[发明专利]一种三角形中空多孔纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种三角形中空多孔纤维及其制备方法，以PAN溶液为皮层、PVP溶液为芯层进行同轴湿法纺丝得到纤维；将收集的纤维放入去离子水中浸泡水洗去除芯层。再对浸泡水洗后的纤维进行冷冻干燥，得到三角形中空多孔纤维。三角形中空多孔纤维的横截面为三角形，所述三角形中空多孔纤维的中空度为12.88％～36.29％，三角形中空多孔纤维包括沿其轴线方向贯通的一级孔、二级孔以及三级孔，一级孔的孔径为100～500μm，二级孔的孔径为10μm级别；三级孔的孔径为10nm级别。本发明三角形中空多孔纤维具有独特、新颖的微孔结构和较大的比表面积，可应用于吸附分离、催化剂载体、过滤、生物组织材料等领域，同时具有特殊三角形截面形貌结构，从而具有特殊的光学反射行为。

技术领域

本发明涉及了纤维材料技术领域，具体的是一种三角形中空多孔纤维及其制备方法。

背景技术

中空多孔纤维作为一种新型材料，兼具中空和介孔的特性。独特的中空介孔结构能够使得纤维具有诸多优异和特殊的性能，如表面积大、渗透速度快、质量轻、选择渗透性好、吸附能力强等，这些优势使得中空纤维在气体分离、废水处理、能量储存、生物燃料的生产和渗透汽化、拓展中空纤维大小分子发挥作用等领域具有重要的应用。

目前中空纤维制备方法主要有同轴静电纺、干喷湿纺、熔融纺丝、湿法纺丝4种。湿法纺丝通过双扩散引起相分离来形成中空结构，与其他三种纺丝方法相比，湿法纺丝的工艺简单，且易制备出含有介孔结构的中空纤维材料，制备的材料具有发达的纳米孔洞、高的比表面积，在吸附、催化、医药、能源、环保等领域均具有非常广泛的应用。随着纺丝技术的进一步发展，人们对纤维材料的结构设计、合成、性能及应用提出了更高的要求。

然而，现有的制备方法对构筑稳定、新颖的形态和特殊要求的结构还不够成熟，大多数多孔材料的外观形态单一且成孔效果不佳，一定程度上限制了中空纤维更多的性能和应用领域的发展。因此，需要对纤维的中空多孔结构继续进行研发，使得纤维材料朝着更加多元化的方向发展，且提高制备时的可控性。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种三角形中空多孔纤维及其制备方法，其具有独特、新颖的微孔结构和较大的比表面积，可应用于吸附分离、催化剂载体、过滤、生物组织材料等领域，同时具有特殊三角形截面形貌结构，从而具有特殊的光学反射行为。

本发明公开了一种三角形中空多孔纤维，所述三角形中空多孔纤维的横截面为三角形，所述三角形中空多孔纤维的中空度为12.88％～36.29％，所述三角形中空多孔纤维包括沿其轴线方向贯通的一级孔、二级孔以及三级孔，所述一级孔的孔径为100～500μm，所述二级孔的孔径为10μm级别；所述三级孔的孔径为10nm级别。

本发明还提供了一种三角形中空多孔纤维的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1，向PAN中加入DMF，40℃～70℃搅拌溶解得到浓度为5％～25％的PAN溶液；

步骤S2，向PVP中加入DMF，40℃～70℃搅拌溶解得到浓度为5％～25％的PVP溶液；

步骤S3，以PAN溶液为皮层、PVP溶液为芯层进行同轴湿法纺丝，其中，由PAN溶液和PVP溶液形成的纺丝液通过截面呈三角形状的针头进入凝固浴溶液中凝固成型成纤维；

步骤S4:将步骤S3中的纤维放入去离子水中浸泡水洗，以去除芯层；

步骤S5:对步骤S4中浸泡水洗后的纤维进行冷冻干燥，得到三角形中空多孔纤维。

作为优选，步骤S1中搅拌溶解后得到的PAN溶液再置于真空干燥箱中室温下抽真空处理7～8min。

作为优选，步骤S2中搅拌溶解后得到的PVP溶液再置于真空干燥箱中室温下抽真空处理7～8min。