[发明专利]一种具有三明治结构的纳米纤维絮片及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有三明治结构的纳米纤维絮片，具有纵向体积密度变化的底层、中间层和上层结构，所述底层和上层为致密纤维层，所述中间层为蓬松纤维层；所述纳米纤维絮片中的相互接触的纤维之间交联；所述的致密纤维层的体积密度为30～40mg/cm³；所述蓬松纤维层的体积密度为5～20mg/cm³；所述纳米纤维絮片的压缩回弹率达90％以上，克罗值为2～4clo；本发明是采用静电纺丝技术制备纳米纤维絮片，先将聚合物和交联剂溶解分散在溶剂中，充分搅拌得到纺丝溶液；再在特定湿度条件下进行连续静电纺丝得到具有纵向体积密度变化的复合纳米纤维层，将复合纳米纤维层进行交联热处理，得到纳米纤维絮片。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，涉及一种具有三明治结构的纳米纤维絮片及其制备方法。

背景技术

现有的天然纤维保暖絮片和合成纤维保暖絮片由于其蓬松的立体结构和多孔结构，可以存储一定的静止空气，具有保暖性能。但这一类纤维保暖絮片由于孔径较大，易引起空气流动造成热量的流失，使纤维絮片保暖性能下降。同时，此类纤维絮片保暖性能的进一步提升主要通过增加厚度和重量的方式，从而给穿着者带来笨重、行动不便的问题。静电纺纳米纤维具有直径细、孔径小、孔隙率高、轻质等优点，在防寒保暖领域表现出巨大的应用潜力。但静电纺纳米纤维通常是无规沉积形成的致密纤维膜，其厚度多在1mm以下，无法满足保暖絮片对压缩回弹性和力学性能的要求，极大影响了其在防寒保暖领域的实际应用。

有研究者通过静电纺丝技术将纳米纤维纺在梳理得到的微米纤维网上，将得到的微纳米复合纤维层进行铺叠，层层复合得到微纳米纤维复合絮片，但纳米纤维仅附着在微米纤维网的表面，未对微米纤维层产生作用，且存在易脱落的问题，无法充分发挥纳米纤维的作用。另外有研究者通过将静电纺纳米纤维打成浆液，通过冷冻干燥和交联固化处理的到纳米纤维气凝胶材料，具有较好的保暖性能，但其存在工艺复杂和制备时间较长的问题，无法满足保暖絮片的大量生产需求。还有研究者通过在高湿环境中进行静电纺丝，得到蓬松的微纳米纤维絮片，但其纤维间仅通过水蒸气的作用产生轻微粘结，力学性能较差，结构易塌陷，压缩回弹率仅为60％，且由于纳米纤维的蓬松堆积导致絮片材料存在飞絮问题。静电纺丝技术中常引入三明治结构增强纤维膜的力学性能，但目前静电纺丝技术得到的三明治结构纤维膜大多通过将纺得的纤维膜作为接收基材再次纺丝，这种方法存在纺丝过程不连续、纤维膜层间易剥离的问题，无法满足保暖絮片的长效使用需求。

因此，有必要制备一种纳米纤维保暖絮片充分发挥纳米纤维在防寒保暖领域的应用，同时赋予其优异的压缩回弹性能。

发明内容

本发明提供一种具有三明治结构的纳米纤维絮片及其制备方法，目的是解决现有技术中，纳米纤维运用在防寒保暖领域时，存在压缩回弹性差、易剥离和保暖性不够的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种具有三明治结构的纳米纤维絮片，具有纵向体积密度变化的底层、中间层和上层结构，所述底层和上层为致密纤维层，所述中间层为蓬松纤维层；所述纳米纤维絮片中的相互接触的纤维之间交联；

所述的致密纤维层的体积密度为30～40mg/cm³；所述蓬松纤维层的体积密度为5～20mg/cm³；

所述纳米纤维絮片的压缩回弹率达90％以上，克罗值为2～4clo。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种具有三明治结构的纳米纤维絮片，所述纳米纤维絮片的厚度为10～25mm；根据经验公式，纤维形成的网孔直径一般是其直径的3倍左右，所述的致密纤维层中由直径为200～400nm的纤维组成，内部孔径为0.5～1μm，厚度为2～5mm；所述蓬松纤维层由直径为500～700nm的纤维组成，内部孔径为1.5～2.5μm，厚度为8～20mm。