[发明专利]一种交联大分子氢键复合物纤维的制备方法

说明书

本发明涉及一种交联大分子氢键复合物纤维的制备方法，在制备氢键复合物纤维的过程中，采用含有羧酸基团的大分子氢键供体和含有羟基基团的大分子氢键受体作为主要原料，并对在酸性凝固浴中凝固成型得到的初生纤维进行热处理至酯化交联制得交联大分子氢键复合物纤维；交联大分子氢键复合物纤维的断裂伸长率为62～300％，平均单丝强度为28.4～100MPa，在pH值为7～13的碱性溶液中均不溶解。本发明的一种交联大分子氢键复合物纤维的制备方法，能够实现两种或多种高聚物在分子层面上的均匀共混，纤维力学强度的提升达到了预料不到的效果，断裂伸长率也较高，并且能够在碱性等不同的环境下保持纤维的完整形貌。

技术领域

本发明属于复合物纤维技术领域，涉及一种交联大分子氢键复合物纤维的制备方法。

背景技术

纤维产业是国民经济的重要组成部分。随着社会经济的进步，纤维不再囿于传统纺织行业。目前国内外关于功能纤维的研究不断取得进展，纤维从低价值的织物和服装材料正向着多功能的高技术高价值材料转变。在这一发展趋势之下，单一组分纤维已经难以满足日益发展的需求，而多组分纤维能够集中不同组分的特点，实现性能的集成与优化。

传统的制备多组分纤维的方法为：复合纺丝(compound spinning)和共混纺丝(blend spinning)。前者制备方法复杂，对设备技术要求高，且纤维中存在明显的界面使得性能受到影响；后者多数存在相容性的问题，影响共混体系的可纺性，降低纤维的各项性能。

文献1(Highly Elastic Fibers Made from Hydrogen-Bonded Polymer Complex[J].ACS Macro Letters,2016:814-818.)介绍了一种制备氢键复合物纤维的方法，通过碱性物质抑制大分子间氢键形成得到均一的纺丝液，通过酸性凝固浴促进大分子间氢键形成，制备大分子氢键复合物纤维，该方法制备得到了一种体系内部存在大量氢键的纤维，但是制备的纤维力学强度偏低，仅有3～15MPa左右，且纤维的稳定性不足，在碱性的条件下纤维的结构会发生破坏。对于生产生活中的相关应用，如传感器、驱动器等方面，其力学强度无法满足需求。

在材料体系内部引入共价键交联的网络能够有效的提高材料的力学强度及其稳定性。例如文献2(高分子量聚丙烯酸/聚乙烯醇共混膜的制备及性能研究[D].北京化工大学,2008.)利用羧基和羟基之间的酯化反应对材料进行增强，使其力学性能达到120MPa，但是材料的伸长率较低，仅有8～13％；文献3(High strength poly(vinyl alcohol)/poly(acrylic acid)cross-linked nanofibrous hybrid composites incorporatingnanohybrid POSS[J].Composites Science and Technology,2015,110:111-117.)介绍了酯化交联增强纤维，其力学强度在交联后提升2倍左右，但是断裂伸长率依然较低。

仅含有氢键网络的材料的伸长率高，但强度低、稳定性差，而采用共价键交联的材料其强度和稳定性较好，但是其脆性大。

因此，研究一种同时具备较高强度、稳定性与伸长率的复合物纤维的制备方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中复合物纤维无法同时具备较高的强度、稳定性与伸长率的问题，提供一种交联大分子氢键复合物纤维的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种交联大分子氢键复合物纤维的制备方法，在制备氢键复合物纤维的过程中，采用含有羧酸基团的大分子氢键供体和含有羟基基团的大分子氢键受体作为主要原料，并对在酸性凝固浴中凝固成型得到的初生纤维进行热处理至酯化交联制得交联大分子氢键复合物纤维；