具有水热刺激响应性的形状记忆复合纤维制造技术

本发明专利技术公开了一种具有水热刺激响应性的形状记忆复合纤维。形状记忆复合纤维的成分包含至少一种不溶于水的亲水性第一聚合物和至少一种可溶于热水而不溶于冷水的第二聚合物。此种组分得到的复合纤维可在水中浸泡后的干态下固定成临时形状，并在再次浸泡的湿态下恢复初始形状；也可在热水中浸泡、冷水中固定成临时形状，并再次在热水中恢复成初始形状，表现出水和/或热刺激下的形状记忆功能。该形状记忆复合纤维在服装、医疗、工艺饰品领域具有潜在应用。潜在应用。潜在应用。

【技术实现步骤摘要】
具有水热刺激响应性的形状记忆复合纤维


[0001]本专利技术涉及一种具有水热刺激响应性的形状记忆复合纤维，属于智能材料


技术介绍

[0002]随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，除了靓丽的外观，衣服的穿着舒适性受到人们越来越多的关注，尤其是具有水热(汗水和体热)响应性的智能纤维织物。形状记忆纤维是一类可以被赋形并固定为临时形状，然后在外界热、水、pH等刺激下恢复到原始形状的智能纤维材料。Lendlein和Langer在Science上介绍了一类对热刺激响应的形状记忆聚合物，该聚合物单丝打结后经加热可由松散状态变为紧实状态，表现出热刺激响应性形状记忆性能，其在手术缝合领域展现出巨大的应用潜力(Science 2002,296,1673)。随后，一大批具有热刺激响应性的形状记忆纤维被报道用于超级电容器和生物医学领域(Angew.Chem.Int.Ed.2015,54,15419；Nano Energy 2015,17,330；Adv.Technol.2008,19,1745)。其原理是通过温度改变分子链的运动性，从而达到固定形状和回复原状的效果，使材料宏观上表现出形状记忆行为(Adv.Mater.2018,30,1707461)。正因为构成形状记忆纤维的都是合成高分子，因此很少发现水刺激响应性的形状记忆行为。Hu等通过聚合物分子设计研究了不同种类氢键与水分子的相互作用后指出，构建具有较低键能的氢键可赋予材料水刺激响应性形状记忆行为(Materials Chemistry Frontiers 2017,1,2027)。受此启发，Zhu等直接采用天然聚合物纤维素和壳聚糖共混纺丝，成功制备出一种基于氢键重构的水、pH双重刺激响应性形状记忆纤维，并可实现该纤维的连续化生产(ACS Sustainable Chem.Eng.2019,7,6981)。然而遗憾的是，同时具有水热刺激响应性的纤维制备技术还未见报道。
[0003]因此，有必要提供一种具有水热刺激响应性的形状记忆复合纤维，以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供一种具有水热刺激响应性的形状记忆复合纤维，是将不溶于水的亲水性第一聚合物和可溶于热水而不溶于冷水的第二聚合物共混纺丝得到。该复合纤维可在干态下固定成临时形状，并在湿态下恢复成初始形状；也可在冷水中固定成临时形状，并在热水中恢复成初始形状，表现出水热刺激下的形状记忆功能。该功能纤维在服装、医疗、工艺饰品领域具有潜在应用。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种具有水热刺激响应性的形状记忆复合纤维，所述形状记忆复合纤维的成分包含至少一种不溶于水的亲水性第一聚合物和至少一种可溶于热水而不溶于冷水的第二聚合物；所述形状记忆复合纤维在水和/或热的刺激下具有形状记忆效应。
[0006]作为本专利技术的进一步改进，所述亲水性第一聚合物包括但不限于为纤维素、甲壳
素或其衍生物中的一种或多种。
[0007]作为本专利技术的进一步改进，所述第二聚合物为可溶于40℃以上的热水而不溶于40℃以下的冷水的聚合物。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述第二聚合物包括但不限于为琼脂糖、琼脂、卡拉胶、明胶、聚氧化乙烯中的一种或几种组合物。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述形状记忆复合纤维的制备方法包括：分别配置第一聚合物溶液和第二聚合物溶液，然后按预设配比混合纺丝，得到所述形状记忆复合纤维。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述亲水性第一聚合物和第二聚合物的质量比为1:(0.2
‑
2.5)。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述亲水性第一聚合物的水溶液的配制包括：将所述亲水性第一聚合物加入到包含LiOH
·
H2O和尿素的水溶液中，进行冷冻/解冻循环，得到浓度为2wt％
‑
8wt％的亲水性第一聚合物的水溶液。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述混合纺丝的条件为：以0.1
‑
1ml/min的速度挤入到柠檬酸/柠檬酸钠混合溶液中得到凝胶丝，然后洗净干燥得到所述形状记忆复合纤维。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述得到凝胶丝后牵伸1.1
‑
2倍后干燥得到所述形状记忆复合纤维。
[0014]一种具有水热刺激响应性的形状记忆复合纤维，包括以上任一项所述的形状记忆复合纤维。
[0015]有益效果
[0016]1.本专利技术提供的具有水热刺激响应性的形状记忆复合纤维，包含至少一种不溶于水的亲水性第一聚合物和至少一种可溶于热水而不溶于冷水的第二聚合物。如此得到的复合纤维可在冷水中浸泡后的干态下固定成临时形状，并再次在冷水中浸泡的湿态下恢复初始形状；也可在热水中浸泡、冷水中固定成临时形状，并再次在热水中浸泡恢复成初始形状，表现出良好的水和/或热刺激下的形状记忆功能。
[0017]2.本专利技术提供的具有水热刺激响应性的形状记忆复合纤维，以天然聚合物为主，对环境友好。同时，采用湿法纺丝技术，工艺条件较为成熟，有助于该法的快速工业化和商业化应用。本专利技术形状记忆复合纤维在服装、医疗、工艺饰品领域具有潜在应用。
附图说明
[0018]图1为实施例1在冷水刺激下的不同固定角度的形状固定率和形状回复率；
[0019]图2为实施例1在热水刺激下的不同固定角度的形状固定率和形状回复率。
具体实施方式
[0020]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本专利技术进行详细描述。
[0021]在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在具体实施例中仅仅示出了与本专利技术的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。
[0022]另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他
性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0023]本专利技术提供的一种具有水热刺激响应性的形状记忆复合纤维，其成分包含至少一种不溶于水的亲水性第一聚合物和至少一种可溶于热水而不溶于冷水的第二聚合物；所述形状记忆复合纤维在水和/或热的刺激下具有形状记忆效应。
[0024]所述第二聚合物优选为可溶于40℃以上的热水而不溶于40℃以下的冷水的聚合物，更优选为可溶于55
‑
100℃的热水而不溶于55℃以下的冷水的聚合物。所述第二聚合物包括但不限于为琼脂糖、琼脂、卡拉胶、明胶、聚氧化乙烯中的一种或几种组合物。
[0025]本专利技术所述不溶于水的亲水性第一聚合物是指不溶于蒸馏水或去离子水等未添加任何添加剂的水，可溶于添加一定助溶剂的水溶液，以便配制水溶液进行溶液纺丝。所述亲水性第一聚合物包括但不限于为纤维素、甲壳素或其衍生物中的一种或多种，例如醋酸纤维素、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有水热刺激响应性的形状记忆复合纤维，其特征在于，所述形状记忆复合纤维的成分包含至少一种不溶于水的亲水性第一聚合物和至少一种可溶于热水而不溶于冷水的第二聚合物；所述形状记忆复合纤维在水和/或热的刺激下具有形状记忆效应。2.根据权利要求1所述的具有水热刺激响应性的形状记忆复合纤维，其特征在于，所述亲水性第一聚合物包括但不限于为纤维素、甲壳素或其衍生物中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的具有水热刺激响应性的形状记忆复合纤维，其特征在于，所述第二聚合物为可溶于40℃以上的热水而不溶于40℃以下的冷水的聚合物。4.根据权利要求3所述的具有水热刺激响应性的形状记忆复合纤维，其特征在于，所述第二聚合物包括但不限于为琼脂糖、琼脂、卡拉胶、明胶、聚氧化乙烯中的一种或几种组合物。5.根据权利要求1至4中任一项所述的具有水热刺激响应性的形状记忆复合纤维，其特征在于，所述形状记忆复合纤维的制备方法包括：分别配制第一聚合物溶液和第二聚合物溶液，然后按预设配比混合纺丝，得到所述形状记忆复合纤维。6.根据权利要求5所述的具有水热刺激响应性的形状记忆复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱坤坤，李亚男，彭俊武，刘星麟，徐卫林，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：