【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能纤维领域，涉及一种熔融纺丝制备聚乙烯醇光热纤维及其制备方法和应用。
技术介绍
1、聚乙烯醇纤维是由聚乙烯醇（pva）为原料经纺丝制备而成的合成纤维，具有优良的力学性能、耐腐蚀性能、亲水性能，有“合成棉花”之称，曾一度代替棉花在纺织服用领域得到广泛应用。近年来，人们已经研制出各种具有特殊功能的 pva 纤维，如水溶、阻燃、高强高模等，使其具有良好的发展前景。pva 纤维主要采用湿法或者干湿法纺丝制备，但这两种方法均存在一定的缺陷，比如工艺复杂、需要凝固浴和大量的水、污染严重、周期长、能耗高，限制了 pva 的实际应用。熔融纺丝工艺简单、效率高，无需凝固浴，污染小，成本低，是当前研究的重要方向。然而，pva 是一种多羟基聚合物，其熔点和分解温度十分接近，难以进行熔融纺丝。
2、近年来纤维的工业化随着国际竞争的日益激烈而迅猛发展，普通纤维已经不能满足人们对更高生活质量的期待与追求，人们对纤维的关注由普通纤维逐渐向具有舒适性功能、高附加值及智能化的新型纤维转移。而各类新型功能性纤维，如抗菌保健纤维、吸湿排汗纤维、发热纤维在改善人们生活促进生产进步方面起到重要的作用。近年来的保健服、速干衣、保暖衣等由各种新型功能性纤维制成的产品不仅备受消费者喜爱，同时还促进了纤维行业的发展。智能温控纺织品在20世纪90年代迅速发展起来，它不仅能够满足人们对温控服饰的要求，同时还能提高服装的舒适性且具有高附加值，成为能实现高效益的高 科技产品。随着高新技术不断引入该领域，新型功能化纤维对人们生活的影响越来越大，人们对功能性整理
3、光热转换纤维是一种能吸收某种光尤其是近红外光并通过等离子体共振或者能量跃迁带产生热实现局部升温的功能纤维，由于其能将近红外光转换成热能而倍受青睐，其在生物应用、外部治疗及服装等领域均有广阔的应用前景，是当前的一大研究热点。开发高性能的光热转化纤维膜材料就有重要意义，但是，大多数的光热纤维都是运用干湿法纺丝或者静电纺丝的方法制备，制备过程繁琐，涉及高压电，安全系数低，产量较小。市场急需一种制备过程简单可控，能够更加安全的大规模制备高转化效率的光热纤维的方法。
4、聚多巴胺（pda）是一种贻贝仿生类材料，拥有极好的黏附性、亲水性和生物相容性，被广泛应用于多个领域，包括光热治疗、生物成像和材料表面功能化载体等，受到人们广泛关注。聚多巴胺与天然黑色素聚合机理相似，在近红外光谱中有很高的吸光特性。聚多巴胺以其独特的光热性能逐渐成为光热转化研究的热点材料。目前有许多研究是关于 pda在涂层方面的应用，其中包括在聚合物复合材料领域的应用，例如 pda 涂覆的一些无机纳米材料增强剂填充到聚合物中，赋予了聚合物光热性能、自由基清除等功能，但却鲜有人研究 pda 粒子自身作为增强剂填充到聚合物中。
5、专利cn1786302a提出一种制备高性能聚乙烯醇纤维的方法，通过添加小分子改性剂与聚乙烯醇形成分子间符合进行熔融纺丝，但存在小分子添加剂种类繁多，萃取复杂，成本较高的缺点，且并不具有光热性能。
6、因此找到一种制备方法简单，所需原料种类少，具有光热性能且光热效果可根据需要调节的聚乙烯醇光热纤维尤为重要。
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提出一种熔融纺丝制备聚乙烯醇光热纤维及其制备方法和应用。本专利技术制备方法简单，操作方便，所需原料种类少，聚乙烯醇光热纤维具有光热性能且光热效果可根据需要调节。
2、为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种熔融纺丝制备聚乙烯醇光热纤维的方法，包括如下步骤：
4、（1）将盐酸多巴胺搅拌溶解于水中，得到盐酸多巴胺水溶液；
5、（2）将步骤（1）得到的盐酸多巴胺水溶液与聚乙烯醇、乙烯脲混合，静置溶胀增塑生成聚多巴胺/聚乙烯醇溶液；
6、（3）将步骤（2）得到的聚多巴胺/聚乙烯醇溶液进行熔融纺丝，制得聚乙烯醇复合光热纤维。
7、上述步骤（1）中盐酸多巴胺水溶液质量浓度为0.5%-4%。
8、上述步骤（2）中盐酸多巴胺水溶液、聚乙烯醇、乙烯脲的质量比为2-4:13-17:1-3。
9、上述步骤（2）中聚乙烯醇采用pva1799型或pva2499型。
10、上述步骤（2）中静置条件为温度50-80℃，时间3-6小时。
11、上述步骤（3）中熔融纺丝的温度为180-200℃，纺丝速度为200-800m/min，牵伸倍数为1.5-5倍。
12、上述聚乙烯醇纤维具有光热效果并且光热效果可以根据需要调整，在1个太阳光照射下，20秒内可升温至56-91℃。
13、上述聚乙烯醇光热纤维拉伸强度为3.03-4.15 cn/dtex。上述的聚乙烯醇光热纤维在生物应用、外部治疗及服装领域中的应用。
14、本专利技术具有以下有益效果：
15、1、本专利技术提供了一种通过聚多巴胺原位聚合改性制备具有光热功能的聚乙烯醇纤维的方法，在聚乙烯醇增塑的过程中加入具有碱性的乙烯脲及盐酸多巴胺，利用乙烯脲提供的碱性环境，盐酸多巴胺在聚乙烯醇增塑的过程中原位聚合为聚多巴胺，之后将此增塑后的聚乙烯醇进行熔融纺丝制备具有光热功能的聚乙烯醇纤维，实现了含聚多巴胺的聚乙烯醇功能纤维的一步法制备，工艺简单，操作方便。
16、2、聚多巴胺含有大量的羟基、亚氨基等基团，可以聚乙烯醇中的羰基形成氢键作用，有效地改善复合材料的力学性能，使本专利方法制备的聚乙烯醇纤维在具有良好光热性能的同时兼具优异的力学性能，聚乙烯醇光热纤维的拉伸强度为3.03-4.15 cn/dtex，且在1个太阳光照射下，20秒内温度可升56-91℃。
17、3、本专利技术中乙烯脲同时作为增塑剂使用，以水和乙烯脲复合增塑剂对聚乙烯醇进行增塑改性，进而采用熔融纺丝工艺制备具有光热功能聚乙烯醇复合纤维，省去溶液纺丝工艺过程中的一些工序，如聚合物的溶解、纺丝液的过滤和溶剂回收；同时由于纺丝过程中没有任何溶剂的参与，降低了对环境的危害。该方法的生产工艺简单，对环境污染小，生产成本低。
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1.一种熔融纺丝制备聚乙烯醇光热纤维的方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的熔融纺丝制备聚乙烯醇光热纤维的方法，其特征在于：所述步骤（1）中盐酸多巴胺水溶液质量浓度为0.5%-4%。
3.根据权利要求2所述的熔融纺丝制备聚乙烯醇光热纤维的方法，其特征在于：所述步骤（2）中盐酸多巴胺水溶液、聚乙烯醇、乙烯脲的质量比为2-4:13-17:1-3。
4.根据权利要求3所述的熔融纺丝制备聚乙烯醇光热纤维的方法，其特征在于：所述步骤（2）中聚乙烯醇采用PVA1799型或PVA2499型。
5.根据权利要求4所述的熔融纺丝制备聚乙烯醇光热纤维的方法，其特征在于：所述步骤（2）中静置条件为温度50-80℃、时间3-6小时。
6.根据权利要求5所述的熔融纺丝制备聚乙烯醇光热纤维的方法，其特征在于：所述步骤（3）中熔融纺丝的温度为180-200℃，纺丝速度为200-800m/min，牵伸倍数为1.5-5倍。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法制备的聚乙烯醇光热纤维，其特征在于：所述聚乙烯醇纤维具有光热效果并且光热效
8.根据权利要求7所述的聚乙烯醇光热纤维，其特征在于：所述聚乙烯醇光热纤维在1个太阳光照射下，20秒内温度可升56-91℃。
9.根据权利要求8所述的聚乙烯醇光热纤维，其特征在于：所述聚乙烯醇光热纤维拉伸强度为3.03-4.15 cN/dtex。
10.权利要求9所述的聚乙烯醇光热纤维在生物应用、外部治疗及服装领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种熔融纺丝制备聚乙烯醇光热纤维的方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的熔融纺丝制备聚乙烯醇光热纤维的方法，其特征在于：所述步骤（1）中盐酸多巴胺水溶液质量浓度为0.5%-4%。
3.根据权利要求2所述的熔融纺丝制备聚乙烯醇光热纤维的方法，其特征在于：所述步骤（2）中盐酸多巴胺水溶液、聚乙烯醇、乙烯脲的质量比为2-4:13-17:1-3。
4.根据权利要求3所述的熔融纺丝制备聚乙烯醇光热纤维的方法，其特征在于：所述步骤（2）中聚乙烯醇采用pva1799型或pva2499型。
5.根据权利要求4所述的熔融纺丝制备聚乙烯醇光热纤维的方法，其特征在于：所述步骤（2）中静置条件为温度50-80℃、时间3-6小时。
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【专利技术属性】
技术研发人员：潘玮，赵家瑞，焦明立，裴海燕，陈燕，刘忠柱，曹凤仪，张启，崔铁兵，张艳丽，张卓锐，
申请(专利权)人：中原工学院，
类型：发明
国别省市：
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