[发明专利]包含阻燃聚合物的陶瓷涂覆的纤维以及制备非织造结构的方法

说明书

本发明提供了包括由阻燃聚合物制成的陶瓷涂覆的熔喷非织造纤维的尺寸上稳定的纤维结构，以及用于生成此类阻燃非织造纤维结构的方法。所述熔喷纤维包含聚(苯硫醚)而无任何卤化阻燃添加剂，并且具有陶瓷涂层，所述聚(苯硫醚)的量足以使所述非织造纤维结构通过例如UL 94 V0、FAR 25.853(a)、FAR 25.856(a)和CA法规第19条的一个或多个耐火性测试。一离开熔喷模具的至少一个孔，立即使所述熔喷纤维在低于所述聚(苯硫醚)的熔融温度的温度下经历受控的飞行热处理，以便向所述纤维赋予尺寸上的稳定性。包括经飞行热处理的熔喷纤维的所述非织造纤维结构表现出的收缩小于在仅包括未经历受控的飞行热处理操作的纤维的非织造纤维结构上测量的收缩，通常表现出小于15％的收缩。

技术领域

本公开涉及包含阻燃聚合物的尺寸上稳定的陶瓷涂覆的纤维，并且更具体地，涉及制备包括此类纤维的尺寸上稳定的、阻燃的非织造纤维结构的方法。

背景技术

熔喷是一种用于形成热塑性(共)聚合物纤维的非织造纤维幅材的方法。在典型的熔喷方法中，一种或多种热塑性(共)聚合物流通过包含密集布置的孔的模头挤出，并通过高速热空气流的汇聚而变细，以形成微纤维，所述微纤维被收集以形成熔喷非织造纤维幅材。

通常用于形成常规熔喷非织造纤维幅材的热塑性(共)聚合物包括聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)。熔喷非织造纤维幅材适用于多种应用，包括隔音和隔热、过滤介质、外科盖布和擦拭物等等。

发明内容

常规熔喷非织造纤维幅材的缺陷之一是在后续加工或使用例如用作隔热材料时，即使加热到中等温度也容易发生收缩。当熔喷纤维包括热塑性聚酯(共)聚合物时，此类收缩可能是特别有问题的；例如，聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(乳酸)、聚(萘二甲酸乙二醇酯)或它们的组合物；在某些应用中，为了获得更高的温度性能，这可能是期望的。

此类常规熔喷非织造纤维幅材的另一个限制是，所述纤维通常包含不耐火的材料，如果非织造纤维幅材旨在用于受火或火焰传播条例(例如限制在客车绝缘制品中使用的材料的条例)限制的应用中，则通常迫使向纤维中添加阻燃试剂(即，阻燃剂)。在某种程度上由于其环境的持久性，某些卤化阻燃剂最近已变得不受欢迎。因此，期望开发用于生产不含卤化阻燃剂的耐火的、尺寸上稳定的熔喷非织造纤维结构的熔喷方法。

还期望生产用于高温(例如，约150℃至约400℃的温度)环境中的阻燃非织造结构，例如，作为可在高温汽车、航空航天、构造体和电子应用中使用的绝缘制品。已知用于高温应用的非织造纤维结构通常采用无机纤维诸如玻璃纤维、玄武岩纤维或陶瓷纤维，该无机纤维用有机粘结剂诸如酚树脂结合到非织造纤维结构中。然而，这些高温阻燃非织造结构中使用的有机粘结剂可能令所得高温阻燃结构的耐火性、火焰传播和自熄特征劣化。

同样，三聚氰胺泡沫、聚酰亚胺泡沫和毡是已知的高温耐火材料。尽管这些材料中的一些可在移除火焰之后自熄，但现有材料难以提供可靠的火焰屏障以防止火焰传播到与所得高温阻燃结构接触的其他结构或部件。我们发现，耐火屏障(例如，炭化层)的形成对于防止火灾事件期间的火焰传播并因此改善所得高温阻燃结构的耐火性和阻燃特征两者来说可能是重要的。

因此，在一个方面，本公开描述了陶瓷涂覆的非织造纤维结构，其包括多根包含阻燃聚合物的熔喷纤维。非织造纤维结构表现出耐火性和/或阻燃性而无任何添加的卤化阻燃剂，如经由通过一个或多个选自UL 94 V0、FAR 25.853、FAR 25.856、AITM20007A、AITM3-0005和加州法规第19条的测试所证实的。优选地，非织造纤维结构为尺寸上稳定的并且表现出小于15％的收缩。

在某些示例性实施方案中，可期望在非织造纤维结构中包含非卤化阻燃剂。在其他示例性实施方案中，熔喷纤维不包含除了阻燃聚合物之外的阻燃试剂(即，阻燃剂)。在某些示例性的实施方案中，熔喷纤维不以有效实现成核的量包含成核剂。