專利名稱：含有納米氣泡的纖維及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種纖維的制造方法，特別是一種在纖維內(nèi)部形成封閉的納米氣泡的制造方法。
背景技術(shù)：
通常在纖維內(nèi)產(chǎn)生孔洞的方法是利用發(fā)泡技術(shù)(foam technology)，在纖維材料處于熔融狀態(tài)下，使用發(fā)泡劑在纖維內(nèi)形成開放式的孔洞，達到使纖維輕質(zhì)化的目的。另夕卜，在纖維的制造過程中，在纖維內(nèi)可能會形成少許的空隙，這些空隙的分布以及尺寸無法受到控制，因此這些空隙會使得纖維的特性受到不良影響，成為纖維的一種缺陷。 光敏化合物(photoactive compounds)通常應(yīng)用在光阻材料中，通過光敏化合物對光的敏感性，讓光阻材料受到光線照射的部分與未光照部分對于顯影劑產(chǎn)生不同的溶解度，進而使得光阻材料可以被圖案化，因此現(xiàn)有的光敏化合物通常都應(yīng)用在半導(dǎo)體制造方法上。目前現(xiàn)有的納米氣泡(nanobubble)的形成是利用電解制造方法產(chǎn)生,納米氣泡形成于電解水溶液中，并且這些納米氣泡可以吸附在聚合物材料的表面上。然而，上述現(xiàn)有技術(shù)皆無法在纖維的內(nèi)部形成尺寸與分布受到控制的封閉型納米氣泡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例提供含有納米氣泡的纖維的制造方法，包括提供聚合物材料，將光敏化合物與聚合物材料混合形成混合物，對混合物進行紡絲制造方法形成纖維，在纖維固化后，對纖維進行光照處理或加熱處理，使得纖維內(nèi)的光敏化合物產(chǎn)生氣體，此氣體在纖維內(nèi)部形成多個封閉的納米氣泡，這些納米氣泡的尺寸介于300nm至800nm之間。本發(fā)明的實施例還提供含有納米氣泡的纖維，包括纖維主體，多個封閉的納米氣泡設(shè)置于纖維主體內(nèi)，這些納米氣泡的尺寸介于300nm至800nm之間，以及光敏化合物的殘留物混合于纖維主體內(nèi)，光敏化合物的殘留物為光敏化合物釋放出氣體后的殘留物。為了讓本發(fā)明的上述目的、特征及優(yōu)點能更明顯易懂，以下配合實施方式，作詳細說明。


圖IA顯示未添加光敏化合物的PAN薄膜的光學(xué)顯微鏡照片；圖IB顯示添加5wt%光敏化合物且未經(jīng)過光照處理的PAN-DNQ薄膜的光學(xué)顯微鏡照片；圖IC顯示添加5wt%光敏化合物且經(jīng)過5分鐘干燥及光照處理后的PAN-DNQ薄膜的光學(xué)顯微鏡照片；圖ID顯示添加5wt%光敏化合物且經(jīng)過24小時干燥及光照處理后的PAN-DNQ薄膜的光學(xué)顯微鏡照片；圖2A及2B分別顯示未添加光敏化合物的PAN薄膜的表面與剖面的SEM照片；圖2C及2D分別顯示添加5wt%光敏化合物且未經(jīng)過光照處理的PAN-DNQ薄膜的表面與剖面的SEM照片；圖2E、2F分別顯示添加5wt%光敏化合物且經(jīng)過光照處理后的PAN-DNQ薄膜的表面與剖面的SEM照片；圖3A顯示未添加光敏化合物的PLA纖維的光學(xué)顯微鏡照片；圖3B顯示添加O. 4wt%光敏化合物且未經(jīng)過光照處理的PLA-DNQ纖維的光學(xué)顯微鏡照片；以及圖3C顯示添加O. 4wt%光敏化合物且經(jīng)過照UV光處理后的PLA-DNQ纖維的光學(xué)·顯微鏡照片。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例使用氣體滲透系數(shù)低且具有透光性的聚合物作為制備纖維的原料，例如為聚丙烯腈(polyacrylonitrile ；簡稱PAN)、聚甲基丙烯腈(polymethacrylonitriIe)、聚丙烯腈苯乙烯(Lopac)、聚偏二氯乙烯(polyvinylidenechloride)、丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物(Barex)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephtalate)、聚酰胺 6 (Nylon 6)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride)、聚乙烯(polyethylene)、聚對二甲苯(parylene)、醋酸纖維素(cellulose acetate)、聚乳酸(polylactic acid ;簡稱PLA)或前述的衍生物，這些聚合物材料在干燥固化后具有氮氣滲透系數(shù)< O. 2barrer,氧氣滲透系數(shù)< lbarrer,以及二氧化碳滲透系數(shù)< 3barrer,其中barrer為氣體滲透系數(shù)的單位，等于ICTiciCm3(STP)-Cm/ (s-cm2-cmHg)，簡稱為P。在上述聚合物材料中，聚丙烯腈(PAN)在溫度25°C時的氧氣滲透系數(shù)為O. 0003P,氮氣滲透系數(shù)為O. 00016P，二氧化碳滲透系數(shù)為O. 0018P ;聚乳酸(PLA)在溫度25°C時的氧氣滲透系數(shù)為O. 83P，氮氣滲透系數(shù)為O. 18P，二氧化碳滲透系數(shù)為2. 59P。 本發(fā)明的實施例使用的光敏化合物(photoactive compounds ；簡稱PAC)包括重氮化合物(diazo compounds)、偶氮化合物(azo compounds)或陽離子光敏引發(fā)劑(cationic photoinitiators),這些光敏化合物以光照方式處理時會產(chǎn)生氣體,部分的感光化合物，例如重氮化合物或偶氮化合物以加熱方式處理時也會因熱裂解而產(chǎn)生氣體，其釋放出氣體的裂解溫度(decomposition temperature)高于120°C。因此,在本發(fā)明的實施例中，選用會因光照及熱裂解而產(chǎn)生氣體的光敏化合物，以光照方式或加熱方式處理使其產(chǎn)生氣體。此外，本發(fā)明實施例所使用的光敏化合物在纖維的濕式紡絲制造方法與熔融紡絲制造方法中具有熱穩(wěn)定性。此光敏化合物與上述制備纖維的聚合物材料具有良好的兼容性，可以在溶解聚合物材料的溶劑中溶解，并且可完全地分布在熔融的聚合物材料中。光敏化合物在紫外光(UV)照射下或日光照射下會釋放出揮發(fā)性氣體，例如氮氣、氧氣或二氧化碳。另外在紡絲的后段高溫干燥制造方法中，未完全反應(yīng)的光敏化合物，可在高于其釋放出氣體的裂解溫度的加熱處理下也會釋放出揮發(fā)性氣體，例如氮氣、氧氣或二氧化碳。在本發(fā)明的實施例中，作為光敏化合物的重氮化合物可以是1，2_ 二疊氮基萘酉昆-5-石黃酸酯(1，2-naphthoquinonediazide-5_sulfonate ;簡稱 DNQ-5-sulfonate)或其衍生物，例如為2，3，4_三羥基二苯甲酮三1，2_ 二疊氮基萘醌-5-磺酸酯(2，3，4-Trihydroxybenzophenone tris (1，2-naphthoquinonediazide-5_sulfonate)或 I-萘石黃酸-6-重氣 _5，6_ 二氫^ _5_ 氧代 _4_(I-甲基-I-苯乙基)苯酉旨(I-Naphthalenesulfonicacid，6-diazo-5,6-dihydro-5-oxo-,4-(1-methy-l-phenylethyl)phenyl ester)。光敏化合物DNQ-5-sulfonate照UV光后的反應(yīng)式如下所示
權(quán)利要求
1.一種含有納米氣泡的纖維的制造方法，包括 提供一聚合物材料； 將一光敏化合物與該聚合物材料混合，形成一混合物； 對該混合物進行一紡絲制造方法，形成一纖維；以及 在該纖維固化后，對該纖維進行一光照處理或一加熱處理，使得該纖維內(nèi)的該光敏化合物產(chǎn)生一氣體，其中該氣體在該纖維內(nèi)部形成多個封閉的納米氣泡，所述納米氣泡的尺寸介于300nm至800nm之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含有納米氣泡的纖維的制造方法，其中該聚合物材料具有氮氣滲透系數(shù)< O. 2barrer,氧氣滲透系數(shù)< Ibarrer,以及二氧化碳滲透系數(shù)< 3barrer。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含有納米氣泡的纖維的制造方法，其中該聚合物選自聚丙烯腈、聚甲基丙烯腈、聚丙烯腈苯乙烯、聚偏二氯乙烯、丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚對苯二甲酸乙二酯、聚酰胺6、聚氯乙烯、聚乙烯、聚對二甲苯、醋酸纖維素、聚乳酸以及前述的衍生物。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含有納米氣泡的纖維的制造方法，其中該光敏化合物包括重氮化合物、偶氮化合物或陽離子光敏弓I發(fā)劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的含有納米氣泡的纖維的制造方法，其中該重氮化合物包括1,2- 二疊氮基萘醌-5-磺酸酯、2，3,4-三羥基二苯甲酮1，2- 二疊氮基萘醌_5_磺酸酯或1-萘磺酸，6-重氮-5，6-二氫-5-氧代，4-異丙苯基氯甲酸苯酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的含有納米氣泡的纖維的制造方法，其中該偶氮化合物包括2-(4/-羥基苯唑)苯甲酸、α，β_二(苯偶氮基)芪混合物、4-氨基-4' -二甲基氨基偶氮苯、4-苯偶氮基苯甲酸或雙(磺酸基)重氮甲烷的衍生物。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的含有納米氣泡的纖維的制造方法，其中該陽離子光敏引發(fā)劑包括3，5-二氯苯四氟硼酸重氮鹽、4-甲氧基苯四氟硼酸重氮鹽或二苯甲酮的衍生物。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含有納米氣泡的纖維的制造方法，其中該光照處理包括照紫外光或照日光，該加熱處理的溫度介于120°C至纖維材質(zhì)的熔點之間，且該光敏化合物產(chǎn)生的氣體為揮發(fā)性氣體，包括氮氣、氧氣或二氧化碳。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含有納米氣泡的纖維的制造方法，其中該光敏化合物的含量為該聚合物材料的O. I重量百分比至5重量百分比。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含有納米氣泡的纖維的制造方法，其中該紡絲制造方法包括一濕式紡絲制造方法或一熔融紡絲制造方法。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含有納米氣泡的纖維的制造方法，其中該氣體在該纖維內(nèi)部更包括形成多個封閉的微米氣泡，所述微米氣泡的尺寸介于I μ m至3 μ m之間。
12.—種含有納米氣泡的纖維，包括 一纖維主體； 多個封閉的納米氣泡，設(shè)置于該纖維主體內(nèi)，其中所述納米氣泡的尺寸介于300nm至800nm之間；以及 一光敏化合物的殘留物，混合于該纖維主體內(nèi)，其中該光敏化合物的殘留物為一光敏化合物釋放出一氣體后的殘留物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的含有納米氣泡的纖維，其中該纖維主體具有氮氣滲透系數(shù)(O. 2barrer,氧氣滲透系數(shù)< lbarrer,以及二氧化碳滲透系數(shù)< 3barrer。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的含有納米氣泡的纖維，其中該纖維主體的材料選自聚丙烯腈、聚甲基丙烯腈、聚丙烯腈苯乙烯、聚偏二氯乙烯、丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚對苯二甲酸乙二酯、聚酰胺6、聚氯乙烯、聚乙烯、聚對二甲苯、醋酸纖維素、聚乳酸以及前述的衍生物。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的含有納米氣泡的纖維，其中該光敏化合物釋放的該氣體為揮發(fā)性氣體，包括氮氣、氧氣或二氧化碳。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的含有納米氣泡的纖維，其中該光敏化合物包括重氮化合物、偶氮化合物或陽離子光敏弓I發(fā)劑。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的含有納米氣泡的纖維，其中該重氮化合物包括1，2_二疊氮基萘醌-5-磺酸酯、2，3,4-三羥基二苯甲酮I，2- 二疊氮基萘醌-5-磺酸酯或I-萘磺酸， 6-重氮-5,6- 二氫-5-氧代，4-異丙苯基氯甲酸苯酯。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的含有納米氣泡的纖維，其中該偶氮化合物包括2-(4'-羥基苯唑)苯甲酸、α，β -二(苯偶氮基)苗混合物、4-氨基-4' -二甲基氨基偶氮苯、4-苯偶氮基苯甲酸或雙(磺酸基)重氮甲烷的衍生物。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的含有納米氣泡的纖維，其中該陽離子光敏引發(fā)劑包括3，5- 二氯苯四氟硼酸重氮鹽、4-甲氧基苯四氟硼酸重氮鹽或二苯甲酮的衍生物。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的含有納米氣泡的纖維，其中該光敏化合物的殘留物在該纖維主體內(nèi)的含量介于O. I重量百分比至5重量百分比之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的含有納米氣泡的纖維，更包括多個封閉的微米氣泡設(shè)置于該纖維主體內(nèi)，其中所述微米氣泡的尺寸介于Iym至3μηι之間。
全文摘要
本發(fā)明提供含有納米氣泡的纖維及其制法，該方法包含將聚合物材料與光敏化合物混合形成混合物，對混合物進行紡絲制造方法形成纖維，在纖維固化后，對纖維進行光照或加熱處理，使光敏化合物產(chǎn)生氣體，此氣體在纖維內(nèi)部形成多個封閉的納米氣泡，這些納米氣泡的尺寸介于300nm至800nm之間。
文檔編號D01F6/92GK102965748SQ20111030348
公開日2013年3月13日 申請日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者賴弘杰, 李榮哲 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院