[发明专利]一种功能纤维及其制备方法

权利要求书

1.一种功能纤维的制备方法，其特征是：将带孔槽且含功能粒子的皮芯型复合纤维在溶剂中浸泡处理后，在其表面聚合形成聚合物膜制得功能纤维；

带孔槽且含功能粒子的皮芯型复合纤维是通过将皮层原料和芯层原料熔融后通过皮芯型喷丝板纺丝得到的，其中，皮层原料主要为皮层聚合物，芯层原料主要由功能粒子和芯层聚合物组成，皮芯型喷丝板的喷丝孔中供皮层原料和芯层原料通过的部分分别为皮层通孔和芯层通孔，喷丝孔中设有1个以上相交的辐条，辐条为实心长条，长度方向垂直于喷丝孔的轴向，辐条主要位于芯层通孔内，其中一辐条连接到皮层通孔内壁；

溶剂为芯层聚合物的良溶剂，同时为皮层聚合物的非良溶剂。

2.根据权利要求1所述的一种功能纤维的制备方法，其特征在于，喷丝孔的横截面为圆形，直径为15~150μm，芯层通孔的横截面为三角形、矩形、椭圆形、半圆形或梯形，芯层通孔的横截面面积占喷丝孔横截面面积的70%以下。

3.根据权利要求1所述的一种功能纤维的制备方法，其特征在于，辐条的数量为3~5根，辐条交于一点，整体呈辐射状分布，辐条的长度即从辐条交点辐射到辐条终端的尺寸为5~50μm，辐条的宽度即在喷丝板截面内垂直于辐条长度方向的尺寸为5~10μm。

4.根据权利要求1所述的一种功能纤维的制备方法，其特征在于，芯层原料中功能粒子的质量含量为1~50wt%；

纺丝前，将各组分在温度为70~180℃的条件下真空干燥2~24h；

纺丝时，芯层原料和皮层原料的质量比为40:60~80:20；

纺丝过程包含牵伸工序；

纺丝工艺参数为：纺丝温度150~380℃，纺丝温度波动范围±1℃，纺丝压力6~50MPa，牵伸倍数1.5~2倍，纺丝速度1000~6000m/min。

5.根据权利要求1所述的一种功能纤维的制备方法，其特征在于，浸泡处理的温度≤120℃，时间为2~24h；

皮层聚合物、芯层聚合物和溶剂对应为P1、X1和R1，或者为P2、X2和R2，或者为P1、X3和R3，或者为P3、X4和R4，或者为P1、X5和R5，其中，P1为聚乙烯和/或聚丙烯，P2为聚乙烯、聚酰胺和聚丙烯中的一种以上，P3为聚酯、聚乙烯和聚丙烯中的一种以上，X1为聚酯，X2为聚乳酸，X3为聚丙烯腈和/或聚酯，X4为聚酰胺，X5为聚偏氟乙烯和/或聚酯，R1为苯酚四氯乙烷溶液，R2为二氯乙烷，R3为DMF和/或DMSO，R4为苯酚、甲酚和甲酸中的一种以上，R5为丙酮和/或四氢呋喃。

6.根据权利要求1所述的一种功能纤维的制备方法，其特征在于，功能粒子的平均粒径为10nm~10μm；功能粒子为石墨烯、碳纳米管、金属粉末、金属氧化物、纳米氮化硅、碳化硅、纳米硅、云母粉和钛酸钡中的一种以上。

7.根据权利要求6所述的一种功能纤维的制备方法，其特征在于，金属粉末为纳米Pt、纳米Au、纳米Fe、纳米Ge、纳米Cu、纳米Ag、纳米Cr、纳米合金中的一种以上；金属氧化物为氧化铝、四氧化三铁、二氧化钛、氧化锌、氧化铁、氧化锡和氧化锆中的一种以上。

8.根据权利要求1所述的一种功能纤维的制备方法，其特征在于，聚合采用溶胶-凝胶法；聚合物膜的材质为聚苯胺、聚多巴胺、牛血清蛋白、聚己内酯或聚四氢呋喃醚二醇；聚合物膜的厚度为1~15μm；聚合后对纤维进行牵伸，牵伸的倍数为1.2~3倍。

9.采用如权利要求1~8任一项所述的一种功能纤维的制备方法制得的功能纤维，其特征是：主要由中空纤维、位于中空纤维内部的功能粒子以及包覆在中空纤维表面的聚合物膜组成。

10.根据权利要求9所述的功能纤维，其特征在于，中空纤维内部功能粒子的填充率为85%~99%，功能纤维的功能粒子负载率为3%~15%，卷曲数为6~15个/25mm，卷曲率为15%~30%，卷曲弹性率为75%~95%。