[发明专利]一种具有取向孔结构的多孔纤维的制备方法及产品和应用

说明书

本发明涉及一种具有取向孔结构的多孔纤维的制备方法及产品和应用，制备方法包括如下步骤：1)将蚕丝蛋白溶液与壳聚糖溶液混合配制混合溶液；2)混合溶液进行溶液纺丝，纺丝时进行定向冷冻，并对纤维进行收集；3)纤维进行冷冻干燥去除冰晶，得到具有取向孔结构的多孔纤维。该制备方法通过结合定向冷冻和溶液纺丝，得到的多孔纤维的孔结构具有取向性，使其具备优异的隔热性能和电热性能。

技术领域

本发明涉及多孔纤维的制备领域，具体涉及一种具有取向孔结构的多孔纤维的制备方法及产品和应用。

背景技术

隔热材料是能阻滞热流传递的材料，又称热绝缘材料。传统绝热材料，如玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐等。新型绝热材料，如气凝胶毡、真空板等。持续的太阳光辐射会使物体的表面温度过高从而加速材料的腐蚀、老化和降解，使其难以保持良好的机械和化学性能。

虽然现有的降温制冷设备很多，但在很大程度上造成了能源的损耗和成本的增加。因此，能够从源头上阻挡热量进入隔热材料，逐渐成为人们竞相研究的热点。目前，隔热材料的研究大多局限于建筑、石油、运输、造船、军工、航天等行业。而在炎炎夏日下，人们对穿着舒适、凉爽型服装及遮阳防晒户外纺织品的需求也日益迫切。隔热功能织物即通过对织物进行隔热，使其对太阳光具有阻隔作用或具有高反射率、高辐射。从而抑制织物表面温度上升以降低内部温度。

隔热材料分为多孔材料，热反射材料和真空材料三类。前者利用材料本身所含的孔隙隔热，因为空隙内的空气或惰性气体的导热系数很低，如泡沫材料、纤维材料等；热反射材料具有很高的反射系数，能将热量反射出去，如金、银、镍、铝箔或镀金属的聚酯、聚酰亚胺薄膜等。真空绝热材料是利用材料的内部真空达到阻隔对流来隔热。

隔热织物的制备方法多种多样，主要有气相沉积法、溶胶凝胶技术、浸轧法和干法直接涂层法。然而这些方法往往具有耗时、耗能、工艺复杂、环境不友好、尺寸限制等缺点而无法得到广泛的应用。

定向冷冻是一种利用温度梯度来影响和控制原料的运动和组装从而获得取向结构多孔材料的方法。近年来，人们利用定向冷冻法成功制备了多类具有取向结构的多孔材料。Deville等人(S.Deville,E.Saiz,A.P.Tomsia,Biomaterials 2006,27,5480.)成功制备了羟基磷灰石的支架材料，取向结构的存在使得这种材料具有比其他结构更大的压缩强度。Wicklein等人(B.Wicklein,A.Kocjan,G.Salazar-Alvarez,F.Carosio,G.Camino,M.Antonietti,L.Bergstrom,Nat.Nanotechnol.2014,10,27791)利用定向冷冻法制备的石墨烯/纤维素复合支架材料因为取向结构而具有更好的隔热和阻燃性能。

然而，传统的定向冷冻法由于其模具的限制，无法实现连续大规模的制备，对于需要大规模连续制备多孔纤维的场合，这一缺点严重限制了定向冷冻法制备多孔纤维的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有取向孔结构的多孔纤维的制备方法，通过结合定向冷冻和溶液纺丝，得到的多孔纤维的孔结构具有取向性，使其具备优异的隔热性能。

本发明所提供的技术方案为：

一种具有取向孔结构的多孔纤维的制备方法，包括如下步骤：

1)将蚕丝蛋白溶液与壳聚糖溶液混合配制混合溶液；

2)混合溶液进行溶液纺丝，纺丝时进行定向冷冻，并对纤维进行收集；

3)纤维进行冷冻干燥去除冰晶，得到具有取向孔结构的多孔纤维。

上述的技术方案中，采用定向冷冻和溶液纺丝制备具有取向孔结构的多孔纤维，具有优异的隔热性能。当溶液从挤出泵中挤出后，由于温度梯度的影响，冰晶的成核和生长在挤出方向上都得到了取向，形成取向孔结构。