[发明专利]用于为纤维材料提供防水性能的方法和由此得到的疏水材料

说明书

本发明涉及用于赋予纤维材料抗水性、疏水性和防水性的方法，并且涉及用于生产具有前述性能和其它性能，如特别是更好的防火性能的纤维材料和成品的方法。

最近对用于处理纤维材料以获得功能性的、环境可持续的产品的方法非常感兴趣。

在许多应用中，尤其在封装中，需要疏水且自清洁（自动清洗）的材料。为了提高这些性能以及防火性，传统技术采用在经济方面昂贵且耗时的设想的方法用于表面改性，例如纤维素与有机成分（例如马来酸酐或琥珀酸酐）的反应和表面屏障涂层的应用（施加），其通常包括无机物（例如金属）的使用和聚合过程。

通常，所有的这些处理都包括不可生物降解的成分的使用，例如金属材料和陶瓷材料，或者需要不适合大规模工业生产的长的制造步骤。

在造纸工业中，最广泛用于制备疏水纸的方法是在纸的定型步骤中使用烷基烯酮（AKT）二聚体。

Werner等的著作“Cellulose”（2010)17:187-198中报道了关于借助（乙）烯酮二聚物用于获得超疏水纸的技术的最新进展，即以下技术：a）从有机溶剂中结晶（乙）烯酮二聚物的颗粒，b）用冷冻粉末状（乙）烯酮二聚物颗粒的空气喷射和c）使用RESS（超临界溶液的快速膨胀）技术喷射。

GB2469181Al描述了天然纤维素纤维，通过纤维的纤维素与脂肪族或芳香族酸酐反应制成疏水的。

在“Cellulose”（DOI10.1007/s10570-010-9451-5，2010年9月18日在线公开的）中，Biongiovanni等描述了通过将纤维素基质上的氟化丙烯酸类单体紫外辐射-诱导接枝以获得疏水、疏油且不粘的纸片的方法。将纸的样品浸入含有氟化丙烯酸类单体和光引发剂的丙酮溶液中。浸渍之后，用紫外辐射处理该纸并在索氏抽提器中抽提溶剂。

WO2007/040493也描述了用于处理纤维基质、尤其是纸的方法，以使用包含硅石（二氧化硅）或矾土（氧化铝）的纳米填料、包含α-羟基酮的光引发剂、至少一种单官能丙烯酸酯单体、用于低聚物的稀释剂和基于可交联硅酮丙烯酸酯的表面活性剂的组合物使得它们疏水。

本发明的一个目的是提供用于处理纤维材料的方法，其是简单且经济的，并且使得可以获得已经制成抗水的纤维材料。

本发明的具体目的是提供使用可生物降解的且生物相容的纳米复合材料实现上述结果的方法。

本发明的另一个目的是提供根据要求、通过调节施加在纤维基质上的纳米复合材料的浓度使得经处理的材料的抗水性可以很容易控制的方法。

本发明的另一个目的是提供在纤维基质中可获得包括特别是疏水性能、耐火性、防火性能、自清洁（自动清洗）和防水性能的分离特征、以及增强某些基质例如纸的力学性能的方法。

鉴于这些目的，本发明涉及如下文给出的权利要求中限定的方法，其内容被认为是本说明书的技术教导不可分割的部分。

本发明进一步涉及通过根据本发明的方法可获得的纤维材料，而且涉及由通过本发明的方法处理的纤维材料组成或包含通过本发明的方法处理的纤维材料的成品。

根据本发明的方法适用于所有的纤维材料和多孔材料，优选亲水性的，无论它们是天然的或是合成的纤维或者天然和合成纤维的混合物。特别地，该方法适用于纤维素纤维和纤维素衍生物例如硝酸纤维素和醋酸纤维素的纤维，而且涉及包含各类合成聚酯纤维和天然聚酯纤维的聚酯纤维，包括聚乳酸纤维、聚对苯二甲酸乙二酯纤维或聚对苯二甲酸丁二酯纤维，期望提高它们的防水性能，包括纤维素纤维或纤维素衍生物纤维与聚酯纤维的混合物。

关于纤维的直径和长度没有特别的限制；特别地，直径可以在5μm至100μm之间变化，优选在5μm至约20μm之间；长度通常可以在500μm至10cm之间，特别是在1000μm至5cm之间。

纤维材料可以是粗纱、短纤维的毛毡（毛布，felt）或席子（mat）、无纺织物形式，可选的针状物穿孔（穿刺）的毛毡。该方法还适用于成品，如织物、无纺布、纸、毛毡、滤纸等。

根据本发明的方法包括以下步骤：

1.制备包含疏水纳米填料和分散在有机溶剂中的至少一种氰基丙烯酸酯单体的悬浮液；

2.将该悬浮液施加到纤维材料上；以及

3.从由此处理的纤维材料中去除溶剂并交联（“固化”）该氰基丙烯酸酯单体。