具有仿羊毛卷曲结构的多孔纤维及其制备方法

技术特征：
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-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-共-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-丁二烯-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-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-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-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；所述超声频率为20～50khz，超声浸渍时间为10～60min。5.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，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。
6.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，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；s3中，所述聚合物溶液中聚合物的含量为6～40wt％，其余为溶剂。7.根据权利要求6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，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、聚氨酯、聚乳酸、聚酰胺、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-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、聚对苯二甲酸丙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或几种；所述溶剂选自水、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、乙酸乙酯、丙酮、四氢呋喃、n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺中、n,n-二甲基乙酰胺、甲酚、二甲基亚砜、甲苯、环己酮、乙酸丁酯、乙酸乙酯和氯仿中的一种或几种；所述旋转浸渍的旋转速度50～400rpm，旋转浸渍时间为15～50min。8.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，s3中，所述溶剂蒸汽梯度控制装置由4组溶剂蒸汽控制组件和6组长丝传送装置共同组成，可分四级梯度控制长丝表面聚合物溶液所处环境的非溶剂蒸汽浓度，从而调节长丝表面聚合物溶液的相分离速度，最终实现相分离膜孔结构的精确调控。9.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，s3中，所述聚合物对应的非溶剂选自水、醇类溶剂、酸类溶剂、醚类溶剂、脂类溶剂、脂肪类溶剂、芳香类溶剂或杂环类溶剂中的一种或几种；非溶剂蒸汽梯度处理时间为10～50min；干燥处理的干燥温度为40～180℃，干燥时间为1～4h。10.一种如权利要求1至9中任意一项所述方法制备的具有仿羊毛卷曲结构的多孔纤维，其特征在于，该纤维的卷曲率在10～60％内可控，由该纤维纺纱织造获得的织物热阻为0.15～0.4m2k/w，由该纤维铺网得到的蓬松絮片热阻为0.5～1m2k/w。

技术总结
本发明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。


技术研发人员：王斐 田昱城 丁彬 张世超 张欣欣 吴凡 俞建勇
受保护的技术使用者：东华大学
技术研发日：2022.08.26
技术公布日：2022/12/16