[發明專利]一種具有取向孔結構的多孔纖維的制備方法及產品和應用

在審

• 申請號: 201810004795.1
• 申請日: 2018-01-03
• 公開（公告）號: CN109989119A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 柏浩;崔瀅;高微微;王玉潔;李德文;龔華鑫
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D5/24;D01F8/02;D01F8/18
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 陳華

本發明涉及一種具有取向孔結構的多孔纖維的制備方法及產品和應用，制備方法包括如下步驟：1)將蠶絲蛋白溶液與殼聚糖溶液混合配制混合溶液；2)混合溶液進行溶液紡絲，紡絲時進行定向冷凍，并對纖維進行收集；3)纖維進行冷凍干燥去除冰晶，得到具有取向孔結構的多孔纖維。該制備方法通過結合定向冷凍和溶液紡絲，得到的多孔纖維的孔結構具有取向性，使其具備優異的隔熱性能和電熱性能。

技術領域

本發明涉及多孔纖維的制備領域，具體涉及一種具有取向孔結構的多孔纖維的制備方法及產品和應用。

背景技術

隔熱材料是能阻滯熱流傳遞的材料，又稱熱絕緣材料。傳統絕熱材料，如玻璃纖維、石棉、巖棉、硅酸鹽等。新型絕熱材料，如氣凝膠氈、真空板等。持續的太陽光輻射會使物體的表面溫度過高從而加速材料的腐蝕、老化和降解，使其難以保持良好的機械和化學性能。

雖然現有的降溫制冷設備很多，但在很大程度上造成了能源的損耗和成本的增加。因此，能夠從源頭上阻擋熱量進入隔熱材料，逐漸成為人們競相研究的熱點。目前，隔熱材料的研究大多局限于建筑、石油、運輸、造船、軍工、航天等行業。而在炎炎夏日下，人們對穿著舒適、涼爽型服裝及遮陽防曬戶外紡織品的需求也日益迫切。隔熱功能織物即通過對織物進行隔熱，使其對太陽光具有阻隔作用或具有高反射率、高輻射。從而抑制織物表面溫度上升以降低內部溫度。

隔熱材料分為多孔材料，熱反射材料和真空材料三類。前者利用材料本身所含的孔隙隔熱，因為空隙內的空氣或惰性氣體的導熱系數很低，如泡沫材料、纖維材料等；熱反射材料具有很高的反射系數，能將熱量反射出去，如金、銀、鎳、鋁箔或鍍金屬的聚酯、聚酰亞胺薄膜等。真空絕熱材料是利用材料的內部真空達到阻隔對流來隔熱。

隔熱織物的制備方法多種多樣，主要有氣相沉積法、溶膠凝膠技術、浸軋法和干法直接涂層法。然而這些方法往往具有耗時、耗能、工藝復雜、環境不友好、尺寸限制等缺點而無法得到廣泛的應用。

定向冷凍是一種利用溫度梯度來影響和控制原料的運動和組裝從而獲得取向結構多孔材料的方法。近年來，人們利用定向冷凍法成功制備了多類具有取向結構的多孔材料。Deville等人(S.Deville,E.Saiz,A.P.Tomsia,Biomaterials 2006,27,5480.)成功制備了羥基磷灰石的支架材料，取向結構的存在使得這種材料具有比其他結構更大的壓縮強度。Wicklein等人(B.Wicklein,A.Kocjan,G.Salazar-Alvarez,F.Carosio,G.Camino,M.Antonietti,L.Bergstrom,Nat.Nanotechnol.2014,10,27791)利用定向冷凍法制備的石墨烯/纖維素復合支架材料因為取向結構而具有更好的隔熱和阻燃性能。

然而，傳統的定向冷凍法由于其模具的限制，無法實現連續大規模的制備，對于需要大規模連續制備多孔纖維的場合，這一缺點嚴重限制了定向冷凍法制備多孔纖維的應用。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種具有取向孔結構的多孔纖維的制備方法，通過結合定向冷凍和溶液紡絲，得到的多孔纖維的孔結構具有取向性，使其具備優異的隔熱性能。

本發明所提供的技術方案為：

一種具有取向孔結構的多孔纖維的制備方法，包括如下步驟：

1)將蠶絲蛋白溶液與殼聚糖溶液混合配制混合溶液；

2)混合溶液進行溶液紡絲，紡絲時進行定向冷凍，并對纖維進行收集；

3)纖維進行冷凍干燥去除冰晶，得到具有取向孔結構的多孔纖維。

上述的技術方案中，采用定向冷凍和溶液紡絲制備具有取向孔結構的多孔纖維，具有優異的隔熱性能。當溶液從擠出泵中擠出后，由于溫度梯度的影響，冰晶的成核和生長在擠出方向上都得到了取向，形成取向孔結構。