由静电纺丝分散体形成的制品

摘要

纤维的制品包括固化的化合物。由静电纺丝分散体形成纤维。该分散体包括液体和可缩合固化的化合物。降低液体在分散体内的含量，以便可缩合固化的化合物固化。由下述制造方法形成制品，所述制造方法包括形成分散体的步骤。该方法还包括静电纺丝分散体降低液体含量的步骤，以便可缩合固化的化合物固化。

权利要求

1.一种制造纤维制品的方法，所述制品包括由分散体形成的纤维，所述方法包括下述步骤：A.形成含下述成分(i)和(ii)的分散体：(i)液体，和

(ii)可缩合固化的硅橡胶，和

B.静电纺丝该分散体，降低液体的含量，以便可缩合固化的硅橡胶借助缩合固化。

2.权利要求1的方法，其中分散体进一步包括表面活性剂。

3.权利要求2的方法，其中在形成分散体之前，将表面活性剂与液体结合。

4.权利要求2的方法，其中基于可缩合固化的硅橡胶的重量，表面活性剂在分散体内的存在量为0.5-5wt％。

5.权利要求1的方法，其中分散体进一步包括增稠剂。

6.权利要求5的方法，其中增稠剂进一步定义为聚环氧乙烷。

7.权利要求5的方法，其中在形成分散体之前，将增稠剂与液体结合。

8.权利要求5的方法，其中基于分散体的重量，增稠剂在分散体内的存在量为

0.05-5wt％。

9.权利要求1-8任何一项的方法，其中分散体进一步包括可缩合固化的有机化合物。

10.权利要求1-8任何一项的方法，其中分散体包括20-80重量份可缩合固化的硅橡胶，相对于100重量份分散体计，只要分散体的总量不超过100重量份即可。

11.权利要求10的方法，其中分散体包括20-80重量份液体，相对于100重量份分散体计，只要分散体的总量不超过100重量份即可。

12.权利要求1-8任何一项的方法，其中液体进一步定义为水。

13.权利要求12的方法，其中可缩合固化的硅橡胶分散在水中。

14.权利要求1-8任何一项的方法，进一步包括干燥纤维以进一步降低液体的含量以便可缩合固化的硅橡胶固化的步骤。

15.权利要求1的方法，其中分散体包括含可缩合固化的硅橡胶的分散相，和含液体、表面活性剂和增稠剂的连续相。

16.权利要求1-8任何一项的方法，其中纤维的断裂应力为至少15psi和断裂应变为至少100％。

17.一种纤维制品，它包括固化的化合物且由静电纺丝含下述组分A和B的分散体形成：A.液体；和

B.可缩合固化的硅橡胶；

其中降低所述液体的含量，以便所述可缩合固化的硅橡胶固化。

18.权利要求17的制品，其中所述分散体进一步包括表面活性剂。

19.权利要求18的制品，其中在形成所述分散体之前，结合所述表面活性剂与所述液体。

20.权利要求18的制品，其中基于所述可缩合固化的硅橡胶的重量，所述表面活性剂在所述分散体内的存在量为0.5-5wt％。

21.权利要求17的制品，其中所述分散体进一步包括增稠剂。

22.权利要求21的制品，其中所述增稠剂进一步定义为聚环氧乙烷。

23.权利要求21的制品，其中在形成所述分散体之前，结合所述增稠剂与所述液体。

24.权利要求21的制品，其中基于所述分散体的重量，所述增稠剂在所述分散体内的存在量为0.05-5wt％。

25.权利要求17-24任何一项的制品，其中所述分散体进一步包括可缩合固化的有机化合物。

26.权利要求17-24任何一项的制品，其中所述分散体包括20-80重量份所述可缩合固化的硅橡胶，相对于100重量份所述分散体，只要所述分散体的总量不超过100重量份即可。

27.权利要求26的制品，其中所述分散体包括20-80重量份所述液体，相对于100重量份所述分散体，只要所述分散体的总量不超过100重量份即可。

28.权利要求17-24任何一项的制品，其中所述液体进一步定义为水。

29.权利要求17的制品，其中所述分散体包括含所述可缩合固化的硅橡胶的分散相，和含所述液体、表面活性剂和增稠剂的连续相。

30.权利要求29的制品，其中所述可缩合固化的硅橡胶包括相对于100重量份所述分散体计存在量为20-80重量份的硅氧烷弹性体，所述液体进一步定义为水且相对于100重量份分散体计存在量为20-80重量份，所述表面活性剂包括相对于100重量份所述分散体计存在量为0.5-5重量份的甲基氨甲基丙醇，所述增稠剂进一步定义为聚环氧乙烷且相对于100重量份所述分散体计存在量为0.05-5重量份。

31.权利要求17-24任何一项的制品，它进一步定义为非织造垫。

32.一种制造纤维制品的方法，所述制品包括由分散体形成的纤维，所述方法包括下述步骤：A.形成含下述成分(i)和(ii)的分散体：(i)液体，和

(ii)可固化的硅橡胶，

B.静电纺丝分散体，形成纤维；和

C.固化该可固化的硅橡胶。

33.权利要求32的方法，其中分散体进一步包括表面活性剂和增稠剂。

34.权利要求33的方法，其中基于可固化的硅橡胶的重量，表面活性剂在分散体内的存在量为0.5-5wt％。

35.权利要求33的方法，其中增稠剂进一步定义为聚环氧乙烷。

36.权利要求33的方法，其中增稠剂在分散体内的存在量为分散体重量的0.05-5％。

37.权利要求32-36任何一项的方法，其中分散体包括20-80重量份液体，相对于100重量份分散体计，只要分散体的总量不超过100重量份即可。

38.权利要求32-36任何一项的方法，其中液体进一步定义为水。

39.权利要求38的方法，其中可固化的硅橡胶分散在水中。

说明书

由静电纺丝分散体形成的制品

发明领域

[0001] 本发明一般地涉及制品和制造该制品的方法。更具体地，该方法包括形成含液体和可缩合固化的化合物的分散体，并静电纺丝该分散体，制造制品。

[0002] 相关现有技术的说明

[0003] 开发具有微米和纳米直径的纤维目前是工业、学术界和政府大量研究和开发的焦点。可由有机和无机材料，例如聚苯胺，聚吡咯，聚偏乙烯，聚丙烯腈，聚氯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚噻吩和碘掺杂的聚乙炔，形成这些类型的纤维。除了聚乙烯和合成亲水聚合物，例如聚环氧乙烷以外，还由亲水生物聚合物，例如蛋白质，多糖，胶原，血纤维蛋白原，蚕丝和透明质酸形成这类纤维。

[0004] 可通过本领域称为静电纺丝的方法形成许多这些类型的纤维。静电纺丝是包括使用静电荷形成纤维垫的通用方法。典型地，静电纺丝包括将溶液负载到注射器内，并用注射器泵驱动该溶液到注射器的尖端，在尖端形成液滴。静电纺丝还通常包括施加电压到针上，形成溶液的带电射流。然后延伸射流，并通过静电排斥连续搓线，直到它沉积在接地收集器上，从而形成纤维垫。

[0005] 可在宽泛的各种工业，其中包括在医学和科学应用中使用通过静电纺丝形成的纤维。更具体地，已使用这类纤维增强一些复合材料。还已使用这些纤维生产在医学透析、气体分离、渗透和水处理中使用的纳米管。

[0006] 在一些应用中，由静电纺丝各类两相和三相体系例如乳液，形成纤维。与这些体系一起使用的静电纺丝技术典型地产生显示出赋予纤维脆性和脆度的非所需的机械特征的纤维。因此，仍需要由分散体形成且显示出改进的应力和应变性能的纤维制品。仍需要开发形成这种制品的方法。

[0007] 发明概述和优点

[0008] 本发明提供纤维的制品和制造该制品的方法。纤维包括固化的化合物且由静电纺丝分散体而形成。该分散体包括液体和可固化的化合物。该方法包括形成分散体并静电纺丝该分散体的步骤。在一个实施方案中，该方法包括固化可固化的化合物的步骤。

[0009] 静电纺丝分散体允许形成显示出固化的化合物典型特征且显示出改进的应力和应变性能的纤维。形成这种纤维允许更加有效和精确地生产在医学、科学和制造工业中使用的各种材料。使用该分散体还允许使用各类可缩合固化的化合物形成可基于所需的物理和化学性能处理的产品。

[0010] 附图简述

[0011] 将容易地理解本发明的其他优点，因为当与附图结合考虑时，通过参考下述详细说明，将更好地理解这些优点，其中图1是含本发明纤维的制品的扫描电镜图象，所述纤维包括纤维-纤维接点和球形缺陷。

[0012] 发明详述

[0013] 本发明提供含纤维的制品(即纤维制品)，如图1所示。本发明还提供制造制品的方法。该方法包括静电纺丝的步骤，如以下更加详细地描述的。

[0014] 制品可包括单层纤维或多层纤维。正因为如此，制品的厚度可以是至少0.01微米。更典型地，制品的厚度为约1微米-约100微米，和最典型地厚度为约25微米-约100微米。制品不限于任何特定数目的纤维层数。制品可以是织造或非织造的，且可显示出微相分离。在一个实施方案中，纤维和制品是非织造的，和制品进一步定义为垫子。在另一实施方案中，纤维和制品是非织造的，且制品进一步定义为网。或者，制品可以是膜。纤维也可以是均匀或不均匀的且可具有任何表面粗糙度。制品可以防水，耐水，阻燃，导电，自清洁，排水，流挂减少，及其组合。在一个实施方案中，制品是涂层。还认为，制品可以是织物，透气织物，过滤器，或其组合。此外，可在各种工业，例如在催化剂、过滤器、太阳能电池、电子组件、经皮贴剂、绷带、药物递送体系中和在抗微生物应用中使用该制品。制品的另一潜在的应用可以是用作超级疏水的多孔膜用以油-水分离或在生物医疗器件，例如血管替代品中使用，和在烧伤绷带中使用，以提供非粘附的可呼吸性。

[0015] 制品可以是超级疏水的纤维，且可显示出大于约150度的水接触角。在各种实施方案中，制品显示出150-180，155-175，160-170，和160-165度的水接触角。制品也可显示出低于15度的水接触角滞后。在各种实施方案中，制品显示出0-15，5-10，8-13和6-12的水接触角滞后。制品也可显示出水接触角和/或水接触角滞后的各向同性或非各向同性的性质。或者，制品可包括显示出各向同性性质的区域和显示出非各向同性性质的区域。

[0016] 纤维可具有任何的尺寸和形状，且典型地为圆柱形。典型地，纤维的直径为0.01-100，更典型地0.05-10，和最典型地0.1-1微米。在各种实施方案中，纤维的直径为1纳米-30微米，1-500纳米，1-100纳米，100-300纳米，100-500纳米，50-400纳米，
300-600纳米，400-700纳米，500-800纳米，500-1000纳米，1500-3000纳米，1000-5000纳米，2000-5000纳米，或3000-4000纳米。纤维还典型地具有5-20微米的尺寸，和更典型地具有10-15微米的尺寸。然而，纤维不限于任何特定的尺寸。纤维常常称为“细纤维”，它包括具有微米级直径的纤维(即直径至少1微米的纤维)和具有纳米级直径的纤维(即直径小于1微米的纤维)。该纤维的玻璃化转变温度(Tg)也可以是25℃-500℃。

[0017] 也可通过本领域已知的任何方式，将纤维连接到彼此上。例如，纤维可在其中它们交叠或者可物理地分离的地方熔合在一起，以便在制品内纤维仅仅铺设在彼此上。认为纤维当连接时，可形成孔度为0.01-100微米的网或垫。在各种实施方案中，孔度范围大小为0.1-100，0.1-50，0.1-10，0.1-5，0.1-2或0.1-1.5微米。要理解，孔度可以均匀或不均匀。
也就是说，制品可包括在某一区域内或者在各区域之间具有不同孔度的不同区域。此外，纤维可具有任何截面特征，其中包括但不限于带状截面特征，椭圆形截面特征，圆形截面特征，及其组合。在一些实施方案中，可观察到纤维的“成珠粒(beading)”，这对于大多数应用来说是可以接受的。珠粒的存在，纤维的截面曲线(从圆形变化到带状)，和纤维的直径是形成纤维的方法的条件的函数，如以下进一步描述的。

[0018] 在一些实施方案中，纤维也可是防火的，如上所述。使用在铝箔基底上沉积的非织造垫的小片上的UL-94V-0垂直燃烧试验，测试纤维的防火性，尤其含纤维的非织造垫。在这一试验中，将非织造垫的长条保持在火焰上方约10秒。然后移开火焰10秒，再施加另外10秒。在这一工艺过程中观察样品传播火焰的炽热滴落物，残焰和残炽的存在，以及沿着样品的高度的着火距离。对于含本发明纤维的非织造垫来说，在燃烧的那些纤维下方典型地观察到完整的纤维。非织造垫不完全燃烧是自灭火的证据，一种阻燃材料的典型行为且被视为优良的耐火性。在许多情况下，非织造垫可甚至实现UL 94 V-0等级。在不希望束缚于任何特定理论的情况下，认为耐火性典型地可归因于纤维内有机基团与硅原子之比低。有机基团与硅原子之比低可归因于在纤维内不存在有机聚合物和有机共聚物。然而，还认为耐火性可能是除了纤维内有机基团与硅原子之比低以外的因素所致。

[0019] 可由分散体形成纤维。正如本领域已知的，分散体包括与物质的另一相不混溶且在其内分散的一种物质的一相，即在连续相内的分散相。在本发明中，分散体包括液体和可固化的化合物，如以下更加详细地描述的。在一个实施方案中，液体是非极性液体。在另一实施方案中，液体是极性液体，例如醇，离子液体，或水。典型地，液体是水。水可以是自来水，井水，纯化水，去离子水，及其组合，且可以各种用量存在于分散体内，这取决于分散体的类型。液体可以是分散相或者连续相。在一个实施方案中，分散体包括分散相形式的固体颗粒和连续相形式的液体。在另一实施方案中，分散体包括非极性液体作为分散相和极性液体作为连续相。在各种实施方案中，液体的存在量可以是20-80，30-70，40-60或用量为约50重量份，相对于100重量份分散体计，只要分散体的总量不超过100重量份即可。

[0020] 分散体可进一步定义为“胶体”或“胶体分散体”，这两个术语可互换使用。典型地，胶体包括在连续相内分散的尺寸小于100纳米的颗粒。胶体可按照各种方式分类。对于本发明的目的来说，胶体也可分类为凝胶(液体分散相和固体连续相)，乳液(液体分散相和液体连续相)，和/或泡沫(气体分散相和液体连续相)。胶体可以可翻转(即以大于一种状态存在)或者不可翻转。此外，胶体可以是弹性或粘弹性的。

[0021] 在一个实施方案中，分散体进一步定义为乳液，如以上首先引入的。根据分散和连续相的化学性质，乳液典型地分类为四类中的一种。第一类是水包油(O/W)乳液。O/W乳液典型地包括在形成液滴(所述液滴典型地称为乳液颗粒)的含水连续相(例如水)内的非极性的分散相(例如，油)。对于本发明的目的来说，术语“油”包括非极性分子且可包括可固化的化合物。第二种乳液是油包水(W/O)乳液。W/O乳液典型地包括在非极性连续相内的极性分散相，从而形成翻转乳液。第三类是水包油包水(W/O/W)乳液。这些类型的乳液包括在非极性连续相内的极性分散相，所述非极性连续相本身又分散在极性连续相内。例如，W/O/W乳液可包括捕获在较大油滴内的水滴，所述较大油滴本身又分散在连续水相内。第四类是水包水(W/W)乳液。这些类型的乳液包括在连续水溶液内的含水溶剂化分子，其中含水溶剂化分子和连续水溶液包括水溶性不同的分子。在不打算束缚于任何特定理论的情况下，认为前述类型的乳液取决于分散和连续相二者的氢键键合，π堆积，和/或盐桥连。在本发明中，分散体可进一步定义为这四类乳液中的任何一种。

[0022] 本领域还已知，在一定程度上，分散体不稳定。典型地，存在三类分散体不稳定性，其中包括(i)絮凝，其中分散相的颗粒在连续相内形成团块，(ii)乳状液分层，其中分散相的颗粒朝连续相的表面或底部集中，以及(iii)破乳和聚结，其中分散相的颗粒聚结并在连续相内形成液体层。本发明的分散体可显示出一种或多种这些类型的不稳定性。

[0023] 本发明的分散体可包括尺寸变化的颗粒。在一个实施方案中，分散体包括1纳米-10微米的颗粒，更典型地1纳米-1微米，和最典型地1-100纳米。在另一实施方案中，分散体可分类为纳米乳液。分散体可包括比以上所述的尺寸小或大的颗粒，这取决于本领域技术人员的需求。

[0024] 如上所述，分散体还包括可固化的化合物。可固化的化合物可以是本领域已知的可固化的任何有机或无机化合物。合适的可固化的化合物的非限定性实例包括通过自由基机理、氢化硅烷化、缩合、加成反应、紫外光、微波和热固化的化合物。这种可固化的化合物的实例包括但不限于过氧化物，酰胺，丙烯酸酯，酯，醚，酰亚胺，环氧乙烷，砜，脲，氨基甲酸酯，具有烯键式不饱和键的化合物，及其组合。在一个实施方案中，可固化的化合物选自硅烷，硅氧烷，硅氮烷，硅酮，二氧化硅，硅烯(silenes)，倍半硅氧烷，及其组合。在这一实施方案中，可固化的化合物典型地借助自由基、缩合和/或氢化硅烷化机理固化。在各种实施方案中，可固化的化合物的存在量可以是20-80，30-70，40-60，或用量为约50重量份，相对于100重量份分散体计，只要分散体的总量不超过100重量份即可。

[0025] 或者，可固化的化合物可进一步定义为可缩合固化的化合物。正如本领域已知的，可缩合固化的化合物借助缩合反应固化。缩合反应是其中两个分子结合形成新的单一分子且失去小分子例如水的化学反应。当失去水时，缩合反应也可称为脱水反应。仅仅为了描述的目的，以下列出了通用的缩合(脱水)反应流程图：

[0026]

[0027] 其中R是有机或无机部分。缩合反应不限于损失水，还可包括失去有机或无机化合物或氢分子。在其中反应流程图中的一个或多个硅原子被碳(C)原子替代的情况下，也可发生缩合反应。

[0028] 可缩合固化的化合物可包括单体，二聚体，低聚物，聚合物，预聚物，共聚物，嵌段聚合物，星形聚合物，接枝聚合物，无规共聚物，大分子单体，遥爪低聚物，纳米颗粒，及其组合。此处所使用的术语“低聚物”包括通过能缩合的反应性部分连接在一起的可鉴定的化学基团，其中包括二聚体，三聚体，四聚体和/或五聚体。可包括在可缩合固化的化合物内的优选的能缩合的有机反应性部分的实例包括但不限于可水解的部分，羟基部分，氢化物，异氰酸酯部分，胺部分，酰胺部分，酸部分，醇部分，胺部分，丙烯酸酯部分，碳酸酯部分，环氧化物部分，酯部分，及其组合。可缩合固化的化合物也可包括无机部分，其中包括但不限于硅酮，硅氧烷，硅烷，过渡金属化合物，及其组合。除了缩合反应以外，本发明的制品也可通过各种加成反应，例如自由基加成，Miachael加成，氢化硅烷化反应，和/或Diels Alder反应形成。也可采用开环聚合。

[0029] 在一个实施方案中，可缩合固化的化合物可以是在11/20/07提交的美国临时申请号61/003726中的任何化合物，在此特意通过参考引入。在另一实施方案中，可缩合固化的化合物可包括有机和无机聚合物，例如聚酯，聚酰胺，聚酰亚胺，聚脲，聚醚，聚胺，聚氨酯，芳族酰胺，聚碳酸酯，碳酸酯，及其组合。或者，可缩合固化的化合物可固化形成选自聚酯、尼龙、聚氨酯、芳族聚酰胺、碳酸酯、及其组合的化合物。

[0030] (缩合)可固化的化合物可基本上不含硅(即硅原子和/或含硅原子的化合物)。要理解，术语“基本上不含”是指硅的浓度小于5000，更典型地小于900，和最典型地小于
100份含硅原子的化合物，相对于100万份可缩合固化的化合物计。还认为(缩合)可固化的化合物可完全不含硅。

[0031] 或者，(缩合)可固化的化合物可包括至少一种硅单体和有机单体的聚合产物。认为有机单体和/或硅单体可以以任何体积分数存在于(缩合)可固化的化合物内。在各种实施方案中，有机单体和/或硅单体以0.05-0.9，0.1-0.6，0.3-0.5，0.4-0.9，0.1-0.9，
0.3-0.6或0.05-0.9的体积分数存在。

[0032] 有机单体可包括以上所述的任何有机部分。术语“硅单体”包括含至少一个硅(Si)原子的任何单体，例如硅烷，硅氧烷，硅氮烷，硅酮，二氧化硅，硅烯，倍半硅氧烷，及其组合。要理解，硅单体可包括聚合的基团且保留硅单体，只要它保留聚合的能力即可。在一个实施方案中，硅单体选自硅烷，倍半硅氧烷，硅氧烷，及其组合。

[0033] 在可供替代的实施方案中，(缩合)可固化的化合物选自有机基硅烷，有机基聚硅氧烷，及其组合。在这一实施方案中，有机基聚硅氧烷可选自硅烷醇封端的硅氧烷，烷氧基甲硅烷基封端的硅氧烷，及其组合。

[0034] (缩合)可固化的化合物可以是直链或非直链的，且可包括羟基和/或有机基甲硅烷氧基(-SiOR)，且可包括羟基封端的聚二甲基硅氧烷。(缩合)可固化的化合物可包括下述通式结构：

[0035]

[0036] 其中每一R1和R2独立地包括氢，羟基，烷基，卤素取代的烷基，链烯基，芳基，卤素取代的芳基，烷芳基，烷氧基，酰氧基，酮肟基(ketoximate)，氨基，酰胺基，酸酰胺基，氨氧基，巯基，和链烯基氧基中的一个，和n可以是任何整数。

[0037] 或者，(缩合)可固化的化合物可包括亚烃基和/或氟代亚烃基。亚烃基包括含碳和氢的二价部分。氟代亚烃基包括至少一个氢被至少一个氟原子取代的亚烃基部分。典型的氟代亚烃基包括部分或完全氟取代的亚烷基。(缩合)可固化的化合物也可包括烯烃部分，其中包括丙烯酸酯部分，甲基丙烯酸酯部分，乙烯基部分，乙炔基部分，及其组合。

[0038] 若(缩合)可固化的化合物包括羟基，则(缩合)可固化的有机基聚硅氧烷可包括具有至少一个末端硅烷醇或键合到硅上的一个氢原子或可水解基团的硅氧烷类，所述可水解基团当暴露于湿气下时形成硅烷醇基。末端或侧挂的硅烷醇基或其前体允许缩合。

[0039] 或者，(缩合)可固化的化合物可进一步定义为弹性体或可固化的弹性体。正如本领域所已知的，“弹性体”是显示出弹性，即能在应力下变形且恢复到大致起始形状的化合物。在本发明中，术语“弹性体”不限于聚合物或单体，且可包括一种或这二者。另外，弹性体可包括任何前述(缩合)可固化的化合物。在一个实施方案中，可固化的弹性体以商品名Dow Corning 84 Additive商购于Dow CorningCorporation of Midland，MI。

[0040] 在一个实施方案中，可固化的化合物的数均分子量(Mn)大于5000g/mol，和更典型地大于10,000g/mol。然而，可固化的化合物不限于这一数均分子量。在另一实施方案中，可固化的化合物的数均分子量大于约100,000g/mol。在各种其他实施方案中，可固化的化合物的数均分子量为100,000-5,000,000g/mol，100,000-1,000,000g/mol，100,000-500,000g/mol，200,000-300,000g/mol，高于约250,000g/mol，或约150,000g/mol。在再一实施方案中，可固化的化合物的数均分子量大于50,000g/mol，和更典型地大于100,000g/mol。在可供替代的实施方案中，可固化的化合物的数均分子量可以是至少约
300g/mol，约1,000-约2,000g/mol，或约2,000g/mol-约2,000,000g/mol。在其他实施方案中，可固化的化合物的数均分子量大于350g/mol，约5,000-约4,000,000g/mol，或约
500,000-约2,000,000g/mol。

[0041] 除了可固化的化合物以外，分散体也可包括一种或多种表面活性剂。在各种实施方案中，分散体包括(第一)表面活性剂和第二表面活性剂或多种表面活性剂。在形成分散体之前，表面活性剂可以与液体，与可固化的化合物，或与液体和可固化的化合物二者结合。典型地，在形成分散体之前，表面活性剂与液体结合。表面活性剂也称为表面活性试剂，表面活性溶质，乳化剂，利泄剂，和界面活性剂。相对于本发明，术语“表面活性试剂”，“表面活性溶质”，“表面活性剂”，“乳化剂”，“利泄剂”和“界面活性剂”可互换使用。表面活性剂通过在液体-气体界面处吸附，降低液体的表面张力。表面活性剂还通过在液-液界面处吸附，降低极性和非极性分子之间的界面张力。在不打算束缚于任何特定理论的情况下，认为表面活性剂在这些界面处起作用，且取决于各种因素，其中包括排除体积排斥力，静电相互作用力，范德华力，熵力和位阻力。在本发明中，可基于一种或多种这些因素，选择或控制表面活性剂。

[0042] 表面活性剂，第一和第二表面活性剂，或第一/第二/和多种表面活性剂可独立地选自非离子表面活性剂，阳离子表面活性剂，阴离子表面活性剂，两性表面活性剂，及其组合。合适的非离子表面活性剂包括但不限于烷基苯酚烷氧化物，醇乙氧化物，其中包括脂肪醇乙氧化物，甘油酯，脱水山梨醇酯，蔗糖和葡糖酯，其中包括烷基聚糖苷和羟烷基聚糖苷，烷醇酰胺，N-烷基葡糖酰胺，环氧烷嵌段共聚物，例如环氧乙烷、环氧丙烷和/或环氧丁烷嵌段共聚物，多羟基和多烷氧基脂肪酸衍生物，胺氧化物，硅氧烷基聚醚，及其组合。

[0043] 合适的阳离子表面活性剂包括但不限于界面活性化合物，其中包括铵基，例如烷+ -基二甲基卤化铵，和化学式为RR`R``R```NX 的化合物，其中R、R`、R``和R```独立地选自烷基、芳基、烷基烷氧基、芳基烷氧基、羟烷基(烷氧基)和羟基芳基(烷氧基)，和其中X是阴离子。合适的阴离子表面活性剂包括但不限于脂肪醇硫酸盐。合适的阴离子表面活性剂的进一步非限定性实例包括烷磺酸盐，直链烷基苯磺酸盐和直链烷基甲苯磺酸盐。再进一步地，阴离子表面活性剂可包括烯烃磺酸盐和二磺酸盐，链烯烃和羟基烷-磺酸盐或二磺酸盐的混合物，烷基酯磺酸盐，磺化聚羧酸，烷基甘油基磺酸盐，脂肪酸甘油酯磺酸盐，烷基酚聚二醇醚硫酸盐，烯烃磺酸盐，烷属烃磺酸盐，烷基磷酸盐，酰基异硫代硫酸盐，酰基牛磺酸盐，酰基甲基牛磺酸盐，烷基琥珀酸，磺基琥珀酸盐，链烯基琥珀酸及其相应的酯与酰胺，烷基磺基琥珀酸和相应的酰胺，磺基琥珀酸的单酯和二酯，酰基肌氨酸盐，硫酸化烷基聚糖苷，烷基聚二醇羧酸酯，羟烷基肌氨酸盐，及其组合。合适的两性表面活性剂包括但不限于含阴离子基团的仲和/或叔胺的脂族衍生物，甜菜碱，及其组合。

[0044] 另外，表面活性剂和/或第一和第二表面活性剂可独立地包括脂族和/或芳族烷氧化醇，LAS(直链烷基苯磺酸盐)，烷属烃磺酸盐，FAS(脂肪醇硫酸盐)，FAES(脂肪醇醚硫酸盐)，亚烷基二醇，三羟甲基丙烷乙氧化物，甘油乙氧化物，季戊四醇乙氧化物，双酚A的烷氧化物，和4-甲基己醇与5-甲基-2-丙基庚醇的烷氧化物，及其组合。典型地，表面活性剂的存在量为相对于100重量份分散体计0.1-100重量份，更典型地0.01-5重量份，甚至更典型地0.5-5重量份，和最典型地1.5-5重量份。

[0045] 分散体也可包括增稠剂。正如本领域已知的，增稠剂在低剪切速度下增加分散体的粘度，同时在较高的剪切速度下维持分散体的流动性能。在本发明中使用的合适的增稠剂包括但不限于聚环氧烷，例如聚环氧乙烷，聚环氧丙烷，聚环氧丁烷，及其组合。在一个实施方案中，增稠剂选自褐藻酸及其衍生物，聚环氧乙烷，聚乙烯醇，甲基纤维素，羟丙基甲基纤维素，烷基和羟烷基纤维素，羧甲基纤维素，羟乙基纤维素，瓜耳胶，阿拉伯胶，茄替胶，聚乙烯吡咯烷酮，淀粉，改性淀粉，罗望子胶，黄原胶，聚丙烯酰胺，聚丙烯酸，及其组合。增稠剂也可包括纳米颗粒，例如二氧化钛和/或纳米粘土，例如膨润土。增稠剂也可以是导电、半导、绝缘、磁性或发光的。或者，增稠剂可包括导电聚合物，例如聚吡咯，聚苯胺，和/或聚乙炔。增稠剂也可包括生物组分，例如蛋白质或DNA。

[0046] 在形成分散体之前，可结合增稠剂与液体，与可固化的化合物，或与液体和可固化的化合物这二者。典型地，在形成分散体之前，结合增稠剂与液体。增稠剂的存在量典型地为0.001-25，更典型地0.05-5，和最典型地0.1-5重量份，相对于100重量份分散体计。

[0047] 本领域还已知，分散体典型地具有两种不同类型的粘度，总粘度和分散相的粘度。本发明的分散体在25℃的温度下的总粘度典型地为至少20厘沲。在各种实施方案中，使用配有热池以及在25℃的恒温和5rpm的旋转速度下操作的SC4-31锭子的Brookfield旋转盘粘度计，在25℃的温度下，分散体的粘度为至少20厘沲，更典型地约30-约100厘沲，最典型地约40-约75厘沲。不限制分散相的粘度，且认为它不影响总粘度。在一个实施方案中，分散相为固体且具有无限的粘度。

[0048] 该分散体的零剪切速度粘度也可以是0.1-10，0.5-10，1-10，5-8，或约6PaS。此外，分散体的传导率可以是0.01-25mS/m。在各种实施方案中，分散体的传导率范围为0.1-10mS/m，0.1-5mS/m，0.1-1mS/m，0.1-0.5mS/m，或约0.3mS/m。该分散体的表面张力也可以是10-100mN/m。在不同的实施方案中，表面张力范围为20-80mN/m，或20-50mN/m。在一个实施方案中，分散体的表面张力为约30mN/m。该分散体的介电常数也可以是1-100。在各种实施方案中，介电常数为5-50，10-70，或1-20。在一个实施方案中，分散体的介电常数为约10。

[0049] 分散体也可包括添加剂。添加剂可包括但不限于传导率提高添加剂，盐，染料，着色剂，标记试剂，及其组合。传导率提高添加剂可有助于优良的纤维形成，和可进一步能使得纤维直径最小化，特别是当通过静电纺丝形成纤维时。在一个实施方案中，传导率提高添加剂包括离子化合物。在另一实施方案中，传导率提高添加剂通常选自胺，有机盐和无机盐，及其混合物。典型的传导率提高添加剂包括胺，季铵盐，季鏻盐，叔锍盐，以及无机盐与有机配体的混合物。更典型的传导率提高添加剂包括季铵基有机盐，其中包括但不限于四丁基氯化铵，四丁基溴化铵，四丁基碘化铵，苯基三甲基氯化铵，苯基三乙基氯化铵，苯基三甲基溴化铵，苯基三甲基碘化铵，十二烷基三甲基氯化铵，十二烷基三甲基溴化铵，十二烷基三甲基碘化铵，十四烷基三甲基氯化铵，十四烷基三甲基溴化铵，十四烷基三甲基碘化铵，十六烷基三甲基氯化铵，十六烷基三甲基溴化铵，和十六烷基三甲基碘化铵。可将添加剂以本领域技术人员选择的任何用量存在于分散体的连续相或分散相内，只要添加剂的用量允许可固化的化合物发生固化即可。在各种实施方案中，添加剂的用量典型地为约0.0001-约25％，更典型地约0.001-约10％，和更典型地约0.01-约1％，基于纤维的总重量。在一个实施方案中，添加剂包括甲基氨甲基丙醇。

[0050] 现讨论制造制品的方法，该方法包括如上所述形成分散体的步骤。可通过一起添加可固化的化合物和液体并混合，形成分散体。在一个实施方案中，该方法包括一起添加可缩合固化的化合物和液体并混合的步骤。混合步骤可包括使用螺条混合机，犁式混合机，流化浆式混合机，∑(sigma)刀片混合机，转鼓掺混器，涡流混合机，原料混合机，垂直混合机，水平混合机，转子-定子混合机，超声器， 及其组合进行的机械混合。

[0051] 本发明不限于任何特定的添加顺序。在一个实施方案中，通过结合增稠剂和水形成混合物，和添加该混合物到可固化的化合物中，形成分散体。或者，可通过本领域已知的任何方法，形成分散体。

[0052] 该方法还包括静电纺丝分散体的步骤。在一个实施方案中，这一步骤降低液体(例如水)的含量，以便可缩合固化的化合物固化。在不打算束缚于任何特定理论的情况下，认为静电纺丝引起液体例如水至少部分蒸发，结果可缩合固化的化合物固化。溶剂的损失可允许可固化的化合物共混，即紧密接触，从而允许固化。在不打算受限于任何特定理论的情况下，认为在静电纺丝中使用的电场力可校准官能团，以便它们更加容易地接触。可通过本领域已知的任何方法进行静电纺丝步骤。典型的静电纺丝方法包括使用电荷形成纤维。典型地，将形成纤维所使用的分散体负载到注射器内，采用注射器泵，驱动分散体到注射器尖端，并在注射器的尖端处形成液滴。泵能控制形成纤维所使用的分散体到达纺丝头的流量。形成纤维所使用的分散体通过注射器尖端的流量可对纤维的形成具有影响。分散体通过注射器的尖端的流量可以是约0.005ml/min-约0.5ml/min ml/min，典型地约0.005ml/min-约0.1，更典型地约0.01ml/min-约0.1ml/min，和最典型地约0.02ml/min-约0.1ml/min。在一个具体的实施方案中，分散体通过注射器尖端的流量可以是约
0.05ml/min。

[0053] 然后，典型地将液滴暴露于高电压的电场下。在不存在高电压电场的情况下，液滴以1/4球形形状离开注射器的尖端，这是液滴内表面张力的结果。施加电场导致球形变形为锥形。液滴形状的这种扭曲通常接受的解释是，在液滴内的表面张力被电场力中和。分散体的窄直径射流从锥体尖端流出。在一些工艺条件下，分散体的射流经历“搓线(whipping)”不稳定性现象。这种搓线不稳定性导致射流反复分叉，从而得到纤维网络。最终在收集器板上收集纤维。认为在静电纺丝工艺过程中，液体例如水从分散体中快速蒸发，留下分散体中的固体部分，形成纤维并固化该可固化的化合物。典型地由固体导电材料，例如但不限于铝、钢、镍合金、硅片、 织物，和纤维素(例如纸张)形成收集器板。在静电纺丝分散体的过程中，收集器板起到电流通过纤维的接地源的作用。随着时间流逝，在收集器板上收集的纤维数量增加，并在收集器板上形成非织造纤维垫。或者，代替使用收集板，可在液体表面上收集纤维，所述液体不是分散体的一部分，从而实现自立式非织造垫。收集纤维可使用的液体的一个实例是水。

[0054] 在各种实施方案中，静电纺丝步骤包括从具有约10-约100千伏(KV)发电能力的DC发电器中供应电。特别地，将注射器电连接到发电器上。将液滴暴露于高电压电场下的步骤典型地包括施加电压和电流到注射器上。所施加的电压可以是约5KV-约100KV，典型地约10KV-约40KV，更典型地约15KV-约35KV，最典型地约20KV-约30KV。在一个具体的实例中，所施加的电压可以是约30KV。所施加的电流可以是约0.01nA-约100,000nA，典型地约10nA-约1000nA，更典型地约50nA-约500nA，最典型地约75nA-约100nA。在一个具体的实施方案中，电流是约85nA。典型地，当静电纺丝时，分散体在环境温度的60℃以内的温度下。更典型地，当静电纺丝时，分散体在加工温度的60℃以内的温度下。

[0055] 认为静电纺丝的步骤至少部分固化可缩合固化的化合物。在一个实施方案中，静电纺丝的步骤完全固化可缩合固化的化合物。在其他实施方案中，静电纺丝的步骤没有完全固化或者甚至部分固化可固化的化合物，结果需要额外的固化步骤。该方法可包括干燥步骤，以更加完全地固化可固化的化合物。当可固化的化合物进一步定义为可缩合固化的化合物时，认为干燥步骤除去液体(例如水)并驱动缩合反应向右，即朝向完成。

[0056] 该方法也可包括如上所述的固化可固化的化合物的步骤。可独立于静电纺丝步骤或者与之结合，实施固化步骤。这一步骤可包括本领域已知的任何固化步骤，其中包括但不限于涉及自由基固化，氢化硅烷化固化，缩合固化，UV光固化，微波固化，热固化，及其组合的那些。

[0057] 该方法也可包括使纤维退火的步骤。可通过本领域已知的任何方法完成这一步骤。在一个实施方案中，可使用退火步骤提高纤维的疏水性。在另一实施方案中，退火步骤可提高纤维微相的规则度。退火步骤可包括加热制品。典型地，为了进行退火步骤，加热制品到比约20℃的环境温度高的温度。更典型地，加热制品到约40℃-约400℃的温度，更典型地约40℃-约200℃。加热制品可导致在制品内纤维接点的增加的熔合，在纤维内产生化学或物理键合(通常称为“交联”)，使纤维中的一种或多种组分挥发，和/或纤维表面形貌的变化。实施例

[0058] 根据本发明的方法形成一系列的纤维和非织造垫(即本发明的制品)。非织造垫包括由含硅氧烷弹性体作为可缩合固化的化合物的分散体形成的纤维。

[0059] 更具体地，将2g 2.5％聚环氧乙烷(2,000,000数均分子量)的水溶液加入到10g含63wt％Dow Corning 84 Additive在水中的分散体内。Dow Corning Additive 84包括二氧化硅和含可经历缩合固化的官能团的交联的硅橡胶的混合物。搅拌聚环氧乙烷和分散体，形成半透明的白色分散体。然后在静电纺丝的准备中，通过注射器/注射器泵递送分散体到内径0.040英寸的不锈钢管中。在不锈钢管和一片接地的铝箔之间施加电场。当施加电场时，在不锈钢管的尖端处的液滴被静电纺丝成薄的白色纤维，所述白色纤维沉积在接地的铝箔上。在30cm的板间隙，3cm的尖端伸出，22kV的施加电压和1ml/h的流量下，进行静电纺丝步骤，进行静电纺丝1小时。所得纤维直径为1-5微米且倾向于具有纤维-纤维接点。如图1所示，在纤维内存在球形缺陷。

[0060] 在静电纺丝1小时之后，纤维形成厚度约200微米的不透明白色膜。在24小时之后，从铝箔中剥离掉膜并使用商购于RTS的AllianceRT/5 Tensile Tester测试，以测定在断裂点处的拉伸性能(应力/应变)。更具体地，在100mm/min的牵拉速度下，在10N的最大负载池内测试宽度为0.1英寸的膜的“狗骨头”形状的样品。还生成应力-应变曲线。纤维的峰值应力测量值为约19psi，和应变测量值为约120％。另外，应力-应变曲线大致为直线，从而表明在断裂点处纤维是弹性的。

[0061] 在前述实施例中形成的纤维表明，静电纺丝分散体允许形成与连续相相反，显示出分散相(即可缩合固化的化合物)特征的纤维。在这一实施例中形成的纤维显示出弹性应力和应变性能，以及弹性应力-应变曲线。形成这类纤维允许更加有效和精确地生产在医学、科学和制造工业中使用的各种材料。使用分散体还允许使用各类可固化的化合物，从而形成新产品。使用例如其中连续相是水的分散体允许通过蒸发无害的挥发性液体进行静电纺丝工艺。在连续相内使用活性材料例如细菌可允许生成在一步法工艺中可固化的生物官能化纤维。

[0062] 以阐述性方式描述本发明，和要理解，所使用的术语打算为说明的措辞性质而不是限制。显然，鉴于上述教导，本发明的许多改性和变化是可能的，和可在具体地描述的以外实践本发明。