[发明专利]由非交联的醇酸低聚物制成的纤维和非织造材料

说明书

发明领域

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。

发明背景

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 m^-1s^-1至约2000kgm^-1s^-1，这是当以小于10s^-1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 m^-1s^-1，通常甚至低于10kg m^-1s^-1）制成的超细纤维（即，直径小于约10μm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℃）。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高成本。

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。

发明概述

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0.1kg m^-1s^-1至约20kgm^-1s^-1的粘度。所述纤维基本上不含水，其具有小于约200μm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。