【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种多尺度结构有序的高韧性纤维材料，属于高分子纤维。
技术介绍
1、多尺度有序结构是由分子聚集形成的聚集体在较大尺度上再次聚集，以类似的方式在不同尺度上不断聚集，最终形成的结构中包含结构的有序组装体。这种结构通常可以使一些常见的分子组合呈现出优异的性能，如：木材轻而坚固，肌肉软而有韧性。
2、高韧性材料由于具有较大的阻尼能力，可以吸收外部动能，而不会轻易断裂，因此具有较好的耐久性，被广泛应用于各种领域。而其中纤维材料是具有良好加工性能的一维材料，具有广泛的应用。蛛丝和蚕丝是性能较好的天然纤维，分析其结构，发现它们都是由许多互锁的纳米原纤维组成。在纳米原纤维内部是由纳米结晶和非晶区形成的网络结构。正是这种相邻纳米原纤维之间的互锁，限制了裂纹的扩展，显著增强了天然纤维的机械性能。然而，多尺度结构天然纤维的获得十分困难，如：蜘蛛由于同类相残的特性至今无法人工养殖。
3、现有技术中，授权公告号cn113106743b、公开日为2021年07月13日的专利文件，公开了一种兼具高强高韧复合性能的高性能纤维材料及其制备方法，利用纤维直接氟化处理后在纤维材料表面引入c-f活性点,然后在纤维材料表面化学接枝一系列基团或化合物,在纤维材料表面生成与基体材料具备反应活性的软质多孔泡沫层,以此实现复合材料力学强度和韧性的提高。上述技术方案虽然可以提高纤维的韧性，但由于是在纤维的表面修饰化合物来实现的，难免会存在因修饰的化合物与纤维之间附着力不强而脱落的问题，且不能从本质上来同时提升纤维的强度和韧性。基于上述研究背景
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种多尺度结构有序的高韧性纤维材料，所述制备方法反应条件温和，能够用于制备多尺度结构有序的、高韧性的高分子纤维材料。
2、为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现：
3、本专利技术提供一种多尺度结构有序的高韧性纤维材料，包括如下步骤：
4、（1）将γ-聚谷氨酸、1-羟基苯并三唑、3-氨基苯硼酸盐酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐溶解在乙醇-水溶液中，调节ph至3.0~6.0，室温搅拌反应24 h后，透析、冷冻干燥制得γ-pga-b聚合物；（2）将步骤（1）得到的γ-pga-b聚合物溶解在去离子水中，得到4%~20%的γ-pga-b聚合物溶液；将聚乙烯醇在去离子水加热溶解，得到4%~10%的聚乙烯醇水溶液；将聚乙烯醇水溶液和γ-pga-b聚合物溶液混合均匀，得到凝胶态纺丝液；（3）将直径为0.1 mm ~ 1 mm间的棒状牵引体插入步骤（2）得到的凝胶态纺丝液中，以恒定的速度匀速拉出，得到分子间高度取向的初生纤维；（4）将步骤（3）得到的初生纤维经过盐浴、酸处理制得高韧性纤维材料。
5、进一步地，步骤（1）所述的γ-聚谷氨酸的分子量为50 kda ~ 20000 kda, 乙醇-水溶液中乙醇和水的体积比为0~100:100, γ-聚谷氨酸、1-羟基苯并三唑、3-氨基苯硼酸盐酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐的质量比为1.0:0.1~3.0:0.1~2.0:0.1~3.0。
6、进一步地，步骤（2）所述的聚乙烯醇的分子量为10 kda ~ 1000 kda，醇解度为78~ 99%， 得到凝胶态纺丝液中γ-pga-b聚合物和聚乙烯醇的质量比为0.1~5:0.1~5，凝胶态纺丝液的固含量为4.0% ~ 15.0%。
7、进一步地，步骤（3）得到的初生纤维的具体步骤如下：棒状牵引体以5~10 mm/min的速度插入凝胶态纺丝液，插入深度为0.5~1.0 cm，停留时间为5~500 s，恒定拉出速度为5~5000 mm/min。
8、进一步地，步骤（4）所述的盐浴，使用的盐溶液为饱和氯化钠、饱和柠檬酸钠、饱和硫酸钠、饱和氯化钾、饱和硫酸钾中的一种。
9、进一步地，步骤（4）所述的酸处理，使用的酸溶液为0.05 m ~ 1 m的盐酸溶液或硫酸溶液。
10、与现有的技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
11、1、本专利技术提供一种多尺度结构有序的高韧性纤维材料，该方法利用聚合物分子间作用力，通过一步法牵引拉伸使得溶液向纤维形态转变，同时使高分子间有序排列。形成的初生纤维经过盐浴、酸处理两个步骤，促进聚乙烯醇和γ-pga-b聚合物之间的相分离，并诱导聚乙烯醇形成结晶，同时增加γ-pga-b聚合物的α-螺旋态二级结构。
12、2、本专利技术提供一种多尺度结构有序的高韧性纤维材料，该方法制得的高韧性纤维具有沿纤维轴向排列的纳米纤维结构，并在纳米微纤之间形成一些交联的结构，用以提供撕裂缓冲。
13、3、本专利技术提供一种多尺度结构有序的高韧性纤维材料，该方法制得的高韧性纤维直径均一，可以通过调聚合物比例、凝胶纺丝液的固含量调控最终获得的纤维直径，最细为4μm，最粗为92μm。
14、4、本专利技术提供一种多尺度结构有序的高韧性纤维材料，该方法制得的高韧性纤维的韧性可以达到256.79 ± 77.98 mj/m3，断裂伸长率为268.8 ± 50.0%，具备73%的阻尼能力。
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1.一种多尺度结构有序的高韧性纤维材料，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的多尺度结构有序的高韧性纤维材料，其特征在于，步骤（1）所述的γ-聚谷氨酸的分子量为50 kDa ~ 20000 kDa, 乙醇-水溶液中乙醇和水的体积比为0~100:100, γ-聚谷氨酸、1-羟基苯并三唑、3-氨基苯硼酸盐酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐的质量比为1.0:0.1~3.0:0.1~2.0:0.1~3.0。
3.根据权利要求1所述的多尺度结构有序的高韧性纤维材料，其特征在于，步骤（2）所述的聚乙烯醇的分子量为10 kDa ~ 1000 kDa，醇解度为78 ~ 99%， 得到凝胶态纺丝液中γ-PGA-B聚合物和聚乙烯醇的质量比为0.1~5:0.1~5，凝胶态纺丝液的固含量为4.0% ~15.0%。
4.根据权利要求1所述的多尺度结构有序的高韧性纤维材料，其特征在于，步骤（3）得到的初生纤维的具体步骤如下：棒状牵引体以5~10 mm/min的速度插入凝胶态纺丝液，插入深度为0.5~1.0 cm，停留时间为5~500 s，恒
5.根据权利要求1所述的多尺度结构有序的高韧性纤维材料，其特征在于，步骤（4）所述的盐浴，使用的盐溶液为饱和氯化钠、饱和柠檬酸钠、饱和硫酸钠、饱和氯化钾、饱和硫酸钾中的一种。
6.根据权利要求1所述的多尺度结构有序的高韧性纤维材料，其特征在于，步骤（4）所述的酸处理，使用的酸溶液为0.05 M ~ 1 M的盐酸溶液或硫酸溶液。
7.根据权利要求1所述的多尺度结构有序的高韧性纤维材料作为一种增韧材料在服装面料、应急逃生缓冲材料、降落伞伞绳材料、医用纤维植入物材料及建筑材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种多尺度结构有序的高韧性纤维材料，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的多尺度结构有序的高韧性纤维材料，其特征在于，步骤（1）所述的γ-聚谷氨酸的分子量为50 kda ~ 20000 kda, 乙醇-水溶液中乙醇和水的体积比为0~100:100, γ-聚谷氨酸、1-羟基苯并三唑、3-氨基苯硼酸盐酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐的质量比为1.0:0.1~3.0:0.1~2.0:0.1~3.0。
3.根据权利要求1所述的多尺度结构有序的高韧性纤维材料，其特征在于，步骤（2）所述的聚乙烯醇的分子量为10 kda ~ 1000 kda，醇解度为78 ~ 99%， 得到凝胶态纺丝液中γ-pga-b聚合物和聚乙烯醇的质量比为0.1~5:0.1~5，凝胶态纺丝液的固含量为4.0% ~15.0%。
4.根据权...
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