СПОСОБ ЭЛЕКТРОПРЯДЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК D01D5/00 D01F6/16 D01F6/36 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу электропрядения, к получающемуся в результате по способу электропрядения волокну и к полимерам, использующимся в способе электропрядения.

Уровень техники

В способе электропрядения для формования тонких волокон используют электрический заряд. Способ заключается в использовании мундштука с дозирующей иглой, шприцевого насоса, источника питания и заземленного устройства коллектора. Полимеры в растворе или в виде расплава размещают в шприце и под действием шприцевого насоса подают на кончик иглы, где они образуют каплю. В случае приложения к игле напряжения капля растягивается, превращаясь в наэлектризованную струю жидкости. Струя непрерывно удлиняется вплоть до своего осаждения на коллекторе в виде мата из тонких волокон, обычно имеющих размеры нанометрового диапазона. Получающиеся в результате волокна являются подходящими для использования в широком ассортименте областей применения, таких как защитная одежда, перевязка ран и подложки или носители для катализатора. Для формования волокна расплав или раствор полимера должны иметь достаточную вязкость, в противном случае вместо струи жидкости будет образовываться капля. Обычно для придания необходимой вязкости в раствор или расплав полимера включают загустители. Однако загустители могут оказать негативное влияние на свойства получающихся в результате волокон, и по этой причине их использование должно быть сведено к минимуму.

Краткое раскрытие изобретения

Настоящее изобретение предлагает способ электропрядения волокна из электропроводящего раствора полимера в присутствии электрического поля между мундштуком и источником заземления. Полимер до и во время процесса электропрядения подвергается реакции сшивания, что в результате приводит к увеличению вязкости раствора полимера, делая возможным формование волокна и сводя к минимуму использование загустителей.

Изобретение также предлагает получающееся в результате по способу электропрядения волокно, которое имеет силановые, предпочтительно карбоксильные, гидроксильные группы и необязательно азотсодержащую группу, такую как аминная или амидная группы. Силановые группы обеспечивают прохождение сшивания и увеличение вязкости. Карбоксильные, гидроксильные, аминные и амидные группы обеспечивают образование водородной связи и увеличение вязкости. Карбоксильная группа в форме группы карбоновой кислоты и азотсодержащие группы являются хорошими группами, несущими электрический заряд.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 демонстрирует базовую систему для электропрядения, фиг.2 моделирует снимок, полученный по методу сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) для нетканого мата.

Подробное раскрытие изобретения

Для целей следующего далее, подробного описания изобретения необходимо понимать, что изобретение может принимать различные альтернативные вариации и последовательности стадий за исключением тех случаев, когда однозначно будет указываться обратное. Кроме того, в отличие от любых рабочих примеров или тех случаев, когда будет указано другое, все числа, выражающие, например, количества ингредиентов, использующихся в описании изобретения и формуле изобретения, должны пониматься как во всех случаях модифицированные термином «приблизительно». В соответствии с этим, если только не будет указано обратного, численные параметры, приведенные в следующем далее описании изобретения и прилагаемой формуле изобретения, представляют собой приближенные величины, которые могут варьироваться в зависимости от желательных свойств, получаемых в настоящем изобретении. В самом крайнем случае и не в попытке ограничения применения к объему формулы изобретения доктрины эквивалентов, каждый численный параметр должен восприниматься, по меньшей мере, в свете количества приведенных значащих численных разрядов и в рамках применения обычных методик округления. Несмотря на то, что численные диапазоны и параметры, представляющие широкий объем изобретения, представляют собой приближенные величины, численные величины, приведенные в конкретных примерах, приведены по возможности наиболее точно. Однако любая численная величина по самой своей природе включает определенные ошибки, необходимым образом возникающие в результате наличия стандартной погрешности, возникающей в результатах ее измерений, получаемых в соответствующих испытаниях.

Кроме того, необходимо понимать, что любой численный диапазон, указанный в настоящем документе, предполагает включение всех поддпапазонов, входящих в его пределы. Например, диапазон «от 1 до 10» предполагает включение всех поддиапазонов от (и с включением) приведенного минимального значения 1 до (и с включением) приведенного максимального значения 10, то есть при минимальном значении, равном или большем 1, и максимальном значении, равном или меньшем 10.

В данной заявке использование единственного числа включает использование множественного числа, а использование множественного числа включает использование единственного числа, если только конкретно не будет указано другого. В дополнение к этому в данной заявке использование «или» обозначает «и/или», если только конкретно не будет указано другое, даже несмотря на возможность недвусмысленного использования «и/или» в некоторых случаях.

Термин «полимер» также предусматривает включение сополимера и олигомера. Термин «акриловый» подразумевает включение термина «метакриловый» и представляется в виде «(мет)акриловый».

Как можно сказать, обращаясь к фиг.1, система для электропрядения состоит из трех основных компонентов - источника питания 1, мундштука 3 и электрозаземленного коллектора 4. В способе электропрядения могут быть использованы постоянный ток или переменный ток. Раствор полимера 5 содержится в шприце 7. Шприцевой насос 9 передавливает раствор через мундштук 3 при контролируемом расходе. На кончике иглы 11 формируется капля раствора. При приложении напряжения обычно в диапазоне от 5 до 30 киловольт (кВ) капля становится электрически заряженной. Следовательно, капля претерпевает воздействие электростатического отталкивания между поверхностными зарядами и силами, создаваемыми внешним электрическим полем. Данные электрические силы будут искажать каплю и, в конечном счете, будут преодолевать поверхностное натяжение раствора полимера, приводя в результате к эжектированию струи жидкости 13 с кончика иглы 11. Вследствие своего заряда струя вытягивается вниз в направлении заземленного коллектора 4. Во время своего перемещения в направлении коллектора 4 струя 13 подвергается растягивающему воздействию, приводящему к образованию тонкого волокна. Заряженное волокно осаждается на коллектор 4 в виде случайным образом ориентированного нетканого мата для общего случая, продемонстрированного на фиг.2.

Полимерами настоящего изобретения могут являться акриловые полимеры. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «акриловый» полимер относится к тем полимерам, которые хорошо известны специалистам в соответствующей области техники и которые получаются в результате проведения полимеризации для одного или нескольких полимеризуемых материалов с ненасыщенностью этиленового типа. (Мет)акриловые полимеры, подходящие для использования в настоящем изобретении, могут быть получены по любому из широкого ассортимента способов, как это должны понимать специалисты в соответствующей области техники. (Мет)акриловые полимеры могут быть получены в результате проведения полимеризации присоединением для ненасыщенных полимеризуемых материалов, которые имеют силановые группы, карбоксильные группы, гидроксильные группы и необязательно азотсодержащую группу. Примеры силановых групп включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: группы, которые обладают структурой Si-X_n (где n представляет собой целое число, имеющее значение в диапазоне от 1 до 3, а Х выбирают из хлора, сложных алкоксиэфиров и/или сложных ацилоксиэфиров). Такие группы гидролизуются в присутствии воды, в том числе влаги в воздухе, с образованием силанольных групп, которые конденсируются с образованием групп -Si-O-Si-.

Примеры силансодержащих полимеризуемых материалов с ненасыщенностью этиленового типа, подходящих для использования при получении таких (мет)акриловых полимеров, включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: алкоксисиланы с ненасыщенностью этиленового типа и ацилоксисиланы с ненасыщенностью этиленового типа, более конкретные примеры которых включают винилсиланы, такие как винилтриметоксисилан, акрилатоалкоксисиланы, такие как гамма-акрилоксипропилтриметоксисилан и гамма-акрилоксипропилтриэтоксисилан, и метакрилатоалкоксисиланы, такие как гамма-метакрилоксипропилтриметоксисилан, гамма-метакрилоксипропилтриэтоксисилан и гамма-метакрилоксипропилтрис(2-метоксиэтокси)силан; ацилоксисиланы, включающие, например, акрилатоацетоксисиланы, метакрилатоацетоксисиланы и ацетоксисиланы с ненасыщенностью этиленового типа, такие как акрилатопропилтриацетоксисилан и метакрилатопропилтриацетоксисилан. В определенных вариантах реализации желательным может оказаться использование мономеров, которые в результате проведения полимеризации присоединением приведут к получению (мет)акрилового полимера, в котором атомы Si у получающихся в результате гидролизуемых силильных групп будут отделены от основной цепи полимера, по меньшей мере, двумя атомами. Предпочтительными мономерами являются (мет)акрилоксиалкилполиалкоксисилан, в частности (мет)акрилоксиалкилтриалкоксисилан, у которого алкильная группа содержит от 2 до 3 атомов углерода, а алкоксигруппы содержат от 1 до 2 атомов углерода.

В определенных вариантах реализации количество силансодержащего полимеризуемого материала с ненасыщенностью этиленового типа, использующегося в совокупной смеси мономеров, выбирают таким образом, чтобы в результате получить (мет)акриловый полимер, имеющий силановые группы, которые содержат от 0,2 до 20, предпочтительно от 5 до 10, массовых процентов кремния при расчете на массу совокупной комбинации мономеров, использующейся при получении (мет)акрилового полимера.

(Мет)акриловый полимер, подходящий для использования в настоящем изобретении, может представлять собой продукт реакции одного или нескольких вышеупомянутых силансодержащих полимеризуемых материалов с ненасыщенностью этиленового типа и предпочтительно полимеризуемого материала с ненасыщенностью этиленового типа, который содержит карбоксил, такой как группы карбоновой кислоты или ангидрид карбоновой кислоты. Примеры подходящих для использования кислот с ненасыщенностью этиленового типа и/или их ангидридов включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: акриловая кислота, метакриловая кислота, итаконовая кислота, кротоновая кислота, малеиновая кислота, малеиновый ангидрид, цитраконовый ангидрид, итаконовый ангидрид, сульфоновые кислоты с насыщенностью этиленового типа и/или ангидриды, такие как сульфоэтилметакрилат, и сложные полуэфиры малеиновой и фумаровой кислот, такие как бутилгидромалеинат и этилгидрофумарат, у которых одна карбоксильная группа подвергнута этерификации под действием спирта.

Примерами других полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа, позволяющих вводить карбоксильную функциональность, являются алкил-, в том числе циклоалкил-, и арил(мет)акрилаты, содержащие от 1 до 12 атомов углерода в алкильной группе и от 6 до 12 атомов углерода в арильной группе. Конкретные примеры таких мономеров включают метилметакрилат, н-бутилметакрилат, н-бутилакрилат, 2-этилгексилметакрилат, циклогексилметакрилат и фенилметакрилат.

Количество полимеризуемых карбоксилсодержащих мономеров с ненасыщенностью этиленового типа предпочтительно является достаточным для получения содержания карбоксила, доходящего вплоть до 55, предпочтительно находящегося в диапазоне от 15,0 до 45,0, массовых процентов при расчете на массу совокупной комбинации мономеров, использующейся для получения (мет)акрилового полимера. Предпочтительно, по меньшей мере, часть карбоксильных групп образованы карбоновой кислотой, так что кислотное число полимера будет находиться в диапазоне от 20 до 80, предпочтительно от 30 до 70, при расчете на 100% твердого вещества смолы.

(Мет)акриловый полимер, использующийся в изобретении, также предпочтительно содержит и гидроксильную функциональность, обычно получаемую в результате использования гидроксилфункционального полимеризуемого мономера с ненасыщенностью этиленового типа. Примеры таких материалов включают гидроксиалкиловые эфиры (мет)акриловых кислот, содержащие от 2 до 4 атомов углерода в гидроксиалкильной группе. Конкретные примеры включают гидроксиэтил(мет)акрилат, гидроксипропил(мет)акрилат и 4-гидроксибутил(мет)акрилат. Количество гидроксифункционального мономера с ненасыщенностью этиленового типа является достаточным для получения содержания гидроксила, доходящего вплоть до 6,5, такого как в диапазоне от 0,5 до 6,5, предпочтительно от 1 до 4, массовых процентов при расчете на массу совокупной комбинации мономеров, использующейся при получении (мет)акрилового полимера.

(Мет)акриловый полимер необязательно содержит азотсодержащую функциональность, вводимую при помощи азотсодержащего мономера с ненасыщенностью этиленового типа. Примерами азотсодержащей функциональности являются амины, амиды, мочевины, имидазолы и пирролидоны. Примерами подходящих для использования N-содержащих мономеров с ненасыщенностью этиленового типа являются аминофункциональные полимеризуемые материалы с ненасыщенностью этиленового типа, которые включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: п-диметиламиноэтилстирол, трет-бутиламиноэтил(мет)акрилат, диметиламиноэтил(мет)акрилат, диэтиламиноэтил(мет)акрилат, диметиламинопропил(мет)акрилат и диметиламинопропил(мет)акриламид; амидофункциональные материалы с ненасыщенностью этиленового типа, которые включают акриламид, метакриламид, н-метилакриламид и н-этил(мет)акриламид; мочевинофункциональные мономеры с ненасыщенностью этиленового типа, которые включают метакриламидоэтилэтиленмочевину.

В случае использования азотсодержащего мономера с ненасыщенностью этиленового типа его количество является достаточным для получения содержания азота, доходящего вплоть до 5, такого как от 0,2 до 5,0, предпочтительно от 0,4 до 2,5, массового процента при расчете на массу совокупной комбинации мономеров, использующейся при получении (мет)акрилового полимера.

Помимо вышеупомянутых полимеризуемых мономеров при получении (мет)акрилового полимера могут быть использованы и другие полимеризуемые мономеры с ненасыщенностью этиленового типа. Примеры таких мономеров включают поли(мет)акрилаты, такие как этиленгликольди(мет)акрилат, триметилолпропантри(мет)акрилат, дитриметилолпропантетраакрилат; ароматические винильные мономеры, такие как стирол, винилтолуол и альфа-метилстирол; моноолефиновые и диолефиновые углеводороды, ненасыщенные сложные эфиры органических и неорганических кислот и сложные эфиры ненасыщенных кислот и нитрилы. Примеры таких мономеров включают 1,3-бутадиен, акрилонитрил, винилбутират, винилацетат, аллилхлорид, дивинилбензол, диаллилитаконат, триаллилцианурат, а также их смеси. Полифункциональные мономеры, такие как полиакрилаты, в случае их использования обычно присутствуют в количествах, доходящих вплоть до 20 массовых процентов. Монофункциональные мономеры в случае их использования присутствуют в количестве, доходящем вплоть до 70 массовых процентов; при этом процентное содержание получают при расчете на массу совокупной комбинации мономеров, использующейся для получения (мет)акрилового полимера.

(Мет)акриловый полимер обычно получают в результате проведения растворной полимеризации для полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа в присутствии инициатора полимеризации, такого как азосоединения, такие как альфа,альфа'-азо-бис(изобутиронитрил), 2,2'-азо-бис(метилбутиронитрил) и 2,2'-азо-бис(2,4-диметилвалеронитрил); пероксиды, такие как бензоилпероксид, гидроперекись кумола и трет-амилперокси-2-этилгексаноат; (третичный бутил)перацетат; (третичный бутил)пербензоат; изопропилперкарбонат; бутилизопропилпероксикарбонат и подобные соединения. Количество использующегося инициатора может варьироваться в значительных пределах, однако в большинстве случаев желательным является использование от 0,1 до 10 массовых процентов инициатора при расчете на совокупную массу использующихся сополимеризуемых мономеров. В полимеризационную смесь могут быть добавлены модификатор цепи или регулятор степени полимеризации. С данной целью могут быть использованы меркаптаны, такие как додецилмеркаптан, (третичный додецил)меркаптан, октилмеркаптан, гексилмеркаптан, и меркаптоалкилтриалкоксисиланы, такие как 3-меркаптопропилтриметоксисилан, а также и другие регуляторы степени полимеризации, такие как циклопентадиен, аллилацетат, аллилкарбамат и меркаптоэтанол.

Реакция полимеризации для смеси мономеров при получении акрилового полимера может быть проведена в среде органического растворителя при использовании обычных методик растворной полимеризации, которые хорошо известны в области полимеров, получаемых в результате проведения полимеризации присоединением, и конкретно проиллюстрированы, например, в патентах Соединенных Штатов Америки №2978437; 3079434 и 3307963. Органические растворители, которые могут быть использованы при полимеризации мономеров, включают практически любые органические растворители, зачастую использующиеся при получении акриловых или винильных полимеров, такие как, например, спирты, кетоны, ароматические углеводороды или их смеси.

Иллюстративными органическими растворителями вышеупомянутого типа, которые могут быть использованы, являются спирты, такие как низшие алканолы, содержащие от 2 до 4 атомов углерода, включающие этанол, пропанол, изопропанол и бутанол; неполные простые эфиры многоатомных спиртов, такие как моноэтиловый эфир этиленгликоля, монобутиловый эфир этиленгликоля, монометиловый эфир пропиленгликоля и моноэтиловый эфир дипропиленгликоля; кетоны, такие как метилэтилкетон, метил-N-бутилкетон и метилизобутилкетон; сложные эфиры, такие как бутилацетат и ароматические углеводороды, такие как ксилол, толуол и лигроин.

В определенных вариантах реализации полимеризацию компонентов с ненасыщенностью этиленового типа проводят при температуре в диапазоне от 0°С до 150°С, таком как от 50°С до 150°С или в некоторых случаях от 80°С до 120°С.

Полимер, полученный так, как это описывалось ранее, обычно растворяют в растворителе и обычно получают содержание твердого вещества смолы в диапазоне приблизительно от 15 до 80, предпочтительно от 20 до 60, массовых процентов при расчете на совокупную массу раствора. Молекулярная масса полимера обычно находится в диапазоне от 3000 до 1000000, предпочтительно от 5000 до 100000, согласно определению по методу гель-проникающей хроматографии при использовании полистирольного стандарта.

Что касается области применения при электропрядении, то раствор полимера, такой как описанный ранее, может быть перемешан с водой для инициирования реакции сшивания и увеличения вязкости, необходимых для формования волокна. Обычно к раствору полимера добавляют приблизительно от 5 до 20, предпочтительно от 10 до 15, массовых процентов воды, при этом массовое процентное содержание получают при расчете на совокупную массу раствора полимера и воды. Предпочтительно для катализирования реакции сшивания к раствору вода-полимер добавляют основание, такое как водорастворимый органический амин. Для лучшего регулирования вязкоупругого поведения рецептуры для электропрядения к ней необязательно может быть добавлен загуститель, такой как поливинилпирролидон, поливиниловый спирт, поливинилацетат, полиамиды и/или целлюлозный загуститель. В случае использования загустителя он присутствует в количествах, не больших чем 20 массовых процентов, обычно находящихся в диапазоне от 1 до 6 массовых процентов, при расчете на массу раствора полимера.

Рецептуру для электропрядения, полученную так, как это описывалось ранее, после этого хранят для обеспечения увеличения вязкости до уровня, соответствующего реакции сшивания. При достаточно высокой вязкости, но незадолго до момента гелеобразования рецептуру подвергают процессу электропрядения, как это описывалось ранее.

В способе электропрядения вязкость обычно составляет, по меньшей мере, 5 и является меньшей чем 2000, обычно меньшей чем 1000, такой как предпочтительно находящаяся в диапазоне от 50 до 250, сантистоксов. Вязкость определяют при помощи пузырькового вискозиметра в соответствии с документом ASTM D-1544. Время хранения рецептуры для электропрядения будет зависеть от нескольких факторов, таких как температура, функциональность по сшиванию и катализатор. Обычно рецептуру для электропрядения будут хранить в течение периода времени продолжительностью от всего лишь одной минуты вплоть до двух часов.

При проведении процесса электропрядения рецептуры, описанные ранее, обычно будут приводить к получению волокон, имеющих диаметр, доходящий вплоть до 5000, такой как в диапазоне от 5 до 5000, нанометров, более часто находящийся в диапазоне от 50 до 1200 нанометров, такой как от 50 до 700 нанометров. Волокна также могут иметь и ленточную конфигурацию, и в данном случае диаметр предполагает обозначение наибольшего размера волокна. Обычно ширина лентовидных волокон доходит вплоть до 5000, например в диапазоне от 500 до 5000 нанометров, а толщина - доходящей вплоть до 200, например в диапазоне от 5 до 200 нанометров.

Для демонстрации общих принципов изобретения предлагаются следующие далее примеры. Однако изобретение не должно рассматриваться как ограниченное конкретными представленными примерами. Все части являются массовыми, если только не будет указано другое.

Примеры А, В и С

Синтез акрилово-силановых полимеров

Для каждого из примеров от А до С в приведенной далее таблице реакционную колбу снабжали мешалкой, термопарой, впускным отверстием для азота и холодильником. После этого добавляли загрузку А и в атмосфере азота проводили перемешивание при нагревании до температуры кипячения в условиях флегмообразования (75-80°С). К кипящему в условиях флегмообразования этанолу в течение трех часов одновременно добавляли загрузку В и загрузку С. Реакционную смесь в состоянии кипячения в условиях флегмообразования выдерживали в течение двух часов. После этого в течение периода времени в 30 минут добавляли загрузку D. Реакционную смесь в течение двух часов выдерживали в состоянии кипячения в условиях флегмообразования, а после этого охлаждали до 30°С.

  Пример А Пример В Пример С Загрузка А (масса в граммах)       Этанол SDA 40 В ¹ 360,1 752,8 1440,2 Загрузка В (масса в граммах)       Метилметакрилат 12,8 41,8 137,9 Акриловая кислота 8,7 18,1 34,6 SilquestA-174² 101,4 211,9 405,4 2-Гидроксилэтилметакрилат 14,5 0,3 0,64 н-Бутилакрилат 0,2 0,3 0,64 Акриламид 7,2 - - Sartomer SR 355 ³ - 30,3 - Этанол SDA 40B 155,7 325,5 622,6 Загрузка С (масса в граммах)       Vazo 67⁴ 6,1 12,8 24,5 Этанол SDA 40B 76,7 160,4 306,8 Загрузка D (масса в граммах)       Vazo 67 1,5 2,1 6,1 Этанол SDA 40B 9,1 18,9 36,2 % твердого вещества 17,9 19,5 19,1 Кислотное число (на 100% 51,96 45,64 45,03 твердого вещества смолы)       Mn - 3021⁵ 5810 ¹ Денатурированный этиловый спирт, 200-ой крепости по системе, принятой в США, доступный в компании Archer Daniel Midland Co. ² Гамма-метакрилоксипропилтриметоксисилан, доступный в компании GE silicones. ³ Дитриметилолпропантетраакрилат, дострупный в компании Sartomer Company Inc. ⁴ 2,2'-Азо-бис(2-метилбутиронитрил), доступный в компании Е. I. duPont de Nemours & Co., Inc. ⁵ Mn растворимой части; полимер в тетрагидрофуране полностью нерастворим.

Примеры 1, 2 и 3

Акрилово-силановые нановолокна

Пример 1

Раствор акрилово-силановой смолы из примера С (8,5 грамма) перемешивали с поливинилпирролидоном (0,2 грамма) и водой (1,5 грамма). Рецептуру хранили при комнатной температуре в течение 215 минут. Часть получающейся в результате рецептуры загружали в шприц на 10 мл и при помощи шприцевого насоса с расходом 1,6 мл в час подавали в мундштук (трубку из нержавеющей стали с наружным диаметром 1/16 дюйма (1,59 мм) и внутренним диаметром 0,010 дюйма (0,25 мм)).

Данную трубку соединяли с заземляющим алюминиевым коллектором через источник высокого напряжения, к которому прикладывали потенциал, равный приблизительно 21 кВ. Трубку подачи и коллектор заключали в корпус, азотная продувка которого позволяла выдерживать относительную влажность, меньшую, чем 25%. На заземленных алюминиевых панелях собирали лентовидные нановолокна, имеющие толщину, равную приблизительно 100-200 нанометрам, и ширину в 500-700 нанометров, которые характеризовали методами оптической микроскопии и сканирующей электронной микроскопии.

Пример 2

Раствор акрилово-силановой смолы из примера В (8,5 грамма) перемешивали с поливинилпирролидоном (0,1 грамма) и водой (1,5 грамма). Рецептуру хранили при комнатной температуре в течение 210 минут. Часть получающегося в результате раствора загружали в шприц на 10 мл и при помощи шприцевого насоса с расходом 0,2 мл в час подавали в мундштук из примера 1. Условия для электропрядения были теми же, что и описанные в примере 1. На заземленной алюминиевой фольге собирали лентовидные нановолокна, имеющие толщину в 100-200 нанометров и ширину в 900-1200 нанометров, которые характеризовали методами оптической микроскопии и сканирующей электронной микроскопии.

Пример 3

Акрилово-силановую смолу из примера А (8,5 грамма) перемешивали с поливинилпирролидоном (0,1 грамма) и водой (1,5 грамма). Рецептуру хранили при комнатной температуре в течение 225 минут. Часть получающегося в результате раствора загружали в шприц на 10 мл и при помощи шприцевого насоса с расходом 1,6 мл в час подавали в мундштук, описанный в примере 1. Условия для электропрядения были теми же, что и описанные в примере 1. На заземленной алюминиевой фольге собирали лентовидные нановолокна, имеющие толщину в 100-200 нанометров и ширину в 1200-5000 нанометров, которые характеризовали по методам оптической микроскопии и сканирующей электронной микроскопии. Образец нановолокон в течение двух часов высушивали в печи при 110°С. Какой-либо измеримой потери массы не наблюдали. Это свидетельствует о полной сшитости нановолокон.

Несмотря на представленное выше для целей иллюстрирования описание конкретных вариантов реализации данного изобретения специалистам в соответствующей области техники должно быть очевидно, что без отклонения от изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения, могут быть реализованы и многочисленные вариации деталей настоящего изобретения.

Изобретение относится к способу электропрядения, к получающемуся в результате по способу электропрядения волокну и к полимерам, использующимся в способе электропрядения. Электропрядение волокна осуществляют из электропроводящего раствора полимера в присутствии электрического поля между мундштуком и источником заземления. При осуществлении способа полимер до и во время процесса электропрядения подвергают реакции сшивания. При этом полимер содержит сшиваемые силановые группы по длине основной цепи полимера и сшиваемые группы вступают в реакцию с водой, в том числе с водой, которая содержится в воздухе. Волокно, полученное по способу электропрядения, содержит сшивки -Si-O-Si-. Использование реакции сшивания до и во время процесса электропрядения приводит к увеличению вязкости раствора полимера, делая возможным формование волокна и сводя к минимуму использование загустителей. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Способ электропрядения волокна из электропроводящего раствора полимера в присутствии электрического поля между мундштуком и источником заземления, в котором полимер до и во время процесса электропрядения подвергают реакции сшивания, при этом полимер содержит сшиваемые силановые группы по длине основной цепи полимера, и сшиваемые группы вступают в реакцию с водой, в том числе с водой, которая содержится в воздухе.

2. Способ по п.1, в котором полимером является (мет)акриловый полимер.

3. Способ по п.1, в котором полимером является (мет)акриловый полимер, имеющий силановые группы.

4. Способ по п.1, в котором полимер помимо имеющихся сшиваемых групп также содержит группы, выбираемые из карбоксила и гидроксила.

5. Способ по п.1, в котором полимер имеет силановые группы, карбоксильные группы, гидроксильные группы и азотсодержащие группы.

6. Способ по п.1, в котором силановые группы в полимере присутствуют в количестве в диапазоне от 0,2 до 20 мас.% кремния при расчете на совокупную массу полимера.

7. Способ по п.5, в котором полимер содержит, мас.%:
(a) от 0,2 до 20 силановых групп, измеренных по кремнию,
(b) от 1 до 45 карбоксильных групп,
(c) от 0,5 до 6,5 гидроксильных групп и
(d) от 0,2 до 5,0 азотсодержащих групп;
при этом процентное содержание по массе получают при расчете на совокупную массу полимера.

8. Способ по п.1, в котором раствор содержит загуститель.

9. Способ по п.8, в котором загустителем является поливинилпирролидон.

10. Способ по п.9, в котором поливинилпирролидон присутствует в количестве не больше, чем 20 мас.% в расчете на совокупную массу раствора.

11. Волокно, полученное по способу электропрядения, содержащее полимер, который сшивают до и во время проведения процесса электропрядения, при этом волокно содержит сшивки -Si-O-Si-.

12. Волокно, полученное по способу электропрядения, по п.11, имеющее диаметр в диапазоне от 5 до 5000 нм.

13. Волокно, полученное по способу электропрядения, по п.11, представляющее собой сшитый (мет)акриловый полимер.

14. Волокно, полученное по способу электропрядения, по п.11, представляющее собой (мет)акриловый полимер, содержащий сшивки -Si-O-Si-.