多孔尼龙纤维及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了多孔尼龙纤维及其制备方法和用途。该多孔尼龙纤维由实心的芯部和多孔的外壳部构成，该多孔尼龙纤维具有孔隙率为5％-45％，平均孔径为8-22nm，比表面积为1.5-15m2/g。该多孔尼龙纤维可用作保温材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多孔尼龙纤维及其制备方法和用途，特别涉及多孔尼龙6纤维及其制 备方法和用途。
技术介绍
尼龙也称为聚酰胺(Polyamides，通常缩写成PAs)，是指高分子链上具有酰胺基 团(-C0NH-)重复结构单元的聚合物。尼龙在纤维纺织领域有非常重要的应用。尼龙纤维是非常重要的合成纤维。其中尼龙6 (聚己内酰胺)和尼龙66 (；聚己二 酰己二胺)是尼龙中的主要产品。尼龙，特别是尼龙6和尼龙66分子链中具有强极性的酰 胺基团，相互之间易形成氢键，这些结构特点赋予尼龙，特别是尼龙6和尼龙66以优异的综 合性能。酰胺基团之间氢键的不同排列方式使尼龙，特别是6和尼龙66具有多晶型的特 点，并存在复杂的晶型转化行为，但对上述现象的理论认识尚待完善。同时，酰胺基团与金属离子之间具有一定的络合配位作用，金属盐的引入会改变 尼龙，特别是尼龙6和尼龙66的物理化学性质及加工性能，为开发新型尼龙材料，特别是尼 龙6和尼龙66材料提供了机会。金属离子与尼龙之间的相互作用为从各个方面改进尼龙材料的性能提供了新的 机会，得到了人们的广泛关注。目前对尼龙/金属盐复合体系的研究主要集中在金属盐与尼龙之间的络合配位 作用，以及由这种相互作用产生的对尼龙材料的性质及加工性能方面的影响上，而对尼龙/ 金属盐复合体系中在金属盐解络合过程的研究报道却很少。细旦以及超细旦纤维是近年来发展迅速的一种差别化纤维，被称为新一代的合成 纤维，它是一种高品质的纺织原料，是化学纤维向高技术、高仿真化方向发展的新合成纤维 的典型代表，是新世纪化纤工业发展的必然趋势。目前市场上对具有保温功能的尼龙纤维具有迫切的需求。本专利技术可以制备出一种 能够保持原有外观的多孔尼龙纤维，以期将此产品作为保暖填充材料使用，该专利技术中的多 孔尼龙纤维制备方法，简单易操作，无污染，成本低，为尼龙多孔材料的制备提供了新的思 路。
技术实现思路
本专利技术人经过锐意研究发现，通过使用适当的金属盐溶液作为络合剂，在适当的 金属盐溶液浓度下，以及在适当的温度下，对尼龙纤维进行处理，可以得到多孔尼龙纤维， 由此完成本专利技术。本专利技术的目的(1)是提供多孔尼龙纤维，其由实心的芯部和多孔的外壳部构成， 该多孔尼龙纤维具有孔隙率为5% -45%，平均孔径为8-22nm，比表面积为1. 5-15m2/g。本专利技术的目的( 是提供上述(1)中所述的多孔尼龙纤维，其中该多孔尼龙纤维中的孔具有孔径分布≤ 12 μ m。本专利技术的目的(3)是提供上述(1)或O)中所述的多孔尼龙纤维，其中该多孔尼 龙纤维基本上是Y晶型或者α晶形或者α晶型和Υ晶型共存。本专利技术的目的(4)是提供上述(1)至(3)中任一项所述的多孔尼龙纤维，其中该 尼龙纤维是尼龙6或尼龙66纤维，优选细旦或超细旦尼龙6或尼龙66纤维。本专利技术的目的( 是提供上述目的(1)至(4)任一项所述多孔尼龙纤维的制备方 法，该方法包括以下步骤(1)用金属盐溶液浸泡尼龙纤维，进行络合处理；(2)将浸泡后的尼龙纤维用解络合剂洗涤，进行解络合处理，其中，在步骤O)中 所用的解络合剂选自水、丙酮、甲醇和乙醇中的一种或多种。本专利技术的目的(6)是提供上述目的(5)中所述多孔尼龙纤维的制备方法，其中在 所用的金属盐溶液中，金属元素为选自以下Cu、Ca、Zn、Mg、La、Ce、Pr、Nd、Pm, Sm、Eu、Gd、 Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc、Y、Li，及其组合。本专利技术的目的(7)是提供上述目的(5)或(6)中所述多孔尼龙纤维的制备方法， 其中在所用的金属盐溶液中，成盐阴离子选自以下cr、NO” SO42-,及其组合。本专利技术的目的(8)是提供上述目的(5)至(7)中任一项所述多孔尼龙纤维的制备 方法，其中在步骤(1)中，该金属盐溶液的浓度为0.5-12mol/L，用金属盐溶液进行络合处 理的温度为50-120°C。本专利技术的目的(9)是提供上述目的(5)至(8)中任一项所述的制备方法制备的多 孔尼龙纤维，所述多孔尼龙纤维具有上述目的(1)至(4)任一项所述的多孔尼龙纤维所具 有的特征，即孔隙率为5% -45%，平均孔径为8-22nm，比表面积为1. 5-15m2/g ；优选该多孔 尼龙纤维中的孔具有孔径分布< 12 μ m;优选该多孔尼龙纤维基本上是γ晶型或者α晶 形或者α晶型和Y晶型共存；优选该尼龙纤维是尼龙6或尼龙66纤维，更优选细旦或超 细旦尼龙6或尼龙66纤维。本专利技术的目的(10)是提供上述目的⑴至⑷和(9)中任一项所述的多孔尼龙 纤维用于保温材料的用途。本专利技术提供的多孔尼龙纤维，具有高的孔隙率、适度的平均孔径和高的平均比表 面积，其保温性能优良。本专利技术提供的多孔尼龙纤维的制备方法简单方便，易于操作，成本低，无污染，通 过该方法能制备得到具有期望的保温性能的多孔尼龙纤维。附图说明图1是实施例1中所得多孔尼龙6纤维的扫描电镜图。图2是实施例1中所得多孔尼龙6纤维的红外吸收光谱图。图3是实施例2中所得多孔尼龙6纤维的扫描电镜图。图4是实施例2中所得多孔尼龙6纤维的红外吸收光谱图。图5是比较例中未处理多孔尼龙6纤维的扫描电镜图。图6是比较例中未处理多孔尼龙6纤维的红外吸收光谱图。图7是实施例18中所得多孔尼龙6纤维的扫描电镜图。图8是实施例18中所得多孔尼龙6纤维的红外吸收光谱图。图9是实施例19中所得多孔尼龙6纤维的扫描电镜图。图10是实施例19中所得多孔尼龙6纤维的红外吸收光谱图。具体实施例方式以下结合附图，参照优选的具体实施方式来进一步说明本专利技术。本专利技术的特点和 优点将随着这些说明变得更为清楚。不过，这些实施方案仅是说明性的，其对本专利技术的保护 范围并不构成任何限制。本领域技术人员理解，在不超出或偏离本专利技术保护范围的情况下， 本专利技术的技术方案及其实施方式有多种修饰、改进或等价物，这些均应落入本专利技术的保护 范围内。在本专利技术的第一方面中，提供了多孔尼龙纤维，其由实心的芯部和多孔的外壳部 构成，该多孔尼龙纤维具有孔隙率为5% -45%，平均孔径为8-22nm，比表面积为1. 5_15m2/在本专利技术提供的多孔尼龙纤维中，具有作为实心结构的芯部、和在芯部外围的作 为多孔结构的外壳部，外壳部中的孔不是通孔或贯通孔，而是从实心结构与外壳部相接触 部分开始至外壳部外表面的截止孔。在本专利技术提供的多孔尼龙纤维中，如果孔隙率超过45%，则多孔尼龙纤维会团 聚，无法保持其外观，影响其韧性和保温性能。另一方面，可如果孔隙率小于5%下限，则 对多孔尼龙纤维的保温性能的提高无明显作用。优选地，本专利技术多孔尼龙纤维的孔隙率为 10% -40%,更优选为20% -40%,还更优选30-40%，最优选约35% -38%。在本专利技术提供的多孔尼龙纤维中，其平均比表面积对该多孔尼龙纤维的物理性能 尤其是韧性、团聚性和保温性能有影响。本专利技术人经过大量试验研究发现，当平均比表面积 为在1.5-15m2/g范围内时，多孔尼龙纤维的韧性良好，不易于团聚，并且保温性能良好。优 选地，本专利技术多孔尼龙纤维的平均比表面积为2. 8-7. 5m2/g，更优选为5-7. 5m2/g，还更优选7-7.5m2/g。在本专利技术提供的多孔尼龙纤维中，平均孔径对该多孔尼龙纤维的物理性能尤其 是韧性、团聚性和保温性能有显本文档来自技高网...

【技术保护点】
多孔尼龙纤维，其由实心的芯部和多孔的外壳部构成，该多孔尼龙纤维具有孔隙率为５％－４５％，平均孔径为８－２２ｎｍ，平均比表面积为１．５－１５ｍ↑［２］／ｇ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：葛佳文，章成峰，刘少轩，李钦，杨展澜，徐怡庄，吴瑾光，郝超伟，来国桥，陆达天，
申请(专利权)人：北京大学，河南大学，杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：11