[发明专利]含有纳米颗粒的聚合物纤维网

说明书

发明领域

本发明涉及包含纳米颗粒的聚合物纤维网。本发明尤其涉及包含纳米颗粒的膨胀聚合物纤维网。

发明背景

填充剂(也称作填料)用于塑料工业(例如，吹模瓶、注模部件、吹塑薄膜或流延薄膜、以及纤维或非织造材料)中以“填充”塑料部件。填充剂的用途可以是多方面的。填充剂可用于以较低成本取代塑料，从而改善所述部件的总成本结构。填充剂也可为了与性能相关的原因而使用，诸如硬化、产生孔隙率、改变表面性能等。填充剂的典型实例为粘土(天然的和合成的)、碳酸钙(CaCO₃)、滑石、硅酸盐、玻璃微球体(实心的或中空的)、陶瓷微球体、玻璃纤维、碳基材料(小片、不规则体和原纤)等。

为实现其功能，填充剂需要均匀分散在聚合物基质中并具有与所述聚合物基质的最佳粘合。这些均匀分散和最佳粘合性能由于填充剂颗粒的良好分散和分布混合以及表面改性而实现，诸如用硬脂酸涂覆碳酸钙填充剂的表面。此外，表面改性改变了一些填充剂的表面能，从而允许与聚合物基质的最佳混合。单个填充剂颗粒的典型尺寸为大约几微米或几十微米，其导致可用来与聚合物基质相互作用的<1m²/g的比表面积。这种小的比表面积可以说是填充剂具有通常可见的有限有益效果的原因。

利用具有较大表面积每克材料的填充剂材料可与部件的重量比率成正比地影响性能。

膨胀聚合物纤维网用途广泛，尤其是在消费品领域。膨胀聚合物纤维网的一个重要分支为环轧聚合物纤维网，其在许多领域获得应用，例如用作婴儿护理产品的可透气底片。环轧制根据本领域通常已知的来实现。环轧薄膜的硬度可通过纤维网模量测量来量化。较高的纤维网模量一般意味着较硬的薄膜，这样可借助厚度减少容许环轧薄膜的轻量化，和/或在多个制造步骤中较佳地处理环轧薄膜。

一般来讲，期望改善膨胀聚合物纤维网特性的能力。

发明概述

在一个方面，环轧聚合物纤维网由约0.1％重量至约70％重量的包含纳米颗粒的化合物、约30％重量至约99.9％重量的一般可熔融加工的聚合物、以及约0.0％重量至约50％重量的增容剂组成。膨胀聚合物纤维网已通过环轧制基体聚合物纤维而膨胀，并且其具有的2％纵向纤维网模量大于单独的可熔融加工聚合物的膨胀聚合物纤维网的2％纵向纤维网模量。

在另一方面，膨胀聚合物纤维网由约0.1％重量至约70％重量的纳米粘土、约30％重量至约99.9％重量的线性低密度聚乙烯(LLDPE)、以及约0.0％重量至约50％重量的增容剂组成。膨胀聚合物纤维网已通过环轧制基体聚合物纤维而膨胀，并且其具有的2％纵向纤维网模量大于单独的线性低密度聚乙烯的膨胀聚合物纤维网的2％纵向纤维网模量。

在另一方面，膨胀聚合物纤维网由约1％重量至约10％重量的有机处理的纳米粘土材料、约30％重量至约50％重量的线性低密度聚乙烯、以及约40％重量至约60％重量的碳酸钙组成。膨胀聚合物纤维网已通过环轧制基体聚合物纤维而膨胀，并且其具有的2％纵向纤维网模量比单独的线性低密度聚乙烯与碳酸钙的膨胀聚合物纤维网的2％纵向纤维网模量大至少30％。

在另一方面，膨胀聚合物纤维网由约2％重量至约4％重量的有机处理的纳米粘土材料、约35％重量至约45％重量的线性低密度聚乙烯、以及约50％重量至约60％重量的碳酸钙组成。膨胀聚合物纤维网已通过环轧制基体聚合物纤维而膨胀，并且其具有的2％纵向纤维网模量比单独的线性低密度聚乙烯与碳酸钙的膨胀聚合物纤维网的2％纵向纤维网模量大至少30％。

在另一方面，膨胀聚合物纤维网由约2.4％重量的有机处理的纳米粘土材料、约40％重量的线性低密度聚乙烯、以及约55％重量的碳酸钙组成。膨胀聚合物纤维网已通过环轧制基体聚合物纤维而膨胀，并且其具有的2％纵向纤维网模量比单独的线性低密度聚乙烯与碳酸钙的膨胀聚合物纤维网的2％纵向纤维网模量大至少30％。

发明详述

除非另外指明，所有重量百分比均基于整个聚合物纤维网的重量。所有示例性列表中的纤维网组分被理解为对于本发明范围是非限制性的。

如本文所用，术语“膨胀聚合物纤维网”及其派生词是指由已被环轧的前体聚合物纤维网或薄膜(本文等同称作“基体聚合物纤维网”或“基体聚合物薄膜”)形成的聚合物纤维网。