[发明专利]具有取向孔结构的多孔树脂纤维的制备方法及产品和应用

说明书

本发明涉及一种具有取向孔结构的多孔树脂纤维的制备方法及产品和应用，制备方法如下：1)待聚合乳液进行乳液纺丝，纺丝时进行定向冷冻，并对冰冻纤维进行收集；所述待聚合乳液包括树脂单体、自由基聚合引发剂、反应型乳化剂和增稠剂，或者所述待聚合乳液包括预聚体、自由基聚合引发剂、反应型乳化剂和增稠剂，或者所述待聚合乳液包括自乳化预聚体、自由基聚合引发剂和增稠剂；2)冰冻纤维在低温环境中进行聚合反应；3)冰冻纤维解冻并烘干，得到具有取向孔结构的多孔树脂纤维。通过结合定向冷冻、乳液纺丝及冰冻聚合，得到的多孔树脂纤维的孔结构具有取向性，同时制备过程中可以避免真空冷冻干燥。

技术领域

本发明涉及多孔纤维的制备领域，具体涉及一种具有取向孔结构的多孔树脂纤维的制备方法及产品和应用。

背景技术

多孔材料是指具有大量孔隙结构和较高比表面积的一类材料。按材质组成不同，可将多孔材料分为多孔金属材料、多孔无机非金属材料和多孔高分子材料。多孔材料因具有较低的相对密度、良好的隔音、隔热、渗透性等特点，而被广泛地被用于航空航天、环保、电子通讯、医学、交通运输、建筑、机械、电化学和石油化工等领域。

多孔材料的制备方法多种多样，主要有CVD法，水热法，溶胶-凝胶法，发泡法、3D打印法，模板法等。其中，冰模板法是以水为模板溶剂，通过水结冰对溶质或分散质的挤压和组装，以及后续去除模板的真空干燥过程，制备多孔材料的一种方法。当对体系实施定向冷冻时，冰沿某一方向定向生长，可获得具有取向结构的多孔材料。

冰模板法由于采用水为模板剂，具有制备工艺简单，环境友好等优点。近年来，人们利用定向冰模板法成功制备了多类具有取向结构的多孔材料。Deville等人(S.Deville,E.Saiz,A.P.Tomsia,Biomaterials 2006,27,5480.)成功制备了羟基磷灰石的支架材料，取向结构的存在使得这种材料具有比其他结构更高的压缩强度。Wicklein等人(B.Wicklein,A.Kocjan,G.Salazar-Alvarez,F.Carosio,G.Camino,M.Antonietti,L.Bergstrom,Nat.Nanotechnol.2014,10,27791)利用定向冰模板冷冻法制备的石墨烯/纤维素复合支架材料因为取向结构而具有更好的隔热和阻燃性能。

传统冰模板法由于以水为模板溶剂，原材料应易溶于水或易分散于水中。对于不溶于水的合成树脂及其单体，其多孔材料的制备，并未见报道；另外，由于亲水性高及强度低的原因，冰冻结束后，为避免水的表面张力使孔道结构坍缩，需要对冰冻产物进行真空冷冻干燥，该过程也增加了冰模板法制备多孔材料的成本。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有取向孔结构的多孔树脂纤维的制备方法，通过结合定向冷冻、乳液纺丝及冰冻聚合，得到的多孔树脂纤维的孔结构具有取向性，同时制备过程中可以避免真空冷冻干燥。

本发明所提供的技术方案为：

一种具有取向孔结构的多孔树脂纤维的制备方法，包括如下步骤：

1)待聚合乳液进行乳液纺丝，纺丝时进行定向冷冻，并对冰冻纤维进行收集；所述待聚合乳液包括树脂单体、自由基聚合引发剂、反应型乳化剂和增稠剂，或者所述待聚合乳液包括预聚体、自由基聚合引发剂、反应型乳化剂和增稠剂，或者所述待聚合乳液包括自乳化预聚体、自由基聚合引发剂和增稠剂；

2)冰冻纤维在低温环境中进行聚合反应；

3)冰冻纤维解冻并烘干，得到具有取向孔结构的多孔树脂纤维。

本发明中的待聚合乳液的配制方法：将所有组分混合均匀，例如树脂单体或者预聚体中加入自由基聚合引发剂、反应型乳化剂和增稠剂，混合均匀配制待聚合乳液；或者，自乳化预聚体中加入自由基聚合引发剂和增稠剂，混合均匀配制待聚合乳液。如果还有优选别的组分，也可以将其加入其中进行混合均匀，例如交联剂等。