一种表面贯通核-壳多孔结构PVDF纤维的制备方法

本发明涉及纤维材料制备改性加工，尤其涉及一种表面贯通核-壳多孔结构pvdf纤维的制备方法。

背景技术：

1、聚偏氟乙烯(pvdf)是一种线性半结晶聚合物。由于c-f键键长短、键能高，因此，pvdf具有不易分解、易成膜的特点，同时具有优异的力学性能、耐热性、抗腐蚀性和耐冲击性等。可以通过本身和表面改性来改善纤维性能，其纤维孔大小可以通过改变其溶剂组成及成纤工艺来调控，可以制备具有高过滤效率的纤维材料，因此，pvdf是制备水处理的首选材料之一，常用于废水处理。

2、pvdf因高机械强度和优异的耐化学性，适用于废水处理领域；低水平的可萃取性，常应用于生物医学和生物分离应用领域；因与其他聚合物(如聚甲基丙烯酸甲酯)在广泛的共混组合物中表现出热力学兼容性，可通过化学改性来获得特定功能可以采用相转化法制成微滤膜和超滤膜，广泛应用于矿泉水净化、生活用水软化、生物医药等领域。

3、但现有的pvdf材料多用pvdf膜的开发和应用，但高性能pvdf膜的制备仍然具有挑战性，难以实现。由于核-壳皮层多孔结构pvdf纤维结构独特、制备方法、简单易操作并具有高强力和超高比表面积；因此，本申请提出一种表面贯通核-壳多孔结构pvdf纤维的制备方法，以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种表面贯通核-壳多孔结构pvdf纤维的制备方法，具有结构独特、制备方法简单易操作并具有高强力和超高比表面积等优点。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种表面贯通核-壳多孔结构pvdf纤维的制备方法，具体步骤如下：

4、s1、将pvdf粉末提前干燥处理，按照一定比例配置芯层溶液和皮层溶液，机械搅拌均匀制备纺丝液，通过真空消泡去除纺丝液中的空气，以低分子量的pvdf1和溶剂1为皮层溶液部分，高分子量pvdf2和溶剂2为芯层溶液部分，提前放在注射器中过夜，再进行干湿法纺丝，从而制得核壳结构的pvdf纤维；

5、s2、将核壳结构的pvdf纤维置于表面处理剂中，通过控制表面处理剂的浓度和处理时间，得到外表面贯通核-壳多孔结构pvdf纤维。

6、优选地，步骤s1中，pvdf选自偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物；其中，pvdf1的分子量为40万-70万，pvdf2的分子量为100-150万。

7、优选地，步骤s1中，溶剂1为n-甲基吡咯烷酮、四甲基脲、磷酸三乙酯或磷酸三甲基酯中的任意一种或几种；溶剂2为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或六甲基磷酰胺中的任意一种或几种。

8、优选地，步骤s1中，pvdf粉末干燥处理的温度为40℃-80℃，干燥时间为7-12h。

9、优选地，步骤s1中，干湿法纺丝时，喷丝头与凝固浴间的距离为5mm-100mm，芯层溶液挤出速度为0.7ml/min-3.7ml/min，皮层溶液挤出速度为2.7ml/min-5.7ml/min，拉伸速度为4r/min-9r/min，卷绕速度为7r/min-15r/min，凝固浴为水，在水中浸泡12h-36h，干燥时间为3h-10h，干燥温度为30℃-80℃。

10、优选地，步骤s1中，配置纺丝溶液时，按照10：90-19：81的比例配置芯层溶液和皮层溶液，机械搅拌20h-30h，真空消泡30min-90min。

11、优选地，步骤s2中，表面处理剂为n-甲基吡咯烷酮、四甲基脲、磷酸三乙酯和磷酸三甲基酯中的任意一种或几种。

12、优选地，步骤s2中，表面处理剂的浓度为10％-100％，处理时间为10s-360s。

13、通过采用上述技术方案：本发明以高分子量的pvdf为芯层，低分子量的pvdf为皮层，通过干湿法纺丝利用非溶剂相分离法制备核壳结构纤维，再利用相似相溶法通过表面处理剂对纤维表面进行处理得到表面贯通核-壳多孔结构pvdf纤维。

14、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

15、1、本发明通过在皮层多孔结构增加纤维孔隙率及比表面积，芯层结构增加纤维强度，在一定机械性能的基础上相比现有的双组分纤维具有更高的孔隙率和比表面积。

16、2、本发明通过对纤维表面进行利用相似相溶机理，纤维表面可快速高效提高或改善纤维表面多孔结构提供新的方向，结构上独具特色。

17、3、本发明制备方法工艺及所用设备简单，成本低，容易操作，为后续纤维工业化提供准备，具有广阔的发展与应用前景。

技术特征：

1.一种表面贯通核-壳多孔结构pvdf纤维的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种表面贯通核-壳多孔结构pvdf纤维的制备方法，其特征在于，步骤s1中，pvdf选自偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与含氟乙烯基单体的共聚物；其中，pvdf1的分子量为40万-70万，pvdf2的分子量为100-150万。

3.根据权利要求1所述的一种表面贯通核-壳多孔结构pvdf纤维的制备方法，其特征在于，步骤s1中，溶剂1为n-甲基吡咯烷酮、四甲基脲、磷酸三乙酯或磷酸三甲基酯中的任意一种或几种；溶剂2为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或六甲基磷酰胺中的任意一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种表面贯通核-壳多孔结构pvdf纤维的制备方法，其特征在于，步骤s1中，pvdf粉末干燥处理的温度为40℃-80℃，干燥时间为7-12h。

5.根据权利要求1所述的一种表面贯通核-壳多孔结构pvdf纤维的制备方法，其特征在于，步骤s1中，干湿法纺丝时，喷丝头与凝固浴间的距离为5mm-100mm，芯层溶液挤出速度为0.7ml/min-3.7ml/min，皮层溶液挤出速度为2.7ml/min-5.7ml/min，拉伸速度为4r/min-9r/min，卷绕速度为7r/min-15r/min，凝固浴为水、在水中浸泡12h-36h，干燥时间为3h-10h，干燥温度为30℃-80℃。

6.根据权利要求1所述的一种表面贯通核-壳多孔结构pvdf纤维的制备方法，其特征在于，步骤s1中，配置纺丝溶液时，按照10：90-19：81的比例配置芯层溶液和皮层溶液，机械搅拌20h-30h，真空消泡30min-90min。

7.根据权利要求1所述的一种表面贯通核-壳多孔结构pvdf纤维的制备方法，其特征在于，步骤s2中，表面处理剂为n-甲基吡咯烷酮、四甲基脲、磷酸三乙酯和磷酸三甲基酯中的任意一种或几种。

8.根据权利要求1所述的一种表面贯通核-壳多孔结构pvdf纤维的制备方法，其特征在于，步骤s2中，表面处理剂的浓度为10％-100％，处理时间为10s-360s。

技术总结
本发明涉及纤维材料改性加工技术领域，尤其涉及一种表面贯通核‑壳多孔结构PVDF纤维的制备方法，包括：首先将不同分子量的PVDF粉末进行干燥处理，与溶剂混合搅拌，真空消泡后得到不同浓度的纺丝溶液，通过干湿法双组分纺丝，经过多倍牵伸、卷绕，表面浸泡清洗、干燥、表面处理即得到外表面贯通核‑壳多孔结构PVDF纤维。本发明通过干湿法双组分纺丝方法和表面溶剂处理制备的外表面多孔的核‑壳多孔结构PVDF纤维，机械性能高，结构上独具特色，兼具高比表面积和强力，提供新的纤维材料开发方向。同时，本发明制备方法工艺及所用设备简单，成本低，容易操作，为后续纤维工业化提供准备。

技术研发人员：臧传锋,吴俊芳,郝芃,陈昊
受保护的技术使用者：南通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16