具有仿羊毛卷曲结构的多孔纤维及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有仿羊毛卷曲结构的多孔纤维及其制备方法，制备时先热塑性发泡溶液与热塑性聚合物溶液，随后将长丝进行发泡处理，得到表面具有初级孔结构的长丝，接着将上述长丝进行聚合物溶液相分离处理，得到表面具有多级孔的长丝，再将得到的多孔长丝放入热定型机中，经过定向热风使长丝发生定向卷曲，进行连续化卷曲定型，最后将得到的卷曲多孔长丝进行切断处理，最终获得长度和卷曲度可控多孔纤维。与现有技术相比，本发明专利技术纤维的卷曲率在10～60％内可控，由该卷曲多孔短纤经过纺纱加工、织造工艺得到的织物或通过层叠铺网得到的蓬松纤维絮片均具有优异的保暖性能，由该纤维纺纱织造获得的织物热阻为0.15～0.4m2K/W。K/W。

【技术实现步骤摘要】
具有仿羊毛卷曲结构的多孔纤维及其制备方法


[0001]本专利技术涉及保暖材料
，尤其是涉及一种具有仿羊毛卷曲结构的多孔纤维及其制备方法。

技术介绍

[0002]高寒天气不仅易导致人体冻伤，并易引发呼吸系统及心脑血管系统疾病。因此，需要穿着高效保暖服装来抵御严寒天气。现有高效保暖材料以羽绒为主，羽绒因其分形结构具有质轻和保暖两大特性，在保暖市场上具有统治地位。但目前该材料保暖性能的提升主要通过增加厚度和重量的方式，从而带来厚重、穿着者行动不便等问题。羊毛卷曲纤维具有良好的蓬松性和垫弹性，天然纤维中，羊毛的自然形态就是沿长度方向呈现周期性的卷曲，这种天然卷曲是由于纤维截面的不对称性。通常，羊毛同一截面内存在着正皮质细胞和副皮质细胞，两种皮质细胞的结构、所占比例不同，并呈双边排列，使得纤维围绕轴心呈扭曲或螺旋形弯曲状，表现出卷曲形态。卷曲纤维有较好的柔软性、高度蓬松和良好的回弹性，纤维的卷曲还可提高纤维加工时的抱合力以及织物的尺寸稳定性。类羊毛卷曲材料可在一定程度上解决羽绒材料厚度大带来穿着不便的问题，但由于其直径较大、无孔腔结构导致其能保留的静止空气含量较低，保暖性能远不如羽绒。
[0003]目前，已有相关技术人员在本领域做了一些研究。专利CN202010221964.4介绍了一种针织用复合卷曲纤维的制备方法，该方法通过改变全拉伸丝工艺中的喷丝孔形状和排布，并对出丝后的纤维进行松弛热处理的纺丝改变材料卷曲形态，该方法可以获得截面形状为三叶形的卷曲纤维，但该技术存在工艺复杂、生产效率较低、使用原料单一等缺陷。专利CN202011469274.7介绍了一种自卷曲纤维的制备方法，该方法利用双组份熔体纺丝技术经过复合纺丝、牵伸、热定型实现卷曲纤维的制备，该技术可制备得到卷曲度可控的纤维材料，但该材料湿度敏感性大，应用场景有限，且该纤维保暖性能与力学性质较差，限制了其实际应用。专利CN200610117221.2介绍了一种PA6/PU复合三维卷曲纤维及其制备方法，该方法利用装配有偏心皮芯组件的螺杆熔融挤出装置制备出了偏心皮芯结构卷曲纤维，该方法利用了不同聚合物受热变化量不同与偏心结构的方式获得了卷曲结构，但该技术存在流程繁琐、成本较高、纤维力学强度较差与偏心结构带来的织造稳定性差等缺陷。专利CN201711386867.5介绍了一种柔软吸湿易染卷曲纤维及其制备方法，该方法先将聚酰胺熔体与聚酯熔体在纺丝箱体中的复合纺丝组件汇合后，经皮芯复合喷丝板喷出，冷却处理，生成初生丝，再对所述初生丝进行后处理，得到所述的柔软吸湿易染卷曲纤维，该技术得到纤维的卷曲程度可控，但存在使用原料单一、生产效率较低和结构不稳定等缺陷。
[0004]因此，制备既具有优异的力学强度，卷曲程度又可控且表面多孔的纤维材料至关重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了解决上述问题而提供一种具有仿羊毛卷曲结构的多孔纤
维及其制备方法，解决现有技术中存在的保暖材料难以同时兼具轻薄、高强度与高保暖性能的缺陷。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0007]本专利技术的目的是提供一种具有仿羊毛卷曲结构的多孔纤维的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1：将长丝放入聚合物发泡溶液中进行超声浸渍，使溶液完全均匀包覆在长丝表面；
[0009]S2：将S1中表面包覆聚合物发泡溶液的长丝取出，放入模具中进行发泡处理，使长丝表面的发泡溶液产生气泡，干燥，使溶剂挥发，溶质多孔的形状固化，在长丝表面形成初级孔结构；
[0010]S3：将S2中得到的具有初级孔结构的长丝放入聚合物溶液中，进行旋转浸渍处理，使溶液充分浸透在初级孔结构中，随后将其放入溶剂蒸汽梯度控制装置中，并在装置中加入溶液中聚合物对应的非溶剂，对溶液进行非溶剂诱导相分离，使得长丝表面初级孔内聚合物溶液相分离成均匀的次级孔，经干燥处理后获得表面具有多级孔的皮芯结构长丝；
[0011]S4：将得到的多孔长丝放入热定型机中，经过定向热风使长丝发生定向卷曲，完成对长丝的连续化卷曲定型；
[0012]S5：将卷曲多孔长丝进行切断处理，获得具有仿羊毛卷曲结构的多孔纤维。
[0013]进一步地，S1中，所述长丝选自聚乳酸
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己内酯、聚氧化乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、酚醛树脂、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚醚酮、聚偏氟乙酸、聚环氧乙烷、聚乙烯咔唑、聚偏氟乙烯、聚酰胺、聚苯胺、聚三羟基丁酸酯、聚羟基丁酸酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚苯并恶嗪、聚对苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚芳酰胺、聚偏氟乙烯酸、聚吡咯烷酮、聚乳酸、聚乳酸乙醇酸、聚砜、聚乙二炔、聚苯乙烯共聚马来酸酐、聚甲基三乙氧基硅烷、聚谷氨酸、聚己内酯、聚对苯乙炔、聚乙丙交酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚二氧环己酮、聚丁二酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸
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共
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丁二酸丁二醇酯长丝中的一种或几种组合。
[0014]进一步地，S1中，所述的聚合物发泡溶液由聚合物、发泡剂和溶剂均匀搅拌制成，发泡溶液中聚合物的含量为15～60wt％，发泡溶液中发泡剂的含量为1～25wt％，其余为溶剂。
[0015]进一步地，S1中，所述聚合物选自聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、丙烯腈
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丁二烯
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苯乙烯共聚物、聚丁二酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚乳酸、苯乙烯
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丙烯腈共聚物、聚醚酰亚胺、聚乙烯亚胺、聚酰亚胺、聚己内酯、芳纶1313、聚砜、聚酰胺、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯的一种或几种；
[0016]所述发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、二亚硝基五亚甲基四胺、对甲苯磺酰肼、戊烷或氢化氟烷烃的一种或几种；
[0017]所述溶剂选自乙酸乙酯、丙酮、四氢呋喃、N
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甲基吡咯烷酮、N,N
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二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基乙酰胺、水、甲醇、乙醇、六氟异丙醇、异丁醇、正丙醇、四氯化碳、苯、甲苯、二氯乙烷、二氯甲烷、乙醚、二苯醚、甲酚、二甲基亚砜、甲苯、环己酮、乙酸丁酯、乙酸乙酯或氯仿中
的一种或几种；
[0018]所述超声频率为20～50kHz，超声浸渍时间为10～60min。
[0019]进一步地，S2中，所述发泡的时间为20～100min，干燥温度为40～120℃，干燥时间为1～4h。
[0020]进一步地，S3中，所述的聚合物溶液由聚合物和溶剂均匀搅拌制成，且S3中采用的到溶剂为S1中聚合物的难容溶剂；
[0021]S3中，所述聚合物溶液中聚合物的含量为6～40wt％，其余为溶剂。
[0022]进一步地，S3中，所述聚合物选用聚砜、聚丁二酸丁二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有仿羊毛卷曲结构的多孔纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将长丝放入聚合物发泡溶液中进行超声浸渍，使溶液完全均匀包覆在长丝表面；S2：将S1中表面包覆聚合物发泡溶液的长丝取出，放入模具中进行发泡处理，使长丝表面的发泡溶液产生气泡，干燥，使溶剂挥发，溶质多孔的形状固化，在长丝表面形成初级孔结构；S3：将S2中得到的具有初级孔结构的长丝放入聚合物溶液中，进行旋转浸渍处理，使溶液充分浸透在初级孔结构中，随后将其放入溶剂蒸汽梯度控制装置中，并在装置中加入溶液中聚合物对应的非溶剂，对溶液进行非溶剂诱导相分离，使得长丝表面初级孔内聚合物溶液相分离成均匀的次级孔，经干燥处理后获得表面具有多级孔的皮芯结构长丝；S4：将得到的多孔长丝放入热定型机中，经过定向热风使长丝发生定向卷曲，完成对长丝的连续化卷曲定型；S5：将卷曲多孔长丝进行切断处理，获得具有仿羊毛卷曲结构的多孔纤维。2.根据权利要求1所述的一种具有仿羊毛卷曲结构的多孔纤维的制备方法，其特征在于，S1中，所述长丝选自聚乳酸
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己内酯、聚氧化乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、酚醛树脂、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚醚酮、聚偏氟乙酸、聚环氧乙烷、聚乙烯咔唑、聚偏氟乙烯、聚酰胺、聚苯胺、聚三羟基丁酸酯、聚羟基丁酸酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚苯并恶嗪、聚对苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚芳酰胺、聚偏氟乙烯酸、聚吡咯烷酮、聚乳酸、聚乳酸乙醇酸、聚砜、聚乙二炔、聚苯乙烯共聚马来酸酐、聚甲基三乙氧基硅烷、聚谷氨酸、聚己内酯、聚对苯乙炔、聚乙丙交酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚二氧环己酮、聚丁二酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸
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共
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丁二酸丁二醇酯长丝中的一种或几种组合。3.根据权利要求1所述的一种具有仿羊毛卷曲结构的多孔纤维的制备方法，其特征在于，S1中，所述的聚合物发泡溶液由聚合物、发泡剂和溶剂均匀搅拌制成，发泡溶液中聚合物的含量为15～60wt％，发泡溶液中发泡剂的含量为1～25wt％，其余为溶剂。4.根据权利要求3所述的一种具有仿羊毛卷曲结构的多孔纤维的制备方法，其特征在于，S1中，所述聚合物选自聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、丙烯腈
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丁二烯
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苯乙烯共聚物、聚丁二酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚乳酸、苯乙烯
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丙烯腈共聚物、聚醚酰亚胺、聚乙烯亚胺、聚酰亚胺、聚己内酯、芳纶1313、聚砜、聚酰胺、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯的一种或几种；所述发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、二亚硝基五亚甲基四胺、对甲苯磺酰肼、戊烷或氢化氟烷烃的一种或几种；所述溶剂选自乙酸乙酯、丙酮、四氢呋喃、N
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【专利技术属性】
技术研发人员：王斐，田昱城，丁彬，张世超，张欣欣，吴凡，俞建勇，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：