[发明专利]一种高比表面多孔纤维及其制备方法

说明书

本发明公开一种高比表面多孔纤维及其制备方法，包括：将二甲基甲酰胺、聚丙烯腈、竹浆纳米纤维素、对苯二甲酸、聚乙二醇、二环戊二烯乳液、钛盐、无机酸、硅源、表面活性剂、石墨烯和蒸馏水形成溶胶纺丝液，然后基于静电纺丝工艺生成纳米量级的高分子聚合物细丝；再将所述高分子聚合物细丝作为经线和纬线，采用相互交织方式执行缠绕，并在含有硅烷偶联剂密闭干燥容器中实现对所述高分子聚合物细丝的化学修饰，最后浸入碱性溶液中执行热解，由此制得所需的多羟基多孔纤维产品。通过本发明制备的所述多孔纤维产品的比表面积高达为0.0024m²/g以上，平均空隙为2um，韧性好、吸湿排汗性能优越、使用寿命长、不容易伸缩，尤其适用纺织工艺。

技术领域

本发明属于多孔纤维材料制备相关领域，更具体地，涉及一种高比表面机多孔纤维及其制备方法，所获得的纤维具有纳米量级的高比表面机和多细孔等优良特征。

背景技术

2011年我国聚酯纤维产量2795万吨，占我国化纤产量的83%；占世界聚酯纤维产品的70%。虽然我国聚酯产能、产量位居世界第一，但我国聚酯纤维行业仍面临一些亟须解决的突出问题：产品结构不合理，同质化竞争激烈，行业利润率偏低，并且产品由于本身的分子结构排列规整，结晶度高、模量大，作为纺织领域纤维存在手感发硬的问题，影响了其舒适度；同时，现有合成纤维因缺乏极性亲水性官能团，纤维的吸湿性能较差，在标准环境下纤维的回潮率仅为0.4%，而天然纤维回潮率达到了7.5%，因此，现有合成纤维的但是市场上的纤维要么韧性差，吸湿排汗性能不好，使用寿命不长，使用一段时间后容易断裂，要么弹性差，不容易伸缩，无法满足某些高弹性产品的需求，不能吸水抑菌，给人们带来很大的困扰。

在影响合成纤维舒适性因素中，吸湿性能是关键指标之一。聚酯纤维的吸湿性能包括了对气态水分的吸湿与液态水分的吸湿，其中气态水分的吸湿主要由纤维的化学结构决定，物理形态结构虽然对气态吸湿性能影响较小，但是可以改善纤维的导湿性能。因此，制备一种高比表面多孔纤维产品既能改善其导湿性能，也能改善其弹性、吸水性能，并为改善纤维纺织品的舒适性提供了可能性。石墨烯是新世纪来最受关注的新材料之一，因其具有超高的比表面积、优异的力学性能、高导热率和高阻隔性而在诸多领域具有广泛应用前景。在复合材料领域，加入少量石墨烯可同时提高材料的多项性能，具有超高的性价比，这使其在复合材料方面得到广泛研究，因此，在合成纤维中引入石墨烯具有广阔的应用前景。

申请号为201510377756.2的中国发明专利申请公开了一种高性能聚氨酯弹性纤维的制备方法，该方法包括以下步骤：将聚四亚甲基醚二醇与二异氰酸酯类物质反应生成异氰酸酯封端的预聚物，把至少部分表面含有氨基基团的纳米石墨烯、扩链胺溶液、预聚物在扩链器内混合进行扩链反应，反应后的聚合物加入添加剂混合，经储藏熟化后成聚氨酯纺丝原液，最后通过干纺纺丝得到聚氨酯弹性纤维。该方法把表面含有部分氨基基团的纳米石墨烯通过交联反应介入氨纶分子链中，同时形成了多维交联结构，能大幅度提高断裂强力(较未添加石墨烯提高了55％以上)、断裂强力保持率(较未 添加石墨烯提高了55％以上)。然而，其方法步骤复杂，干法纺丝的制备过程含有对人体有害的有机溶剂，故其在部分方面的应用受到限制，且其纺丝速度相较与静电纺丝较低，整体生产的成本高。因此，发掘一种全新的工艺，从分子尺度增加纤维的比表面积，从而得到均匀、多孔、高比表面积、性能优越的纤维材料迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种高比表面多孔纤维及其制备方法；该方法以聚丙烯腈和竹浆纳米纤维素为主要原料，利用静电纺丝技术和高温热解方法制备得到一种具有高比表面、性能良好的合成纤维。

本发明采用的技术方案是：

一种高比表面多孔纤维的制备方法，其特征在于，所述的高比表面多孔纤维的制备方法步骤如下：