本發(fā)明屬于功能性微/納米纖維制備，具體涉及一種單向?qū)裎?納米纖維膜及其離心紡絲制備方法。

背景技術(shù)：

1、當前市場上的傳統(tǒng)單向?qū)穹b主要采用棉和滌綸作為原料，這些材料因其柔軟性和良好的吸濕性而受到青睞。然而，這些傳統(tǒng)面料在水分蒸發(fā)速率上存在明顯不足，導(dǎo)致穿著者在高濕度環(huán)境下的舒適度降低。此外，這些面料的制備工藝較為復(fù)雜，且在疏水改性過程中需要使用大量的親/疏水整理劑，這不僅增加了生產(chǎn)成本，也可能對環(huán)境和人體健康產(chǎn)生不利影響。

2、為了解決上述問題，基于離心紡絲技術(shù)制備的新型功能性纖維膜正在逐漸成為行業(yè)的新選擇。sbs(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)作為一種性能優(yōu)異的熱塑性彈性體，以其高彈性、強度和熱塑性的完美結(jié)合而受到關(guān)注。sbs纖維膜通過等離子體氣-液誘導(dǎo)接枝親水單體，然后熱壓復(fù)合原始膜的方法，有效增加了水分蒸發(fā)速率，提高了穿著舒適度。這種制備方法不僅簡化了工藝流程，還減少了對環(huán)境和人體健康的潛在風(fēng)險。

3、sbs纖維膜的良好彈性使其更加符合運動服飾的特點，為穿著者提供了更好的運動體驗。與傳統(tǒng)面料相比，sbs纖維膜的這些改進使其在功能性服裝領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著環(huán)保和健康意識的提高，sbs纖維膜因其在減少環(huán)境污染和提高穿著舒適度方面的潛力，有望成為傳統(tǒng)單向?qū)衩媪系挠行娲贰?/p>

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種單向?qū)裎?納米纖維膜，通過離心紡絲和親水改性構(gòu)建單向?qū)窭w維膜，解決了傳統(tǒng)單向?qū)穹b在濕熱環(huán)境下纖維吸收的水分很難排出的技術(shù)缺陷。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

3、一種單向?qū)裎?納米纖維膜的離心紡絲制備方法，該方法包括如下步驟：

4、(1)離心紡絲：將聚合物與溶劑混合，分散均勻得到紡絲液，聚合物的質(zhì)量濃度為20wt％-24wt％；

5、所述的聚合物為下述的一種或多種有機高分子材料的混合物：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(sbs)、線性三嵌共聚物(sebs)、聚苯乙烯-聚異戊二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物(sis)；

6、所述的溶劑為下述的一種或多種溶劑的混合物：水、n-n二甲基甲酰胺(dmf)、四氫呋喃(thf)、二甲基亞砜(dmso)、二氯甲烷(dcm)、二氯乙烷(dce)；

7、采用制得的紡絲液進行離心紡絲，紡絲過程中用1000w-1500w的大功率光源照射，光源直接照射在噴絲頭及噴出的纖維上，照射過程中使紡絲環(huán)境溫度迅速升高，加速了形成纖維后纖維上溶劑的揮發(fā)，構(gòu)造纖維多孔結(jié)構(gòu)；得到聚合物微/納米纖維膜；

8、(2)低溫冷等離子體改性：將制得的聚合物微/納米纖維膜置于冷等離子體改性處理儀中進行氧氣等離子體改性輝光放電處理，處理壓強為40pa±5pa、處理功率為80w±10w，時間為100s-140s；

9、(3)超親水纖維膜的制備：將冷等離子體改性處理后的纖維膜在丙烯酰胺(am)溶液中進行親水改性；

10、(4)單向?qū)窭w維膜的制備：將步驟(1)得到的聚合物微/納米纖維膜和步驟(3)制得的超親水纖維膜采用熱壓復(fù)合，得到單向?qū)裎?納米纖維膜。

11、本發(fā)明的原理是：將聚合物、溶劑混合離心紡絲，運用溶劑快速揮發(fā)制孔得到多孔纖維膜產(chǎn)品。紡絲過程中通過大功率光源照射，光源直接照射在噴絲頭及噴出的纖維上，照射過程中使紡絲環(huán)境溫度迅速升高，加速了形成纖維后纖維上溶劑的揮發(fā)，有利于構(gòu)造纖維多孔結(jié)構(gòu)；通過低溫冷等離子體改性使sbs多孔膜上含有羥基自由基，在氮氣的保護下sbs多孔膜與丙烯酰胺發(fā)生自由基接枝聚合，賦予sbs多孔膜超親水性，然后采用熱壓復(fù)合的方式制備單向?qū)窭w維膜。

12、作為優(yōu)選，步驟(1)中，紡絲液由溶質(zhì)sbs和溶劑dcm組成，紡絲液中sbs的質(zhì)量分數(shù)為20wt％。

13、作為優(yōu)選，步驟(1)離心紡絲時，紡絲孔直徑為0.4mm，紡絲轉(zhuǎn)速為8000rpm/min。

14、作為優(yōu)選，步驟(2)中，所述的氧氣純度為99.99％，等離子體處理壓強在40pa，功率在80w，時間為120s。

15、作為優(yōu)選，步驟(3)中，丙烯酰胺(am)溶液中am的濃度是10wt％-15wt％；在氮氣保護下對纖維膜進行親水改性接枝處理，親水改性溫度在60-80℃，時間為15-45min。

16、作為優(yōu)選，步驟(3)中，丙烯酰胺(am)溶液中am的濃度是10wt％；親水改性溫度為80℃，時間為45min。

17、作為優(yōu)選，步驟(4)中，所述的熱壓復(fù)合設(shè)備為燙畫機，復(fù)合溫度為90℃，時間為10s。

18、作為優(yōu)選，步驟(1)制得的聚合物微/納米纖維膜的厚度為0.2mm±0.01mm。

19、作為優(yōu)選，步驟(1)離心紡絲時，所述光源為新聞燈提供，新聞燈的色溫為2800-5600k，功率為1300w。

20、一種所述的制備方法制得的單向?qū)裎?納米纖維膜。

21、本發(fā)明采用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)的防水性及彈性，通過離心紡絲和親水改性構(gòu)建單向?qū)窭w維膜。本發(fā)明采用氣-液等離子體改性的方法來制備超親水纖維膜，然后采用熱壓法制備非對稱潤濕的單向?qū)窭w維膜。關(guān)鍵點(難度)在于疏水側(cè)纖維膜厚度的調(diào)控，這是影響單向?qū)裥Ч年P(guān)鍵因素。

22、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點是：離心紡絲產(chǎn)率高，設(shè)備簡單易操作，纖維調(diào)控可通過控制工藝參數(shù)進行調(diào)節(jié)；如轉(zhuǎn)速、紡絲液濃度、噴絲孔孔徑、收集棒距離來得到所需要的纖維的直徑及不同的比表面積。sbs多孔膜通過氧氣等離子體預(yù)處理然后接枝丙烯酰胺(am)單體，最后復(fù)合未改性的sbs多孔膜，所制備的纖維膜具有優(yōu)異的單向?qū)裥Ч?/p>

技術(shù)特征：

1.一種單向?qū)裎?納米纖維膜的離心紡絲制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，紡絲液由溶質(zhì)sbs和溶劑dcm組成，紡絲液中sbs的質(zhì)量分數(shù)為20wt％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)離心紡絲時，紡絲孔直徑為0.4mm，紡絲轉(zhuǎn)速為8000rpm/min。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，所述的氧氣純度為99.99％，等離子體處理壓強在40pa，功率在80w，時間為120s。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(3)中，丙烯酰胺(am)溶液中am的濃度是10wt％-15wt％；在氮氣保護下對纖維膜進行親水改性接枝處理，親水改性溫度在60-80℃，時間為15-45min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(3)中，丙烯酰胺(am)溶液中am的濃度是10wt％；親水改性溫度為80℃，時間為45min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(4)中，所述的熱壓復(fù)合設(shè)備為燙畫機，復(fù)合溫度為90℃，時間為10s。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)制得的聚合物微/納米纖維膜的厚度為0.2mm±0.01mm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)離心紡絲時，所述光源為新聞燈提供，新聞燈的色溫為2800-5600k，功率為1300w。

10.一種權(quán)利要求1所述的制備方法制得的單向?qū)裎?納米纖維膜。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于功能性微/納米纖維制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單向?qū)裎?納米纖維膜及其離心紡絲制備方法。本發(fā)明將聚合物、溶劑混合離心紡絲，運用溶劑快速揮發(fā)制孔得到多孔纖維膜產(chǎn)品。紡絲過程中通過大功率光源照射，光源直接照射在噴絲頭及噴出的纖維上，照射過程中使紡絲環(huán)境溫度迅速升高，加速了形成纖維后纖維上溶劑的揮發(fā)，有利于構(gòu)造纖維多孔結(jié)構(gòu)；通過低溫冷等離子體改性使SBS多孔膜上含有羥基自由基，在氮氣的保護下SBS多孔膜與丙烯酰胺發(fā)生自由基接枝聚合，賦予SBS多孔膜超親水性，然后采用熱壓復(fù)合的方式制備單向?qū)窭w維膜。

技術(shù)研發(fā)人員：李永強,朱文浩,朱維,于夢瑤,許振鑫,宋雅靜,岑紅陽
受保護的技術(shù)使用者：浙江理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2