[发明专利]用于生产具有活性表面与活性聚合结构的聚合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产具有表面活性的聚合物的方法。更具体地说，它同时涉及一种能够生产具有化学活性表面的微粒和/或细丝的方法。所述方法通过在一种用于生产具有活性表面的微粒和/或细丝的导电液体的表面，在高电场的辅助作用下，聚合物溶液的沉积作用进行。本发明同时要求保护根据本发明的方法获得的活化聚合物。

背景技术

在文献中有大量的关于制备微粒和/或细丝的方法的描述。由于分别产生微粒和细丝，电喷雾和静电纺丝在这些方法中是非常重要的部分。

电喷射和静电纺丝是使用高电场生产微粒和/或纤维的技术。在这个过程中，聚合溶液的射流被加速，并通过一个电场拉伸。取决基于溶液的物理性能，拉伸的射流可折断，产生液滴，从而产生微/纳米微粒，或干燥后保持为细丝，产生微米/纳米直径的纤维。(O.V.萨拉塔，《纳米技术的工具》：电喷射，当代纳米科技1：25-33，2005；S.罗摩克里希等，《静电纺丝和纳米纤维简介》，世界科学出版有限公司，2005年)。

电喷雾和静电纺丝技术使喷射溶液的组成可能的变化几乎是无限的。表示其可以根据微粒或细丝的使用需求适用于若干技术部门和针对不同的应用。

微粒和细丝可以在一些工业领域，如在织物、陶瓷纤维和过滤器工程中，在治疗与诊断制药、食品、化妆品等工业使用的生物材料的生产中使用。微粒和细丝也可以在污染物扩散监测和环境保护过程的质量控制中使用。

电喷射的基本概念是由瑞利勋爵于1882年提出的，当时他正在研究带电液体的不稳定性(L.瑞利，液体导电块的均衡带电，菲尔.马格.14：184，1882)。该技术的应用是由J.F.库利和W.J.莫顿获得了专利(J.F.库利,电分散流装置,美国专利692,631,1902；W.J.莫顿,分散流方法,美国专利705,691,190)。这种现象由J.泽勒尼(J.泽勒尼，从液体点放电，并通过静压法测量在其表面的电强度，物理学报3:69-91，1914)在稍后的1914年提供了解释，但毛细血管形成带电液体的物理原理仅于1964年由泰勒(G.I.泰勒，水滴在电场中的瓦解，英国皇家学会论文集280：383-397，1964)证实。

关于静电纺丝，遵循与电喷射相同的物理原理，在佛姆豪斯(A.佛姆豪斯，预备人造细丝的工艺和设备，美国专利1，975，504，1934年)于1934年注册的第一个专利中对该技术有所描述，当时他正在研究一种通过表面电荷之间的静电斥力来产生细丝的装置。 尽管静电纺丝的装置极其简单，但其工作机制，类似于电喷雾，是非常复杂的。

当高电压(通常在1至30千伏的范围内)时，在喷射器喷嘴里，该聚合物溶液滴下，在表面上均匀分布的电荷变成高度带电。其结果是，该聚合物溶液滴将遭受两种类型的库仑静电引力，即表面电荷的斥力和由外部电场施加的力。根据这些静电相互作用，溶液滴被扭曲成一个圆锥形状，被称为泰勒锥。由于电场的力已超过一阈值时，静电力可以克服该聚合物溶液的表面张力，然后迫使溶液从喷射器喷嘴喷射出。

在该带电射流从喷射器喷嘴到收集器的路径穿过时，拉伸和射流的延长过程发生，并且依据该聚合物溶液的物理特性，射流可以分解成液滴或保持为细丝。在此路径中，溶剂将发生蒸发，并且聚合物也将发生凝固，形成微粒或细丝。(O.V.萨拉塔，《纳米技术的工具》：电喷射，当代纳米科技1：25-33，2005；S.罗摩克里希等，《静电纺丝和纳米纤维简介》，世界科学出版有限公司，2005年)。

实际上，所有的聚合物都容易受到电喷雾和静电纺丝的影响发生沉积。限制是要找到一种溶剂，能够稀释或乳化它以便生产能够通过泵送系统的毛细管溶液或乳液。聚合物由于其物理或电特性的功能而有些难于沉积，但通过使用添加剂，浓度变化等手段调整这些参数，允许聚合物的使用。

一些聚合物已在工业上使用，如尼龙，聚酯纤维，聚丙烯腈，polyvynil醇，聚亚安酯，聚乳酸等。以往，静电纺丝技术主要使用在有机溶剂中的聚合物溶液，如氯仿，甲酸，四氢呋喃(THF)中的溶液，二甲基甲酰胺(DMF)，丙酮和醇类溶剂。

对聚合物表面的化学活化的需求与所述第一聚合物的发展同时出现。通常，聚合物链越简单，反应性越小。这通常意味着在主要涉及溶解和粘附到其他材料的技术困难。聚合物结构以介绍在新的链自由基的变化，使发电机用自己的理化礼仪聚合物的新家庭。