[發明專利]一種具備“殼-芯”納米孔結構的天然高分子纖維及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202210571072.6
• 申請日: 2022-05-24
• 公開（公告）號: CN115045007B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 張放;徐艷;鄭春玲;姚忠
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: D01F8/18
• 分類號: D01F8/18;D01D5/247;D01D5/06;D01D5/34
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 仲凌霞;肖明芳

本發明公開了一種具備“殼?芯”納米孔結構的天然高分子纖維及其制備方法與應用，所述天然高分子纖維是以雙三氟甲磺酰亞胺鋰、殼聚糖季銨鹽和海藻酸為原料，利用濕法紡絲工藝制得。本發明利用海藻酸與殼聚糖季銨鹽通過梯度自組裝法，得到外密實、內納米孔纖維，由此帶來良好的隔熱性能，制成的織物具備良好的保暖抗寒功能。本發明以天然高分子為原料，可以經簡單的濕法紡絲，制備出具有外密實，內納米孔的纖維，這種結構織物在控制熱對流，熱傳導方面作用顯著。這種特殊的“殼?芯”結構纖維隔熱性能優異還體現在，芯層納米孔可以起到隔熱效果，表皮密實的纖維可以起到控制熱對流的效果，在真實風速大，濕度大的環境中起到良好的隔熱效果。

技術領域

本發明涉及功能紡織品領域，具體涉及一種具備“殼-芯”納米孔結構的天然高分子纖維及其制備方法與在隔熱織物中的應用。

背景技術

目前，隔熱織物有兩種實現方式，一種是通過引入多孔結構，利用空氣熱傳導率低的方式實現隔熱：其一是冰模板法，其設備成本高，工藝復雜，且冷凍干燥工藝能耗高，耗時長，而且孔徑在微米級，不利于隔熱；其二是氣凝膠制備方法，實現了納米孔，但是同樣工藝復雜，成本高，且脆性大，難以商業化。另一種是通過在傳統織物種添加絕熱材料，如玻璃纖維，石棉等，這些材料制成的織物重量大，成本高，且存在吸入導致的健康風險。因此，本發明開發出一種貼合人體的天然高分子為原材料，適應傳統紡絲工藝的新型隔熱纖維，引入具備特殊“殼—芯”納米孔結構的纖維，實現良好的隔熱效果。

發明內容

發明目的：本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種具備“殼-芯”納米孔結構的天然高分子纖維。

本發明還要解決的技術問題是提供上述具備“殼-芯”納米孔結構的天然高分子纖維的制備方法。

本發明還要解決的技術問題是提供上述具備“殼-芯”納米孔結構的天然高分子纖維在隔熱織物中的應用。

為了解決上述第一個技術問題，本發明公開了一種具備“殼-芯”納米孔結構的天然高分子纖維，所述具備“殼-芯”納米孔結構的天然高分子纖維是以雙三氟甲磺酰亞胺鋰、殼聚糖季銨鹽和海藻酸為原料，利用濕法紡絲工藝制得；

所述具備“殼-芯”納米孔結構的天然高分子纖維中，芯層的厚度為100～300μm，優選為200μm，芯層中空隙的平均大小為70～90nm，優選為80nm；外部為密實的殼層，殼層的厚度為5～15μm，優選為10μm。

為了解決上述第二個技術問題，本發明公開了上述具備“殼-芯”納米孔結構的天然高分子纖維的制備方法，包括如下步驟：

S1：將雙三氟甲磺酰亞胺鋰水溶液加入到殼聚糖季銨鹽水溶液中，直接固液分離，所得固體為殼聚糖季銨鹽交換雙三氟甲磺酰亞胺鋰；

S2：將步驟S1所得殼聚糖季銨鹽交換雙三氟甲磺酰亞胺鋰與海藻酸溶液反應，得到均相溶液；

S3：利用濕法紡絲工藝，將步驟S2所得均相溶液射入乙醇氨溶液中，靜置進行自組裝，干燥，即得具備“殼-芯”納米孔結構的天然高分子纖維。

步驟S1中，所述雙三氟甲磺酰亞胺鋰水溶液的濃度為0.4～0.8g/mL，優選為0.6g/mL；所述殼聚糖季銨鹽水溶液的濃度為8～12g/mL，優選為10g/mL。

步驟S2中，所述海藻酸溶液的溶劑為二甲基亞砜，所述海藻酸溶液的濃度為2wt％～4wt％。

步驟S2中，所述殼聚糖季銨鹽交換雙三氟甲磺酰亞胺鋰與海藻酸溶液的質量體積比為0.9g:(35～45)mL。

步驟S2中，所述反應的溫度為50～70℃，優選為60℃；所述反應的時間為2～4h，優選為2h。

步驟S3中，所述乙醇氨溶液的pH為9～13，優選為10～12，進一步優選為11。