CN110418813A - 经涂覆的纤维及方法 - Google Patents

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Abstract

本文公开了用于聚合物强化的经涂覆的纤维。该经涂覆的纤维包含纤维及围绕该纤维布置的涂层。该纤维具有约250至约3,000的丹尼(denier)。该涂层包含支化聚乙烯亚胺。该纤维以约80重量％至约99.8重量％的量存在于该经涂覆的纤维中，且该涂层以约0.2重量％至约20重量％的量存在于该经涂覆的纤维中，其中重量％为基于该经涂覆的纤维的总重量。本文还公开了产生该经涂覆的纤维的方法。

Description

经涂覆的纤维及方法
发明领域
本发明大体上涉及用于聚合物强化的经涂覆的纤维及产生经涂覆的纤维的方法。本发明进一步涉及包含经涂覆的纤维的聚合物复合材料。
发明背景
使用填充剂改进聚合物材料的物理及流变性质在业内已知。例如，尽管事实上聚合物单独原本将用作绝缘体，但将导电填充剂添加至聚合物可赋予所得聚合物复合材料导电性。作为另一实例，将强化填充剂(例如强化纤维)添加至聚合物可赋予所得聚合物复合材料改进的负载、潜变、疲劳性、强度、耐久性及其他性质。
然而，在聚合物复合材料中使用填充剂可产生问题。例如，加载实现具有合意物理及流变性质的聚合物复合材料所需要的填充剂可使得处理(例如复合、挤出、射出模制等)甚为困难。填充剂、尤其纤维填充剂可难以在聚合物基质内分散，且因此组合聚合物与纤维填充剂的常用方法通常产生具有不一致的物理及流变性质的聚合物复合材料。一旦形成聚合物复合材料，则填充剂(例如纤维填充剂)可自聚合物复合材料内的聚合物(例如弹性体)脱层，此负面地影响这些聚合物复合材料的物理及性能性质。
为解决这些问题，通常对组合聚合物的常用方法作出高代价的处理调整(例如增加复合时间及改变复合温度)，以试图产生具有一致的物理及流变性质的聚合物复合材料。此外，对聚合物复合材料作出如纳入处理添加剂的常规改变，以试图(1)利用组合聚合物与纤维填充剂的常用方法产生具有一致的物理及流变性质的聚合物复合材料，及(2)最小化获得具有合意物理及流变性质的聚合物复合材料所需要的纤维填充剂的量。此外，为解决脱层问题，已采用填充剂处理剂，例如用硅烷、间苯二酚-甲醛-乳胶(RFL)、异氰酸酯、环氧和/或包含乙烯基吡啶的三元共聚物晶格(lattices)处理纤维填充剂，以防止纤维填充剂自聚合物复合材料内的聚合物脱层。然而，许多填充剂处理剂为工作场所中的已知刺激物且因此其使用需要防范措施。此外，利用这些处理剂涂覆填充剂可需要复杂且昂贵的涂覆方法以及多个涂覆应用。
因此，仍存在改进的机会。
发明内容和优点
本发明提供用于聚合物强化的经涂覆的纤维及包括经涂覆的纤维的聚合物复合材料。经涂覆的纤维包含纤维及围绕该纤维布置的涂层。纤维具有约250至约3,000的丹尼(denier)。涂层包含支化聚乙烯亚胺。纤维以约80重量％至约99.8重量％的量存在于经涂覆的纤维中，且涂层以约0.2重量％至约20重量％的量存在于经涂覆的纤维中，其中重量％为基于经涂覆的纤维的总重量。
本发明还提供产生经涂覆的纤维的方法。该方法包括提供纤维、提供涂层组合物及将涂层组合物施加至纤维以形成经涂覆的纤维的步骤。
本文所公开的经涂覆的纤维可有效地产生并容易地分散于多种聚合物中。由于经涂覆的纤维容易地分散于多种聚合物中，故在聚合物复合材料中纳入经涂覆的纤维通常产生具有合意物理及流变性质的聚合物复合材料。此外，可使用组合聚合物与经涂覆的纤维的常用方法来产生具有一致的物理及流变性质的聚合物复合材料。
图式简单说明
在结合以下附图考虑时通过参考以下详细说明本发明的其他优点将容易地理解且同时将更好地理解。
图1为包含单股的经涂覆的纤维的放大横断面透视图。
图2为包含3股的经涂覆的纤维的放大横断面透视图。
图3为在Nanotronics nSpec 3D上逆机器方向所获得的实施例聚合物复合材料1(其包含实施例1的经涂覆的纤维)的表面形貌影像。
图4为在Nanotronics nSpec 3D上顺机器方向所获得的实施例聚合物复合材料1(其包含实施例1的经涂覆的纤维)的另一表面形貌影像。
图5为在Nanotronics nSpec 3D上逆机器方向所获得的实施例聚合物复合材料2(其包含实施例2的经涂覆的纤维)的表面形貌影像。
图6为在Nanotronics nSpec 3D上顺机器方向所获得的实施例聚合物复合材料1(其包含实施例2的经涂覆的纤维)的另一表面形貌影像。
图7为在Nanotronics nSpec 3D上逆机器方向所获得的先前技术对比例聚合物复合材料1(其包含对比例1的经涂覆的纤维)的表面形貌影像。
图8为在Nanotronics nSpec 3D上顺机器方向所获得的先前技术对比例聚合物复合材料1(其包含对比例1的经涂覆的纤维)的另一表面形貌影像。
图9为在Nanotronics nSpec 3D上逆机器方向所获得的实施例聚合物复合材料3(其包含实施例3的经涂覆的纤维)的表面形貌影像。
图10为在Nanotronics nSpec 3D上顺机器方向所获得的实施例聚合物复合材料3(其包含实施例3的经涂覆的纤维)的另一表面形貌影像。
图11为在Nanotronics nSpec 3D上逆机器方向所获得的实施例聚合物复合材料4(其包含实施例4的经涂覆的纤维)的表面形貌影像。
图12为在Nanotronics nSpec 3D上顺机器方向所获得的实施例聚合物复合材料4(其包含实施例4的经涂覆的纤维)的另一表面形貌影像。
图13为在Nanotronics nSpec 3D上逆机器方向所获得的先前技术对比例聚合物复合材料2(其包含对比例2的经涂覆的纤维)的表面形貌影像。
图14为在Nanotronics nSpec 3D上顺机器方向所获得的先前技术对比例聚合物复合材料2(其包含对比例2的经涂覆的纤维)的另一表面形貌影像。
图1-14具有示例性质，并非按比例绘制且因此不意欲代表经涂覆的纤维的多种组分的相对大小。
实施方式
本发明提供用于聚合物强化的经涂覆的纤维10及包括经涂覆的纤维10的聚合物复合材料20。聚合物复合材料20可用于大量商业及工业产品中。在各个实施方案中，聚合物复合材料20用于轮胎、皮带、输送带、软管、发动机架、密封件、垫片及其他产品中。应理解，本发明的聚合物复合材料20也可用于本文未明确陈述的产品中。
经涂覆的纤维
参考图1，其中遍及若干图相同数字指示指示相应部分，经涂覆的纤维大体上在10显示。经涂覆的纤维10包含纤维12及围绕该纤维12布置的涂层14。
如本文所用术语“围绕……布置(disposed about)”涵盖涂层14围绕纤维12布置且也涵盖涂层14部分及完全地覆盖纤维12。涂层14围绕纤维12布置的程度足以改变纤维12的性质，例如提供可有效且高效地分散于聚合物中以形成聚合物复合材料20的经涂覆的纤维10，且在一些实施方案中，提供可与聚合物复合材料20内的聚合物22交联的经涂覆的纤维10。因此，经涂覆的纤维10的任何给定样品通常包括纤维12，在其上布置有涂层14，且涂层14通常布置在每一单独纤维12的足够大的表面区域上，使得经涂覆的纤维10的样品可高效地并入具有合意性质的聚合物复合材料20中。
在一些实施方案中，涂层14覆盖大于约30％、大于约40％、大于约50％、大于约60％、大于约70％、大于约80％、大于约90％、大于约95％或大于约99％的纤维12的外圆周表面。在其他非限制性实施方案中，特此明确涵盖在一个或多个上文所提及范围内的所有值以及值的范围，包括整数及分数二者。
在多个实施方案中，基于经涂覆的纤维10的最终用途(例如，如在轮胎、热塑性软管等中的聚合物复合材料20中)，将其切割成期望长度。在一些实施方案中，经涂覆的纤维10具有约0.3mm至约25mm、约0.5mm至约15mm或约3mm至约6mm的长度。
纤维
在各个实施方案中，纤维12选自：聚合纤维(例如丙烯酸纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚烯烃纤维、酚醛/诺沃洛伊德(novoloid)纤维等)、天然纤维(例如纤维素纤维、木质素纤维、嫘萦纤维、木纤维等)、玻璃纤维(例如E-玻璃、A-玻璃、E-CR-玻璃、C-玻璃、D-玻璃、S-玻璃等)、陶瓷纤维、金属纤维(例如不锈钢、铝等)、碳及碳复合纤维(例如石墨纤维、基于聚丙烯腈(PAN)的纤维、碳纳米管纤维等)、矿物纤维(例如玄武岩纤维等)及其组合。在一些实施方案中，纤维为复合或多组分纤维，其包含本文所陈述的合适材料(聚合物、金属、矿物等)的任一组合。这些复合纤维的实例包括镍涂覆的碳纤维、银涂覆的纤维及共挤出的聚合物纤维。
在多个特定实施方案中，纤维12选自：丙烯酸纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚烯烃纤维、纤维素纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、诺沃洛伊德(酚醛)纤维、碳纤维、矿物纤维、金属纤维、包含上文所提及的材料中至少一个的复合纤维及其组合。
在多个实施方案中，纤维12包含玻璃、基本上由其组成或由其组成。在一些这些实施方案中，将玻璃进一步定义为E-玻璃纤维(具有小于1％w/w的碱金属氧化物的铝硼硅酸盐玻璃)、A-玻璃(具有极少或无氧化硼的碱钙玻璃)、E-CR-玻璃(电/耐化学品性；具有小于1％w/w碱金属氧化物的铝钙硅酸盐，具有高耐酸性)、C-玻璃(具有高氧化硼含量的碱钙玻璃，用于玻璃短纤维且绝缘)、D-玻璃(硅酸硼玻璃，因其低介电常数而命名)、R-玻璃(无MgO及CaO的硅酸铝玻璃，具有如强化的高机械要求)及S-玻璃(无CaO但具有高MgO含量的硅酸铝玻璃，具有高抗拉强度)。
在多个实施方案中，纤维12包含聚合物22、基本上由其组成或由其组成。聚合物22可为业内已知的任何聚合物且可以业内已知的任一方式产生，例如湿纺、热挤出等。
在一些实施方案中，聚合物选自聚酰胺、聚酯、聚烯烃、热塑性聚氨基甲酸酯(TPU)、聚(乙烯醇)(例如PVOH、PVA或PVAl)、聚烯烃(例如聚乙烯(PE)、超高分子量PE(UHMWPE)、聚丙烯(PP))及其组合。
在多个实施方案中，纤维12包含聚酰胺纤维、基本上由其组成或由其组成。聚酰胺可定义为包含重复酰胺-CO-NH-键联的聚合物22。聚酰胺可为均聚物(例如耐纶6(nylon6))或共聚物(例如耐纶6,6、耐纶6/66)。如本文所定义，共聚物包括两种或更多种不同单体。
聚酰胺可为脂肪族聚酰胺，例如耐纶；或芳香族聚酰胺，例如聚芳酰胺(aramid)。在一些实施方案中，聚酰胺为间聚芳酰胺。在其他实施方案中，聚酰胺为对聚芳酰胺。聚芳酰胺纤维为一类耐热且牢固的合成纤维。在各个实施方案中，术语“基本上由……组成”将聚酰胺自身阐述为仅有的单一化合物、两种化合物、三种化合物等，且可不含任何其他聚酰胺或化合物。
通常，聚酰胺可为或包括一或多种耐纶、聚芳酰胺、蛋白质、聚(天冬氨酸)金属(例如聚(天冬氨酸)钠)及其组合、基本上由其组成或由其组成。
在一些实施方案中，聚酰胺为脂肪族或半芳香族聚酰胺，例如耐纶。耐纶为通常通过使二胺与二羧酸反应以形成肽键而形成的缩合共聚物。在一个实施方案中，将耐纶进一步定义为具有小于约85％的直接连接至两个脂肪族基团的酰胺键联(-CO-NH-)。更特定而言，聚酰胺可为以下各项中的一种或多种或包括其、基本上由其组成或由其组成：聚酰胺6、聚酰胺6,6、聚酰胺6/66、聚酰胺10/10、聚酰胺10/12、聚(4-氨基丁酸)(耐纶4)、聚(7-氨基庚酸)(耐纶7)、聚(8-氨基辛酸)(耐纶8)、聚(9-氨基壬酸)(耐纶9)、聚(10-氨基癸酸)(耐纶10)、聚(11-氨基十一酸)(耐纶11)、聚(12-氨基十二酸)(耐纶12)、耐纶4,6、聚(六亚甲癸二酰胺)(耐纶6,10)、聚(七亚甲庚二酰胺)(耐纶7,7)、聚(八亚甲辛二酰胺)(耐纶8,8)、聚(六亚甲壬二酰胺)(耐纶6,9)、聚(九亚甲壬二酰胺)(耐纶9,9)、聚(十亚甲壬二酰胺)(耐纶10,9)、聚(四亚甲基二胺-共-草酸)(耐纶4,2)、正十二烷二酸与六亚甲基二胺的聚酰胺(耐纶6,12)、十二亚甲基二胺与正十二烷二酸的聚酰胺(耐纶12,12)、三亚甲己二酰胺/六亚甲壬二酰胺共聚物(耐纶三甲基6,2/6,2)、六亚甲己二酰胺-六亚甲壬二酰胺己内酰胺共聚物(耐纶6,6/6,9/6)、聚(四亚甲基二胺-共-间苯二甲酸)(耐纶4,I)、聚六亚甲基间苯二甲酰胺(耐纶6,I)、六亚甲己二酰胺/六亚甲基-间苯二甲酰胺(耐纶6,6/61)、六亚甲己二酰胺/六亚甲基对苯二甲酰胺(耐纶6,6/6T)、聚(2,2,2-三甲基六亚甲基对苯二甲酰胺)、聚(己二酰间苯二甲胺)(MXD6)、聚(己二酰对苯二甲胺)、聚(六亚甲基对苯二甲酰胺)、聚(十二亚甲基对苯二甲酰胺)、聚酰胺6T/6I、聚酰胺6/MXDT/I、聚酰胺MXDI、月桂内酰胺、间苯二甲酸及双(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷的三元共聚物及聚降莰酰胺(polynorbornamide)以及其组合。甚至更通常地，聚酰胺选自聚酰胺6、聚酰胺6,6、聚酰胺6/66及其组合。在其他实施方案中，聚酰胺选自聚酰胺6、聚酰胺6,6、聚酰胺6/66、聚酰胺12、聚酰胺11、聚酰胺6/10、聚酰胺6/6.36、聚酰胺6I/6T及其组合。
在优选实施方案中，聚酰胺为芳香族聚酰胺，即聚芳酰胺。聚芳酰胺通常通过胺与羧酸卤化物反应而形成。在一个实施方案中，将聚芳酰胺进一步定义为具有至少约85％的直接连接至两个芳香族环的酰胺键联(-CO-NH-)。聚芳酰胺可为业内已知的任何聚芳酰胺，但通常进一步界定为在如和/或New StarTM的商标名下出售的AABB聚合物。如业内所熟知，及New StarTM主要包括间位键且通常进一步定义为聚间苯二甲酰间苯二胺。及皆为聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)，AABB型对位聚酰胺的最简单形式。PPTA为对苯二胺(PPD)与对苯二甲酰氯(terephthaloyl dichloride,TDC或TCl)的产物。或者，可将聚芳酰胺进一步定义为PPD、3,4'-二氨基二苯醚及对苯二甲酰氯(terephthaloyl chloride,TCl)的反应产物。在一个优选实施方案中，聚酰胺为聚对苯二甲酰对苯二胺。
在各个实施方案中，聚酰胺具有大于约10,000g/mol、或大于约25,000g/mol、或约10,000g/mol至约1,000,000g/mol、或约50,000g/mol至约750,000g/mol、或约25,000g/mol至约500,000g/mol的重量平均分子量。在其他非限制性实施方案中，一个或多个上文所提及范围内的所有值以及整数及分数值的范围皆明确涵盖于本文中。
在另一实施方案中，纤维12包含聚酯纤维、基本上由其组成或由其组成。可将聚酯定义为包含重复酯官能团(酯)的聚合物。换言之，若干酯在聚酯内连接。通常，醇与羧酸发生化学反应以形成酯。或者，可将聚酯定义为包含至少约85重量％的酯、二羟醇、对苯二甲酸的聚合物。聚酯可为均聚物或共聚物。
在一些实施方案中，聚酯为脂肪族聚酯。合适脂肪族聚酯的实例包括(但不限于)均聚物，例如聚乙交酯或聚乙醇酸(通常经由乙醇酸的缩聚形成)、聚乳酸(通常经由乳酸交酯的开环聚合形成)、聚己内酯(通常经由己内酯的开环聚合形成)、聚羟基烷酸酯及聚羟基丁酸酯。合适脂肪族聚酯的实例包括(但不限于)共聚物，例如聚己二酸乙二酯、聚丁二酸丁二酯(通常经由琥珀酸与1,4-丁二醇的缩聚形成)及聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基戊酸酯)(通常经由3-羟基丁酸与3-羟基戊酸的共聚；丁内酯、戊内酯在作为催化剂的低聚铝氧烷下形成)及聚对苯二甲酸亚环己基亚甲基酯(通常经由对苯二甲酸及环己烷二甲醇的缩聚形成)。
在其他实施方案中，聚酯为芳香族聚酯，例如vectranTM(通常经由4-羟基苯甲酸与6-羟基萘-2-甲酸的缩聚形成)。
在优选实施方案中，聚酯为半芳香族聚酯。合适脂肪族聚酯的实例包括(但不限于)共聚物，例如聚对苯二甲酸乙二酯(通常经由对苯二甲酸与乙二醇的缩聚形成)、聚对苯二甲酸丁二酯(通常经由对苯二甲酸与1,4-丁二醇的聚缩合形成)、聚对苯二甲酸丙二酯(通常经由对苯二甲酸与1,3-丙二醇的聚缩合形成)及聚萘二甲酸乙二酯(通常经由至少一种萘二甲酸与乙二醇的缩聚形成)。
在一些具体实施方案中，聚酯可选自聚对苯二甲酸亚烷基酯，例如聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚己二酸乙二酯、聚羟基烷酸酯、聚羟基丁酸酯、聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基戊酸酯)、聚乙交酯、聚乳酸、4-羟基苯甲酸及6-羟基-2-萘甲酸的缩聚产物及聚己内酯。在一个特定实施方案中，将聚合物22进一步定义为半结晶热塑性聚酯，其包括(但不限于)聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚对苯二甲酸乙二酯-共-间苯二甲酸乙二酯及其组合。在一个优选实施方案中，聚合物22为聚对苯二甲酸丁二酯。在另一优选实施方案中，聚合物22为聚萘二甲酸乙二酯。
在各个实施方案中，聚酯具有大于约10,000g/mol、或大于约25,000g/mol、或约10,000g/mol至约1,000,000g/mol、或约50,000g/mol至约750,000g/mol、或约25,000g/mol至约500,000g/mol的重量平均分子量。在其他非限制性实施方案中，一个或多个上文所提及范围内的所有值以及整数及分数值的范围皆明确涵盖于本文中。
在一些实施方案中，将纤维12进一步定义为包含约2至约8、或约2至约4根经纱或线股。如业内已知，“经纱”为包含一或多根长丝的单线股。在一些实施方案中，纤维12为蓬松丝或短纤维。在一些实施方案中，纤维12可经延伸或非织造。在其他实施方案中，纤维12经织造或编织。纱可包含一种材料的经纱(例如仅聚酰胺经纱)或大于一种材料的经纱(例如聚酰胺及聚酯经纱二者)。为此目的，纤维12可为单经纱、多经纱或短纤维纱。
现参考图1及2，图1为包含单股的经涂覆的纤维10的放大横断面图及图2为包含3股的经涂覆的纤维10的放大横断面图。当然，该图具有示例性质且经涂覆的纤维10可包含1、2、3、4、5、6、7、8、9或更多根经纱或股。此外，尽管图1及2中所显示的纤维12具有圆形横断面轮廓，但应理解纤维12可具有不同形状的横断面轮廓，例如圆形、卵形、三角形、矩形、正方形、5边形、6边形、钟形、星形、双叶形、三叶形、平坦的等。在一些实施方案中，纤维为空心的。
在多个实施方案中，纤维12具有：约250至约3,000、约1,000至约2,500或约1,400至约2,100的丹尼和/或约0.1μm至约15μm、约0.3μm至约7.5μm或约0.5μm至约3μm的直径。如本文所定义，丹尼为每9,000米纤维12以克计的质量。在其他非限制性实施方案中，一个或多个上文所提及范围内的所有值以及整数及分数值的范围皆明确涵盖于本文中。
在多个实施方案中，纤维12基于经涂覆的纤维10的总重量以约80重量％至约99.8重量％、约90重量％至约99.8重量％、约90重量％至约99重量％、约92重量％至约99重量％或约93重量％至约97重量％的量存在于经涂覆的纤维10中。在其他非限制性实施方案中，一个或多个上文所提及范围内的所有值以及整数及分数值的范围皆明确涵盖于本文中。
涂层
如上文所陈述，经涂覆的纤维10包含围绕纤维12布置的涂层14。涂层14包含聚乙烯亚胺(PEI)。
PEI可通过业内所理解的多种方法制得。例如，PEI可通过酸催化的聚合使氮丙啶开环而制得。在某些实施方案中，可例如通过用脂肪酸酰胺化，通过用氧化烯烷氧基化或通过用丙烯酸和/或马来酸羧化将PEI进一步改性。
在多个实施方案中，PEI具有约300g/mol至约2,000,000g/mol、约400g/mol至约1,000,000g/mol、约500g/mol至约900,000g/mol、约800g/mol至约800,000g/mol、约800g/mol至约25,000g/mol的重量平均分子量(Mw)。
在各个实施方案中，PEI为包含如以下基团的支化聚合物：
和/或
其中n为约18至约50,000，使得PEI具有约800g/mol至约2,000,000g/mol的重量平均分子量。PEI可具有上文所述那些范围内的任何值或整数及分数值的范围也涵盖。在其他实施方案中，PEI为具有以下实例性结构的支化聚合物：
仍参考上文实例性结构，PEI的支化结构提供伯、仲及叔胺。即，PEI通常包括直链(L)、树突(D)及末端(T)基团。
在一些实施方案中，支化聚乙烯亚胺基于存在于该支化聚乙烯亚胺中的100％的所有基团包含：约20％至约55％或约30％至约45％的线性基团(L)；约10％至约40％或约20％至约30％的树突基团(D)；以及约20％至约55％或约30％至约45％的末端基团(T)，如经由D2O中的13C-NMR所测定。在其他非限制性实施方案中，一个或多个上文所提及范围内的所有值以及整数及分数值的范围皆明确涵盖于本文中。
在多个实施方案中，支化聚乙烯亚胺具有约0.30至约0.85、约0.40至约0.75或约0.60至约0.70的支化度(DB)，如经由D2O中的13C-NMR所测定及利用弗雷歇等式(Fréchetequation)(DB＝(D+T)/(D+L+T)所计算。在其他非限制性实施方案中，一个或多个上文所提及范围内的所有值以及整数及分数值的范围皆明确涵盖于本文中。
如上文所显示，PEI的支化结构包括伯、仲及叔胺。下表1陈列PEI的四个实例性实施方案，该PEI可纳入涂层组合物中并用于形成涂层14。表1中所陈列的PEI实施方案为非限制性实施方案，且因此也涵盖具有不同物理特征的烷基胺的其他PEI实施方案。
表1
当然，涂层组合物可包括水。当水自涂层组合物中蒸发时，形成涂层14。此水可与上文刚刚阐述与PEI混合的水相同或不同。水可为各种类型。在某些实施方案中，水为去矿物质的和/或去离子的。水端视实施方案以不同量存在于涂层组合物中。可将水作为单独组分添加至涂层组合物中。
合适PEI自BASF Corporation以商标名购得。
在多个实施方案中，PEI基于涂层14的总重量以约80重量％至约100重量％、约90重量％至约99.5重量％、或约92重量％至约99重量％的量存在于涂层14中。此外，应理解，涂层14中可纳入大于一种类型的PEI(例如两种不同分子量的PEI)，在此情形下涂层14中所存在所有PEI的总量在上述范围内。在其他非限制性实施方案中，一个或多个上文所提及范围内的所有值以及整数及分数值的范围皆明确涵盖于本文中。
涂层14也可包括一或多种表面活性剂。纳入表面活性剂以改进涂层组合物的润湿和/或降低其表面张力。若采用，则表面活性剂通常选自：非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂及其组合。在某些实施方案中，表面活性剂选自：聚氧化烯、烷基聚氧化烯、聚氧乙烯去水山梨醇单月桂酸酯、烷基聚葡萄糖苷、烷基聚葡萄糖苷的阴离子衍生物、脂肪醇、脂肪醇的阴离子衍生物及磷酸酯。
在各个实施方案中，涂层14包括非离子表面活性剂。适用于本发明目的的非离子表面活性剂包括醇烷氧基化物，例如聚氧化烯。合适醇烷氧基化物包括直链醇乙氧基化物。其他醇烷氧基化物包括烷基酚乙氧基化物、支化醇乙氧基化物、二级醇乙氧基化物、蓖麻油乙氧基化物、烷基胺乙氧基化物(也称为烷氧基化烷基胺)、牛脂胺乙氧基化物、脂肪酸乙氧基化物、山梨醇油酸酯乙氧基化物、封端乙氧基化物或其组合。其他非离子表面活性剂包括酰胺，例如脂肪烷醇酰胺、烷基二乙醇酰胺、椰子油二乙醇酰胺、月桂酰胺二乙醇酰胺、椰油酰胺二乙醇酰胺、聚乙二醇椰油酰胺、油酸二乙醇酰胺或其组合。此外，其他非离子表面活性剂包括聚烷氧基化脂肪族碱、聚烷氧基化酰胺、乙二醇酯、甘油酯、氧化胺、磷酸酯、醇磷酸酯、脂肪甘油三酯(fatty triglyceride、fatty triglyceride ester)、烷基醚磷酸酯、烷基酯、烷基酚乙氧基化物磷酸酯、烷基多醣、嵌段共聚物、烷基聚葡萄糖苷或其组合。合适非离子表面活性剂自BASF Corporation以商标名及购得。
在各个实施方案中，涂层14包括两性表面活性剂。适用于本发明目的的两性表面活性剂包括甜菜碱、咪唑啉及丙酸盐。合适两性表面活性剂的其他实例包括磺酸甜菜碱、两性丙酸盐、两性二丙酸盐、氨基丙酸盐、氨基二丙酸盐、两性乙酸盐、两性二乙酸盐及两性羟基丙基磺酸盐。在某些实施方案中，两性表面活性剂为丙酸盐或两性二乙酸盐中的至少一个。合适两性表面活性剂的其他具体实例包括N-酰基氨基酸，例如N-烷基氨基乙酸盐及椰油酰两性基二乙酸二钠；以及氧化胺，例如氧化硬酯胺。在一个实施方案中，两性表面活性剂包含椰油酰两性基二乙酸二钠。
在某些实施方案中，两性表面活性剂由下式来阐释：RCH2NHCH2CH2COOM或RCH2N(CH2CH2COOM)2，其中M为成盐阳离子(例如Na或H)且R为长链脂肪酸RCOOH(例如C7至C35或C7至C18脂肪酸)的烃部分。这些两性表面活性剂包括N-椰油基-β-氨基丙酸钠、N-椰油基-β氨基丙酸；N-月桂基-β-氨基丙酸、肉豆蔻基-β-氨基丙酸；N-牛脂-β-亚氨基丙酸二钠；N-月桂基-β-亚氨基丙酸二钠(也称为月桂亚氨基二丙酸钠)；以及N-月桂基-β-亚氨基丙酸的部分钠盐。在一个实施方案中，两性表面活性剂包含月桂亚氨基二丙酸钠。合适两性表面活性剂自BASF Corporation以商标名及购得。
在多个实施方案中，表面活性剂基于涂层14的总重量以约0.1重量％至约9重量％、约0.2重量％至约6重量％或约0.3重量％至约3重量％的量存在于涂层14中。此外，应理解，涂层14中可纳入大于一种类型的表面活性剂(例如聚氧化烯及脂肪醇二者)，在此情形下涂层14中所存在所有表面活性剂的总量在上述范围内。在其他非限制性实施方案中，一个或多个上文所提及范围内的所有值以及整数及分数值的范围皆明确涵盖于本文中。
在某些实施方案中，涂层14进一步包含一或多种添加剂。可使用多种类型的添加剂。合适添加剂的实例包括抗氧化剂、螯合剂、着色剂、分散剂、稳定剂、粘度调节剂、填充剂、交联剂/固化剂、催化剂、发泡剂及其组合。若利用，则添加剂可以不同量使用。
在一些实施方案中，涂层14进一步包含间苯二酚-甲醛-乳胶(RFL)和/或异氰酸酯。在某些实施方案中，涂层14基本不含间苯二酚-甲醛-乳胶和/或异氰酸酯。如上文刚刚使用的术语“基本不含”是指基于存在于经涂覆的纤维10中的涂层14的总重量，小于约5重量％、小于约1重量％、小于约0.1重量％的量。
在一些实施方案中，涂层14基本上由支化PEI及表面活性剂组成。如本文所用的“基本上由……组成”意欲排除将改变聚酰胺组合物的基本及新颖特征的任何要素或要素组合以及任何量的任何要素或要素组合。
在其他实施方案中，涂层14基本不含其他业内已知聚合物(包括弹性体)、业内已知填充剂(包括强化填充剂)和/或业内已知塑化剂。如上文刚刚使用的术语“基本不含”是指基于存在于经涂覆的纤维10中的涂层14的总重量小于约5重量％、小于约1重量％、小于约0.1重量％或约0重量％的量。
在多个实施方案中，涂层14基于经涂覆的纤维10的总重量以约0.2重量％至约10重量％、约1重量％至约8重量％或约3重量％至约6重量％的量存在于经涂覆的纤维10中。在其他非限制性实施方案中，一个或多个上文所提及范围内的所有值以及整数及分数值的范围皆明确涵盖于本文中。
其他粘着剂及组分
在一些实施方案中，经涂覆的纤维10包含其他粘着剂组分。该粘着剂组分可纳入涂层14中或单独施加至经涂覆的纤维10(例如作为纤维12与涂层14之间的附加层或作为涂层14顶部上的附加层)。合适粘着剂的合适非限制性实例包含聚合物，例如乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、乙烯丙烯酸酯共聚物、(甲基)丙烯酸酯、聚烯烃(例如聚乙烯(HDPE、LDPE等)、聚丙烯、聚丁烯-1、氧化聚乙烯、聚丁烯、非晶形聚烯烃(非晶形丙烯、非晶形丙烯/乙烯、非晶形丙烯/丁烯、非晶形丙烯/己烯、非晶形丙烯/乙烯/丁烯等)、氯化聚烯烃(氯化聚丙烯)、经马来酸酐改性的聚烯烃)、聚酰胺及聚酯、聚氨基甲酸酯(TPU、PUR等)、苯乙烯嵌段共聚物(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯/丙烯)、聚己内酯、聚碳酸酯、氟聚合物、聚硅氧烷、热塑性弹性体、橡胶(天然橡胶、聚丁二烯、苯乙烯丁二烯橡胶、丁基橡胶、EPDM橡胶)、聚吡咯、间苯二酚甲醛、异氰酸酯(例如PMDI)及其他聚合物与共聚物以及其组合。
在一些实施方案中，粘着剂组分包含或为间苯二酚-甲醛-乳胶(RFL)粘着剂。在RFL粘着剂中，间苯二酚与甲醛反应以产生间苯二酚-甲醛反应产物。此反应产物为间苯二酚上的酚基与甲醛上的醛基之间的缩合反应的结果。间苯二酚甲阶酚醛树脂及间苯二酚-苯酚甲阶酚醛树脂无论在乳胶内原位形成抑或在水溶液中单独形成，其通常经纳入RFL粘着剂/粘着剂层中以促进其他层/组分的橡胶粘着。
在一些这些实施方案中，RFL粘着剂包含间苯二酚甲醛树脂、苯乙烯-丁二烯共聚物乳胶、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯三元共聚物乳胶及封端异氰酸酯。在其他实施方案中，RFL粘着剂包含间苯二酚、甲醛、苯乙烯-丁二烯橡胶乳胶、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯三元共聚物乳胶及封端异氰酸酯。
在一些特定实施方案中，经涂覆的纤维10包含包括RFL粘着剂的补充涂层。可将补充涂层布置在纤维12与涂层14之间(例如围绕纤维12的外圆周表面与涂层14的内圆周表面)或可将其围绕涂层14的外圆周表面布置，即作为外部涂层。
在一些实施方案中，粘着剂组分包含或为异氰酸酯。在一些这些实施方案中，异氰酸酯包括(但不限于)异氰酸酯、二异氰酸酯、聚异氰酸酯及其组合。异氰酸酯组分可包括一或多种不同异氰酸酯。在一个实施方案中，异氰酸酯组分包括n官能异氰酸酯。在此实施方案中，n为约2至约5、约2至约4、约2至约3或约2的数目。应理解，n可为整数或可具有约2至约5的中间值。异氰酸酯通常包括选自芳香族异氰酸酯、脂肪族异氰酸酯及其组合的异氰酸酯。在另一实施方案中，异氰酸酯组分包括脂肪族异氰酸酯，例如六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二环己基-甲基-二异氰酸酯(H12MDI)、异佛尔酮-二异氰酸酯及其组合。若异氰酸酯组分包括脂肪族异氰酸酯，则异氰酸酯组分也可包括经改性的多价脂肪族异氰酸酯，即藉助脂肪族二异氰酸酯和/或脂肪族聚异氰酸酯的化学反应获得的产物。实例包括(但不限于)脲、缩二脲、脲基甲酸酯、碳二亚胺、脲酮亚胺、异氰尿酸酯、氨基甲酸酯基团、二聚体、三聚体及其组合。异氰酸酯也可包括(但不限于)经改性的二异氰酸酯，其单独地或以与以下各项的反应产物采用：聚氧亚烷基二醇、二乙二醇、二丙二醇、聚乙二醇、聚氧亚丙基二醇、聚氧丙烯聚氧乙烯二醇、聚酯醇(polyesterol)、聚己内酯及其组合。异氰酸酯也可为异氰酸酯预聚物。
在多个实施方案中，经涂覆的纤维10不含或基本不含业内已知的粘着剂组分。如上文刚刚使用的术语“基本不含”是指基于经涂覆的纤维10的总重量，小于约5重量％、小于约1重量％、小于约0.1重量％或约0重量％粘着剂组分的量。
产生经涂覆的纤维的方法
本发明还提供产生经涂覆的纤维10的方法。该方法包括提供纤维12、提供涂层组合物及将涂层组合物施加至纤维12以形成经涂覆的纤维10的步骤。纤维12、涂层14及经涂覆的纤维10正如上文所述。
在多个实施方案中，经涂覆的纤维10为包含两根或更多根经纱的纱。因此，在方法的一些实施方案中，该方法包括在具有约1至约12个介轮/筒管的编织设备上编织一或多根经纱的步骤。编织物可包含经纱的任一组合。在一些这些实施方案中，施加步骤与施加涂层组合物的步骤的实施一致。
方法也包含将涂层组合物施加至纤维12以形成经涂覆的纤维10的步骤。当然，涂层组合物可包括水和/或固化剂。当水蒸发和/或固化剂使PEI固化时形成涂层14。将涂层组合物施加至纤维12以形成经涂覆的纤维10的步骤通常是经由喷雾、刷涂、浸没或业内已知其他方法实施。在优选实施方案中，施加步骤是经由浸没实施。在各个实施方案中，施加步骤是在小于约10、约9、约8、约7、约6、约5、约4、约3、约2或约1秒内实施。
在一个特定实施方案中，经涂覆的纤维10包含纤维12及涂层14、基本上由其组成或由其组成，且方法包括单次施加涂层组合物，即单层涂层。先前技术的方法通常利用多种粘着剂组分(例如异氰酸酯及RFL)且因此需要多次施加涂层，此乃因需要多种粘着剂组分且粘着剂组分可彼此反应(例如异氰酸酯与RFL反应)。有利地，可使用本申请的涂层组合物的单次施加代替其他涂层组合物的多次施加。
在方法的一些实施方案中，纤维12具有约30mJ/m2至约60mJ/m2的表面能且组合物具有约20J/m2至约65J/m2的表面张力，此使得能够实施单次施加步骤。可调整涂层组合物的表面张力，以促进经选择以并入经涂覆的纤维10中的特定纤维12的润湿(例如聚芳酰胺相对于聚酯)。
在方法的一些实施方案中，首先将涂层组合物(包含PEI)施加至纤维12的外圆周表面，且然后将包含RFL的粘着剂组分随后施加至涂层14。在方法的另一实施方案中，首先将包含RFL的粘着剂组分施加至纤维12的外圆周表面，且然后将涂层组合物随后施加至包含RFL的粘着剂组分。
方法任选地包括在施加涂层组合物的步骤之后加热在其上具有涂层组合物的纤维12的步骤。加热步骤通常在施加步骤之后实施。因此，可在方法的多个实施方案中纳入加热步骤一或多次，即该方法可包括一个或多个加热步骤。在这些实施方案中，在其上具有涂层组合物的纤维12可在任何合适干燥温度下进行干燥。在一些实施方案中，将在其上具有涂层组合物的纤维12加热至约35℃至约250℃、约50℃至约200℃、或约75℃至约125℃的温度。
聚合物复合材料
参考图5-14，其中遍及若干图相同数字指示相应部分，聚合物复合材料大体上在20显示。聚合物复合材料20包括经涂覆的纤维10及聚合物22。
经涂覆的纤维10正如上文所述，且可以基于聚合物复合材料20的总重量约0.5重量％至约65重量％、约1重量％至约45重量％、约2重量％至约25重量％、约2重量％至15重量％或约2重量％至约10重量％的量纳入聚合物复合材料20中。在其他非限制性实施方案中，一个或多个上文所提及范围内的所有值以及整数及分数值的范围皆明确涵盖于本文中。
聚合物复合材料20包含一或多种聚合物22。聚合物22选自弹性体、热塑性塑料、热塑性弹性体及其组合。
聚合物22可为热塑性聚合物或热固性聚合物。热塑性塑料具有相对高的分子量及藉助分子间力结合的分子链，其在增加的温度下快速变弱且因此熔融。因此，热塑性塑料可通过加热再成形，且通常用于通过多种聚合物处理技术(例如射出模制、压缩模制、压延及挤出)产生部件。与热塑性塑料相比，热固性塑料在熔融时形成不可逆化学键且因此不熔融而是分解。
在多个实施方案中，聚合物22为热塑性聚合物(热塑性塑料)。热塑性塑料可为非晶形或结晶聚合物。通常，结晶聚合物在与非晶形聚合物相比时具有相对精确的熔点，具有更有序的分子链配置且需要较高的温度以充分地流动。通常，非晶形聚合物不具有真熔点且逐渐软化，具有较随机的分子链定向且不如非晶形聚合物般容易地流动。在一些实施方案中，热塑性组合物包括结晶及非晶形热塑性聚合物的组合。在其他实施方案中，热塑性组合物包括热塑性弹性体，其可包括结晶及非晶形区段。
合适热塑性塑料及热塑性弹性体的各个非限制性实例包括聚烯烃(例如PP、PE、乙烯/己烷共聚物、乙烯/丙烯酸等)、聚烯烃弹性体、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA)、苯乙烯弹性体、热塑性硫化(vulcanate)弹性体(TPV)、氟聚合物(例如PTFE、全氟弹性体等)、聚硅氧烷、聚酯、聚酯弹性体、聚甲醛(POM)、热塑性聚氨基甲酸酯(TPU)及其组合。在一些优选实施方案中，聚合物22选自热塑性聚氨基甲酸酯、聚甲醛、聚对苯二甲酸亚烷基酯及其组合。
在多个优选实施方案中，聚合物为弹性体(橡胶)。合适弹性体的各个非限制性实例包括天然橡胶(天然聚异戊二烯)、合成聚异戊二烯、聚丁二烯、氯丁二烯橡胶、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、腈橡胶、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、环氧氯丙烷橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、聚硅氧烷橡胶、氟聚硅氧烷橡胶、氟弹性体、全氟弹性体、聚醚嵌段酰胺、氯磺化聚乙烯及乙烯-乙酸乙烯酯。
在多个实施方案中，聚合物22基于聚合物复合材料20的总重量以约5重量％至约95重量％、约20重量％至约90重量％、约30重量％至约80重量％或约40重量％至约70重量％的量纳入聚合物复合材料20中。此外，应理解，聚合物复合材料20中可纳入大于一种类型的聚合物(例如两种不同聚合物)，在此情形下聚合物复合材料20中所存在所有聚合物的总量在上述范围内。在其他非限制性实施方案中，一个或多个上文所提及范围内的所有值以及整数及分数值的范围皆明确涵盖于本文中。
可将多种添加剂纳入聚合物复合材料20中。合适添加剂包括(但不限于)处理添加剂、塑化剂、链终止剂、表面活性剂、粘着促进剂、阻燃剂、抗氧化剂、水清除剂、染料、紫外光稳定剂、填充剂、酸化剂、触变剂、固化剂/交联剂、催化剂、发泡剂、表面活性剂及其组合。本领域熟练技术人员可视需要纳入任何量的添加剂。
在一些实施方案中，将聚合物复合材料20并入皮带(例如V形皮带)、软管、轮胎及其他产品中。V形皮带为用于许多不同应用中的橡胶皮带，其通常为环状且具有在具有V形槽的皮带轮中运行的梯形横截面，皮带的顶表面与皮带轮的顶部大约齐平。聚合物复合材料20的并入可使用如业内已知的方法来实现。
以下实例意欲阐释本发明且不应以任何方式视为限制本发明的范围。
实施例
下表2中所陈列的实施例经涂覆的纤维1-4符合本发明。
表2
纤维A为包含加捻为一根的三根经线且具有约2000的丹尼的聚酯纤维。
纤维B为包含加捻为一根的两根经线且具有约1500的丹尼的聚酰胺纤维。
涂层组合物A包含基于涂层组合物的总重量约5重量％的支化聚乙烯亚胺、约0.5重量％的表面活性剂及约94.5重量％的溶剂。
涂层组合物B包含基于涂层组合物的总重量约10重量％的异氰酸酯及约90重量％的溶剂。
涂层C包含基于涂层组合物的总重量约20重量％的间苯二酚甲醛乳胶(RFL)及约80重量％的溶剂。
将实施例1-4及对比例1及2的经涂覆的纤维切割成3mm的长度。一旦切割后，将实施例1-4及对比例1及2的经涂覆的纤维复合成基于弹性/橡胶的皮带配制物，以形成聚合物复合材料(“PC”)1-4及比较PC1(Comp.PC 1)及2。在下表3中指示PC 1-4及比较PC 1及2中所纳入的各组分的量及类型，其中所有值皆为每百份橡胶的份数。
利用常用混合程序在常用橡胶混合器中将除加速剂及固化剂以外的所有组分首先复合约3分钟，以形成基础材料。此“第一遍”混合程序是在38℃(100°F)的起始温度下及65RPM至75RPM的起始转速下开始。此第一遍混合程序利用在82℃(180°F)、93℃(200°F)及110℃(230°F)下扫描，其中在约137℃(280°F)下倾卸。
将固化剂及加速剂添加至PC 1-4，且然后利用常用混合程序在常用橡胶混合器中将比较PC 1及2在较低温度下复合约1.3分钟，以形成PC 1-4及比较PC 1及2。此“第二遍”混合程序是在38℃(100°F)的起始温度及65RPM至75RPM的起始转速下开始。此“第二遍”混合程序利用在82℃(180°F)下单次扫描，且在约99℃(210°F)下倾卸。
现参考下表3，用每百份橡胶的份数的所有值指示PC 1-4及比较PC 1及2中所纳入各组分的量及类型，且陈列复合方法中所利用的处理参数。
表3
聚合物A为EPDM。
填充剂A为碳黑。
添加剂A为石蜡油。
添加剂B为氧化锌。
添加剂C为包含4,4’-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺的抗氧化剂。
添加剂D为包含2-巯基甲苯咪唑锌(zinc 2-mercaptotolumidazole)的抗氧化剂。
添加剂E为包含N,N'-1,3-亚苯基双马来酰亚胺的加速剂。
添加剂F为包含双异苯丙基过氧化物的固化剂。
现参考上表3，PC 1及PC 2相对比较PC1需要较少混合时间及功率利用率。实际上，PC 2在最少时间内混合且利用最低量的PC1、PC 2及比较PC 1的能量，其皆利用经涂覆的聚醚纤维。因此，有效地处理PC 1及PC 2的经涂覆的纤维(包括支化PEI的实施例1及2)以产生优良分散。
再次参考上表3，PC 3及PC 4需要与比较PC 2相似的混合时间及功率利用率。因此，有效地处理PC 3及PC 4的经涂覆的纤维(包括支化PEI的实施例3及4)以产生优良分散。
测试PC 1-4及比较PC 1及2的以下各项：
·慕尼粘度(Mooney Viscosity，ML 1+4)：在1分钟的预加热加4分钟的测试时间后，未固化化合物在指定温度下的粘度或扭矩。粘度是化合物将如何在磨机、磨上或在注射或转移模具中处理的良好指示(ASTM D1646-15/Monsanto MV 2000粘度计/100℃(212°F)/大转子)；
·MDR固化数据：
1.Tc50：化合物达到50％的其固化或交联总状态所花费的时间。
2.Tc90：化合物达到90％的其固化或交联总状态所花费的时间。
3.Ts2：粘度相对于最小扭矩(ML)值上升2点所花费的时间。此是化合物在指定温度下开始固化所花费时间的指示。Ts2可指示化合物的储放寿命及稳定性，且可有助于测定是否具有注射或转移模具的足够时间。(ASTM D5289-12/TechPro RheoTECH MDR/170℃(338°F)/0.5°弧度)；
·硬度计：测量化合物的硬度。愈高意指化合物愈硬(肖式A(Shore A))；
·比重；
·峰值抗拉强度：在断裂之前，橡胶化合物拉伸时可耐受的最大力(ASTM D412-15a,D2240-15)；
·断裂拉伸强度：在断裂之前，橡胶化合物拉伸时可耐受的力(ASTM D412-15a,D2240-15)；
·峰值抗拉强度下的伸长率：峰值抗拉强度下样本的长度，表示为其初始长度的百分比(ASTM D412-15a,D2240-15)；
·断裂伸长率：断裂点时的长度，表示为其初始长度的百分比(ASTM D412-15a,D2240-15)；
·裤型撕裂强度(ASTM D624-00(2012)),DIE T(Trouser Tear)；及
·耐磨性(ISO 4649(2010)：滚筒式磨损，40rpm，10N负载，方法A-非旋转测试件)。
测试结果陈列于下表4中。
表4
参考上表4，PC1-4显示出优良物理性质。具体而言，包括实施例1及2的纤维(包括支化PEI)的PC 1及PC 3相对于其他聚合物复合材料表现得特别好。
现参考图3-8，切割PC 1、PC 2及比较PC 1且在Nanotronics nSpec 3D上在以下设置下实施表面分析：
·所用物镜：10X
·形貌扫描设置：ΔZ＝0.5；模型＝0.4
·扫描后平坦化的3D模型
·峰值临限值：6
·峰值公差：0
·逆纹理(AG)：可看到纤维的经纱
·顺纹理(WG)：可看到纤维的长度/边
·彩色影像为表面的3D模型。
对图3-8中所陈列影像的比较表明，实施例1及2的纤维在PC 1及PC 2中均匀分散，而对比例1的纤维不在比较PC 3中均匀分散。更具体而言，在顺纹理及逆纹理两种情况下显而易见，PC 1及PC 2包含充分分散的纤维，而对比例1的纤维在比较PC 1中保持束状。
现参考图9-14，切割PC 1、PC 2及比较PC 2并在Nanotronics nSpec3D上在上文所述的设置下实施表面分析。有效地处理PC 3及PC 4的经涂覆的纤维(包括包含支化PEI的实施例3及4)以产生优良分散。
应理解，随附申请专利范围并不限于表述详细说明中所阐述的任何特定化合物、组合物或方法，其可在落在随附申请专利范围范围内的特定实施方案之间变化。关于本文所依赖用于阐述各实施方案的特定特征或方面的任何马库什群组(Markush group)，应理解，可自各别马库什群组的每一成员(独立于所有其他马库什成员)获得不同、特殊和/或意外的结果。可单独地和/或组合依赖马库什群组的每一成员且其为随附申请专利范围的范围内的具体实施方案提供足够支持。
也应理解，阐述本发明的各实施方案所依赖的任何范围及子范围独立地且共同地落在随附申请专利范围的范围内，且应理解为阐述且涵盖所有范围，包括其中的整数值和/或分数值，即使本文中并未明确地写出这些值。本领域熟练技术人员易于理解，所列举的范围及子范围充分地阐述本发明的各实施方案且使得能够实施本发明的各实施方案，且该范围及子范围可进一步描述为相关的两份、三份、四份、五份等。作为仅一实施例，“0.1至0.9”的范围可进一步描述为下三分之一(即0.1至0.3)、中三分之一(即0.4至0.6)及上三分之一(即0.7至0.9)，该范围单独地及共同地在随附申请专利范围的范围内，且可单独地和/或共同地受到依赖并为随附申请专利范围的范围内的具体实施方案提供足够支持。此外，关于界定或改性范围的语言(例如“至少”、“大于”、“小于”、“不大于”及诸如此类)，应理解，此语言包括子范围和/或上限或下限。作为另一实施例，“至少10”的范围固有地包括至少10至35的子范围、至少10至25的子范围、25至35的子范围等，且每一子范围可单独地和/或共同地受到依赖且为随附申请专利范围的范围内的具体实施方案提供足够支持。最后，所公开范围内的单独数值可依赖且为随附申请专利范围的范围内的具体实施方案提供足够支持。例如，“1至9”的范围包括多个单独整数(例如3)以及包括小数点(或分数)的单独数值(例如4.1)，其皆可依赖且为随附申请专利范围的范围内的具体实施方案提供足够支持。
本发明以说明性方式进行阐述且应理解，所用术语意欲具有词语的说明性质而非限制。显然，鉴于以上教示，本发明的多种修改及变化为可能的。因此，应理解，可在随附申请专利范围的范围内以不同于所具体阐述的方式来实践本发明。

Claims (24)

1.一种用于聚合物强化的经涂覆的纤维，所述纤维包含：
A.具有约250至约3,000的丹尼且基于所述经涂覆的纤维的总重量以约80重量％至约99.8重量％的量存在的纤维；以及
B.围绕所述纤维布置并包含支化聚乙烯亚胺且基于所述经涂覆的纤维的总重量以约0.2重量％至约20重量％的量存在的涂层。
2.如权利要求1的经涂覆的纤维，其中所述支化聚乙烯亚胺具有约300至约2,000,000的重量平均分子量(Mw)。
3.如权利要求1或2的经涂覆的纤维，其中所述支化聚乙烯亚胺具有约0.30至约0.85的支化度，如经由13C-NMR于D2O中所测定。
4.如前述权利要求中任一项的经涂覆的纤维，其中所述支化聚乙烯亚胺基于所述支化聚乙烯亚胺中存在的100％的所有基团包含约30％至约45％的线性基团、约20％至约30％的树突基团及约30％至约45％的末端基团，如经由13C-NMR于D2O中所测定。
5.如前述权利要求中任一项的经涂覆的纤维，其中所述支化聚乙烯亚胺经由用脂肪酸酰胺化、用氧化烯烷氧基化和/或通过用丙烯酸和/或马来酸羧化进一步改性。
6.如前述权利要求中任一项的经涂覆的纤维，其中所述涂层进一步包含选自以下的表面活性剂：聚氧化烯、烷基聚氧化烯、聚氧乙烯去水山梨醇单月桂酸酯、烷基聚葡萄糖苷、烷基聚葡萄糖苷的阴离子衍生物、脂肪醇、脂肪醇的阴离子衍生物及磷酸酯。
7.如前述权利要求中任一项的经涂覆的纤维，其中所述纤维选自聚合纤维、天然纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、金属纤维、碳及碳复合纤维、矿物纤维、复合纤维及其组合。
8.如权利要求1-6中任一项的经涂覆的纤维，其中所述纤维包含聚合物。
9.如权利要求1-6中任一项的经涂覆的纤维，其中所述纤维为聚芳酰胺纤维。
10.如权利要求1-6中任一项的经涂覆的纤维，其中所述纤维为聚酯纤维。
11.如前述权利要求中任一项的经涂覆的纤维，其中所述纤维以基于所述经涂覆的纤维的总重量约90重量％至约99重量％的量存在，且所述支化聚乙烯亚胺以基于所述经涂覆的纤维的总重量约1重量％至约10重量％的量存在。
12.如前述权利要求中任一项的经涂覆的纤维，其进一步包含RFL。
13.如前述权利要求中任一项的经涂覆的纤维，其具有约0.3mm至约25mm的长度。
14.如前述权利要求中任一项的经涂覆的纤维，其基本不含间苯二酚-甲醛-乳胶和/或异氰酸酯。
15.如前述权利要求中任一项的经涂覆的纤维，其包括约2至约8根所述纤维的经纱/线股。
16.一种复合材料，其包含：
包含热塑性塑料、弹性体或热塑性弹性体的聚合物；以及
如前述权利要求中任一项的所述经涂覆的纤维。
17.如权利要求16的复合材料，其包含选自以下各项的弹性体：天然橡胶(天然聚异戊二烯)、合成聚异戊二烯、聚丁二烯、氯丁二烯橡胶、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、腈橡胶、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、环氧氯丙烷橡胶、聚丙烯酸橡胶、聚硅氧烷橡胶、氟聚硅氧烷橡胶及氟弹性体。
18.一种产生包含纤维及支化聚乙烯亚胺的经涂覆的纤维的方法，所述方法包括以下步骤：
提供具有约250至约3,000的丹尼的纤维；
提供包含支化聚乙烯亚胺的涂层组合物；以及
将涂层组合物施加至纤维，以形成经涂覆的纤维。
19.如权利要求18的方法，其中组合物进一步包含水和/或表面活性剂。
20.如权利要求18或19的方法，其中纤维具有约30mJ/m2至约60mJ/m2的表面能且组合物具有约20J/m2至约65J/m2的表面张力。
21.如权利要求18-20中任一项的方法，其中施加步骤进一步定义为经由喷雾、刷涂或浸没涂覆纤维。
22.如权利要求18-21中任一项的方法，其中施加步骤实施小于约10秒。
23.如权利要求18-22中任一项的方法，其进一步包含在施加步骤之后加热纤维的步骤。
24.如权利要求18-23中任一项的方法，其中施加步骤进一步定义为单次施加涂层组合物。
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