【摘 要】
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中空多孔纤维具有特殊的孔隙结构特征,与常规纤维相比,其具备更大的比表面积,更优异的吸附、过滤、渗透能力,以及突出的保暖隔热性能,大大拓展了纺织材料在环境保护、生物医用、能源产业、安全防护等领域的应用。目前中空多孔纤维材料截面形态以圆形为主,纤维截面异形化可以改变纤维对光的折射率、保暖等性能,是发展差别化纤维、扩大纤维应用领域的有效途径。本文采用同轴湿法纺丝方法制备了三角中空多孔纤维,首先将聚丙烯腈
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中空多孔纤维具有特殊的孔隙结构特征,与常规纤维相比,其具备更大的比表面积,更优异的吸附、过滤、渗透能力,以及突出的保暖隔热性能,大大拓展了纺织材料在环境保护、生物医用、能源产业、安全防护等领域的应用。目前中空多孔纤维材料截面形态以圆形为主,纤维截面异形化可以改变纤维对光的折射率、保暖等性能,是发展差别化纤维、扩大纤维应用领域的有效途径。本文采用同轴湿法纺丝方法制备了三角中空多孔纤维,首先将聚丙烯腈(PAN)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)分别与N-N二甲基甲酰胺(DMF)共混得到皮层和芯层纺丝溶液,溶液经过同轴三角形喷丝孔进入50℃的凝固浴凝固成纤维,水洗去除芯层溶液后冷冻干燥制得三角多孔PAN纤维。通过设计正交试验优化反应条件,将断裂强度和比表面积同时纳为考察指标进行正交试验的矩阵分析,得到较优的纺丝参数为:皮层溶液浓度1 7%,芯层溶液浓度10%,皮、芯层溶液流速比10:1,凝固浴浓度10%。此时纤维的断裂强度为1.43 MPa,比表面积为25.81 m2/g。纤维鞘层呈现出三级结构多尺度孔径,包括微米孔(200 μm)、亚微米孔(200 nm)和纳米孔(20 nm),中空多孔结构赋予纤维良好的隔热性能,三角中空多孔聚丙烯腈纤维的隔热性能要优于蚕丝、棉、涤纶。随后通过在纺丝溶液中添加不同含量的无机盐(LiCl,CaCl2)并对纤维施加牵伸来增强纤维的拉伸性能。当加入2%氯化锂、牵伸比为1.5时,纤维结晶度达95.34%,断裂强度为7.64 MPa,较改性前提高了 4.3倍,异形度为33.68%,具有较为理想的三角形中空多孔结构。在相同的纺丝参数下制备三角形、圆形中空多孔纤维后进行光反射与隔热性能对比。三角形纤维具有更高的光反射比并伴有光泽闪烁感,局部光反射比可达90%以上。三角形结构有利于增加多层纤维垫之间存储的静止空气,因而表现出更优异的隔热性能。综上所述,本课题的研究对于制备兼具隔热性能和高光反射比的异形中空多孔纤维具有一定的指导性意义。
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