【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发泡材料，具体地，涉及一种多孔聚合物纤维及其制备方法和应用。
技术介绍
1、聚合物多孔纤维含有多孔结构，具有轻量化、隔热保温、透气、柔韧性高的优势，具有广阔的应用前景，因此近年来已经得到研究人员的广泛关注。现有的报道从北极熊多孔毛发、骆驼多孔毛发等自然界中的多孔纤维获得灵感，分别采用冰晶模板法、相分离法等来制备聚合物多孔纤维。不过，现有的多孔纤维的加工方法使用大量溶剂、加工效率低、制备的纤维直径过大，难以满足现实的应用需求。
2、以超临界流体为发泡剂的连续挤出发泡技术可以制备直径为毫米级和微米级的聚合物发泡丝条，例如现有技术(polymer engineering sciences，2013，53:2360)开展了通过连续挤出发泡来制备聚合物发泡纤维的探索研究，但是，该现有技术所制备的tpu发泡纤维的直径大、孔隙率很低、粗细不均匀，难以满足行业的应用需求。如何制备具有高孔隙率且粗细、泡孔均匀的聚合物多孔纤维，已经成为了制约多孔纤维应用的一大难题。
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种多孔聚合物纤维的制备方法，采用挤出发泡的工艺对含有发泡剂的聚合物基体进行发泡，通过控制挤出工艺中的参数，实现了聚合物的可控发泡，所得聚合物多孔纤维孔隙率高、泡孔分布和丝材直径都具有优异的均匀性。
2、本专利技术的另一目的在于提供一种多孔聚合物纤维。
3、本专利技术的另一目的在于提供一种多孔聚合物纤维的应用。
4、本专
5、一种多孔聚合物纤维的制备方法，包括如下步骤：
6、s1.对含有发泡剂的聚合物颗粒进行挤出发泡，得到发泡熔体；所述挤出发泡采用单螺杆挤出机进行，所述单螺杆挤出机依次包括第一加热段、第二加热段、第三加热段，所述第一加热段的温度为0～30℃，第二加热段的温度为160～330℃，第三加热段的温度为190～380℃，其中第三加热段的实时温度高于第二加热段的温度；所述单螺杆挤出机的螺杆转速为20～40rpm，含有发泡剂的聚合物颗粒中发泡剂的含量为0.1～10％；所述聚合物包括结晶聚合物、非晶聚合物、半结晶聚合物、热塑性弹性体中的至少一种；
7、s2.对步骤s1所得发泡熔体进行牵伸定型，即可制得多孔聚合物纤维；所述牵伸定型包括牵引与牵伸的步骤，所述牵引的温度为100～180℃，所述牵伸的温度为20～80℃，所述牵伸定型过程中牵伸比为1.5～5。
8、在本专利技术的具体实施方式中，步骤s1通过使第一加热段外接水冷系统、冷风系统中的至少一种的方式，控制第一加热段的温度。
9、本专利技术所提供的多孔聚合物纤维的制备方法中，含有发泡剂的聚合物颗粒可被定量、定时地从单螺杆挤出机中挤出并实现可控的发泡。具体而言，含有发泡剂的聚合物颗粒被输送到第一段螺杆结构中后，颗粒温度较低，可减少发泡剂的损失以及材料的稳定输送。含有发泡剂的颗粒在第二段螺杆中发生熔体且被螺杆结构压实，实现颗粒结构间的密实化，防止发泡剂的逃逸；含有发泡剂的颗粒在第三段螺杆中继续发生熔融和发泡，通过螺杆结构的计量属性实现发泡熔体的稳定输送到挤出机的口模。在通过控制挤出温度的同时，本专利技术还控制了原料中的发泡剂含量以及螺杆的转速，通过控制以上参数，本专利技术可以实现含有发泡剂的聚合物颗粒的可控发泡，而后在步骤s2中通过控制牵伸比以及温度等实现了可控的牵伸成型，提高了发泡熔体的纤度，获得了粗细、泡孔分布皆具有优异均匀性，同时具有高孔隙率的聚合物多孔纤维。
10、需要说明的是，本专利技术中步骤s2所述牵引为通过牵引辊带动发泡熔体的运动；所述牵伸为通过牵伸辊对发泡熔体进行牵引和拉伸，使纤维逐步达到预定的粗细。
11、在本专利技术的具体实施方式中，所述牵伸定型的牵伸比在牵伸和牵引过程中保持一致。
12、在本专利技术的具体实施方式中，本专利技术所提供的多孔聚合物纤维的制备方法，在微挤出装置中进行，所述微挤出装置包括喂料单元、微挤出单元、牵伸单元、收卷单元；所述微挤出单元为单螺杆挤出机；所述牵伸单元包括牵引辊、加热甬道和牵伸辊，其中一个加热甬道与一条牵伸辊为一组，优选牵伸单元包括一条牵引辊以及一组以上的加热甬道和牵伸辊。
13、在本专利技术的具体实施方式中，步骤s1所述含有发泡剂的聚合物颗粒通过将聚合物颗粒与发泡剂共混的方式制备得到。其中，当发泡剂为流体时，通过浸渍的方式将聚合物颗粒与发泡剂共混。
14、在本专利技术的具体实施方式中，步骤s1所述单螺杆挤出机的控温精度为0.5～5℃，优选为1～3℃。
15、在本专利技术的具体实施方式中，步骤s1所述含有发泡剂的聚合物颗粒在第二加热段和/或第三加热段中停留时间为0.1～1.5s，优选为0.2～1.0s，更优选为0.3～0.8s。在控制挤出机螺杆转速的前提下，可以控制聚合物颗粒在挤出机中不同加热段的停留时间，进而控制聚合物颗粒泡孔成核的增长程度和泡孔尺寸。
16、优选地，步骤s1所述单螺杆挤出机的第一加热段的长度占螺杆长度的25～35％，第二加热段的长度占螺杆长度的35～45％。
17、在本专利技术的具体实施方式中，步骤s1所述单螺杆挤出机的三个加热段的总长度占螺杆长度的90％。
18、优选地，步骤s1所述含有发泡剂的聚合物颗粒中发泡剂的含量为0.5～5％。
19、在本专利技术的具体实施方式中，步骤s1所述含有发泡剂的聚合物颗粒的形状为圆形、椭圆形、刀切颗粒形中的至少一种，所述颗粒的平均直径为0.5～5.0mm，平均直径的波动范围为±0.5～1mm，颗粒的硬度范围为邵a10～邵d85。
20、在本专利技术的具体实施方式中，步骤s1所述含有发泡剂的聚合物颗粒中发泡剂在第一加热段的损失率小于10％，优选小于5％。
21、优选地，所述非晶聚合物包括聚苯乙烯(ps)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚醚酰亚胺(pei)、聚酰亚胺(pi)、聚砜(psf)中的至少一种。
22、优选地，所述半结晶聚合物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚乳酸(pla)、聚醚醚酮(peek)中的至少一种。
23、优选地，所述结晶聚合物包括聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、尼龙(pa)中的至少一种。
24、优选地，所述发泡剂包括固体发泡剂、流体发泡剂中的至少一种。
25、更优选地，所述流体发泡剂包括co2、n2、烷烃、氢化氟氯烃类发泡剂(hcfc)中的至少一种。
26、更优选地，所述固体发泡剂包括可膨胀微球、碳酸盐、偶氮二甲酰胺、n，n-二亚硝基五亚甲基四胺中的至少一种。
27、优选地，所述牵引的温度为100～150℃，所述牵伸的温度为20～40℃。
28、更优选地，步骤s2所述牵伸定型的牵伸比为2～3。
29、在本专利技术的具体实施方式中，步骤s2所述牵引辊的线速度为40～60m/min。
30、在本专利技术的具体实施方式中，步骤本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多孔聚合物纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述多孔聚合物纤维的制备方法，其特征在于，步骤S1所述单螺杆挤出机的第一加热段的长度占螺杆长度的25～35％，第二加热段的长度占螺杆长度的35～45％。
3.如权利要求1所述多孔聚合物纤维的制备方法，其特征在于，步骤S1所述含有发泡剂的聚合物颗粒中发泡剂的含量为0.5～5％。
4.如权利要求1所述多孔聚合物纤维的制备方法，其特征在于，步骤S1所述含有发泡剂的聚合物颗粒中所述发泡剂包括固体发泡剂、流体发泡剂中的至少一种。
5.如权利要求4所述多孔聚合物纤维的制备方法，其特征在于，包括如下(a)～(f)中的至少一项：
6.如权利要求1所述多孔聚合物纤维的制备方法，其特征在于，所述牵引的温度为100～150℃，所述牵伸的温度为20～40℃。
7.如权利要求6所述多孔聚合物纤维的制备方法，其特征在于，步骤S2所述牵伸定型的牵伸比为2～3。
8.采用权利要求1～7任一项所述制备方法制备得到的多孔聚合物纤维。
9.如权利
10.权利要求8或9所述多孔聚合物纤维在服装、可穿戴设备领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种多孔聚合物纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述多孔聚合物纤维的制备方法，其特征在于，步骤s1所述单螺杆挤出机的第一加热段的长度占螺杆长度的25～35％，第二加热段的长度占螺杆长度的35～45％。
3.如权利要求1所述多孔聚合物纤维的制备方法，其特征在于，步骤s1所述含有发泡剂的聚合物颗粒中发泡剂的含量为0.5～5％。
4.如权利要求1所述多孔聚合物纤维的制备方法，其特征在于，步骤s1所述含有发泡剂的聚合物颗粒中所述发泡剂包括固体发泡剂、流体发泡剂中的至少一种。
5.如权利要求4所述多孔聚合物纤维的制备方法，其特...
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