[发明专利]一种双向形状记忆纤维的制备方法

说明书

本发明公开一种双向形状记忆纤维的制备方法。所述双向形状记忆纤维的制备过程包括以下2个步骤：(1)将二苯甲酮、异氰脲酸三烯丙酯和聚乙烯‑醋酸乙烯树脂熔融共混挤出；(2)挤出熔体通过二次牵伸，并伴随同步紫外光固化得到的双向形状记忆纤维。本发明紫外固化时间短、费用低且制备工艺简单。双向形状记忆纤维的可逆转变温度在85～100℃，可逆应变在5～15％内，且可逆形状回复率保持在95％以上。

技术领域

本发明涉及一种双向形状记忆纤维及其制备方法，尤其涉及双向形状记忆纤维的熔融纺丝过程同步伴随紫外固化的方法，并涉及制备此种双向形状记忆纤维需要的组分配方、紫外固化参数和纺丝工艺参数，属于高分子材料技术领域。

背景技术

形状记忆聚合物是能够在一定外力和外部刺激(例如温度、光、电、磁和溶剂等)时赋予临时形状，再次接受刺激而恢复至起始形状的智能柔性材料。形状记忆聚合物材料在工业上的应用目前集中在包装材料的热缩膜、电线电缆、汽车工业的热缩管以及航空航天领域等领域。

根据形状记忆循环中临时形状与起始形状间的转换是否需要外力再次赋形，可以把形状记忆聚合物分为单向形状记忆聚合物和双向形状记忆聚合物。双向形状记忆聚合物可以在一次应力赋形后，仅通过温度的变化，实现临时形状和起始形状的主动转换，表现出形状变化的可逆性。这样的特性，将有利于形状记忆聚合物的应用变得更加广泛。

聚乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(Poly(ethylene-co-vinyl acetate),EVA)作为一种商用的半结晶型共聚物，在电线电缆、发泡材料以及太阳能电池膜等领域有着广泛的应用。自从Xie课题组发现交联EVA半结晶网络在应力下能够表现出双向形状记忆效应以来，交联EVA的双向形状记忆行为得到了深层次的研究。本课题组Qian等深入的研究了不同热转变温度对其无应力下的形状记忆行为的影响，提出高温下赋形以及较低热回复温度可使其在无应力下表现出双向形状记忆，这无疑扩大了其应用。但目前双向形状记忆聚合物多以薄膜材料为主，这在一定程度上限制了其应用。

发明内容

为了拓宽双向形状记忆EVA在纺织服饰、人工肌肉和柔性传感器等领域的应用。本发明的目的是提供一种双向形状记忆纤维的制备方法，其主要包括组分配方和制备工艺参数，其操作过程简便，成本低廉，可以赋予通用塑料EVA较高的应用附加值。

为了达到上述目的，本发明的技术解决方案如下：

一种双向形状记忆纤维的制备方法，它包括以下步骤：

(1)将二苯甲酮、异氰脲酸三烯丙酯、EVA树脂使用双螺杆挤出机挤出，三者质量比为(3～5)∶(3～5)∶100。挤出机加热区温度设定为145、145、150、150℃，螺杆主机转速为40～50rpm，加料杆转速为30～40rpm，挤出速度1～2m/min；

(2)将挤出熔体首先通过紫外灯箱内安装的辊轮牵伸，其线速度约8-10m/min；将一次牵伸的熔体通过紫外灯箱外的辊轮二次牵伸，其线速度约10-20m/min；

进一步地，EVA树脂的VA含量为18％。

进一步地，紫外灯箱内安装有250W～2KW紫外灯，灯管长度30～50cm。

本发明的有益效果在于：本发明在EVA熔融纺丝过程同步紫外光交联技术，二苯甲酮吸收特定波长的紫外光从基态变为激发态并释放出自由基，自由基可以扑捉EVA分子链中活泼的H原子，自由基引发的链式反应使得线性的EVA分子链变为交联网络结构。异氰脲酸三烯丙酯作为助交联剂提高了交联的效果并缩短交联反应时间。紫外光同步辐射交联反应过程时间短、费用低且制备工艺简便。制备得到的双向形状记忆EVA纤维稳定性好，并且纤维因其合适的交联密度与结晶度表现出了良好的可逆形状记忆效应和形状回复过程。纤维的可逆转变温度在85～100℃，调节温度和应力使可逆应变在5～15％之间，且可逆形状回复率保持在95％以上。

附图说明