[发明专利]一种高性能聚合物中空超细纤维及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种高性能聚合物中空超细纤维及其制备方法，属于聚合物中空超细纤维材料的制备领域。

背景技术：

高性能聚合物是指性能优异，具有很多特种性能（如耐高温、耐辐射等），从而可以应用于很多苛刻条件下的一类高分子材料。因其性能十分优越，广泛用于高科技，军事和宇航工业。

这些高性能聚合物应用时的一个基本形态之一是将聚合物制备成纤维，而影响纤维使用性能的一个主要因素是纤维的结构；不同的纤维结构往往会赋予纤维不同的性能，使其性能更加优异，应用更加广泛。因此，在实际应用时，往往会根据需要调节生产工艺参数或者进行一些特殊的设计来获得一些所需的纤维结构。

中空超细纤维作为纤维的一个主要分支方向之一，具有极其优异的性能；由于内部中空，因此具有质轻、孔隙率高、比表面积大等优点，从而广泛应用于生物医学、药物缓释、隔音材料、服装、卫生保健品领域。

在制备中空超细纤维的方法中最常见的就是静电纺丝法。根据具体生产时所采用的工艺不同分为3种方法（文献1. Bognitzki M, Hou H, Ishaque M, Frese T, Hellwig M, Schwarte C, Schaper A, Wendorff JH, Greiner A. Polymer, metal, and hybrid nano- and mesotubes by coating degradable polymer template fibers (TUFT process). Advanced Materials, 2000, 12(9): 637-640. 文献2. Bazilevsky AV, Yarin AL, C.M. Megaridis CM. Co-electrospinning of core-shell nano/microfibers using a single nozzle technique. Langmuir, 2007, 23(5): 2311-2314. 文献3. Sun ZC, Zussman E, Yarin AL, Wendorff JH, Greiner A. Compound core-shell polymer nanofibers by co-electrospinning. Advanced Materials, 2003, 15(22): 1929-1932.）。第一种是后处理法。通过对所纺纤维进行后处理，如通过气相沉积或者直接将超细纤维浸入聚合物溶液中，进行一定的处理后，再将所纺的超细纤维除去，就可以得到中空纤维。但是采用这种方法所得到的中空纤维的均匀性、完整性和形貌均很差。第二种是单根针头乳液纺丝法。随着静电纺丝技术的发展，研究人员发现采用单根针头静纺具有“海岛”结构的乳液也可以得到中空纤维。其中海相形成壳层，岛相形成芯层，除去芯层即可得到中空纤维。但是其纺丝液–乳液的制备却较为繁琐，这种方法得到的纤维中空结构往往是不连续的。第三种是同轴静电纺丝法，这也是最常见、最具有使用价值、应用最广泛的一种方法。这种方法首先需要一个同轴喷丝头，然后将壳层溶液和芯液分别加入喷丝头的内外装置，进行电纺，先制备出具有核壳结构的超细纤维，采用一定的手段将纤维的芯层除去后就可以得到聚合物中空超细纤维，采用这种方法制备出的中空纤维对壳层材料的要求较高，如果壳层材料的强度不够的话，中空结构将无法维持并最终坍塌成沟壑状纤维。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种高性能聚合物中空超细纤维及其制备方法。其特点是配置聚合物壳层、芯层溶液，采用同轴静电纺丝装置，同轴静纺制得具有核壳结构的超细纤维，利用溶解手段除去芯层物质，得到高性能聚合物中空超细纤维。这些材料的优异性能使得中空结构能很好的保持，采用该方法制备的中空超细纤维，其本身直径为纳米级或微米级，比表面积大，孔隙率高，直接以聚合物为原料，能方便的在纤维内部负载各种需要的物质，具有制备方便，容易操作的优点。

本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。

高性能聚合物中空超细纤维由以下组分组成：

1．壳层溶液：

高性能聚合物A                                   100～300份

添加剂                                             1～200份