[发明专利]一种采用模板电纺制备柔性拉胀材料的方法

说明书

本发明公开了一种采用模板电纺制备柔性拉胀材料的方法，所述方法包括：(a)制备具有图案或凹凸结构的收集模板；(b)采用高压电场将高聚物溶液或高聚物熔融液体通过静电力牵引纺丝并收集在(a)制备的收集模板上；(c)将(b)收集到的柔性拉胀材料从收集模板上剥离；(d)将柔性拉胀材料进行后处理，以提高柔性拉胀材料的力学性能或赋予其功能。本发明中的方法可用于柔性拉胀材料的连续或间歇式制备，提高柔性拉胀材料的生产效率；制备的柔性拉胀材料可用于服装、过滤材料、生物医用、组织工程、光电材料、冲击防护、传感器、复合材料等领域。

技术领域

本发明涉及一种利用电纺丝方式制备具有拉胀性能的柔性拉胀材料的方法，属于纺织服装用拉胀结构材料的制备技术领域。

背景技术

拉胀材料是指具有负泊松比效应的材料，即材料在拉伸时垂直于拉伸方向变宽，压缩时材料变厚的现象。拉胀材料被称为21世纪智能材料之一，并不断有具有拉胀效应的泡沫材料、聚合材料和复合材料被制作出来。拉胀结构采用柔性材料制作并呈现可以为其广泛应用提供基础，目前利用拉胀结构制备了多种柔性拉胀材料，包括拉胀纤维、拉胀纱线、拉胀织物等。

分析近年来国内外有关柔性拉胀材料的研究，关于拉胀纤维的制备集中于从改变高聚物内部微结构入手，如改进传统熔融纺丝工艺，使高聚物长丝成形后内部具有微孔，从而具备拉胀效应，如授予Alderson等人的Auxetic filamentary materials(美国专利，发明专利号U.S.2007/7247265B2)；关于拉胀纱线的制备则主要采用传统正泊松比长丝通过螺旋结构成形，使其在受轴向拉伸作用时，长丝组分由于模量不同而导致结构变化，位置互换，表现为纱线的表观直径增大，如授予Hook的Uses of auxetic fibres(美国专利，发明专利号U.S.2011/8002879B2)，授予胡红等人的一种负泊松比纱线结构及其制造方法(发明专利号CN201210212844.3)；关于拉胀织物的制备主要采用针织结构，在其中加入嵌入纱，使针织结构在拉伸变形过程中由于嵌入纱的作用而打开空隙，形成拉胀效应，如授予Starbuck等人的Fabrics having knit structures exhibiting auxetic propertiesand garments formed thereby(美国专利，发明专利号U.S.2008/0011021A1)，授予Anand等人的Auxetic knitted fabrics(美国专利，发明专利号WO2010/125397A1)，授予Ugbolue等人的Auxetic fabric structure and related fabrication methods(美国专利，发明专利号U.S.2014/8772187B2)；此外还有直接采用高聚物制作拉胀网片的发明，如授予Alberg等人的Methods of making an auxetic mesh(美国专利，发明专利号U.S.2014/8728369B2)；2016年胡红教授公开的一种负泊松比机织物及制造方法(发明专利公开号CN106149150A)，由最小重复织物结构单元重复组成，单元由经纱和纬纱共同交织构成，最小重复织物结构单元的形状结构是内凹多边形、旋转多边形、星形蜂窝结构、交联多边形或者内凹折叠结构，使机织物在其平面一个或多个方向上呈现负泊松比或零泊松比效应；关于拉胀纺织品的应用，可用于穿戴，如授予Blakely等人的Articles of apparel withauxetic fabrics(美国专利，发明专利号U.S.2014/0109286A1)，可用于过滤，如授予Martin等人的Filtering face-piece respirator having an auxetic mesh in themask body(美国专利，发明专利号U.S.2015/8967147B2)，可用于冲击防护，如授予Rossow等人的Blast control blanket(美国专利，发明专利号U.S.2016/0040962A1)，授予Eberlein等人的Seating unit with auxetic support(美国专利，发明专利号U.S.2015/0320220A1)。