[发明专利]一种多尺度螺旋结构纤维束及其制备方法

权利要求书

1.一种多尺度螺旋结构纤维束的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

第一步，静电纺丝制备取向纤维膜：

将配好的前驱体溶液进行静电纺丝，选用高速滚筒收集纤维，得到取向的纤维膜；

第二步，纤维长条的加捻：

将第一步中得到的纤维膜沿与取向平行的方向剪切成纤维长条，一端固定在平移台上，另一端通过步进电机进行加捻，即得到一股初级加捻纤维束；

第三步，重复第一步和第二步，得到N股初级加捻纤维束；

第四步，N股初级加捻纤维束过捻：取N股初级加捻纤维束，一端固定在平移台上，另一端固定在步进电机上进行过捻，过捻至形成完全螺旋结构停止，即得到多尺度螺旋结构纤维束，其中N的取值为2～100；

所述的多尺度螺旋结构纤维束具有纳米级的纤维间孔隙、微米级的股间孔隙和螺旋圈间孔隙；纳米级的纤维间孔隙为50nm～500nm，微米级的股间孔隙为40μm～200μm，螺旋圈间孔隙为50μm～300μm。

2.根据权利要求1所述的一种多尺度螺旋结构纤维束的制备方法，其特征在于：第一步中所述的前驱体溶液中，溶质为聚偏氟乙烯PVDF、聚偏氟乙烯-三氟乙烯PVDF-TrFE、聚偏氟乙烯-六氟丙烯PVDF-HFP、尼龙66、聚氨酯PU、聚己内酯PCL、聚苯乙烯PS、聚丙烯腈PAN、醋酸纤维素CA、聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚乳酸-羟基乙酸共聚物PLGA、聚乙烯醇PVA中的一种或多种；溶剂为水、丙酮、四氢呋喃THF、N，N二甲基甲酰胺DMF和N，N二甲基乙酰胺DMAc中的一种或多种；前驱体溶液质量百分比浓度为8％～15％。

3.根据权利要求1所述的一种多尺度螺旋结构纤维束的制备方法，其特征在于：第一步中所述的静电纺丝，纺丝时间为2min～240min，高速滚筒转速为100～2000turns/min，工作电压为10～15kV，接收距离为15cm～20cm，溶液自然落下。

4.根据权利要求1所述的一种多尺度螺旋结构纤维束的制备方法，其特征在于：第二步中所述的纤维长条的长为5cm～500cm，宽为1cm～50cm，步进电机加捻的转速10～1000turns/min，加捻时间为1s～2min。

5.根据权利要求1所述的一种多尺度螺旋结构纤维束的制备方法，其特征在于：第四步中过捻时步进电机的转速为50turns/min～500turns/min，向前推进的速度为1cm/min～50cm/min。

6.根据权利要求1所述的一种多尺度螺旋结构纤维束的制备方法制备的一种多尺度螺旋结构纤维束，其特征在于：所述的多尺度螺旋结构纤维束长度为1cm～1m，直径为100μm～2cm；所述的多尺度螺旋结构纤维束具有纳米级的纤维间孔隙、微米级的股间孔隙和螺旋圈间孔隙；纳米级的纤维间孔隙为50nm～500nm，微米级的股间孔隙为40μm～200μm，螺旋圈间孔隙为50μm～300μm。

7.根据权利要求6所述的一种多尺度螺旋结构纤维束，其特征在于：所述的多尺度螺旋结构纤维束的基本构筑单元即单根纤维，单根纤维直径50nm～1μm。

8.根据权利要求6所述的一种多尺度螺旋结构纤维束，其特征在于：所述的多尺度螺旋结构纤维束的螺旋结构包括两级螺旋，即加捻过程形成的微观纤维螺旋和多股过捻过程形成的螺旋圈；所述的多尺度螺旋结构纤维束结构稳定，不自缠结不自解旋。