[发明专利]含超支化型杂化多孔材料的纤维及其制备方法

说明书

本发明涉及含超支化型杂化多孔材料的纤维及其制备方法，制备方法为：将含有功能粉体的功能母粒和聚合物切片混合均匀后经喷丝板挤出形成含超支化型杂化多孔材料的纤维；制得的纤维主要由纤维基体以及均匀分散在纤维基体中的功能粉体组成，功能粉体为含金属离子的超支化型杂化多孔材料，为多孔微球，由超支化型杂化物经成核和生长形成微球后再进行造孔制得，其分子结构式主要由端基含羧基的超支化聚合物分子A、带胺基的链状分子B和金属离子构成，分子A中的羧基、分子B中的胺基和金属离子间通过离子键和配位键键接形成三角形键合结构。本发明制备方法简单，绿色环保，制得的产品热稳定性和加工性能好，且同时兼具阻燃、抗菌和除臭功能。

技术领域

本发明属于功能纤维技术领域，涉及含超支化型杂化多孔材料的纤维及其制备方法。

背景技术

目前，常见的合成纤维如聚酯、尼龙等，其物理和化学性质稳定，已成为人们日常生产生活中不可替代的成纤聚合物材料。现今传统的成纤聚合物发展至今，已从常规化逐渐向差异化纤维转变，常见成纤用的聚酯和聚酰胺类也正向着高感性和高性能的方向发展。由于添加型功能粉体可与成纤高聚物共混，进而制备得到具有阻燃、抗菌、除臭等多功能、高附加值的聚合物纤维具有很大的应用价值与前景。

超支化聚合物如超支化聚酯等由于与聚酯等聚合物基体结构类似，相容性好，此外，其具有高度支化的分子结构，是一种理想的功能化改性粉体，目前在高分子共混领域应用广泛，如超支化聚酯与阻燃剂共混等，但超支化型聚合物作为低分子量的聚合物，其普遍存在易迁移、热熔融温度低、易流动以及难以与热塑性聚合物熔融加工温度区间匹配的问题，极大地影响了产品的加工性能。因此，降低超支化型聚合物的流动性同时提高其热熔融温度等以提高其加工性能具有重要意义。

金属离子负载是一种常见的超支化聚合物改性手段，具体是指通过化学键或者物理键的作用将金属离子键接到载体分子上制得超支化型金属杂化材料，现今该项技术已经广泛的应用在金属离子吸附材料、催化材料、自组装单元、抗菌材料和阻燃材料等方面，载体分子中的羟基、胺基和羧基等基团对金属离子具有良好的螯合作用，能有效的吸附或捕集金属离子(功能性离子)以实现功能性改性。然而虽然将超支化聚合物与金属离子配位得到的有机无机杂化材料在一定程度上近似无机粒子，但目前制备负载金属离子的超支化聚合物使用的溶剂多为有机溶剂，其对环境不友好，此外，合成制得的负载金属离子的超支化聚合物在低极性高聚物基体中难以达到纳米尺度分散，这极大地限制了其在水相聚合物材料成型如溶液纺丝成型的纤维改性中的应用。此外，目前的超支化型金属杂化材料的种类及形态较少，大多仅具有一项功能如阻燃或抗菌等，无法同时兼具多种功能如同时具有阻燃、抗菌、除臭等吸附功能。在应用时需添加多种材料，增加了成本。

因此，克服超支化型金属杂化材料自身的缺陷以利用其对成纤聚合物进行改性制备能够兼顾阻燃、抗菌及除臭性能的高感性化和高性能化的阻燃、抗菌、除臭的纤维极具现实意义。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术中超支化型金属杂化材料自身的缺陷，利用其对成纤聚合物进行改性制得能够兼顾阻燃、抗菌及除臭性能的高感性化和高性能化的阻燃、抗菌、除臭的纤维。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

含超支化型杂化多孔材料的纤维，主要由纤维基体以及均匀分散在纤维基体中的功能粉体组成；

所述功能粉体为含金属离子的超支化型杂化多孔材料，具体为多孔微球，由超支化型杂化物经成核和生长形成微球后再进行造孔制得；

超支化型杂化物的分子结构式主要由分子A、分子B和金属离子Mⁿ⁺构成，n的取值范围为1～3；

分子A为端基含羧基的超支化聚合物分子；

分子B为带胺基的链状分子；