮均聚物，聚醚醚酮共聚物，聚苯砜均聚物，聚苯砜共聚物，以及它们的组合。至少一种聚合物组分可以包括聚苯醚组分、聚苯醚-聚硅氧烷嵌段共聚物、或它们的组合。

各种实施方式涉及用于从聚醚酰亚胺组分来形成短纤维的方法，所述聚醚酰亚胺组分选自(i)聚醚酰亚胺均聚物、(ii)聚醚酰亚胺共聚物、以及(iii)它们的组合。所述方法可以包括：在分散介质中沉积聚醚酰亚胺组分在溶剂中的溶液以及剪切分散介质，以致将溶液形成为聚醚酰亚胺纤维，其具有可以大于1,000,000:1、10,000:1、500:1、100:1或10:1的长径比，以及范围从50纳米至5微米，优选0.05至2微米的直径，其不溶于分散介质；以及收集如此形成的多个聚醚酰亚胺纤维。上述方法可以进一步包括将收集的纤维形成为非织造料片(非织造网，非织造织物，non-woven web)的步骤。其它实施方式包括形成和收集聚碳酸酯和聚苯醚(在其他之中)的纤维，以及使非织造料片用于各种产品。

各种实施方式涉及用于从聚合物组分形成短纤维的方法，所述聚合物组分选自由聚碳酸酯组分、聚碳酸酯共聚物组分、以及它们的组合组成的组。上述方法可以包括在分散介质中沉积聚合物组分在溶剂中的溶液并剪切分散介质以致将溶液形成为根据本发明的聚醚酰亚胺、聚碳酸酯、聚苯醚或其它纤维，其具有大于10至大于1,000,000的长径比，和范围从50纳米至5微米，优选0.05至2微米的直径，其不溶于分散介质；以及收集如此形成的多个纤维。上述方法可以进一步包括将收集的纤维形成为非织造料片的步骤。