利用湿法纺丝制备的具有存储功能的聚四氟乙烯纤维的方法技术

本公开涉及一种利用湿法纺丝制备具有存储功能的聚四氟乙烯纤维的方法，所述湿法纺丝使用的纺丝液中含有聚四氟乙烯、具有存储功能的微胶囊和M:G为1:(1

【技术实现步骤摘要】
利用湿法纺丝制备的具有存储功能的聚四氟乙烯纤维的方法


[0001]本公开涉及湿法纺丝工艺
，尤其涉及一种利用湿法纺丝制备的具有存储功能的聚四氟乙烯纤维的方法。

技术介绍

[0002]由于聚四氟乙烯(PTFE)具有的低表面能以及不粘特性，因此，对聚四氟乙烯的改性相比于其他聚合物要更为困难。目前，对于聚四氟乙烯的改性研究主要集中在复合材料领域，一般通过混合、模压或烧结等工艺进行改性，从而赋予聚四氟乙烯具有某种特定的功能；或者是在制备聚四氟乙烯时，通过嵌段、接枝或无规共聚的方式引入其他聚合物片段。
[0003]由于聚四氟乙烯纤维的制备较为困难，对其的改性更为困难，因此，目前对聚四氟乙烯纤维改性的研究较少，仅有少部分专利涉及改性聚四氟乙烯纤维，CN105970333A公开了一种聚四氟乙烯纤维，其包括如下重量份数的各组分：聚四氟乙烯80
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90份，玻璃纤维15
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23份，炭纤维20
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24份，三氧化二铝2
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6份，石墨14
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18份，二氧化硅8
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12份，二硫化钼3
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6份，聚苯硫醚8
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10份，乙基三甲氧基硅烷6
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9份，铜粉3
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6份。上述专利申请通过对聚四氟乙烯进行改性通过辅以特种填料，使得聚四氟乙烯的强度较高，且导热性能较好，但纤维直径较粗，且工艺较为复杂，无法实现连续生产；还有部分文献公开了通过膜裂法制备改性后的聚四氟乙烯纤维，但膜裂法制备的纤维的直径无法控制，同时纤维均匀性较差；暂时未见到利用湿法纺丝工艺制备聚四氟乙烯纤维的报道。
[0004]因此，急需一种稳定的能够连续纺丝的湿法纺丝工艺制备具有特殊功能的聚四氟乙烯纤维。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本公开提供了一种利用湿法纺丝制备具有存储功能的聚四氟乙烯纤维的方法。
[0006]第一方面，本公开提供了一种利用湿法纺丝制备具有存储功能的聚四氟乙烯纤维的方法，所述湿法纺丝使用的纺丝液中含有聚四氟乙烯、具有存储功能的微胶囊和M:G为1:(1
‑
3)的海藻酸钠。
[0007]作为本公开的一种优选技术方案，所述海藻酸钠的M:G＝1:2。
[0008]本公开通过在纺丝液中添加具有存储功能的微胶囊能够使最后得到的聚四氟乙烯纤维具有存储功能，能够存储不同的功能组分，赋予聚四氟乙烯纤维不同的功能。
[0009]纺丝液经喷丝头喷出后，在凝固成型过程中，海藻酸钠与钙离子反应(其实是海藻酸钠中的G单元与钙离子的反应)，在钙离子作用下，G单元相互之间可形成稳定的螯合物，同时分子间作用力得到提升。
[0010]本公开限定的海藻酸钠更有利于与凝固浴中的钙离子结合使纺丝液在凝固浴中凝固成型，且凝固的初生纤维不会堵塞喷丝孔，同时凝固的海藻酸钙/聚四氟乙烯的初生纤维的强度较高，在后续成型或清洗过程中不容易断丝，能够实现连续纺丝，并且能够得到直
径较小的纤维。
[0011]作为本公开的一种优选技术方案，在所述纺丝液中，所述海藻酸钠的质量为所述聚四氟乙烯质量的5
‑
20％，例如6％、8％、10％、12％、15％、18％等。
[0012]作为本公开的一种优选技术方案，所述具有存储功能的微胶囊具有空心结构，优选为空心二氧化硅微球和/或纳米中空介孔碳球。
[0013]本公开的微胶囊具有空心结构，在纺丝液中添加具有空心结构的微胶囊，能够使最后得到的纤维带有空心结构，具有存储功能，在后续对纤维进行应用时，将具有存储功能的聚四氟乙烯纤维浸渍功能组份，赋予聚四氟乙烯纤维不同的功能，可以使其应用于不同的领域。
[0014]作为本公开的一种优选技术方案，所述微胶囊的粒径为100
‑
300nm，例如120nm、150nm、180nm、200nm、220nm、250nm、280nm等
[0015]作为本公开的一种优选技术方案，所述微胶囊的囊壁的厚度为10
‑
30nm，例如12nm、15nm、18nm、20nm、22nm、25nm、28nm等。
[0016]作为本公开的一种优选技术方案，以所述纺丝液的总体积为100％计，所述微胶囊的添加量≤1％，例如0.5％、0.4％、0.3％、0.2％、0.1％、0.05等，进一步优选为0.05
‑
0.15％，进一步优选为0.1％。
[0017]本公开所述的微胶囊的添加量以体积计，即本公开添加的微胶囊的体积比上总体积为(0.05
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0.15％):1，由于微胶囊的体积难以称量，所以在实际进行称量时，将微胶囊的体积换算成质量进行称重添加。
[0018]微胶囊的添加量需要在本公开的限定范围内，若添加量较多，则可能会在成型、水洗或者拉伸过程中出现断丝，无法实现连续纺丝。
[0019]作为本公开的一种优选技术方案，所述方法包括：将纺丝液进行湿法纺丝、凝固、分散、干燥、烧结和拉伸，得到所述具有存储功能的聚四氟乙烯纤维。
[0020]在纺丝液中加入带有存储功能的微胶囊，初生纤维凝固成型后，微胶囊被包裹在海藻酸钙内部，最后经过水洗、分散、烧结及拉伸等工艺，微胶囊能够暴露于纤维表面，得到具有存储功能的聚四氟乙烯纤维。
[0021]作为本公开的一种优选技术方案，所述凝固使用的凝固浴为氯化钙凝固浴，以所述凝固浴的总质量为100％计，所述凝固浴中含有1
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3％的乙醇，优选为1
‑
2％的乙醇。
[0022]在凝固浴中添加微量的乙醇，可以调控纤维间离子交换速度，改善纤维强度及弹性，使纤维更好凝固成型。
[0023]作为本公开的一种优选技术方案，所述分散的方法包括：利用硫酸铝溶液和/或白油对初生纤维进行处理。
[0024]本公开发现，利用硫酸铝溶液对初生纤维进行处理，海藻酸钠中羧基与羟基发生酯化反应形成内酯，可以使初生纤维表面的亲水基团减少，能够避免初生纤维的粘连；利用白油处理初生纤维，能够削弱氢键的影响，因此，本公开提供的分散方法能够使初生纤维之间不粘连，再经过干燥、烧结等工艺，能够得到直径较小的聚四氟乙烯纤维。
[0025]作为本公开的一种优选技术方案，所述硫酸铝溶液的质量浓度为1
‑
5％，例如2％、3％、4％等。
[0026]作为本公开的一种优选技术方案，所述处理的时间为5
‑
15min，例如6min、8min、
10min、12min、14min等，优选10min。
[0027]作为本公开的一种优选技术方案，所述处理的温度为室温。
[0028]作为本公开的一种优选技术方案，在利用硫酸铝溶液对初生纤维进行处理后，利用乙醇对处理后的初生纤维进行清洗，然后再干燥。
[0029]本公开提供的分散方法利用硫酸铝溶液可以降低海藻酸钠本身的亲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用湿法纺丝制备具有存储功能的聚四氟乙烯纤维的方法，其特征在于，所述湿法纺丝使用的纺丝液中含有聚四氟乙烯、具有存储功能的微胶囊和M:G为1:(1
‑
3)的海藻酸钠。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述海藻酸钠的M:G＝1:2；和/或，在所述纺丝液中，所述海藻酸钠的质量为所述聚四氟乙烯质量的5
‑
20％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述具有存储功能的微胶囊具有空心结构，优选为空心二氧化硅微球和/或纳米中空介孔碳球；优选地，所述微胶囊的粒径为100
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300nm；优选地，所述微胶囊的囊壁的厚度为10
‑
30nm；优选地，以所述纺丝液的总体积为100％计，所述微胶囊的添加量≤1％，进一步优选为0.05
‑
0.15％，进一步优选为0.1％。4.根据权利要求1
‑
3中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括：将纺丝液进行湿法纺丝、凝固、分散、干燥、烧结和拉伸，得到所述具有存储功能的聚四氟乙烯纤维。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述凝固使用的凝固浴为氯化钙凝固浴，以所述凝固浴的总质量为100％计，所述凝固浴中含有1
‑
3％的乙醇，优选为1
‑
2％的乙醇。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述分散的方法包括：利用硫酸铝溶液和/或白油对初生纤维进行处理；优选地，所述硫酸铝溶液的质量浓度为1
‑
5％；优选地，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒溪，李小磊，伍德民，
申请(专利权)人：季华实验室，
类型：发明
国别省市：