專利名稱：親水性纖維物件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本說明書涉及具有納米粒子涂層的纖維物件，且更具體來說，涉及具有納米粒子 涂層的鋪地物件，以及向纖維物件涂覆納米粒子涂層的方法。
背景技術(shù)：
在許多應(yīng)用中希望具有親水性或水可潤濕性表面的物件。舉例來說，在下雨環(huán)境 中，需要在建筑物門口提供地墊以快速吸收進(jìn)入建筑物的人的鞋子中的水或從傘上振落的 水滴或從進(jìn)入建筑物的人的外衣上滴下的水滴。在一些地方，通常使用棉制門墊，其可快速 吸水但持久性不良，經(jīng)常發(fā)霉并因此需要更換門墊。其它類型的門墊可由諸如尼龍或聚丙 烯等人造纖維制成，其可能不易長霉，但這些材料可能不能非?？焖俚匚?。纖維材料的已知親水性涂層包括以下文獻(xiàn)中所述的涂層美國專利第6，136，215 號(hào)(紡織品的硅氧烷處理(siloxane treatments fortextiles))、美國專利第6，436，855 號(hào)(高速加工吸水物件之前的纖維整理(fiber finishing prior to high speed manufacture of water-absorbing articles))禾口 W02003097925 (用含有幾基的聚合物處 里合成纖維(treatment ofsynthetic fibers with polymers that contain carboxyl groups))ο美國專利第7，112，621號(hào)中已描述使用納米粒子系統(tǒng)來官能化軟表面。例如，如美國專利第5，585，186號(hào)、第5，723，175號(hào)、第5，753，373號(hào)和第 6，040，053號(hào)以及US20040237833中已描述使用二氧化硅納米粒子提供防霧應(yīng)用的親水性性質(zhì)。美國專利第5，908，663號(hào)、第7，407，899號(hào)和第7，485，588號(hào)中已描述使用納米
粒子作為地毯表面處理的一部分，其中處理通常提供拒液性和防沾污性。

發(fā)明內(nèi)容
在一些實(shí)施例中，描述一種包含具有偶聯(lián)劑和表面改性二氧化硅納米粒子的聚合 纖維的纖維物件，其中所述表面改性二氧化硅納米粒子包含親水性表面改性劑且使所述聚 合纖維變得親水。在一些實(shí)施例中，描述一種包含具有偶聯(lián)劑和表面改性二氧化硅納米粒子的聚合 纖維的地墊，其中所述表面改性二氧化硅納米粒子包含親水性表面改性劑且使所述聚合纖 維變得親水。在一些實(shí)施例中，描述一種包含具有偶聯(lián)劑和表面改性二氧化硅納米粒子的聚合 纖維的地墊，其中所述表面改性二氧化硅納米粒子包含親水性表面改性劑且使所述聚合纖 維變得持久親水。在一些實(shí)施例中，描述一種制造纖維物件的方法，所述方法包含(a)用偶聯(lián)劑涂 布聚合纖維，接著(b)用親水性表面改性二氧化硅納米粒子的水性分散液涂布聚合纖維， 和(c)干燥涂布過的纖維，其中所述表面改性二氧化硅納米粒子使干燥過的聚合纖維變得親水。 在一些實(shí)施例中，偶聯(lián)劑可包含氨基硅烷。在其它實(shí)施例中，偶聯(lián)劑可包含聚乙烯 亞胺。在一些實(shí)施例中，可使偶聯(lián)劑與聚合纖維的表面共價(jià)鍵合。在一些實(shí)施例中，表面改性二氧化硅納米粒子可包含選自由羧酸基、磺酸基、膦酸 基和其鹽組成的群組的親水性表面改性基團(tuán)。在一些實(shí)施例中，親水性表面改性基團(tuán)可包 含親水性醚基(包括聚環(huán)氧乙烷基)、脂肪族羥基或糖基(包括糖硅烷)。在每個(gè)這些實(shí)施例中，纖維物件可進(jìn)一步包含如本文中所述的任何一個(gè)屬性或其 組合。纖維物件可持久親水。聚合纖維可呈疏水性(在用表面改性二氧化硅納米粒子涂布 之前)。聚合纖維可包含選自由聚酰胺、聚酯、聚丙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、其共混物和組合組 成的群組的熱塑性樹脂。纖維物件在根據(jù)水洗測試(Laundering Test)進(jìn)行的至少10次 或甚至20次水洗循環(huán)后在水滴吸收測試(Water Droplet Absorption Test)中可具有小 于約10秒或5秒、4秒、3秒、2秒或1秒的平均吸收時(shí)間。
具體實(shí)施例方式對于以下所定義的術(shù)語，除非權(quán)利要求書或本說明書中其它地方給出不同的定 義，否則應(yīng)應(yīng)用這些定義。術(shù)語“聚合物”應(yīng)理解包括聚合物、共聚物(例如，利用兩種或兩種以上不同單體 形成的聚合物)、低聚物和其組合以及可例如通過共擠壓或包括酯交換的反應(yīng)以可混溶共 混物形成的聚合物、低聚物或共聚物。除非另作說明，否則嵌段共聚物和無規(guī)共聚物也包括 在內(nèi)。術(shù)語“納米粒子”在本文中定義意指直徑小于約IOOnm的粒子(初級(jí)粒子或締合 的初級(jí)粒子)。術(shù)語“表面改性納米粒子”是指包括例如通過共價(jià)鍵與粒子表面連接的化學(xué)基團(tuán) 或部分的粒子。表面基團(tuán)改變粒子的物理或化學(xué)特性。如本文中所使用的術(shù)語“親水”描述可被滴落在其上的水性流體(例如水滴)潤 濕的纖維或纖維表面。連續(xù)涂層表面的親水性和潤濕性可用接觸角小于90°來定義。然 而，在纖維物件的情況下，接觸角很難測量，因此如本文中所使用的親水性是相對于實(shí)例中 更詳細(xì)描述的水滴吸收測試而定義，且將平均水滴吸收時(shí)間小于約10秒的纖維物件視為 親水性。如用于本說明書的纖維物件的術(shù)語“持久親水”是指在根據(jù)水洗測試(本文中描 述)的諸如2次循環(huán)、5次以上、10次以上、15次以上或20次以上或更多次洗滌循環(huán)等多次 洗滌循環(huán)后，保持小于約10秒(如由水滴吸收測試所測定)的平均水滴吸收時(shí)間。如本文中所使用的術(shù)語“偶聯(lián)劑”是指具有至少兩個(gè)反應(yīng)性官能團(tuán)的化合物。一 個(gè)反應(yīng)性官能團(tuán)能夠與二氧化硅納米粒子表面上的Si-OH基團(tuán)共價(jià)鍵合。第二反應(yīng)性官能 團(tuán)能夠與聚合纖維表面上的有機(jī)官能團(tuán)反應(yīng)。通過端點(diǎn)列舉數(shù)值范圍包括所述范圍內(nèi)包含的所有數(shù)值(例如1到5包括1、1. 5、 2,2. 75,3,3. 80、4 和 5)。如本說明書和所附的權(quán)利要求書中所使用，除非另作明確說明，否則單數(shù)形式 “一”和“所述”包括多個(gè)指示物。因此，例如提及含有“一化合物”的組合物包括兩種或兩種以上化合物的混合物。如本說明書和所附的權(quán)利要求書中所使用，除非另作明確說明，否 則術(shù)語“或”通常以其包括“和/或”的含義使用。除非另作說明，否則本說明書和權(quán)利要求書中所使用的所有表示成分?jǐn)?shù)量、性質(zhì) 量度等的數(shù)值在所有情況下都應(yīng)理解為被術(shù)語“約”修飾。因此，除非作相反說明，否則前 述說明書和所附的權(quán)利要求書中所闡述的數(shù)值參數(shù)為可視所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員利用本發(fā) 明的教示設(shè)法獲得的期望性質(zhì)而變化的近似值。絲毫不打算限制等同原則對于權(quán)利要求書 的范圍的應(yīng)用，各數(shù)值參數(shù)至少應(yīng)根據(jù)所報(bào)導(dǎo)的有效數(shù)字的數(shù)目且通過應(yīng)用一般舍入技術(shù) 解釋。盡管闡述本發(fā)明的廣泛范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)是近似值，但已盡可能精確地報(bào)導(dǎo)特 定實(shí)例中所述的數(shù)值。然而，任何數(shù)值都固有地含有某些必然誤差，這是由其相應(yīng)的測試測 量中可見的標(biāo)準(zhǔn)偏差所產(chǎn)生。包含本文中所述的親水性纖維的諸如地墊等物件當(dāng)在根據(jù)水洗測試進(jìn)行的至少 10次洗滌循環(huán)后根據(jù)水滴吸收測試進(jìn)行測試時(shí)，可展現(xiàn)小于約10秒的持久親水性。在優(yōu)選 實(shí)施例中，平均吸收時(shí)間小于5秒、4秒、3秒、2秒或1秒。目前描述的是包含偶聯(lián)劑和表面改性納米粒子的親水性纖維物件。所述纖維物件 可通過首先使聚合纖維與偶聯(lián)劑接觸，接著使聚合纖維與表面改性二氧化硅納米粒子的水 性分散液接觸來產(chǎn)生，其中所述表面改性二氧化硅納米粒子使所述聚合纖維變得親水。親水性纖維的親水性或缺乏親水性可通過使這種纖維的合適樣品經(jīng)受如下所述的水滴 吸收測試來確定。為簡便起見，纖維樣品定義為具有等于吸收1滴水(約0.2mL)所需的時(shí) 間的“水滴吸收時(shí)間”。具有> 90秒的水滴吸收時(shí)間的纖維樣品可視為具有不良親水性，而 10秒或5秒、4秒、3秒、2秒或1秒的水滴吸收時(shí)間指示纖維樣品越來越好的親水性。纖維親水性的持久性或缺乏持久性可通過使纖維樣品經(jīng)受根據(jù)實(shí)例章節(jié)中描述 的水洗測試進(jìn)行的重復(fù)水洗循環(huán)、接著使纖維樣品經(jīng)受水滴吸收測試來確定。僅在根據(jù)水 洗測試進(jìn)行的5次水洗循環(huán)后就顯示親水性降低的纖維樣品可持久性不良，而在根據(jù)水洗 測試進(jìn)行的10次、15次或甚至20次水洗循環(huán)后仍保持親水性的纖維樣品可具有好的親水 持久性。纖維物件本揭示案的聚合纖維基底可具有任何已知的構(gòu)造，包括針織構(gòu)造、編織構(gòu)造、非編 織構(gòu)造等或其組合。聚合纖維基底可具有每平方碼約1盎司與約55盎司之間的重量。諸 如鋪地物件等聚合纖維基底可優(yōu)選具有每平方碼約20盎司與約50盎司之間的重量。在本揭示案中，合適的聚合纖維基底可包含地墊、布、抹布(wiping sheet)或各 種其它類型的墊子。本揭示案的聚合纖維涵蓋鋪地物件內(nèi)使用的任何標(biāo)準(zhǔn)纖維和其復(fù)合 材料。聚合纖維可包含單絲纖維、芯鞘型纖維等或可以圈絨、割絨或任何其它類型的地毯 面(carpet face)形式存在。僅舉例來說，尼龍、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚氯乙烯、聚氨酯等 纖維成簇地貫穿織物(諸如任何纖維類型的編織、非編織或針織織物，諸如先前所列的織 物)。聚合纖維基底可包含任何尺寸的纖維或紗線，包括微旦數(shù)纖維或紗線(單絲旦數(shù) (denier per filament)小于1的纖維或紗線)。所述纖維或紗線可具有小于約0. 1單絲 旦數(shù)到約2000單絲旦數(shù)或更優(yōu)選小于約1單絲旦數(shù)到約500單絲旦數(shù)范圍內(nèi)的旦數(shù)。
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在一些實(shí)施例中，未處理的聚合纖維基底包含具有不良親水性(也就是，具有> 90秒的水滴吸收時(shí)間)的地墊。在一些實(shí)施例中，聚合纖維基底可包含地墊，其中纖維可如 美國專利第4，820，566號(hào)(海涅(Heine)等人)和美國專利第5，055，333號(hào)(海涅(Heine) 等人)中所述，呈插入背襯材料中的簇絨圈形式，所述兩篇專利都以引用的方式并入本文 中。在一些實(shí)施例中，地墊可包括諸如可購自3M公司(明尼蘇達(dá)州圣保羅(St. Paul，MN) 和中國上海(Shanghai，China))的 NOMAD 4000, NOMAD 5000 和 NOMAD 6000 等市售門墊。在一些實(shí)施例中，除本說明書的聚合纖維外，纖維物件可另外包括天然纖維或源 自天然纖維的纖維，包括絲、羊毛和棉纖維或醋酸纖維素纖維和相關(guān)纖維或其組合。然而， 本說明書通常針對包含如下所述的聚合纖維的纖維物件。聚合纖維持久親水纖維可由將展現(xiàn)> 90秒的水滴吸收時(shí)間的通常疏水(例如，熱塑性或熱 固性)的聚合物樹脂制備。合適的熱塑性聚合物可包括諸如聚(氯乙烯)、聚乙烯(高密 度、低密度、極低密度)、聚丙烯等商品聚合物(commodity polymer)；諸如聚酯(例如包括 聚(對苯二甲酸乙二酯)和聚(對苯二甲酸丁二酯))、聚氨酯和聚酰胺(例如包括尼龍) 等工程塑料；和這些材料的共混物和混合物?！矫?，親水性纖維物件包含選自由擠出材料、熔噴材料、編織物、非編織物、發(fā)泡 體和其組合組成的群組的基底。物件包含具有涂層的聚合纖維基底。涂層包含表面上具有表面改性劑的表面改性 二氧化硅納米粒子組分，和用于使表面改性納米粒子與聚合纖維偶聯(lián)的偶聯(lián)劑。含有表面 改性基團(tuán)作為親水劑的涂層的存在使纖維表面變得親水。更具體來說，表面改性基團(tuán)以足 以形成單層或不到覆蓋單層的量與納米粒子表面共價(jià)連接。通常希望可利用的表面官能團(tuán) (也就是，硅烷醇基團(tuán))不完全改性，以允許納米粒子經(jīng)由殘余的未改性硅烷醇表面基團(tuán)與 基底締合。偶聯(lián)劑在一些實(shí)施例中，可用合適的偶聯(lián)劑改性地墊基底的纖維以在某些纖維的至少一 部分表面上引入反應(yīng)性官能團(tuán)。合適的偶聯(lián)劑在下文中更詳細(xì)地描述。在這些實(shí)施例中， 表面改性二氧化硅納米粒子可與由偶聯(lián)劑所引入的反應(yīng)性官能團(tuán)締合。由偶聯(lián)劑引入的合 適反應(yīng)性官能團(tuán)的實(shí)例可包括氨基、硅烷基、環(huán)氧基和羥基或其組合。在一些實(shí)施例中，偶聯(lián)劑包含硅烷偶聯(lián)劑。舉例來說，硅烷偶聯(lián)劑可具有下式[ (Y) C-R3] d-Si- (OR4) b (R4) 4_(b+d)其中Y為可與預(yù)定基底(包括聚合纖維基底)的表面鍵合或締合的官能團(tuán)且可例 如選自有機(jī)官能團(tuán)；R3為共價(jià)鍵或二價(jià)或三價(jià)烴橋聯(lián)基團(tuán)；且R4獨(dú)立地為氫或任選地在可 利用位置處經(jīng)氧、氮和/或硫原子取代的具有1到8個(gè)碳原子的烷基、芳基或芳烷基；c為1 或2，b為1至3且d為1或2。在一些實(shí)施例中，b為3，c為1且d為1，且(b+d)彡4。式II的Y基團(tuán)可諸如通過縮合、加成或置換反應(yīng)等形成共價(jià)鍵而與基底表面鍵合 或締合，或通過離子鍵或范德華力與基底締合。更具體來說，R3為共價(jià)鍵或具有約1到20個(gè) 碳原子的二價(jià)或三價(jià)烴橋聯(lián)基團(tuán)，包括亞烷基、亞芳基和其組合，任選地在主鏈中包括1到 5個(gè)選自由基團(tuán)-0-、-C (0)、-S-、-S02-和-NR2-(和其組合，諸如-C (0) _0_)(其中R2為氫或 C1-C4烷基)組成的群組的部分。在另一個(gè)實(shí)施例中，R3為具有式-(oo^o^-Uoa^aKR1))m-的聚(氧化烯)部分，其中η為至少5，m可為0且優(yōu)選為至少1，且η m的摩爾比為至 少2 1(優(yōu)選至少3 1)，且R1為(C「C4)烷基。應(yīng)了解，當(dāng)式II的“C”為1時(shí)，那么R3 為共價(jià)鍵或二價(jià)烴橋聯(lián)基團(tuán)，當(dāng)“C”為2時(shí)，那么R3為三價(jià)橋聯(lián)基團(tuán)。R3優(yōu)選為二價(jià)亞烴 基且c為1。R4優(yōu)選為C1-C4烷基且b為1到3。在一些實(shí)施例中，Y為可選自氨基、環(huán)氧基(包括縮水甘油基)、酸基、酯基、羥基 和巰基的有機(jī)官能團(tuán)Y1。優(yōu)選的胺官能性硅烷偶聯(lián)劑包括3-氨基丙基三甲氧基硅烷和 N-3-(2-氨基乙基)-氨基丙基三甲氧基硅烷。適用的環(huán)氧官能性硅烷偶聯(lián)劑包括2-(3， 4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三乙氧基硅烷、2-(3，4_環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、5，6_環(huán) 氧基己基三乙氧基硅烷、(3-縮水甘油醚氧基丙基)三乙氧基硅烷和(3-縮水甘油醚氧丙 基)三甲氧基硅烷)。硅烷偶聯(lián)劑可例如由常規(guī)技術(shù)制備或其可從諸如蓋萊斯特公司(Gelest，Inc.) (美國賓西法尼亞州摩里維爾(Morrisville, Pa.，USA))、邁圖高新材料公司(Momentive Performance Materials)(美國康涅狄格州威爾頓(Wilton, Conn.，USA))和聯(lián)化科技公 司(United Chemical Technologies, Inc.)(美國賓西法尼亞州荷斯咸(Horsham，Pa., USA))等供應(yīng)商處購得。可進(jìn)一步參考普魯?shù)侣?E. P. Plueddeman)，“硅烷偶聯(lián)劑(Silane Coupling Agents) ”，紐約普萊納曼出版社(Plenum Press =New York)，1982，第 20 頁，和頒 予凡奧吉(Van Ooij)等人的美國專利第5，204，219號(hào)、頒予斯圖夫科(Stofko)等人的美 國專利第5，464，900號(hào)和頒予比爾卡迪(Bilkadi)的美國專利第5，639，546號(hào)和歐洲專利 申請案第0，372，756A2號(hào)。在一些實(shí)施例中，可在基底上涂布除以上提及的硅烷偶聯(lián)劑以外的偶聯(lián)劑，為在 其上涂布二氧化硅納米粒子提供相容性增強(qiáng)的表面。其它合適偶聯(lián)劑的實(shí)例可包括聚乙烯 亞胺、分支聚乙烯亞胺、乙氧基化聚乙烯亞胺、乙烯亞胺、乙烯亞胺低聚物、正硅酸四乙酯、 3_(三乙氧基硅基)丙基異氰酸酯、二亞乙基三胺或任何這些適于選定基底的偶聯(lián)劑的相 容性混合物。可用作偶聯(lián)劑的聚胺為稱為聚烯亞胺的聚胺類，諸如可以寬范圍分子量和不同分 支度利用的聚乙烯亞胺。聚乙烯亞胺包括具有不同分子量的水溶性聚胺大家族。通常已知， 乙烯亞胺的聚合不產(chǎn)生完全包含具有線性結(jié)構(gòu)的單元的聚合物，但聚乙烯亞胺的分支度取 決于聚合期間的酸濃度和溫度。分支度可例如在12%與38%之間不等。聚乙烯亞胺的化 學(xué)式可以A、B或C單元的形式表示，其中A為-R6-N (R5)2單元，B為R5-N妒-)2單元，且C為(_R6) 3N_單元，其中R5為氫且R6 為-CH2CH2-基團(tuán)。A單元B單元C單元的比率可為約1 0. 5 0. 5到約1 2 1， 但優(yōu)選約1 1 1到約1 2 1。可利用所屬領(lǐng)域中熟知的方法將其它基團(tuán)接枝到聚乙烯亞胺上以改變涂層對基 底的親和力或改變粘著性質(zhì)，正如聚乙烯亞胺與氧化乙烯結(jié)構(gòu)(氧化乙烯、縮水甘油)進(jìn)行 的引入羥基的反應(yīng)中。聚乙烯亞胺的優(yōu)選分子量為約600到約80，000。聚乙烯亞胺的最優(yōu)選分子量為約 600 到約 25，000。聚胺偶聯(lián)劑的其它實(shí)例可包括通常在分子中存在伯氨基和/或仲氨基的組合且 可具有允許從水性系統(tǒng)涂布的足夠水溶性的以下胺二亞乙基三胺、N-(2-氨基乙基)-1，3_丙二胺、3，3' - 二氨基-N-甲基二丙基胺、三亞乙基四胺、N，N'-雙(3-氨基丙基)-乙 二胺、N，N'-雙(3-氨基丙基)-1，3_丙二胺、五亞乙基六胺、4，7，10_三氧雜-1，13-十三 烷二胺和4，9-三氧雜-1，12-十三烷二胺。納米粒子納米粒子為表面上具有表面改性基團(tuán)的無機(jī)納米粒子。合適的無機(jī)納米粒子包含 二氧化硅納米粒子。二氧化硅納米粒子通常以亞微米尺寸二氧化硅納米粒子于水性溶劑或 水性有機(jī)溶劑混合物中的分散液形式使用。二氧化硅納米粒子的平均粒徑可為100納米或 100納米以下，優(yōu)選30納米或30納米以下，且更優(yōu)選10納米或10納米以下。平均粒徑可 大于約2納米。平均粒度可利用透射電子顯微鏡測定。必要時(shí)，至少一部分較大二氧化硅 粒子可存在于涂層組合物中，其量不降低選定基底的親水性。納米粒子可呈膠態(tài)分散液形 式。在一些實(shí)施例中，表面改性納米粒子可提供改進(jìn)的分散液穩(wěn)定性。在不受理論限 制的情況下，根據(jù)表面改性劑的性質(zhì)和分子尺寸，表面改性可增加粒子之間的空間和/或 靜電穩(wěn)定效應(yīng)，從而阻止其結(jié)合在一起形成較大的不穩(wěn)定聚集體。在所述情況下，表面改性 納米粒子的使用可與較低的溶液PH值協(xié)同作用，提供更穩(wěn)定的分散調(diào)配物或擴(kuò)大分散調(diào) 配物穩(wěn)定的PH值范圍。這可允許在幾乎中性的pH值水平下使用產(chǎn)物，從而可降低對使用 者產(chǎn)生刺激或危害的可能性。水性介質(zhì)中的無機(jī)二氧化硅納米粒子(溶膠)是所屬領(lǐng)域中熟知的，且可從市 場購得。于水或醇水溶液中的二氧化硅溶膠可以諸如LUD0X(由美國特拉華州威爾明頓 的杜邦公司(Ε. I. du Pont de Nemours and Co.，Inc.，Wilmington, Del.，USA)制造)、 NYACOL (從馬薩諸塞州阿什蘭尼的亞科爾公司(Nyacol Co.，Ashland, ΜΑ)獲得)或 NALCO(由美國伊利諾斯州內(nèi)珀維爾的納爾科化學(xué)公司(Nalco Chemical Co. ,Naperville, 111. USA)制造)等商標(biāo)名稱購得。一種適用的二氧化硅溶膠為NALCO 2326，其為平均粒度 5納米、pH值10. 5且固體含量15重量％的二氧化硅溶膠。其它可購得的二氧化硅納米粒 子包括可購自納爾科化學(xué)公司的“NALCO 1030 ”、“NALC0 1034ATM”、“NALC01050 ”、“NALCO 1115 ”、“NALCO 2326 ”、“NALCO 2327 ”、“NALC01130 ” 和 “NALCO 2329 ”;可購自瑞麥特 公司(Remet Corp.)(美國紐約州尤蒂卡(Utica, NY, USA))的“Remasol SP30”;和可購自 杜邦公司的“LUDOX SM”。也可使用二氧化硅非水性溶膠(也稱為二氧化硅有機(jī)溶膠)，其為液相是有機(jī)溶 劑或水性有機(jī)溶劑的二氧化硅溶膠分散液。在本發(fā)明的實(shí)施中，二氧化硅溶膠經(jīng)選擇以使 其液相與水性溶劑或水性有機(jī)溶劑相容。然而，已觀察到在用諸如乙醇等有機(jī)溶劑稀釋之 前，首先應(yīng)使鈉穩(wěn)定二氧化硅納米粒子酸化。酸化之前進(jìn)行稀釋可能會(huì)產(chǎn)生不良或不均勻 的涂層。銨穩(wěn)定二氧化硅納米粒子通?？梢匀魏雾樞蛳♂尯退峄?。表面改性劑多種方法可用于改性納米粒子的表面，例如包括向納米粒子(例如粉末或膠態(tài)分 散液形式)加入表面改性劑且使表面改性劑與納米粒子反應(yīng)。其它有用的表面改性處理描 述于例如美國專利第2，801，185號(hào)(伊勒(Iler))和美國專利第4，522，958號(hào)(達(dá)斯(Das) 等人)中。表面改性基團(tuán)可源自表面改性劑。表面改性劑可由化學(xué)式Rs-RLZ示意性表示， 其中Rs為能夠與二氧化硅粒子表面上的硅烷醇基團(tuán)(也就是，Si-OH基團(tuán))連接的表面結(jié)合基團(tuán)，Z表示不與系統(tǒng)(例如，基底)中的其它組分反應(yīng)的親水性基團(tuán)，且RL表示有機(jī)連 接基團(tuán)或鍵。表面改性劑的合適的表面結(jié)合基團(tuán)Rs可包括硅烷醇、烷氧基硅烷或氯硅烷。 在一些實(shí)施例中，親水性基團(tuán)Z可為非堿性親水性基團(tuán)，諸如酸基(包括羧酸基、磺酸基、膦 酸基、其鹽或其組合)、銨基或聚(氧化乙烯)基或羥基。所述表面改性劑的用量可使二氧化硅納米粒子的50%到100%的表面官能團(tuán) (Si-OH基團(tuán))官能化。通常使二氧化硅納米粒子的至少60%、70%、80%或90%的表面官 能化。通過實(shí)驗(yàn)確定官能團(tuán)的數(shù)目，其中使大量納米粒子與過量表面改性劑反應(yīng)以使所有 可用的反應(yīng)性部位都被表面改性劑官能化。然后可由結(jié)果計(jì)算出較低的官能化百分比。表 面改性劑的用量通常足以提供表面改性劑相對于無機(jī)納米粒子上的表面硅烷醇基團(tuán)的兩 倍摩爾比之多。為在二氧化硅納米粒子上獲得優(yōu)選高濃度的表面改性劑，重要的是首先使 二氧化硅納米粒子表面改性，之后與涂層的余留組分組合。在一些實(shí)施例中，表面改性劑具有如下化學(xué)式[(Z)c-R7]d-Si-(0 R8)b(R8)4_(b+d)，其中Z為親水性基團(tuán)；R7為共價(jià)鍵或任選地被至少一個(gè)氧原子取代和任選地經(jīng)-OH基取代的具有約1到 20個(gè)碳原子的二價(jià)或三價(jià)烴橋聯(lián)基團(tuán)；R8獨(dú)立地為氫或任選地在可利用位置處經(jīng)氧、氮和/或硫原子取代的具有1到8 個(gè)碳原子的烷基、芳基或芳烷基；c為1或2，b為1到3且d為1或2且(b+d)彡4。在優(yōu)選實(shí)施例中，Z為選自由羧酸基、磺酸基、膦酸基和其鹽組成的群組的親水性 基團(tuán)。有用的表面改性劑的例子包括以下各物(HO)3SiCH2CH2CH2SO3H,(HO) 3Si CH2CH2CH20CH2CH (OH) CH2SO3H,
NaOSi (OH) 2CH2CH2CH2S03Na,NaOSi (OH) 2CH2CH2CH20CH2CH (OH) CH2SO3Na,NaOSi (OH) 2CH2CH2C02Na,禾口NaOSi (OH) 2CH2CH2P (0) (OH) 20Na,以及其它已知化合物?；撬猁}有機(jī)硅烷化合物可根據(jù)美國專利第4，338，377號(hào) (貝克(Beck)等人)中所見的程序制備。在另一個(gè)實(shí)施例中，表面改性劑可包括例如2_[甲氧基(聚亞乙基氧基)丙基] 三甲氧基硅烷的親水性醚。在另一個(gè)實(shí)施例中，表面改性劑可包括例如N-(3-三乙氧基硅基丙基)葡糖酰胺 的糖硅烷。在一些實(shí)施例中，表面改性納米粒子可進(jìn)行干燥且容易地分散于涂層組合物的溶 劑中。液體載劑所述涂層組合物包含液體載劑。在優(yōu)選實(shí)施例中，液體載劑包含水。雖然涂層組合 物不要求有機(jī)溶劑，但可含有水溶性或水混溶性有機(jī)溶劑。組合物的總VOC含量應(yīng)小于調(diào)
10配物總重量的約20wt %，優(yōu)選小于約15wt %，且更優(yōu)選小于約IOwt %。水溶性或水混溶性 有機(jī)溶劑優(yōu)選為低分子量醇，優(yōu)選具有小于約6的碳原子含量，包括丁醇、異丙醇、乙醇和/ 或甲醇以及這些醇彼此間的混合物或這些醇與無VOC的水溶性或水混溶性有機(jī)溶劑的混 合物。使用少量所述溶劑(用量符合現(xiàn)有美國EPA法規(guī)(例如參見EPA40C.F. R. 51. 100 (s) 和連續(xù)案))有助于降低涂層調(diào)配物的表面張力和改進(jìn)這些調(diào)配物濕透且遍布疏水性表面 的能力。另外，醇溶劑尤其可通過參與與烷氧基硅烷和/或硅烷偶聯(lián)劑的平衡縮合反應(yīng)而 賦予額外儲(chǔ)存穩(wěn)定性。pH 值在涂布于纖維上之前，可用PKa(H2O) < 5、優(yōu)選小于2. 5、最優(yōu)選小于1的酸將表 面改性納米粒子的水性分散液酸化到期望的pH值水平。適用的酸包括有機(jī)酸與無機(jī)酸且 可為例如乙二酸、檸檬酸、苯甲酸、乙酸、甲酸、丙酸、苯磺酸、H2S03、H3PO4, CF3CO2H, HCl、HBr、 HI、HBr03、HNO3, HClO4, H2SO4, CH3SO3H, CF3SO3H, CF3CO2H 和 CH30S020H。最優(yōu)選的酸包括 HCl、 HN03、H2SO4和Η3Ρ04。在一些實(shí)施例中，希望提供有機(jī)酸與無機(jī)酸的混合物。在一些實(shí)施例 中，可使用包含PKa彡5(優(yōu)選< 2. 5，最優(yōu)選小于1)的酸和少量pKa > 5的其它酸的酸混 合物。已發(fā)現(xiàn)利用pKa ^ 5的較弱酸不能提供具有諸如可清潔性和/或持久性等期望性質(zhì) 的均勻涂層。具體來說，包含較弱酸的涂層組合物或堿性涂層組合物通常在聚合基底的表 面上形成液珠。在許多實(shí)施例中，涂層組合物通常含有足夠的酸以提供小于5、優(yōu)選小于4、最優(yōu) 選小于3的pH值。其它添加劑所述纖維可在涂層中進(jìn)一步包含其它任選的組分。舉例來說，加入通常為表面活 性劑的潤濕劑可能有益。如本文中所使用的術(shù)語“表面活性劑”描述在同一分子上包含親水 性(極性)區(qū)和疏水性(非極性)區(qū)的分子，其尺寸足以能減小涂層溶液的表面張力。當(dāng) 在優(yōu)選實(shí)施例中水為液體載劑時(shí)，包括表面活性劑可能對在聚合纖維上涂布偶聯(lián)劑格外有 利。本發(fā)明的適用表面活性劑包括陰離子型、陽離子型、非離子型或兩性表面活性劑。實(shí)例 包括以下各物 如果使用表面活性劑，那么在本說明書的涂層組合物中的表面活性劑濃度優(yōu)選為 涂層組合物的至少0. 1重量％ (wt% )，更優(yōu)選至少0. 4wt%且甚至更優(yōu)選至少Iwt %。如 果使用表面活性劑，那么表面活性劑的濃度優(yōu)選不超過涂層組合物的10wt%，更優(yōu)選不超 過涂層組合物的5wt%。申請者已發(fā)現(xiàn)尤其適用的表面活性劑包括硅氧烷非離子型表面 活性劑。優(yōu)選的表面活性劑為Q2-5211，是一種可獲自密歇根州米德蘭的道康寧公司(Dow Corning Company, Midland, MI)的非離子型硅氧烷二醇共聚物表面活性劑。已觀察到，雖然包括表面活性劑以及偶聯(lián)劑可賦予本說明書的聚合纖維一定水平 的親水性，但如實(shí)例章節(jié)中對照2中所觀察，由表面活性劑所引起的親水性可能經(jīng)受不住 水洗處理，而與之相反，首先用偶聯(lián)劑涂布聚合纖維、接著用表面改性二氧化硅納米粒子涂 布聚合纖維，產(chǎn)生更持久的親水性。必要時(shí)，表面改性二氧化硅納米粒子涂層混合物可任選地包含納米粒子分散其中 的粘合劑。任選的粘合劑的實(shí)例為正硅酸四乙酯(tetraethylorthosilicateJEOS)，可見 正硅酸四乙酯與本說明書的持久親水涂層相容(參見實(shí)例5)。涂布方法在涂覆涂層之前可執(zhí)行基底的表面準(zhǔn)備。涂層的性能可顯著受適當(dāng)粘著在基底材 料上的能力所影響。表面污染物、油、油脂和氧化物的存在會(huì)在物理上削弱且降低涂層在基 底上的粘著性。可表面處理或清潔基底以改進(jìn)涂層在基底上的粘著性。在本揭示案的一個(gè)實(shí)施例中，可表面處理地墊基底。表面處理的方法包括真空沉 積、電暈、激光、化學(xué)、熱、火焰、等離子體、臭氧和其組合。在準(zhǔn)備非極性纖維以接受本說明 書的偶聯(lián)劑時(shí)可能必需進(jìn)行一種或多種這些表面處理。一方面，本說明書包括利用包含以下步驟的方法產(chǎn)生的親水性纖維物件首先用 偶聯(lián)劑涂布聚合纖維，優(yōu)選至少部分干燥偶聯(lián)劑，接著用親水性表面改性二氧化硅納米粒子的水性分散液涂布聚合纖維。涂布方法通常包括用過量的偶聯(lián)劑溶液涂布物件的聚合纖維，接著用過量的表面 改性二氧化硅納米粒子溶液涂布聚合纖維，包括任選的加熱、干燥和/或洗滌步驟。雖然已 發(fā)現(xiàn)可能需要至少約0. 42g/m2的表面改性二氧化硅納米粒子來實(shí)現(xiàn)本說明書的持久親水 性，但希望通過利用過量的偶聯(lián)劑與表面改性二氧化硅納米粒子提供更高的涂布水平。在一些實(shí)施例中，涂布方法可包含涂覆涂層材料，然后使涂層在周圍溫度下風(fēng)干。 在其它實(shí)施例中，涂布方法可包含加熱以方便地加速涂布過程。在一些實(shí)施例中，涂布方 法可包含將涂層材料涂覆到基底上，然后在溫度處于90°C到120°C范圍內(nèi)的環(huán)境中加熱基 底。加熱溫度優(yōu)選經(jīng)選擇以不引起基底降解。在不存在加熱的情況下，典型的干燥時(shí)間為 約20-24小時(shí)；如果在90°C到120°C的范圍內(nèi)加熱涂布過的基底，那么干燥時(shí)間可縮短到約 1小時(shí)或甚至約30分鐘。在一些實(shí)施例中，在基底上涂布二氧化硅納米粒子的方法可進(jìn)一步包含在干燥之 后洗去過量涂層材料的沖洗步驟。在優(yōu)選實(shí)施例中，沖洗液體為水。本揭示案的涂層可通過各種涂布技術(shù)涂覆于選定的基底上，所述技術(shù)包括浸 涂、噴涂、發(fā)泡涂布、輥涂(roller)、軋輥涂(nip roller)、撓性軋輥涂(flexible nip roller)、浸軋涂布(pad coating)、溢流涂布(flood coating)和所屬領(lǐng)域中熟知的其它涂 布技術(shù)。耐水洗性測試對一些涂布過的纖維來說，在多次水洗循環(huán)后保持親水特性可能很重要。我們 使用水洗測試(下文所述)評(píng)估纖維上的持久親水涂層。我們在測試模型中使用惠而浦 (Whirlpool) 111頂裝式洗衣機(jī)執(zhí)行測試方法。認(rèn)為本測試方法可應(yīng)用于其它型號(hào)的洗衣 機(jī)。以下實(shí)例中更詳細(xì)描述本揭示案的涂層組合物和經(jīng)涂布物件，這些實(shí)例打算僅作 為說明，因?yàn)閷λ鶎兕I(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在本發(fā)明范圍內(nèi)的許多修改和變化將是顯而易 見的。除非另作說明，否則以下實(shí)例中所報(bào)導(dǎo)的所有份數(shù)、百分比和比率都以重量計(jì)，且實(shí) 例中所使用的所有試劑都得自或可購自下文所述的化學(xué)品供應(yīng)商，或可由常規(guī)技術(shù)合成。SMMfi二氧化硅納米粒子分散液，可以Nalco 2326 (平均粒度為5nm)和Nalco 2327 (20nm)獲自伊利諾斯州內(nèi)珀維爾的納爾科化學(xué)公司。Z-6020 :N-(2-氨基乙基)-3_氨基丙基三甲氧基硅烷，可獲自密歇根州米德蘭的 道康寧公司。KH550 :3_氨基丙基三乙氧基硅烷，可獲自中國杭州的浙江化工科技集團(tuán) (Zhejiang Chem-Tech Group Co. , Ltd. ,Hangzhou, China.)Nomad 6000地墊尼龍纖維地墊，可獲自中國上海的3M(中國)。Q2-5211 超潤濕劑非離子型硅氧烷乙二醇共聚物表面活性劑，可獲自密歇根州 米德蘭的道康寧公司。聚乙烯亞胺(50%于水中)、聚乙烯亞胺(80%乙氧基化，30%于水中)、聚乙烯亞 胺(分支，Mn 10000 (GPS)、Mw 25000 (LS))和乙烯亞胺低聚物混合物(粘度為200，OOOcps)可獲自美國密蘇里州63103圣路易斯布魯斯街3050號(hào)的西格瑪-阿爾德里奇公司 (Sigma-Aldrich, Inc. 3050Spruce Street, St. Louis, MO 63103USA)。TEOS 正硅酸四乙酯，可獲自美國密蘇里州63103圣路易斯布魯斯街3050號(hào)的西 格瑪-阿爾德里奇公司。測試樣品除非另作說明，否則指定類型的地墊的測試樣品切割成尺寸為5cmX5cm的正方形。水洗測試使涂布過的測試樣品在標(biāo)準(zhǔn)頂裝式家用洗衣機(jī)(惠而浦111)中經(jīng)受重復(fù)水洗測 試。將樣品和壓載負(fù)荷(約250克/米的未整理平布織物的90X90cm折邊布匹，全棉或 50/50棉/聚酯)放在洗衣機(jī)中，產(chǎn)生1.8 士 0.2kg(4 士 0.5磅)的總重量，其中壓載重量 負(fù)荷不少于1.4kg (3磅)。加入液體洗滌劑(75g 3M地毯防污濃縮香波(Soil Retarding Carpet Shampoo concentrate)，可獲自明尼蘇達(dá)州圣保羅3M公司)，且向洗衣機(jī)注水達(dá)到 最高水位標(biāo)記處，水溫為41 士3°C度。以“標(biāo)準(zhǔn)”洗滌和脫水循環(huán)洗滌樣品45分鐘，共5個(gè) 洗滌循環(huán)，然后在40°C下在強(qiáng)制通風(fēng)循環(huán)烘箱中干燥測試樣品整夜。測試者可任選地改變 洗滌循環(huán)的次數(shù)以增加對涂層持久性的挑戰(zhàn)。水滴吸收測試通過從滴管向測試樣品的表面施加0. 2mL的去離子水水滴且記錄水滴完全吸收 (根據(jù)目測判斷)所需的時(shí)間來執(zhí)行水滴吸收測試。除非另作說明，否則值為測試物件表面 上不同位置處的三次試驗(yàn)的平均值。如果水滴吸收時(shí)間大于1分鐘，那么終止測試且記錄 吸收時(shí)間為> 1分鐘。對照1對Nomad 6000地墊的未處理樣品(5cmX5cm)進(jìn)行水滴吸收測試。結(jié)果展示于表 1中。對照2通過向N-(2_氨基乙基)-3_氨基丙基三甲氧基硅烷的攪拌樣品(2g)中加入 97.5g去離子水，接著加入Q2-5211表面活性劑(0. 5g)制備偶聯(lián)劑溶液。用偶聯(lián)劑溶液涂 布Nomad 6000地墊樣品(5cmX5cm)且干燥。重復(fù)水洗循環(huán)后水滴吸收測試的結(jié)果展示于 表1中。制備實(shí)例1 (表面改性納米粒子，平均粒度為5nm)通過向5nm二氧化硅納米粒子(Nalco 2326，33. 38，15%含固量)的攪拌分散液中 加入于30g去離子水中的2-羥基-3-[3-(三羥基硅基)丙氧基]丙烷-1-磺酸(36. 7g， 9. 07%含固量)制備表面改性的二氧化硅納米粒子分散液，且在室溫下1小時(shí)后，獲得透明 溶液(pH = 1. 78和硅烷覆蓋率為100% )。制備實(shí)例2 (表面改性納米粒子，平均粒度為20nm)通過向40. 6g水中加入20nm 二氧化硅納米粒子(Nalco 2327，6. 25g，40wt%含固 量)，然后在攪拌下加入2-羥基-3- [3-(三羥基硅基)丙氧基]丙烷-1-磺酸(3. 13g)，然 后在80°C下加熱4小時(shí)制備表面改性的二氧化硅納米粒子分散液。制備實(shí)例3 (表面改性納米粒子+TE0S)
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向42. 5g H2O中加入33. 3g Nalco 2326 二氧化硅納米粒子分散液，然后加入2_羥 基-3-[3-(三羥基硅基)丙氧基]丙烷-1-磺酸(24. 2g)，且在80°C下加熱混合物4小時(shí)， 接著冷卻到室溫且加入0. 56g TE0S，然后攪拌直到TEOS完全溶解，得到親水性涂層溶液。實(shí)例1 (表面改性納米粒子，平均粒度為5nm，具有偶聯(lián)劑)通過向N-(2_氨基乙基)-3_氨基丙基三甲氧基硅烷的攪拌樣品(2g)中加入 97. 5g去離子水，接著加入Q2-5211表面活性劑(0. 5g)制備偶聯(lián)劑溶液。在軋染機(jī)上在3kg 壓力下用偶聯(lián)劑溶液涂布Nomad 6000地墊樣品(5cmX 5cm)，然后使其在室溫下風(fēng)干24小 時(shí)。然后在軋染機(jī)上在3kg壓力下用制備實(shí)例1的表面改性二氧化硅納米粒子分散液涂布 地墊樣品，接著在90°C下加熱1小時(shí)，然后使涂布過的地墊冷卻回到周圍溫度。在根據(jù)水洗 測試執(zhí)行的重復(fù)水洗循環(huán)后所進(jìn)行的水滴吸收測試的結(jié)果展示于表1中。實(shí)例2(表面改性納米粒子，平均粒度為20nm，具有偶聯(lián)劑)本實(shí)例基本上使用實(shí)例1的程序進(jìn)行，其中例外為使用制備實(shí)例2的表面改性二 氧化硅納米粒子分散液(20nm 二氧化硅納米粒子)。在根據(jù)水洗測試執(zhí)行的重復(fù)水洗循環(huán) 后所進(jìn)行的水滴吸收測試的結(jié)果展示于表1中。實(shí)例3(表面改性納米粒子，平均粒度為5nm，具有偶聯(lián)劑，無表面活性劑)通過向3-氨基丙基三乙氧基硅烷的樣品(5g)中加入95g乙醇制備偶聯(lián)劑溶液。 用偶聯(lián)劑溶液噴涂Nomad 6000地墊樣品(5cmX 5cm)，然后在90°C下加熱1小時(shí)。然后用 制備實(shí)例1的表面改性二氧化硅納米粒子分散液噴涂地墊樣品，接著在90°C下加熱1小時(shí)， 然后使涂布過的地墊冷卻回到周圍溫度。在根據(jù)水洗測試執(zhí)行的重復(fù)水洗循環(huán)后所進(jìn)行的 水滴吸收測試的結(jié)果展示于表1中。實(shí)例4 (與實(shí)例1類似，但使用PET纖維)通過向N-(2_氨基乙基)-3_氨基丙基三甲氧基硅烷的攪拌樣品(2g)中加 入97.5g去離子水、接著加入Q2-5211表面活性劑(0. 5g)制備偶聯(lián)劑溶液。將PET纖 維(15DPET纖維，纖維長度為51mm，購自德國新明斯特的奈克斯法什維克公司(Nexis Faserwerke GmbH & Co，Neumuenster，Germany))的非織網(wǎng)樣品浸入偶聯(lián)劑溶液中，然后通 過使樣品滴水除去過量溶液，然后在90°C下加熱樣品30分鐘；然后將樣品浸泡在制備實(shí)例 1的表面改性納米粒子分散液中，然后通過使樣品滴水除去過量溶液，接著在90°C下加熱 樣品1小時(shí)。在根據(jù)水洗測試執(zhí)行的重復(fù)水洗循環(huán)后所進(jìn)行的水滴吸收測試的結(jié)果展示于 表1中。比較實(shí)例A ( “比較A”，未改性納米粒子，具有偶聯(lián)劑)通過向N-(2_氨基乙基)-3_氨基丙基三甲氧基硅烷的攪拌樣品(2g)中加入 97. 5g去離子水、接著加入Q2-5211表面活性劑(0. 5g)制備偶聯(lián)劑溶液。在軋染機(jī)上在3kg 壓力下用偶聯(lián)劑溶液涂布Nomad 6000地墊樣品(5cmX 5cm)，然后在90°C下加熱30分鐘且 用水沖洗。然后在軋染機(jī)上在3kg壓力下用制備實(shí)例2的二氧化硅納米粒子分散液涂布地 墊樣品，接著在90°C下加熱1小時(shí)，且然后用水沖洗并在40°C烘箱中干燥過夜。在根據(jù)水 洗測試執(zhí)行的重復(fù)水洗循環(huán)后所進(jìn)行的水滴吸收測試的結(jié)果展示于表1中。實(shí)例5 (包括TEOS粘合劑)遵循實(shí)例1的方法，其中例外為使用制備實(shí)例3的親水性涂層溶液(包括TE0S) 作為表面改性二氧化硅納米粒子分散液。在根據(jù)水洗測試執(zhí)行的重復(fù)水洗循環(huán)后所進(jìn)行的水滴吸收測試的結(jié)果展示于表1中。表1 實(shí)例6(偶聯(lián)劑為聚乙烯亞胺)制備含有2wt%于水中的聚乙烯亞胺(通過用水稀釋50wt%聚乙烯亞胺水溶液制 得)和0. 5wt% Q2-5211表面活性劑的偶聯(lián)劑溶液。在軋染機(jī)上在3kg壓力下用偶聯(lián)劑溶 液涂布Nomad 6000地墊樣品(5cmX 5cm)，接著在90°C下加熱30分鐘，然后使樣品冷卻到 周圍溫度，接著用水沖洗。然后在軋染機(jī)上在3kg壓力下用制備實(shí)例1的表面改性二氧化 硅納米粒子分散液涂布地墊樣品，接著在90°C下加熱1小時(shí)，然后使涂布過的地墊冷卻回 到周圍溫度，接著用水沖洗樣品，然后在40°C下風(fēng)干整夜。在根據(jù)水洗測試執(zhí)行的重復(fù)水洗 循環(huán)后所進(jìn)行的水滴吸收測試的結(jié)果展示于表2中。實(shí)例7 (偶聯(lián)劑為80%乙氧基化的聚乙烯亞胺)遵循實(shí)例6的程序，其中例外為偶聯(lián)劑溶液由稀釋到2wt%于水中的聚乙烯亞胺 (80%乙氧基化)和0. 5wt% Q2-5211表面活性劑組成。在根據(jù)水洗測試執(zhí)行的重復(fù)水洗循 環(huán)后所進(jìn)行的水滴吸收測試的結(jié)果展示于表2中。實(shí)例8 (偶聯(lián)劑為聚乙烯亞胺(分支，Mn 10000 (GPS)，Mw 25000 (LS))遵循實(shí)例6的程序，其中例外為偶聯(lián)劑溶液由稀釋到2wt%于水中的聚乙烯亞胺 (分支，Mn 10000 (GPS)，Mw 25000 (LS))和0. 5wt% Q2-5211表面活性劑組成。在根據(jù)水洗 測試執(zhí)行的重復(fù)水洗循環(huán)后所進(jìn)行的水滴吸收測試的結(jié)果展示于表2中。實(shí)例9(偶聯(lián)劑為乙烯亞胺低聚物混合物(粘度200，OOOcps))遵循實(shí)例6的程序，其中例外為偶聯(lián)劑溶液由稀釋到2wt%于水中的乙烯亞胺低 聚物混合物(粘度為200，OOOcps)和0. 5wt% Q2-5211表面活性劑組成。在根據(jù)水洗測試 執(zhí)行的重復(fù)水洗循環(huán)后所進(jìn)行的水滴吸收測試的結(jié)果展示于表2中。表2
17 上述測試和測試結(jié)果僅打算為說明性的而非預(yù)測性的，且可預(yù)期測試程序發(fā)生變 化會(huì)產(chǎn)生不同結(jié)果。上文詳細(xì)描述和實(shí)例僅出于清楚理解的目的給出。不應(yīng)將其理解為不 必要的限制。 對所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將顯而易見，在許多實(shí)施例中，本文中所揭示的特定 示范性結(jié)構(gòu)、特征、細(xì)節(jié)、配置等可修改和/或組合。本發(fā)明者預(yù)期所有這些變化和組合均 涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)受本文中所述的特定說明性結(jié)構(gòu)限制，而 應(yīng)受權(quán)利要求書的語言所述的結(jié)構(gòu)和這些結(jié)構(gòu)的等價(jià)物限制。在本說明書與本文中以引 用方式并入的任何參考文獻(xiàn)中的揭示內(nèi)容之間存在矛盾或分歧的情況下，應(yīng)以本說明書為 準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種纖維物件，其包含聚合纖維，所述聚合纖維包含偶聯(lián)劑和表面改性二氧化硅納米粒子，其中所述表面改性二氧化硅納米粒子包含親水性表面改性劑且使所述聚合纖維變得親水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維物件，其中所述聚合纖維呈疏水性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維物件，其中所述聚合纖維包含選自由聚酰胺、聚酯、聚丙 烯、聚氨酯、聚氯乙烯、其共混物和組合組成的群組的熱塑性樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維物件，其中所述親水性表面改性二氧化硅納米粒子具有 達(dá)約30納米的平均粒度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維物件，其中所述親水性表面改性二氧化硅納米粒子具有 達(dá)約10納米的平均粒度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維物件，其中所述偶聯(lián)劑具有如下化學(xué)式 [(Y) C-R3Id-Si-(OR4) b(R4)4_(b+d),其中Y為至少與所述基底的表面締合的官能團(tuán)，R3為共價(jià)鍵或任選地包括-NH-基的具有約1到20個(gè)碳原子的二價(jià)或三價(jià)烴橋聯(lián)基團(tuán)， R4獨(dú)立地為氫或任選地經(jīng)氧、氮和/或硫原子取代的具有1到8個(gè)碳原子的烷基、芳基 或芳烷基；c為1或2，b為1到3且d為1或2且(b+d)彡4。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的纖維物件，其中Y選自由氨基和環(huán)氧乙烷官能團(tuán)組成的群組。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維物件，其中所述偶聯(lián)劑選自由聚乙烯亞胺、乙氧基化聚 乙烯亞胺、支化聚乙烯亞胺、乙烯亞胺低聚物和其混合物組成的群組。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維物件，其中所述表面改性二氧化硅納米粒子包含具有如 下化學(xué)式的表面改性劑[(Z)c-R7Jd-Si-(OR8) b(R8)4_(b+d), 其中Z為親水性基團(tuán)；R7為共價(jià)鍵或任選地被至少一個(gè)氧原子取代和任選地經(jīng)-OH基取代的具有約1到20 個(gè)碳原子的二價(jià)或三價(jià)烴橋聯(lián)基團(tuán)；且R8獨(dú)立地為氫或任選地經(jīng)氧、氮和/或硫原子取代的具有1到8個(gè)碳原子的烷基、芳基 或芳烷基；c為1或2，b為1到3且d為1或2且(b+d)彡4。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的纖維物件，其中Z選自由羧酸基、磺酸基、膦酸基和其鹽組成 的群組。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維物件，其中如在根據(jù)水洗測試進(jìn)行的至少10次水洗循 環(huán)后根據(jù)水滴吸收測試所測量，所述物件具有小于約10秒的平均吸收時(shí)間。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維物件，其中如在根據(jù)水洗測試進(jìn)行的至少10次水洗循 環(huán)后根據(jù)水滴吸收測試所測量，所述物件具有小于約5秒的平均吸收時(shí)間。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維物件，其中如在根據(jù)水洗測試進(jìn)行的至少10次水洗循 環(huán)后根據(jù)水滴吸收測試所測量，所述物件具有小于約1秒的平均吸收時(shí)間。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維物件，其中所述偶聯(lián)劑與所述纖維的表面共價(jià)鍵合。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維物件，其中表面改性二氧化硅納米粒子的量在約0.4g/ m2到約70g/m2的范圍內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的纖維物件，其為地墊。
17.—種制造纖維物件的方法，其包含a)用偶聯(lián)劑涂布聚合纖維，及接著b)用親水性表面改性二氧化硅納米粒子的水性分散液涂布聚合纖維，c)干燥所述涂布過的纖維，其中所述親水性表面改性二氧化硅納米粒子使所述干燥過的聚合纖維變得親水。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述親水性表面改性二氧化硅納米粒子水性分 散液具有約1到約5范圍內(nèi)的pH值。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述親水性表面改性二氧化硅納米粒子水性分 散液具有約1到約3范圍內(nèi)的pH值。
20.—種纖維物件，其包含聚合纖維，所述聚合纖維包含偶聯(lián)劑和 表面改性二氧化硅納米粒子，其中所述表面改性二氧化硅納米粒子包含親水性表面改性劑且使所述聚合纖維變得 親水；其中所述聚合纖維包含聚酰胺熱塑性樹脂；其中所述表面改性二氧化硅納米粒子具有達(dá)約10納米的平均粒度；其中所述偶聯(lián)劑具有如下化學(xué)式H2N-R3-Si-(OR4) 3，其中R3為任選地在主鏈中包括-NH-基的具有約1到20個(gè)碳原子的二價(jià)烴橋聯(lián)基團(tuán)，且 R4獨(dú)立地為氫、甲基或乙基； 其中所述親水性表面改性劑具有如下化學(xué)式 HO3S-R7-Si-(0 R8)3，其中R7為共價(jià)鍵或任選地被至少一個(gè)氧原子取代和任選地經(jīng)-OH基取代的具有約1到20 個(gè)碳原子的二價(jià)或三價(jià)烴橋聯(lián)基團(tuán)，且 R8獨(dú)立地為氫、甲基或乙基；其中如在根據(jù)水洗測試進(jìn)行的至少10次水洗循環(huán)后根據(jù)水滴吸收測試所測量，所述 物件具有小于約5秒的平均吸收時(shí)間。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的纖維物件，其為地墊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包含具有偶聯(lián)劑和表面改性二氧化硅納米粒子的聚合纖維的纖維物件，其中所述表面改性二氧化硅納米粒子包含酸性表面改性劑且使所述聚合纖維變得親水。
文檔編號(hào)D06M101/32GK101892584SQ20091020296
公開日2010年11月24日 申請日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者景乃勇, 王巖, 肖煒, 陳婷娜, 陳雪花 申請人:3M新設(shè)資產(chǎn)公司