[发明专利]窗帘用温度响应性纤维制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种智能型化学纤维，特别涉及一种具有吸湿、透气、吸声功能的温度响应性窗帘用纤维制备方法。

背景技术

智能材料是近年来国内外新材料研究领域的一大热点，通常由基体材料、敏感构件、致动单元和信息处理器等部分构成。其中致动单元是极其重要的构件，其主要功能是在感知环境刺激后，能够通过改变自身的几何形态或其它性质来进行适度响应。高分子材料具有软物质的最典型的特征，易于对外场做出响应，因此高分子材料在智能材料的研究中具有不可替代的作用。

温度敏感性高分子材料是近年来智能高分子材料研究中的一个热点问题。所谓温敏性高分子材料，是指其对环境的温度变化能产生响应，即当周围环境温度发生变化时，材料自身的性质随之改变。目前，研究较多的是随温度变化而发生体积相转变的凝胶材料，当环境温度发生变化时，凝胶体积会随之发生变化；当达到并超过某临界温度时，甚至会发生不连续的突变，即所谓体积相转变。这种凝胶具有一定比例的疏水和亲水基团，温度的变化可影响这些基团的疏水作用以及大分子链间的氢键作用，从而使凝胶结构改变，发生体积相变，通常将该温度称为相变温度。体积发生变化的临界转化温度称为低温临界溶解温度（lower critical solution temperature，LCST）。

近年来，随着人民生活水平和生活质量的不断提高，窗帘产品不再是一成不变的“软装饰”，窗帘的功能化需求正日趋突显，将现代科技力量融入窗帘产业发展，开发功能性窗帘产品已成为窗帘产业发展的重要方向。

因此，若将温敏高分子材料的温敏感特性和窗帘布纤维的性能要求结合起来，有望开发出一类新型温度响应性窗帘用纤维材料。近年来，有关温敏纤维材料的研究和报道很多，但如何开发出一种温敏纤维材料，使其织物具有吸湿、透气、吸声等功能，且可通过对所处环境的温度变化情况做出响应，智能化控制吸湿、透气、吸声功能，目前仍是一个难题。

发明内容

本发明拟解决的技术问题是提供一种具有吸湿、透气、吸声功能的温度响应性窗帘用纤维制备方法。

所述温度响应性窗帘用纤维为温度响应型聚丙烯腈（PAN）中空纤维。所述中空纤维制备方法如下：

（1）聚偏氟乙烯（PVDF）粉末碱处理；（2） 温敏共聚物的制备：将碱处理后的PVDF粉末与温敏单体N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）进行共聚，合成PVDF-g-PNIPAAm共聚物；（3）温度响应型PAN中空纤维制备。具体如下：

（1）PVDF粉末碱处理。在碱溶液中加入比例为100g/L-180g/L的PVDF粉末。随后向上述碱溶液中加入14ml/L～45ml/L无水乙醇并搅拌，使得PVDF在溶液中充分分散。将上述混合溶液反应体系置于50～80℃恒温水浴中，反应10～20分钟。抽滤所得产物，洗涤后所得PVDF粉末状固体产物放入60℃烘箱中干燥。

在抽滤产物过程中用蒸馏水不断洗涤，以除去产物中的氟化物和乙醇。

所述碱溶液是指氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化锂溶液中的一种，所述碱溶液浓度为2~3mol/L。

（2）温敏共聚物的制备。取碱处理后的PVDF粉末加入三口烧瓶中，通氮气，再加入N,N-二甲基甲酰胺（DMF），于50～80℃水浴下加热条件下搅拌溶解。在通氮气的情况下添加精制的N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）、引发剂偶氮二异丁腈（AIBN）到三口烧瓶中，完全溶解后，再通氮气10～20分钟，继续搅拌反应8～12小时即可得到温敏型PVDF-g-PNIPAAm共聚物。将反应液从三口烧瓶中倒入烧杯中，冷却后加入甲醇沉淀，抽滤，用蒸馏水反复冲洗，以除去未反应的小分子，然后抽干，所得共聚物PVDF-g-PNIPAAm产物放入60℃烘箱干燥待用。

所述碱处理后的PVDF粉末与NIPAAm的质量比例为1：0.5~1.25，所述N,N-二甲基甲酰胺（DMF）的添加量为PVDF粉末质量的6~12倍。所述引发剂偶氮二异丁腈（AIBN）的添加量为PVDF粉末质量的1%~2.5%。

所述甲醇加入量为PVDF粉末质量的10~25倍。

（3）温度响应型PAN中空纤维制备。将温敏性PVDF-g-PNIPAAm共聚物、PAN和聚乙二醇（PEG）溶于DMF溶剂中，在40°C~70°C的温度下加热搅拌，然后将纺丝料液在40°C~70°C的温度下静置30-60分钟，配成完全溶解的共混纺丝料液。将纺丝料液倒入纺丝机釜内，密封纺丝机釜，加热纺丝机釜，使纺丝料液温度在25°C~50°C，抽真空脱泡处理20~60分钟。