[发明专利]一种制备高性能超疏水中空纤维的新方法

说明书

本发明公开了一种制备高性能超疏水中空纤维的方法，该纤维具有内部中空，外部超疏水结构，在纺织上实现了内部保温外部疏水的效果。该方法包括如下步步骤：（1）PBI前驱液制备（2）PBI/TiO2 复合纤维的制备（3）PBI/TiO2‑OTMS复合纤维丝的制备。通过上述方式，把难溶的 PBI 溶解配置成溶液，通过掺杂、接枝、纺织成丝，生产出中空超疏水纤维。

技术领域

本发明用PBI作为基体，采用高压静电纺丝和自组装法制备一种超疏水的中空纤维，在高性能纤维上有着重要的应用，尤其涉及纺织纤维领域。

背景技术

古人虽知出淤泥而不染，但不知其原理。随着科技的进步，我们已经明白这是因为莲的表面具有微纳米结构，才使得莲的表面具有这种特殊功能——超疏水。超疏水作为一种自然现象，近年来备受科学家们关注，从知晓原理，到宏观复制，每一步都可谓对人类的巨大贡献。超疏水在人类生活中有着巨大的作用，在输油管道、舰船的能量消耗有80% 是在阻力上，如果在管道内层或者舰船外侧上涂抹一层超疏水材料，可以巨幅减少能量消耗；在日常生活中超疏水可以作为在雨具、衣物、涂料、天线上使用，例如令人熟知的不粘衣，一“抖”即掉；在医学上，可以在针头涂覆一层超疏水材料防止外源性附着污染，减少传播几率。本发明生产出的纤维可以直接用于衣物纺织，用于特殊用途。超疏水这种技术在很多领域未来有着广阔的应用前景。

PBI由于具有咪唑环使得咪唑环上的氢比较活泼，在分子间形成氢键，一方面使得基团易于反应，另一方面使得纤维具有较好的韧性。中空纤维具有较好的力学性能，本发明综合以上性能，应用静电纺丝法制备PBI/TiO2中空纤维，通过自组装在纤维外部构造凹凸的微纳米结构。形成了比天然效果更好的超疏水效果，是一种制备超疏水中空纤维的新方法。

发明内容

本文发明的目的是提供一种基于无纺布制备超疏水膜的新方法

上述目的通过以下技术步骤来实现：

（1） PBI（聚苯并咪唑）前驱液的制备

（2）PBI/TiO2（二氧化钛）复合纤维的制备

（3）PBI/TiO2-OTMS（辛基三甲氧基硅烷）复合纤维丝的制备

有益效果

本发明通过超临界技术处理了难溶解的PBI，利用电纺技术成功将PBI制成皮-芯式中空纤维，同时通过表面处理进一步改性纤维，使其具有了超疏水、超亲油的特性，疏水效果相较于传统的蒸汽法、喷渡法制成的超疏水纤维有更明显的效果。本发明的纤维在纺织工业有着重要的作用，比如其可以生产出耐极寒的衣服，可以极大的提高复合材料的模量，等等。本发明同时具有环保、简单、快速、易于操控的优点。所以，本发明在抗极寒、复合材料方面有着广阔的应用前景。

具体实施方式

一种高性能超疏水中空纤维制备的新方法，该方法包括如下步骤：

（1）PBI前驱液的制备

（2）PBI/TiO2 复合纤维的制备

（3）PBI/TiO2-OTMS复合纤维丝的制备

1、所述的一种高性能超疏水中空纤维制备的新方法，PBI前驱液的制备，将5.0 g PBI和30.0 g发烟硫酸置于三口烧瓶中，450 ℃下恒温搅拌10 h，得到棕黄色固体。搅拌结束后，在真空抽滤装置下用离子水反复冲洗，将产物置于真空干燥箱中干燥10 h。取3.0 g产物、17.0 g DMAc置于超临界设备中，在20 Mpa大气压下工作3 h后自然冷却到室温，加入0.3 g KH 570与制得的产物充分搅拌3 h得到PBI前驱液。