阻燃性無紡布、成型體及復(fù)合疊層體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及具有阻燃性，且能夠在保持強(qiáng)度的狀態(tài)下薄膜化的無紡布（阻燃性無 紡布）。另外，本發(fā)明涉及對這樣的本發(fā)明的無紡布進(jìn)行加熱使非晶態(tài)聚醚酰亞胺纖維的一 部分或全部熱熔粘而成的成型體、以及包含本發(fā)明的無紡布或成型體的復(fù)合疊層體。
【背景技術(shù)】
[0002] 由極細(xì)纖維構(gòu)成的無紡布可以使用切割纖維的方法或者通過閃蒸紡絲法、熔噴法 等來制造，能夠用于過濾器用途等。但是，由于主要使用了聚丙烯、尼龍、聚對苯二甲酸乙二 醇酯等樹脂，因此阻燃性、耐熱性不足，存在不適于在高溫下使用的問題。另外，雖然嘗試了 一些使用由阻燃性聚合物構(gòu)成的纖維來制造無紡布的技術(shù)，但是在想獲得極細(xì)纖維時(shí)會發(fā) 生熔體破裂、熔體張力過高等不良情況，難以生產(chǎn)率良好地得到具有阻燃性的極細(xì)纖維形 成的無紡布。
[0003] 在日本特開平3-180588號公報(bào)（專利文獻(xiàn)1)中公開了單獨(dú)由具有阻燃性的聚醚 酰亞胺（以下，有時(shí)稱為PEI)纖維構(gòu)成的無紡布、及PEI纖維和無機(jī)纖維的復(fù)合無紡布。但 是，在專利文獻(xiàn)1的無紡布中，為了使PEI纖維彼此粘接，需要含浸二氯甲烷、三氯甲烷等氯 系脂肪族烴化合物，由于使用溶劑，存在對PEI纖維的特性造成影響的隱患。另外，近年來， 已經(jīng)明確這些溶劑有可能對人體、環(huán)境造成影響，即使從環(huán)境負(fù)擔(dān)、伴隨溶劑回收的成本負(fù) 擔(dān)的觀點(diǎn)考慮，也希望開發(fā)一種替代技術(shù)。
[0004] 另外，作為由PEI纖維構(gòu)成的無紡布，公開了一種以具有特定結(jié)構(gòu)的PEI纖維作 為主要構(gòu)成成分，且進(jìn)行三維交織的無紡布（日本特開2012-41644號公報(bào)（專利文獻(xiàn) 2))。非晶態(tài)PEI由于其分子骨架的原因，熔點(diǎn)較高、耐熱性優(yōu)異，而且阻燃性也優(yōu)異，可以 用作纖維、工程塑料，但專利文獻(xiàn)2的實(shí)施例中僅公開了通過水刺法制造的、纖維直徑為 2. 2dtex(相當(dāng)于15μηι)的纖度較大的無紡布。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平3-180588號公報(bào)
[0008] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2012-41644號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明所要解決的課題
[0010] 本發(fā)明的目的在于，提供一種無紡布，其阻燃性優(yōu)異、且由于致密而能在保持強(qiáng)度 的狀態(tài)下制成5~900 μ m范圍內(nèi)的較薄的厚度。
[0011] 用于解決課題的方法
[0012] 本發(fā)明人等為了實(shí)現(xiàn)上述目的而進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過使用以330°C下 的熔融粘度在特定范圍內(nèi)的非晶態(tài)PEI作為主成分的樹脂，能夠得到阻燃性優(yōu)異、且由于 致密而能在保持強(qiáng)度的狀態(tài)下制成5~900 μ m范圍內(nèi)的較薄厚度的無紡布，從而完成了本 發(fā)明。
[0013] 即，本發(fā)明的第1實(shí)施方式為一種由纖維構(gòu)成的無紡布，其特征在于，以在330°C 下的熔融粘度為100~3000Pa *s的非晶態(tài)PEI作為主成分，且平均纖維直徑為1~10 μ m， 所述無紡布的制造方法為熔噴法或紡粘法。
[0014] 本發(fā)明的第2實(shí)施方式為一種成型體，其特征在于，通過加熱所述無紡布使非晶 態(tài)PEI纖維的一部分或全部熱熔粘而形成。
[0015] 本發(fā)明的第3實(shí)施方式為一種復(fù)合疊層體，其包含所述無紡布或所述成型體。
[0016] 發(fā)明的效果
[0017] 根據(jù)本發(fā)明，通過使作為主成分的非晶態(tài)PEI在330°C下的熔融粘度在特定的 范圍內(nèi)，能夠得到極細(xì)纖維，其結(jié)果是，可以獲得不僅具有阻燃性，而且能夠在厚度縮小至 5~900 μηι的范圍內(nèi)的同時(shí)兼顧保持強(qiáng)度的無紡布。另外，也可以使該無紡布（或成型體， 所述成型體的特征在于，通過加熱該無紡布使非晶態(tài)ΡΕΙ纖維的一部分或全部熱熔粘而形 成）與基材層疊層等而得到復(fù)合疊層體。
【附圖說明】
[0018] 圖1為示意性地示出用于實(shí)施例的強(qiáng)化纖維基材的賦形性評價(jià)的模具的圖。
[0019] 符號說明
[0020] 1模具的?？颉?模具的上蓋。
【具體實(shí)施方式】
[0021] [非晶態(tài) ΡΕΙ]
[0022] 以下，對本發(fā)明具體地進(jìn)行說明。
[0023] 本發(fā)明中使用的非晶態(tài)ΡΕΙ是指含有脂肪族、脂環(huán)族或芳香族類的醚單元和環(huán)狀 酰亞胺作為重復(fù)單元的聚合物，只要具有非晶態(tài)、熔融成型性即可，沒有特別限定。這里， "非晶態(tài)"可以通過如下操作來確認(rèn)：用差示掃描量熱分析儀（DSC)將得到的纖維在氮?dú)庵?以l〇°C /分的速度升溫，確認(rèn)有無吸熱峰。吸熱峰非常寬而無法明確地判斷吸熱峰的情況 是在實(shí)際使用上也沒有問題的水平，因此，實(shí)質(zhì)上也可以判斷為非晶態(tài)。另外，只要在不損 害本發(fā)明效果的范圍內(nèi)，還可以在非晶態(tài)PEI的主鏈上含有環(huán)狀酰亞胺、醚鍵以外的結(jié)構(gòu) 單元，例如脂肪族、脂環(huán)族或芳香族酯單元、氧羰基單元等。
[0024] 非晶態(tài)PEI優(yōu)選使用由下述通式表示的聚合物。其中，式中R1為具有6~30個(gè) 碳原子的2價(jià)芳香族殘基，R2為選自具有6~30個(gè)碳原子的2價(jià)芳香族殘基、具有2~20 個(gè)碳原子的亞烷基、具有2~20個(gè)碳原子的環(huán)亞烷基、及以具有2~8個(gè)碳原子的亞烷基 進(jìn)行了鏈終止的聚二有機(jī)硅氧烷基中的2價(jià)有機(jī)基團(tuán)。
[0025] [化學(xué)式1]
[0026]
[0027] 非晶態(tài)PEI在330°C下的熔融粘度需要為100~3000Pa，s。如果低于100Pa，s， 則有時(shí)在紡絲時(shí)由于無法形成飛花或纖維而大量產(chǎn)生被稱為閃光條痕（shot)的樹脂粒。 如果超過3000Pa · s，則難以極細(xì)纖維化、在聚合時(shí)產(chǎn)生低聚物，有時(shí)在聚合時(shí)、造粒時(shí)發(fā)生 故障。在330°C下的熱熔粘度優(yōu)選為200~2700Pa · s，更優(yōu)選為300~2500Pa · s。
[0028] 對非晶態(tài)PEI而言，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度優(yōu)選為200°C以上。如果玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低 于200°C，則有時(shí)得到的無紡布的耐熱性較差。另外，非晶態(tài)PEI的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度越高，能 夠得到耐熱性越優(yōu)異的無紡布，因此優(yōu)選，但是如果玻璃化轉(zhuǎn)變溫度過高，則在熔粘時(shí)其熔 粘溫度也增高，有可能在熔粘時(shí)引起聚合物的分解。非晶態(tài)PEI的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度更優(yōu)選 為200~230 °C，進(jìn)一步優(yōu)選為205~220 °C。
[0029] 非晶態(tài)PEI的分子量沒有特別限定，如果考慮得到的纖維或無紡布的機(jī)械特性、 尺寸穩(wěn)定性、加工性，則其重均分子量（Mw)優(yōu)選為1000~80000。如果使用高分子量的非 晶態(tài)PEI，則在纖維強(qiáng)度、耐熱性等方面優(yōu)異，因此優(yōu)選，但是從樹脂制造成本、纖維化成本 等觀點(diǎn)考慮，重均分子量優(yōu)選為2000~50000,更優(yōu)選為3000~40000。
[0030] 在本發(fā)明中，作為非晶態(tài)PEI，從非晶態(tài)、熔融成型性、成本的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選使用 具有以下式所示的結(jié)構(gòu)單元為主的、2, 2-雙[4-(2, 3-二羧基苯氧基）苯基]丙二酸酐 與間苯二胺或?qū)Ρ蕉返目s合物。該P(yáng)EI由沙特基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料公司（SABIC Innovative Plastics)以"ULTEM"的商標(biāo)進(jìn)行市售。
[0033] [非晶態(tài)PEI纖維]
[0034] 在不損害本發(fā)明的效果的范圍內(nèi)，構(gòu)成本發(fā)明的無紡布的非晶態(tài)PEI纖維還可以 含有抗氧劑、防靜電劑、自由基抑制劑、消光劑、紫外線吸收劑、阻燃劑、無機(jī)物等。作為所述 無機(jī)物的具體例子，可以使用碳納米管、富勒烯、滑石、硅灰石、沸石、絹云母、云母、高嶺土、 粘土、葉蠟石、二氧化硅、膨潤土、氧化鋁硅酸鹽等硅酸鹽、氧化硅、氧化鎂、氧化鋁、氧化鋯、 氧化鈦、氧化鐵等金屬氧化物、碳酸鈣、碳酸鎂、白云石等碳酸鹽、硫酸鈣、硫酸鋇等硫酸鹽、 氫氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鋁等氫氧化物、玻璃珠、玻璃片、玻璃粉、陶瓷珠、氮化硼、碳化 硅、炭黑及石墨等。而且，為了改善纖維的耐水解性，還可以含有單