CN1399693A - 含有由线型全同立构聚合物制得纤维的纤维材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含有聚合物材料的纤维网材料，其中聚合物材料的结构含有通过纳米晶体自排列的结晶区以纳米级尺寸增强的弹性无定形区。
Description
本发明的领域
本发明涉及纤维网材料例如用于卫生制品的非织造材料。本发明具体涉及弹性纤维网材料。
背景
本行业人士都知道含有烯烃聚合物的纤维材料，尤其是非织造网材料，也知道它们在工业上有广泛的用途。这种纤维网材料的一般应用领域包括例如卫生制品，尤其是一次性吸收制品。由通常使用的聚烯烃例如PP，PE，PS，PIB制成的纤维网材料有多种有用的性能。它们是生物兼容和食品兼容、化学稳定、呈惰性、无毒的材料。但是，它们多数力学性能差，包括强度/耐磨性不足，纤维的可拉伸性/弹性不足等。现有技术中有人提出了一些为这种纤维网材料提供弹性性能的方法。除了在例如纤维网材料弹性膜外上叠层最常采用的方法是通过向聚合物主链引入铰链点铰链部分来改变聚合物的化学结构。这些铰链可避免聚合物结晶，降低玻璃化转变温度(Tg)，和提高所形成材料的弹性，为聚合物主链提供更大的柔性。通常，在主链或侧基上的铰链基团含有能提供柔性的杂原子如氧、氮或氯。另一种方法是通过将聚合物与特定增塑剂混合。但是，两种方法都需要将杂原子引入分子内或涂层材料主体内。现有技术中提出的第三种方法与本发明组相似，是利用形成异相，并通过异相的物理网络来增强本体材料，为这种纤维网材料提供弹性性能。为此，使用两种或多种不同单体进行嵌段共聚形成聚合物主链，该主链含有不同Tg的嵌段。在增强相畴内的一种共聚物与第二种共聚物的柔性链彼此连接，导致本体内的微相分离。
本质上，常规的聚合物网材料有多种内在的缺点，包括而不局限于强度/耐磨性不足，纤维的可拉伸性/弹性不足，不是生物可兼容的，不是食品可兼容的，含有杂原子例如氯，因此燃烧时形成有毒的残留物等。
本发明的一个目的是提供一种纤维网材料以克服现有技术缺陷。
本发明的另一个目的是提供含有纤维网材料的制品。
本发明的再一个目的是提供制造本发明纤维网材料的方法。本发明的目的还在于提供加工本发明的纤维网材料的方法。
本发明的概述
本发明提供含有许多纤维的纤维网材料。纤维网材料的特征在于所述纤维含有聚烯烃均聚物，该均聚物的全同规整度为[mmmm]五单元组浓度低于60％。
本发明还提供用上述聚合物材料制造纤维的方法，它包括聚合物材料的加工步骤，该步骤自湿法纺丝，干法纺丝，熔融纺丝，半干法纺丝(溶剂蒸发或沉淀)，及其组合。
本发明还提供制造纤维网材料的方法，它包括提供上述聚合物材料的纤维的步骤、和将纤维结合成网材料的步骤。
本发明还提供稳定本发明纤维网材料的方法，它包括提供纤维网材料的步骤和稳定纤维网材料的步骤。
本发明的详细说明
本发明提供含有聚烯烃均聚物的纤维网材料。
本文中使用的″聚烯烃均聚物″术语指那些仅含有一种分子相的聚烯烃，所有分子都表现出相似的立体化学构型。使用该术语时，不包括例如同时聚合的无规和全同立规聚合物的共混物。均聚物术语包括共聚物，其中所有分子都表现出相似的立体化学构型。
本发明的聚烯烃均聚物可以包括线型全同立规聚合物，该线型全同立规聚合物具有一个或几个C3-C20烯烃单体的结构，其全同规整度为[mmmm]五单元组浓度低于60％，优选低于55％，更优选低于50％，最优选低于45％，其全同规整度为[mmmm]五单元组浓度大于15％，优选大于20％，更优选大于25％，最优选大于[mmmm]五单元组浓度。聚烯烃均聚物优选是聚丙烯。
由于对聚合物链统计分布体视误差的原因，与现有技术的全同立规聚丙烯相比，所述均聚物的全同规整度会有所降低。“体视误差”术语指以[mrrm]五价物为特征的体视序列。在该情形下，中心单体的立体构型与该五价物中的其他四个单体相对。因此，该聚合物的[mrrm]五单元组浓度高于统计概率：p2(1-p)2，其中p＝[m]，由此1-p＝[r]，p4＝[mmmm]。优选地，五单元组浓度至少为[p(1-p)]qp(1-p)，q为0.8，更优选q为0.6，再优选q为0.4，又优选q为0.2，最优选q为0.1。
在均聚物的一些实施方式中，尤其在那些由于单独的立体误差而使结晶度降低的实施方式中，低含量无规序列证明对本发明的纤维的性能有利。优选地，[rmrm]五单元组浓度低于6％，更优选低于5％，再优选低于4％，又优选低于3％，最优选低于2.5％。
在均聚物的一些实施方式中，尤其在那些由于单独立体误差而使结晶度降低的实施方式中，低含量间同立构序列证明对本发明纤维的性能有利。优选地，[rrrr]五单元组浓度低于6％，更优选低于5％，再优选低于4％，又优选低于3％，最优选低于2.5％。
另外，本发明的均聚物还可以包括无规和全同立规嵌段序列的聚合物。
优选地，聚合物的平均分子量Mw高于100000g/mol，更优选高于200000g/mol，再优选高于250000g/mol，又优选大于300000g/mol，最优选大于350000g/mol。
玻璃化温度Tg在-50和+30℃之间。优选地，玻璃化温度低于10℃，更优选低于5℃，再优选低于0℃，最优选低于-6℃。将样品加热至150℃，随后将聚合物冷却至-50℃测定聚合物的熔融温度。
不希望受到理论的限制，聚烯烃聚合物表现出半结晶结构。结构含有通过纳米晶体自排列的结晶区的纳米级尺寸增强的弹性无定形区。在聚合物主链上引入缺陷，可使聚合物形成脆性的大结晶材料。立体构型相反的分离的单体可用作缺陷，即单独的体视误差。在PCT专利申请EP99/02379中描述了合适的聚合物和制造该聚合物的方法，其内容结合参考于此。在PCT专利申请EP99/02378中描述了适于制备这种聚合物的催化剂组合物，其内容结合参考于此。优选地，PCT专利申请EP99/02378所述的方法是在温度低于30℃，更优选低于25℃，再优选低于20℃，最优选低于15℃时实施的，以增大聚合物的分子量。为了增大分子量，聚合优选在液态单体例如在液态丙烯中进行。为了增大分子量，催化剂优选与PCT专利申请EP99/02378中所述的硼活化剂组合起来使用。
WO99/20664描述了其他合适的聚合物和制造该聚合物的方法，其内容结合参考于此。
优选使用均聚物制备本发明的纤维，这是因为在制备均聚物的过程中，与在一个反应中聚合多相聚合物相比，每批料的差异大大降低。
优选地，用于制造本发明纤维材料的聚合物在它们的应力应变曲线上有明显的橡胶-弹性平台。
用于本发明纤维的聚合物是生物兼容性，因为它们不含杂原子例如氯，它们也不含毒性单体残留物。所以可以燃烧，而没有毒性残留物。
本发明的纤维材料具有优良的柔软度。优选地，纤维材料的A级肖氏硬度低于30，更优选地，低于25，再优选低于20，又优选低于15，最优选低于10。本发明的纤维材料的柔软度可通过降低全同规整度([mmmm]五单元组浓度)来提高。
与现有技术纤维材料相比，本发明纤维材料的温度稳定性有提高。部分原因是由于本发明纤维使用的是均聚物，另外部分是由于均聚物的分子量很大。优选地，本发明的纤维材料熔点至少为100℃，更优选至少110℃，再优选至少为120℃，最优选至少为130℃。聚合物的熔融温度是将样品加热至150℃，随后冷却聚合物至-50℃而测得。将均聚物例如与常规的全同立构聚合物例如聚丙烯共混就可以得到更高的熔点。
本发明的纤维是可拉伸的，而且有弹性。纤维的可拉伸性相对于其弹性性能的关系可利用本发明均聚物的立构规整度进行调节。本发明的纤维材料可拉伸至其起始长度的至少500％，而不会破裂，更优选至其起始长度的1000％，再优选至其起始长度的至少1500％，最优选至其起始长度的至少2000％。另外，本发明的纤维材料优选在拉伸至其起始长度的500％并保持1分钟后，在10分钟内回复到起始长度的300％以下，优选其起始长度的200％以下，最优选150％以下。另外，本发明的纤维表现出低压缩形变。本发明的纤维在压缩至其起始厚度50％1分钟后，在10分钟内回复到其起始厚度的至少60％，更优选至少70％，再优选至少80％，又优选至少90％，最优选至少95％。本发明的纤维的可压缩性可通过增大均聚物的立构规整度或通过将低立构规整度均聚物与常规的全同立构聚合物例如聚丙烯共混进行调节。
由于聚合物的高分子量，本发明纤维在室温表现出较低粘性。
可以将多种添加剂例如本行业内已知的添加剂加入到本发明的均聚物中，以改变聚合物的性能。
本行业内已知有多种合适的方法将本发明聚合物制造和/或加工成纤维，包括但不局限于湿法纺丝，干法纺丝，熔融纺丝，半干法纺丝(溶剂蒸发或沉淀)，裂丝法及这些方法的组合。适于本发明网材料的纤维可以单纤维或可以含有长丝。
就至少部分纺丝方法而言，业已发现需要降低本发明纤维内存在的低等规度均聚物的含量，以便加速纺丝后纤维的结晶。优选地，本发明的纤维含有低于80％的低等规度均聚物，更优选低于60％，再优选低于40％，最优选低于30％。另外，为了缩短结晶时间，也可以使用分子量分布更宽的高全同规整度聚合物。
与普通等规聚丙烯纺丝方法相比，本发明低等规度均聚物的加入可降低加工聚合物所需要的各种应力、压力或扭矩。
本行业内已知有多种合适的方法将纤维制成本发明的纤维网材料，包括而不局限于熔喷，纺粘，梳理，气流成网，湿法成网，机织，针织，排水(bailing)等。现有技术中还已知有多种合适的方法来任选稳定本发明的纤维网材料，包括而不局限于水刺(hydroentangling)、热粘合、压粘合、气流穿过粘合(airthrough bonding)、针刺、树脂粘合及其组合等。
本发明的又一方面是提供含有本发明纤维网材料的制品。
本发明的制品可以是卫生制品。本文中使用的″卫生制品″术语指用来接触或接近生物体的制品。这种卫生制品可以以吸收性或非吸收性的。这种卫生制品可以一次性或可多次使用或长期使用的。这种卫生制品包括但不局限于一次性吸收制品(尿布，卫生巾，成人失禁装置例如贴身短内裤、床垫、绑带，腋下汗垫等)、医用供应品(遮盖物、手术服、窗帘、口罩、绷带、体入植入物等)和其他卫生制品例如玩具、床罩等。将本发明的纤维网材料应用到上述和相似的卫生制品中，本行业内的普通技术人员就会容易明白用于本发明制品的聚合物的具体优点。
本发明的制品也可以是衣着制品或家居制品包括但不局限于床罩、内衣、紧身衣、袜子、手套、运动衣、户外服、低温服、鞋子和鞋面、例如摩托车辆防护服、毯子、覆盖物、袋子、家具组件等。本行业内的技术人员将本发明的纤维网材料应用到上述和相似制品中并任选改进该纤维网材料就会容易明白用于本发明制品的聚合物的具体优点。
本发明的纤维网材料也可以用作制品中的结构组件。因此，纤维网材料的功能包括而不局限于对其他物的支撑，运送，固定，保护等。这种制品包括但不局限于粘合带、保护性包裹物、复合结构例如建筑物(地板覆盖物，家用包裹物等)、小汽车、家用器具、园艺和农业结构物(土工织物)等。本行业内的普通技术人员将本发明的纤维网材料作为结构组件应用到上述和相似制品内，并任选改进该纤维网材料，就会容易明白用于本发明制品的聚合物的具体优点。
本发明的制品还可以包括膜例如过滤器，小汽车电池等内的膜。本行业内的普通技术人员将本发明的纤维网材料应用到上述和相似制品内，并任选改进该纤维网材料，就会容易明白用于本发明制品的聚合物的具体优点。
Claims (11)
1.一种含有许多纤维的纤维网材料，其特征在于所述纤维含有聚烯烃均聚物，该聚烯烃均聚物全同规整度[mmmm]五单元组浓度低于60％。
2.如权利要求所述的制品，其特征在于所述均聚物是聚丙烯。
3.一种制品，它含有如权利要求所述的纤维网材料。
4.如权利要求所述的制品，其特征在于所述制品是卫生制品。
5.如权利要求所述的卫生制品，其特征在于所述制品是一次性吸收制品。
6.如权利要求所述的制品，其特征在于所述第一组件是所述制品的结构组件。
7.一种用聚合物材料制造纤维的方法，它包括加工所述聚合物材料的步骤，加工方法选自湿法纺丝、干法纺丝、熔融纺丝、半干法纺丝(溶剂蒸发或沉淀)及其组合；
其特征在于所述聚合物材料包括聚烯烃均聚物，所述聚烯烃均聚物的全同规整度[mmmm]五单元组浓度低于60％。
8.一种制造纤维网材料的方法，它包括如下步骤：
-提供聚合物材料的纤维，
-将所述纤维结合成网材料；
其特征在于所述纤维网材料含有聚烯烃均聚物，该聚烯烃均聚物的全同规整度[mmmm]五单元组浓度低于60％。
9.如权利要求所述的制造纤维网材料的方法，其特征在于所述结合纤维的步骤选自熔喷、纺粘、梳理、气流成网、湿法成网、机织、针织、排水及其组合。
10.一种稳定纤维网材料的方法，它包括如下步骤：
-提供纤维网材料，
-稳定所述纤维网材料的步骤；
其特征在于所述纤维网材料含有聚烯烃均聚物，该聚烯烃均聚物的全同规整度[mmmm]五单元组浓度体低于60％。
11.如权利要求所述的稳定纤维网材料的方法，其特征在于所述的稳定步骤选自水刺、热粘合、压粘合、气流穿过粘合、针刺、树脂粘合及其组合。
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