本發(fā)明涉及纖維領(lǐng)域，具體為一種中空保暖纖維及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、寒冷是威脅人類生存的自然挑戰(zhàn)之一，衣物是人類抵御嚴(yán)寒的有效方式之一。隨著生活水平的提高與人類意識(shí)形態(tài)的轉(zhuǎn)變，人們開始追求輕質(zhì)保暖服裝，具有低密度優(yōu)勢(shì)的聚丙烯纖維成為制備輕質(zhì)保暖隔熱織物的理想材料之一。

2、聚丙烯纖維是一種由聚丙烯樹脂制成的合成纖維。它具有許多優(yōu)點(diǎn)，比如輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐化學(xué)腐蝕、絕緣性好和價(jià)格低廉。然而，聚丙烯纖維也存在一些缺點(diǎn)，比如易受紫外線、氧氣和熱的影響而發(fā)生老化，導(dǎo)致性能下降，這限制了其在某些應(yīng)用范圍的發(fā)展前景。本發(fā)明制備的中空保暖面料不僅具有良好的保暖性能，還具有良好的抗靜電性能、力學(xué)性能和抗老化性能，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種中空保暖纖維及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種中空保暖纖維，所述中空保暖纖維是將正硅酸乙酯與陽(yáng)離子聚苯乙烯微球反應(yīng)后，再與鈦酸四丁酯反應(yīng)，煅燒后與吡咯混合液反應(yīng)制得改性中空復(fù)合微球；將三異丁基鋁保護(hù)10-十一烯醇與丙烯反應(yīng)后，再與氨基保護(hù)態(tài)3-氨基-3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)-丙酸反應(yīng)，浸沒于冰醋酸后干燥制得改性聚丙烯；將改性中空復(fù)合微球和改性聚丙烯制成殼層紡絲液后經(jīng)同軸靜電紡絲制得。

4、一種中空保暖纖維的制備方法，包括以下制備步驟：

5、（1）將陽(yáng)離子聚苯乙烯微球、氨水、無(wú)水乙醇按質(zhì)量比1：（2~4）：（10~20）混勻，將正硅酸乙酯、三乙醇胺、無(wú)水乙醇按質(zhì)量比1：（0.6~0.8）：（13~17）混勻后以1~3ml/l的速率滴入，滴加完畢后在35~45℃下200~400r/min攪拌4~6h，冷卻至室溫，離心分離沉淀，將沉淀用去離子水洗滌3~5次，在55~65℃下真空干燥4~6h，制得陽(yáng)離子聚苯乙烯二氧化硅微球；將陽(yáng)離子聚苯乙烯二氧化硅微球、去離子水、無(wú)水乙醇按質(zhì)量比1：（3~5）：（8~12）混勻并超聲20~40min，將陽(yáng)離子聚苯乙烯二氧化硅微球質(zhì)量3~5倍的鈦酸四丁酯以1~3ml/l的速率滴入，用乙酸調(diào)節(jié)ph至4.8~5.2，滴加完畢后在75~85℃下200~400r/min攪拌4~6h，離心分離沉淀，將沉淀用去離子水洗滌3~5次，在55~65℃下真空干燥4~6h，在馬弗爐中450~550℃煅燒3~5h，制得二氧化鈦和二氧化硅的中空復(fù)合微球；

6、（2）將中空復(fù)合微球、去離子水按質(zhì)量比1：（14~16）混勻，在0~4℃下300~500r/min攪拌，在10~15min內(nèi)勻速滴加中空復(fù)合微球質(zhì)量3~7倍的吡咯混合液，滴加完畢后繼續(xù)攪拌25~35min；以1~1.2ml/min的速率滴加中空復(fù)合微球質(zhì)量14~16倍的質(zhì)量濃度1%的三氯化鐵水溶液，滴加完畢后繼續(xù)攪拌10~12h，離心分離沉淀，將沉淀分別用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌3~5次，在40~50℃下真空干燥6~8h，制得改性中空復(fù)合微球；

7、（3）將三異丁基鋁保護(hù)10-十一烯醇、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、甲基鋁氧烷、二甲基硅基雙（2-甲基-4-苯基茚基）二氯化鋯、甲苯按質(zhì)量比1：（0.03~0.05）：（0.2~0.4）：（0.1~0.3）：（13~17）混勻后加入反應(yīng)釜，反應(yīng)溫度為40~50℃，丙烯壓力為4bar，反應(yīng)時(shí)間為15分鐘，制得初產(chǎn)物，將初產(chǎn)物浸沒于鹽酸/乙醇溶液浸泡10~20min，抽濾，在90~100℃下溶于甲苯后純化，制得羥基化聚丙烯；

8、（4）將羥基化聚丙烯、氨基保護(hù)態(tài)3-氨基-3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)-丙酸、質(zhì)量濃度90%的硫酸溶液、甲苯按質(zhì)量比1：（0.6~0.8）：（0.2~0.4）：（8~12）混勻，在氮?dú)夥諊拢?5~105℃，400~600r/min攪拌3~5h，制得聚丙烯復(fù)合材料；將聚丙烯復(fù)合材料浸沒于冰醋酸中，在室溫下300~500r/min攪拌2~4h，制得改性聚丙烯；

9、（5）將改性聚丙烯、改性中空復(fù)合微球、二氯甲烷、n，n-二甲基乙酰胺按質(zhì)量比1：（0.2~0.4）：（7~9）：（0.8~1.2）混勻，在15~25℃下400~600r/min攪拌10~14h，制得殼層紡絲液；將聚乙烯醇、二氯甲烷、二甲亞砜按質(zhì)量比1：（5~15）：（15~25）混勻，在20~30℃下400~600r/min攪拌3~5h，制得核層紡絲液；將殼層紡絲液、核層紡絲液分別裝入注射器，在靜電紡絲機(jī)中進(jìn)行同軸靜電紡絲，制得初生纖維；

10、（6）將初生纖維浸沒于去離子水中，在40~50℃下超聲2~4h，常溫靜置40~44h，中途每2h換一次水，在60~70℃真空干燥3~5h，制得中空保暖纖維。

11、作為優(yōu)化，步驟（1）所述陽(yáng)離子聚苯乙烯微球?yàn)榧{米級(jí)陽(yáng)離子聚苯乙烯微球，購(gòu)于西安瑞禧生物科技有限公司。

12、作為優(yōu)化，步驟（2）所述吡咯混合液是將吡咯、吡咯-3-甲醛、無(wú)水乙醇按質(zhì)量比1：（0.3~0.4）：（12~14）混勻制得。

13、作為優(yōu)化，步驟（3）所述三異丁基鋁保護(hù)10-十一烯醇是將三異丁基鋁在氮?dú)夥諊拢?℃，滴入三異丁基鋁摩爾數(shù)0.7~0.9倍的10-十一烯醇中，400~600r/min攪拌3~5h制得。

14、作為優(yōu)化，步驟（3）所述制備羥基化聚丙烯反應(yīng)過程如下：

15、。

16、作為優(yōu)化，步驟（3）所述鹽酸/乙醇溶液制備方法為：將鹽酸、無(wú)水乙醇按質(zhì)量比1：5混勻制得。

17、作為優(yōu)化，步驟（4）所述氨基保護(hù)態(tài)3-氨基-3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)-丙酸的制備方法為：將3-氨基-3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)-丙酸、二叔丁基二碳酸酯、1mol/l氫氧化鈉溶液、叔丁醇按質(zhì)量比1：（1.3~1.7）：（2~4）：（8~12）混勻，在室溫下300~500r/min攪拌2~4h，重結(jié)晶后制得。

18、作為優(yōu)化，步驟（5）所述同軸靜電紡絲工藝參數(shù)為：殼層推進(jìn)速率0.9ml/h，核層推進(jìn)速率0.3ml/h，電壓23kv，接收距離12cm，環(huán)境濕度40~50%。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：

20、本發(fā)明在制備中空保暖纖維時(shí)，將正硅酸乙酯與陽(yáng)離子聚苯乙烯微球反應(yīng)后，再與鈦酸四丁酯反應(yīng)，煅燒后與吡咯混合液反應(yīng)制得改性中空復(fù)合微球；將三異丁基鋁保護(hù)10-十一烯醇與丙烯反應(yīng)后，再與氨基保護(hù)態(tài)3-氨基-3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)-丙酸反應(yīng)，浸沒于冰醋酸后干燥制得改性聚丙烯；將改性中空復(fù)合微球和改性聚丙烯制成殼層紡絲液后經(jīng)同軸靜電紡絲制得。

21、首先，以陽(yáng)離子聚苯乙烯微球?yàn)槟０逯苽涞亩趸韬投趸伒闹锌諒?fù)合微球，煅燒后去除模板劑形成中空的結(jié)構(gòu)，表面以二氧化硅為內(nèi)殼層，二氧化鈦為外殼層，內(nèi)部二氧化硅殼層具有低的導(dǎo)熱系數(shù)，外部二氧化鈦殼層能夠反射和折射紫外線，使得中空保暖纖維有良好的保溫性能和抗紫外性能；中空復(fù)合微球與吡咯混合液反應(yīng)，吡咯及吡咯衍生物在氧化劑的作用下于中空復(fù)合微球表面氧化聚合形成聚吡咯，聚吡咯作為共軛導(dǎo)電聚合物具有導(dǎo)電特性，導(dǎo)電率高，能夠提高中空保暖纖維的抗靜電性能，吡咯混合液中的吡咯-3-甲醛在改性中空復(fù)合微球中引入醛基，與改性聚丙烯上的氨基發(fā)生希夫堿反應(yīng)形成穩(wěn)定交聯(lián)結(jié)構(gòu)，提高中空保暖纖維的力學(xué)性能。

22、其次，3-氨基-3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)-丙酸上具有羧基與氨基兩個(gè)較活潑的反應(yīng)位點(diǎn)，將3-氨基-3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)-丙酸上的氨基與二叔丁基二碳酸酯反應(yīng)保護(hù)氨基，3-氨基-3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)-丙酸上的氨基被保護(hù)后羧基與羥基化聚丙烯上的羥基通過酯化反應(yīng)形成穩(wěn)定的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，提高中空保暖纖維的力學(xué)性能；3-氨基-3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)-丙酸本身作為大分子受阻酚在聚丙烯纖維中具有良好的抗老化作用。