[发明专利]加载微粒的纤维及其制备方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年5月29日提交的美国临时申请第61/182,398号的优先权。

技术领域

本发明基本涉及包含加载在有机粘合剂中之无机微粒的纤维。

背景技术

制备用于过滤器和基材应用的高度多孔性陶瓷制品的步骤和组成被公开在如美国专利申请系列号第12/332,866号中。这类步骤和组成使用了至少一种纤维状的原材料，这类纤维在反应煅烧过程中作为微结构模板，并在最后煅烧完成后的陶瓷制品中形成一种各向异性的微结构。不过，纤维状的原材料的价格通常要明显高于粉末状的原材料的价格，所以使用纤维状原材料可能在经济上没有吸引力。

发明内容

一方面，本发明描述了加载微粒的纤维的实施方式。一个加载微粒的纤维的实施方式包括纤维体，该纤维体具由有机粘合剂约束在一起的多个无机微粒，该纤维体的直径约小于150微米，其中所述无机微粒的微粒密度大于所述纤维体体积的20％。

在另一方面，描述了用来制备制作加载微粒的纤维的方法。在一个实施方式中，制备加载微粒的纤维的方法包括：制备一种包含有机粘合剂和无机微粒的组合物，其中所述无机微粒的含量大于所述组合物的50重量％；该组合物通过直径小于1000微米的模孔挤出，形成具有第一直径的纤维，然后，将所述纤维从第一直径拉伸至较小的第二直径，所述第二直径小于150微米。

更多的特征和优点将在下面的详细描述中被呈现出来，其中的一部分，对于熟知现有技术的人来讲，会通过详细描述而变得显而易见，或者通过实践本发明所描述的实施方式，包括下面要进行的详细描述，权利要求，以及附图而得到认可。

应该理解到，包括前述的一般描述和下面的详细描述都力图提供一些有助于理解本发明之权利要求性质和特点之概述和框架的实施方式。本发明所提供的附图可以提供对于实施方式的原则和操作的进一步理解，附图被纳入说明书种并成为本说明书的一部分。

附图说明

图1是本发明所描述之加载微粒的纤维的示意图。

图2是一个可以用来制备加载微粒的纤维之系统的示意图。

图2B是另一个可以被用来制备加载微粒的纤维之系统的示意图。

图3是实施例1B、2和3中纤维直径与微粒含量的关系的示意图。

图4是加载了70重量％的氧化铝的70微米直径的纤维的图像。

图5是图4中纤维的SEM图像，显示了在聚合物粘合剂中的氧化铝微粒。

具体实施方式

下面会参考在附图中给出的实施方式进行详细描述。在所有的附图中，相同的编号都尽量用于指示相同或相似的部件。

本公开描述了由被有机(例如，聚合物)材料约束在一起的无机微粒所组成的纤维，并提供了制造这类纤维的方法和系统。被结合在有机聚合物粘合剂中的无机微粒的量可以占所述纤维体积的20-70体积％。在一些实施方式中，本文所述的纤维可用于如堇青石，钛酸铝等陶瓷产品的生产原料。

图1是根据本发明的加载微粒的纤维10的示意图。纤维10包括细长的主体12，该细长的主体12由被一种或多种有机粘合剂16约束在一起的多个无机微粒14形成。该细长的主体12沿纵轴18延伸，并有外表面20。虽然纤维体12在图1中大体具有圆形的横截面形状，但是本发明的纤维10可以采用任何合适的横截面形状，包括不规则的横截面形状。

在一些实施方式中，全部或部分的无机微粒14可以被封装(即完全包含)在有机粘合剂16中。在一些实施方式中，一部分的无机颗粒14可以仅仅部分地被封装在有机粘合剂16之内，以使得微粒14的一部分暴露在纤维体12的外表面20处。在一个实施方式中，微粒14大体均匀地分布在纤维体12中。

在一个实施方式中，无机微粒14所占比例大于纤维体12体积的20体积％。在另外的实施方式中，无机微粒14所占比例大于纤维体12的体积的30体积％，大于40体积％，大于50体积％，甚至大于60体积％。

无机微粒14占纤维体12的体积百分比是纤维密度和无机微粒密度之比与无机微粒重量百分比之积。

其中V_微粒是微粒在纤维中的体积百分比，ρ_纤维是纤维的密度，ρ_微粒是微粒的密度，W_微粒是微粒的重量百分比。

纤维的密度可以由下列关系式来计算