[發明專利]一種X形異形聚乙烯醇凝膠纖維的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202211411620.5
• 申請日: 2022-11-11
• 公開（公告）號: CN116180258A
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 王莉莉;林璇;張憲勝;夏延致;薛志欣;全鳳玉
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: D01F6/50
• 分類號: D01F6/50;D01F1/10;D01F11/06;D01D5/253
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 孫維傲

1.一種聚乙烯醇凝膠纖維的制備方法，其特征在于，所述聚乙烯醇凝膠纖維的橫截面呈X形異形；

所述制備方法包括：

以聚乙烯醇和鹽溶型無機鹽為前驅液通過循環冷凍-解凍法輔助恒定失水制備得到聚乙烯醇凝膠纖維的起始凝膠材料；

將制備得到的起始凝膠材料處理成橫截面為方形的條狀材料；

取條狀材料預拉伸取向或者取多根條狀材料加捻后預拉伸取向，預拉伸取向的同時采用鹽析法固定取向結構，固定取向結束后釋放外力；

其中，所述恒定失水是指經干燥達到失水平衡；

其中，所述鹽溶型無機鹽選自氯化鈣、氯化鋰、氯化鋅和氯化鎂中的一種或多種；

鹽析法固定取向結構時采用鹽析型無機鹽，所述鹽析型無機鹽選自硫酸鈉、碳酸鈉、醋酸鈉、硫酸鉀、碳酸鉀、醋酸鉀、硫酸銫、碳酸銫和醋酸銫等中的一種或多種。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述恒定失水時采用的干燥方法包括自然干燥和恒溫恒濕干燥；

優選地，所述循環冷凍-解凍法輔助恒定失水法包括將前驅液進行循環冷凍-解凍處理后制備得到水凝膠，水凝膠通過自然干燥或恒溫恒濕干燥制備得到水含量穩定的聚乙烯醇水凝膠薄膜；

優選地，所述循環冷凍-解凍法輔助恒定失水法包括將前驅液經自然干燥或者恒溫恒濕干燥后得到水含量穩定的狀態后，進行循環冷凍-解凍處理制備得到水凝膠薄膜。

3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，聚乙烯醇的數均分子量為7000～200000，醇解度為80％～99.9％，聚乙烯醇溶液濃度為8wt％～30wt％；

優選地，鹽溶型無機鹽的濃度為0.1mol/L-17mol/L。

4.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述循環冷凍-解凍法的冷凍溫度為-20℃～-150℃，解凍溫度為-10℃～30℃，循環冷凍-解凍次數為1～10次，冷凍時間和解凍時間均不超過48h；

優選地，所述恒定失水為在不高于35℃的環境下進行失水，優選在室溫環境下失水；

優選地，所述恒定失水為在恒溫恒濕環境下失水，優選在溫度2℃～35℃，濕度20％～80％的環境下失水。

5.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，預拉伸取向的預拉伸倍數為1-15倍；

優選地，鹽析型無機鹽的濃度為0.1mol/L～10mol/L。

6.根據權利要求1至5中任一項所述的制備方法制備得到聚乙烯醇凝膠纖維或加捻聚乙烯醇凝膠纖維。

7.一種功能型凝膠纖維，其原料包含權利要求6所述的聚乙烯醇凝膠纖維或加捻凝膠纖維和功能顆粒；

優選地，所述功能顆粒選自石墨烯、碳納米管和MXene。

8.根據權利要求7所述的功能型凝膠纖維，其特征在于，所述功能型凝膠纖維，其制備方法包括：在制備聚乙烯醇凝膠纖維或加捻凝膠纖維的起始凝膠材料的過程中加入功能顆粒，或者在制備得到的聚乙烯醇凝膠纖維或加捻凝膠纖維后，將其浸泡在功能顆粒的水溶液中。

9.一種紡織品，其以權利要求6所述的聚乙烯醇凝膠纖維或加捻聚乙烯醇凝膠纖維或權利要求7所述的功能型凝膠纖維為材料。

10.權利要求6所述的聚乙烯醇凝膠纖維或加捻聚乙烯醇凝膠纖維或權利要求7所述的功能型凝膠纖維在柔性材料領域中的應用；

優選地，所述柔性材料包括軟體機器人、柔性傳感器和紡織品。