一種uv固化電紡的彩色微納米纖維絞線及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種UV固化電紡的彩色微納米纖維絞線及其制備方法，屬于納米材料制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]各種纖維，不論是天然纖維、人造纖維和合成纖維，都各有長處，也有各自的短處。天然纖維穿著舒適，印染各種花色都比較容易，但除了棉花以外，像羊毛和蠶絲，產(chǎn)量都不高，價格也較貴;人造纖維，吸濕性好，印染花色也相對容易，但在潤濕狀態(tài)時的強力低，因此不經(jīng)洗不耐穿;合成纖維像滌綸等，一般強力高，耐磨好，但不易染色，價格也較高。人們希望的纖維及纖維織物，能夠既透氣舒服，耐洗耐穿，又要滿足顏色花式?，F(xiàn)有的技術(shù)較難克服現(xiàn)有技術(shù)中纖維底色為單一白色的缺陷。目前生產(chǎn)的彩色纖維膜全部是成膜后用染料直接進行染色，染色后存在容易褪色、掉色的問題，且染色過程需要進行高溫加熱，消耗大量的蒸汽，存在能源浪費，這大大限制了彩色纖維薄膜市場和應用領(lǐng)域。除此而外，為了保證染色后的薄膜色澤飽滿亮麗，一般需要使用濃度較高的染料，直接染色后產(chǎn)生含有大量染料的污水，存在資源的浪費并且對環(huán)境造成了污染。
[0003]靜電紡絲技術(shù)是一種簡單有效制備微/納米纖維的方法，使用靜電紡絲技術(shù)制備的納米纖維，可被制成絞線等更多豐富的結(jié)構(gòu)，以擴展其應用范圍。但是傳統(tǒng)的靜電紡絲技術(shù)，由于紡絲過程中會發(fā)揮大部分的有機溶劑，造成很大的資源浪費和環(huán)境污染，甚至有些有機溶劑還有毒性，會損害人的健康。而無溶劑紡絲技術(shù)在紡絲過程中不需要溶劑，因而解決了傳統(tǒng)有溶劑紡絲污染環(huán)境的弊端。目前的無溶劑紡絲有熔體紡絲，熱固化紡絲，UV光固化紡絲等。UV光固化可使用的材料很多，其中聚氨酯丙烯酸酯(PUA)是一種較為理想的紫外光固化樹脂，常用于涂料和膠粘劑領(lǐng)域，其固化后的膜或纖維具有聚氨酯的高耐磨性、粘附力、柔韌性、和優(yōu)良的耐低溫性能，是一種綜合性能優(yōu)良的輻射固化材料。對于UV光固化紡絲目前僅限于中國專利(CN104532367A)通過紫外固化的方法得到了聚氨酯微納米纖維，中國專利(CN101021017A)也通過紫外固化的方法得到了聚氨酯類微納米纖維，但其需要與活性稀釋劑按照一定的比例混合使用，前驅(qū)液制備比較麻煩，并且制備的纖維普遍較短且不規(guī)則、固化不完全，長度最大值為I厘米，且韌性較差，不能被加工成絞線等較復雜的結(jié)構(gòu)，而且這些纖維都不具備導電性能，限制了材料的應用范圍。彩色光療膠作為UV光固化新材料，具有無毒，無味，環(huán)保，健康等特點，在兼?zhèn)湄S富色彩、色澤飽滿剔透的基礎(chǔ)上，還有光澤保持持久、瞬間快干、耐磨損粘合性強等優(yōu)點。它的主要成分是一種通過紫外線引發(fā)固化的丙烯酸樹脂齊聚體，受到紫外光照射，光引發(fā)劑中的活性基因獲得能量，能夠與丙烯酸樹脂中的雙基通過光合反應催化而固化成型。由于彩色光療膠黏稠度較稀，無法直接電紡成絲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的克服現(xiàn)有技術(shù)中纖維底色為單一白色的不足，提供一種UV固化電紡的彩色微納米纖維絞線及其制備方法，該絞線具有的豐富飽滿的色彩，且牢色度好，不易掉色，具有較好的力學拉伸性能，同時在靜電紡絲制備過程中無需添加有機溶劑，制備過程更加安全環(huán)保，適宜大規(guī)模生產(chǎn)。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下:
[0006]—種UV固化電紡的彩色微納米纖維絞線，纏繞成所述絞線的微納米纖維帶有色彩，所述微納米纖維含有光固化高分子材料和彩色光療膠，所述微納米纖維通過無溶劑電紡紡絲前驅(qū)液制得，電紡過程在少氧紫外光照環(huán)境下進行，所述紡絲前驅(qū)液含有光固化材料的液體預聚物、光引發(fā)劑和光療膠，不含有機溶劑。
[0007]纏繞成本發(fā)明絞線的微納米纖維是在少氧環(huán)境下，利用靜電紡絲技術(shù)，以紫外光作為光源，引發(fā)具有化學反應活性的光固化預聚物快速聚合，同時伴有纖維的劈裂發(fā)生，生成固態(tài)的微納米纖維，整個過程無有機溶劑參與，無揮發(fā)性有機化合物VOC排放，安全環(huán)保，適宜規(guī)?；a(chǎn)，少氧環(huán)境下，氧阻聚現(xiàn)象不明顯，光固化材料聚合完全，所得微納米纖維較長且規(guī)則均一，柔韌性好，由這種纖維制成絞線，使所得柔性微納米纖維絞線具有優(yōu)良的拉伸回復性能，且其組成成分中有彩色光療膠，是微納米纖維具有豐富色彩，由于這種色彩是原料本身具有的，無需額外染色，避免了染色過程造成的資源浪費和環(huán)境污染等問題，同時，也避免了掉色的問題，使所得纖維色彩豐富且牢色度好。
[0008]進一步的，所述絞線有彈性可拉伸，其的斷裂拉伸率為150%?250%。
[0009]發(fā)明人經(jīng)過試驗測得本發(fā)明的絞線的斷裂拉伸率為150%?250%，具有較好的拉伸性能。
[0010]本發(fā)明還公開了一種UV固化電紡的彩色微納米纖維絞線的制備方法，包括以下步驟:
[0011](I)配置紡絲前驅(qū)液:將光固化材料的液體預聚物與光引發(fā)劑、彩色光療膠在避光環(huán)境下混合均勻，再在自然光環(huán)境下靜置使其預聚，得紡絲前驅(qū)液；
[0012](2)制備絞線:將步驟(I)配得的紡絲前驅(qū)液置于制備有序微納米纖維的靜電紡絲裝置連通紡絲噴頭的儲液機構(gòu)中，并將所述靜電紡絲裝置的紡絲噴頭和收集極置于少氧環(huán)境下進行電紡，電紡過程中用紫外光源對紡絲噴頭噴出的射流和靜電紡絲裝置的收集極進行照射，收集收集極上有序排列的微納米纖維，將其纏繞成粗細均勻的絞線即得彩色微納米纖維絞線。
[0013]發(fā)明人認為，靜電紡絲法制備UV固化材料微納米纖維固化不完全、纖維普遍較短且不規(guī)則的原因在于:靜電紡絲作為一種制備微納米纖維的方法，將其用于制備光固化材料微納米纖維，其制得的微納米纖維的比表面積大特點，這種纖維形態(tài)增大了預聚物與氧氣的接觸面積，使其與空氣中的氧氣接觸更加充分，放大了 UV固化材料在固化過程中的氧阻聚現(xiàn)象的作用，阻礙了預聚物的聚合固化，從而導致所制得的光固化材料微納米纖維固化不完全、韌性差、纖維普遍較短且不規(guī)則，影響了纖維的規(guī)?；a(chǎn)和應用前景。本發(fā)明的制備方法，選擇在氧氣濃度低的少氧環(huán)境下進行電紡過程制備微納米纖維，在紡絲過程中，預聚物溶液在高電壓作用下，從噴絲嘴噴出形成射流，射流中的光引發(fā)劑吸收紫外光的能量而產(chǎn)生活性自由基，活性自由基引發(fā)預聚物發(fā)生聚合反應，射流下落的過程中伴有纖維的劈裂，最終在收集極上形成聚合物微納米纖維，從而實現(xiàn)無溶劑靜電紡絲。少氧的紡絲環(huán)境，有效避免了在靜電紡絲的氧阻聚現(xiàn)象，從而大量制得固化完全、形態(tài)規(guī)則且連續(xù)的微納米纖維，且在紡絲過程中無有機溶劑參與，有效避免了有機溶劑揮發(fā)造成的環(huán)境污染，安全環(huán)保，該方法適用于光固化材料微納米纖維的規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。
[0014]進一步的，所述步驟(I)的光固化材料為聚氨酯丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸樹脂中的一種或多種。
[0015]進一步的，所述步驟(I)的光固化材料為聚氨酯丙烯酸酯，所述光引發(fā)劑與聚氨酯丙烯酸酯的質(zhì)量比為1:10?30，所述步驟(I)的靜置預聚時間為I?2天。
[0016]在眾多光固化材料中，聚氨酯丙烯酸酯(PUA)為一類較為理想的紫外光固化樹脂，常用于涂料和膠粘劑領(lǐng)域，其固化后的膜或纖維具有聚氨酯的高耐磨性、粘附力、柔韌性、高剝離強度和優(yōu)良的耐低溫性能以及聚丙烯酸酯卓越的光學性能和耐候性，是一種綜合性能優(yōu)良的輻射固化材料。作為涂料和膠