[发明专利]反式橡胶纤维材料、其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于纤维材料领域，具体涉及一种反式橡胶纤维材料、其制备方法和用途。

背景技术

反式橡胶包括反式-1，4-聚异戊二烯，反式-1，4-聚丁二烯，反式-1，4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶，反式-1，4-丁二烯-间戊二烯共聚橡胶，反式-1，4-聚二烯烃橡胶合金等。反式橡胶与顺式橡胶有着完全相同的化学组成，但分子链构型截然相反。顺式橡胶的基团在双键键轴的同侧，分子链呈无规线团状，因此顺式橡胶在常温下表现为柔软的弹性体，被广泛用于轮胎工业中；反式橡胶的基团在双键键轴的异侧，分子链呈有序的折叠链，均聚物易结晶。目前反式橡胶可用作假肢套、运动安全康复护具及支具等医用功能材料，也可用作热刺激性形状记忆材料，如异型管接头、温控开关、多芯电缆接头等。此外，反式橡胶不仅耐磨性优秀，其耐撕裂性，低温性能，以及粘着性和生胶强度等性能也很突出，因此适用于做轮胎胶料，可以有效降低轮胎的滚动阻力以及压缩生热，显著提高耐疲劳性能。根据反式橡胶在材料谱中的特殊位置，还有许多有用的性能和用途有待开发，其发展前景无疑是十分广阔的。

静电纺丝是目前制备纳米纤维最为简单有效的方法，其制得的纤维直径可在10nm～1000μm之间。静电纺丝的原理是先给聚合物流体施加高压静电，带电的聚合物液滴在电场力的作用下克服表面张力形成喷射细流，喷射细流在空中形成多种形式的不稳定流动并伴随着溶剂的挥发，最终落在接地的接收装置上形成聚合物纤维。相对于一般方法制得的纤维，电纺纤维具有极大的比表面积和表面积体积比，特别适合作为组织工程材料使用，同时在过滤膜、超敏感传感器、智能服装等方面有广泛的应用前景。

在过去的十几年里，静电纺丝以其简单通用等优点成为制备纳米纤维材料的代表技术。到目前为止，已有超过200种高分子材料通过静电纺丝制成纤维产品。美国专利US20030215624和US20040013873提供了多种聚合物的电纺纤维，包括：聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚砜、聚碳酸酯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚乙烯吡咯烷酮等。中国专利CN200710043808.8提供了一种利用静电纺丝制备三元乙丙橡胶纳米纤维的方法及其应用。中国专利CN200910079247.6提供了一种橡胶纳米纤维的制备方法，他们采用同轴静电纺丝法，制备出了橡胶为芯层，水溶性聚合物为壳层的纳米纤维，所选的橡胶为顺丁橡胶、丁基橡胶、硅橡胶和丁腈橡胶。文献[Macromol.Mater.Eng.2010，295：305-309]报道了顺式-1，4-聚异戊二烯的电纺纤维，制备了两种形貌的纤维，其中一种表面呈竹节状，直径20～60μm，可能用于微电子领域；另一种表面光滑，直径5～8μm。

虽然目前多种聚合物已经通过电纺技术制成了纤维材料，但是反式橡胶的静电纺丝尚未见有相关报道。反式橡胶独特的性能特点与静电纺丝技术相结合制备的纳米纤维具直径细，质量轻，比表面积大，孔隙率大、质量体积比小等优点，将来在医用组织工程支架材料，伤口包覆材料，药物运输释放材料，过滤分离材料，催化负载材料，隔离保护材料，防辐射材料，新型服装材料等领域有着广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种反式橡胶纤维材料，所述反式橡胶选自反式-1，4-聚异戊二烯、反式-1，4-聚丁二烯、反式-1，4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶、反式-1，4-丁二烯-间戊二烯共聚橡胶、反式-1，4-聚二烯烃橡胶合金、反式-1，4-二烯烃均聚物和/或共聚物的环氧化或氯化改性衍生物、及其衍生物中的一种或多种，其中所述二烯烃优选为C4-C5的反式-1，4-二烯烃。

所述反式橡胶的重均分子量为1万～200万，优选为1万-50万，更优选2万-20万，最优选5万-10万，反式1，4结构摩尔分数含量大于80％。

优选地，所述反式橡胶纤维的直径在100nm～10μm，优选100nm～2000nm，更优选300nm～2000nm，最优选500nm～1000nm。

优选地，所述反式橡胶纤维材料中纤维的排列可以是无序排列、单向排列、交叉排列、卷曲无序、卷曲单向排列、卷曲交叉排列或纤维集束。

优选地，所述反式橡胶纤维材料中的纤维可以是光滑的纤维、串珠状纤维、缎带状纤维、分枝状纤维、核壳状纤维、中空状纤维或表面含孔洞的纤维。

本发明的目的之二是提供一种所述反式橡胶纤维材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：