CN108085772B - 一种纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维及其制备方法与应用 - Google Patents

一种纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子材料加工领域，具体涉及一种纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维及其制备方法与应用。所述的一种纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维的制备方法分为两步：第一步，将热塑性固体聚氨酯溶解于溶剂中，配制成一定浓度的聚氨酯溶液，加入纤维素纳米纤丝，调节纤维素纳米纤丝和热塑性聚氨酯的质量比例，真空脱泡后制成聚氨酯纺丝液；第二步，控制纺丝、固化成型、牵伸倍数及干燥条件，湿法纺制纤维素纳米纤丝增强的聚氨酯纤维。所述一种纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维不仅具有良好的伸长率，且拉伸强度有了很大的提高，制成的衣物轻便柔软、穿着舒适，手感好。

Description

一种纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于高分子材料加工领域，具体涉及一种纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维及其制备方法与应用。
背景技术
聚氨酯是由聚氨基甲酸酯键形成的软段与脲键形成的硬段交替构成的软、硬段相嵌的高分子聚合物。聚氨酯有着“类味精型”合成纤维材料的美。21世纪初以来，聚氨酯及其合成纤维因其高强度、低模量、高回弹性以及高断裂伸长率的特点而逐渐占领了尼龙、腈纶在服装布料行业的市场，特别是在紧身衣、游泳衣和女士内衣行业。易于纺制25～2500旦不同粗细的丝，因此广泛被用来制作弹性编织物，如袜口、家具罩、滑雪衣、运动服、医疗织物、带类、军需装备、宇航服的弹性部分等。随着人们对织物提出新的要求，如重量轻、穿着舒适合身、质地柔软等，低纤度聚氨酯织物在合成纤维织物中所占的比例也越来越大。
纤维素纳米纤丝(CNF)具有高纯度、高结晶度、高杨氏模量、高强度、高阻隔性等特性，纤维素纳米纤丝悬浮液还具有假塑性和触变性等特性，根据这一独特性质可生产高分子聚合物、生物材料、涂料，应用于纺织、食品、化妆品、医药和造纸等领域。纤维素纳米纤丝具有很多优异的性能，如能发挥其先进技术、优良材料的特点，可为我国众多的工程科技领域带来良好的发展前景，随着纤维素纳米纤丝基制品应用开发力度的不断增强，应用领域的不断扩大，将产生巨大的经济、环境和社会影响。
目前制备和生产聚氨酯的技术大致分为四类，即干法纺丝、熔融纺丝、湿法纺丝和化学反应法。申请号2012101754401的中国专利申请公开了一种纤维增强聚氨酯复合材料及其制备方法与应用，用于汽车制造业，但是该发明方法采用熔融法制备复合板材，工艺较复杂，能耗较高，且采用的纤维原料宏观尺寸较大，并无公开聚氨酯纤维相关的应用。申请号031537065的中国专利申请公开了层状纳米复合增强氨纶纤维材料及其制备方法，该方法将蒙脱土和滑石类原料加入聚氨酯溶液中，拉伸强度为1.1g/d，但是需要对材料进行有机化处理和插层复合技术，操作工艺复杂。申请号2013101658127的中国专利申请公布了一种高强度粘胶纤维的制备方法，通过在粘胶液中添加纳米晶须实现增强粘胶纤维的目的，但是所用的纳米晶须尺寸较小，工业化制备成本较大，不利于大规模工业化应用。目前尚无纤维素纳米纤丝用于聚氨酯纤维增强的报道。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维的制备方法。本发明采用纤维素纳米纤丝与聚氨酯溶液均匀混合分散，纤维素纳米纤丝长径比较高，表面富含羟基，可以实现良好的分散效果，纤维素纳米纤丝经牵伸后实现有序排列。不仅增强了分子链的作用力，而且使聚氨酯纤维软连段获得更佳的晶体取向，从而制备高强度的聚氨酯纤维，扩大了纤维素纳米纤丝的应用范围。
本发明的另一目的在于提供一种纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维。
本发明的再一目的在于上述纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维的应用。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)将热塑性聚氨酯溶解于溶剂中，配制成一定浓度的聚氨酯溶液；
(2)向步骤(1)的聚氨酯溶液中加入纤维素纳米纤丝，调节纤维素纳米纤丝相对于热塑性聚氨酯的质量比例，添加硅烷改性剂，并用酸调节混合液pH，混合均匀后真空脱泡一段时间，制成聚氨酯纺丝液；
(3)将步骤(2)中的聚氨酯纺丝液进行纺丝，经凝固相后，控制牵伸倍数及干燥条件，湿法纺制纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维。
优选的，步骤(1)中所述溶剂可以是二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙酸乙酯、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、甲苯、二甲苯等有机溶剂中的一种或多种的复合溶剂。
优选的，步骤(1)所述的聚氨酯溶液中热塑性聚氨酯的质量分数为1～50％。
优选的，步骤(2)所述的纤维素纳米纤丝直径为10～50nm，长度为1μm 以上，长径比大于100。不同长径比的纤维素纳米纤丝表面化学基团、比表面积和反应活性都不相同，不同长径比的纤维素纳米纤丝会直接影响聚氨酯纤维的拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量等性能。
更优选的，步骤(2)所述的纤维素纳米纤丝的直径为10～50nm，长度为 1～10μm。
优选的，步骤(2)所述的纤维素纳米纤丝相对于热塑性聚氨酯的质量比为 1～50％。
优选的，步骤(2)所述的硅烷改性剂可以是乙烯基三甲基硅烷、丁二烯基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷、环氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷等中的一种或多种。
优选的，步骤(2)中所述硅烷改性剂的添加比例为相对于热塑性聚氨酯质量的0.1～10％。
优选的，步骤(2)中所述的酸可以是硫酸、硝酸、盐酸、醋酸或者柠檬酸等有机酸或者无机酸中的一种或混合酸；
优选的，步骤(2)中所述的用酸调节pH到2～6；
优选的，步骤(2)中所述的真空脱泡条件为-0.1MPa，时间为1～10h。
优选的，步骤(3)中所述的凝固相可为水或空气等；更优选为水。
优选的，步骤(3)中所述的牵伸倍数为1～20倍；
优选的，步骤(3)中所述的干燥条件为40～150℃，时间为1～24h。
上述一种纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维不仅具有良好的伸长率，且拉伸强力有了很大的提高，可应用于纺织领域，制成的衣物轻便柔软、穿着舒适，手感好。
本发明利用纤维素纳米纤丝表面含有丰富的羟基，并且高长径比和高比表面积的结构特征，通过在聚氨酯溶液中引入纤维素纳米纤丝，在改性剂作用下均匀分散，经过喷丝头喷出的纤维素纳米纤丝在聚氨酯纤维中杂乱分布，调节牵伸倍率，实现纤维素纳米纤丝在聚氨酯纤维中沿径向紧密排列，起到增强作用。另一方面，作为增强项的纤维素纳米纤丝表面存在的大量-OH，在干燥过程中会结合聚氨酯硬断中的-C＝O和-NH形成紧密的氢键连接，同样增加了聚氨酯纤维的强度。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
本发明所述的纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维的制备方法，通过在聚氨酯溶液中引入表面含有丰富的羟基的纤维素纳米纤丝，在改性剂作用下均匀分散，经过喷丝头喷出的纤维素纳米纤丝在聚氨酯纤维中杂乱分布，调节牵伸倍率，实现纤维素纳米纤丝在聚氨酯纤维中沿径向紧密排列，起到增强作用。另一方面，充分利用纤维素纳米纤丝表面大量的-OH，纺丝过程中结合聚氨酯硬断中的 -C＝O和-NH形成紧密的氢键连接，制备高强的聚氨酯纤维。再一方面，纤维素纳米纤丝保留着纳米粒子高比表面积和高吸附特性，可以牢固吸附染料粒子，改善聚氨酯纤维的可染性。本发明扩大了纤维素纳米纤丝的应用范围。
附图说明
图1为本发明一种纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维的制备过程。
图2为本发明制备的纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维外观形貌图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。本发明制备方法中各起始原料可从市场购得，实施例中的纤维素纳米纤丝的制备方法参照我们之前的相关报道(陈克复，曾劲松，王斌，李金鹏.一种微纳米纤维素的制备方法[P].2016.CN106367455A)，纤维素纳米纤丝 (即专利CN106367455A中所述的微纳米纤维素)的直径和长度的控制可根据不同均质处理条件实现。具体方法如下：将植物纤维原料与pH＝(5～8)的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液按液比1：(25～35)g/ml混合，加入与植物纤维原料比值为20～40IU/g的纤维素酶(Novozymes公司型号为
Figure BDA0001505998670000051
D的纤维素酶)，在40～50℃下震荡18～24h，得到纤维素悬浮液，过滤洗涤后，滤液在80～90℃高温灭活。将上述处理后的纤维素在压力为1000～1500Bar下微纤化磨浆，得到浆液浓度为15wt％的微纳米纤维素浆液，然后用高压微射流均质机在 20000～30000Bar压力下处理3～10次，即可制得直径为10～50nm，长度为1～ 10μm的纤维素纳米纤丝。
对比例1
普通聚氨酯纤维，其制备方法如下：
(1)将热塑性聚氨酯溶解于二甲基甲酰胺中，配制成质量分数为10％的聚氨酯溶液。
(2)向步骤(1)的聚氨酯溶液中添加相对于热塑性聚氨酯质量5％的乙烯基三甲基硅烷，并用盐酸调节混合液pH＝4，混合均匀后在-0.1MPa下脱泡5h，制成聚氨酯纺丝液。
(3)凝固相为空气，将步骤(2)中的纺丝液进行纺丝，牵伸倍数为5倍，在80℃下干燥12h得到聚氨酯纤维。
对比例2
无机纳米碳化硅晶须增强的聚氨酯纤维，其制备方法如下：
(1)将热塑性聚氨酯溶解于二甲基甲酰胺中，配制成质量分数为10％的聚氨酯溶液。
(2)向步骤(1)的聚氨酯溶液中加入直径为80nm、长度为800nm的无机纳米碳化硅晶须，使无机纳米碳化硅晶须相对于热塑性聚氨酯的质量比例为5％，添加相对于热塑性聚氨酯质量5％的乙烯基三甲基硅烷，并用盐酸调节混合液pH＝4，混合均匀后在-0.1MPa下脱泡5h，制成聚氨酯纺丝液。
(3)凝固相为水，将步骤(2)中的纺丝液进行纺丝，牵伸倍数为5倍，在80℃下干燥12h得到无机纳米碳化硅晶须增强的聚氨酯纤维。
对比例3
纳米纤维素晶须增强聚氨酯纤维，其制备方法如下：
(1)将热塑性聚氨酯溶解于二甲基甲酰胺中，配制成质量分数为10％的聚氨酯溶液。
(2)向步骤(1)的聚氨酯溶液中加入纳米纤维素晶须，使纳米纤维素晶须相对于热塑性聚氨酯的质量比例为1％，添加相对于热塑性聚氨酯质量5％的乙烯基三甲基硅烷，并用盐酸调节混合液pH＝5，混合均匀后在-0.1MPa下脱泡 5h，制成聚氨酯纺丝液。所加入的纳米纤维素晶须直径为5nm，长度为200nm，长径比为40。
(3)凝固相为水，将步骤(2)中的纺丝液进行纺丝，牵伸倍数为10倍，在80℃下干燥12h得到纳米纤维素晶须增强的聚氨酯纤维。
对比例4
纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维的制备方法如下：
(1)纤维素纳米纤丝的制备：将植物纤维原料与pH＝6.5的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液按液比1：40g/ml混合，加入与植物纤维原料比值为35IU/g的纤维素酶(Novozymes公司型号为D的纤维素酶)，在45℃下震荡20h，得到纤维素悬浮液，过滤洗涤后，滤液在85℃高温灭活。将上述处理后的纤维素在压力为1000Bar下微纤化磨浆，得到浆液浓度为1.5wt％的微纳米纤维素浆液，然后用高压微射流均质机在25000Bar压力下处理10次，得到直径为5nm、长度为1000nm的纤维素纳米纤丝。
(2)将热塑性聚氨酯溶解于二甲基甲酰胺中，配制成质量分数为10％的聚氨酯溶液。
(3)向步骤(2)的聚氨酯溶液中加入直径为5nm、长度为1000nm的纤维素纳米纤丝，使纤维素纳米纤丝相对于热塑性聚氨酯的质量比例为60％，添加相对于热塑性聚氨酯质量5％的乙烯基三甲基硅烷，并用盐酸调节混合液pH＝8，混合均匀后在-0.1MPa下脱泡30h，制成聚氨酯纺丝液。
(4)凝固相为水，将步骤(3)中的纺丝液进行纺丝，牵伸倍数为1倍，在 80℃下干燥12h得到纳米纤维素晶须增强的聚氨酯纤维。
实施例1
纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维的制备方法如下：
(1)纤维素纳米纤丝的制备：将植物纤维原料与pH＝6的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液按液比1：25g/ml混合，加入与植物纤维原料比值为30IU/g的纤维素酶(Novozymes公司型号为D的纤维素酶)，在50℃下震荡18h，得到纤维素悬浮液，过滤洗涤后，滤液在90℃高温灭活。将上述处理后的纤维素在压力为1500Bar下微纤化磨浆，得到浆液浓度为10wt％的微纳米纤维素浆液，然后用高压微射流均质机在28000Bar压力下处理5次，得到直径为15nm、长度为1.5μm的纤维素纳米纤丝。
(2)将热塑性聚氨酯溶解于二甲基甲酰胺中，配制成质量分数为50％的聚氨酯溶液。
(3)向步骤(2)的聚氨酯溶液中加入直径为15nm、长度为1.5μm的纤维素纳米纤丝，使纤维素纳米纤丝相对于热塑性聚氨酯的质量比例为1％，添加相对于热塑性聚氨酯质量5％的乙烯基三甲基硅烷，并用盐酸调节混合液pH＝2，混合均匀后在-0.1MPa下脱泡5h，制成聚氨酯纺丝液。
(4)凝固相为水，将步骤(3)中的纺丝液进行纺丝，牵伸倍数为10倍，在80℃下干燥12h得到纤维素纳米纤丝增强的聚氨酯纤维。
实施例2
纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维的制备方法如下：
(1)纤维素纳米纤丝的制备：将植物纤维原料与pH＝7的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液按液比1：25g/ml混合，加入与植物纤维原料比值为20IU/g的纤维素酶(Novozymes公司型号为
Figure BDA0001505998670000081
D的纤维素酶)，在50℃下震荡24h，得到纤维素悬浮液，过滤洗涤后，滤液在85℃高温灭活。将上述处理后的纤维素在压力为1300Bar下微纤化磨浆，得到浆液浓度为0.1wt％的微纳米纤维素浆液，然后用高压微射流均质机在25000Bar压力下处理5次，得到直径为50nm、长度为5μm的纤维素纳米纤丝。
(2)将热塑性聚氨酯溶解于二甲基乙酰胺中，配制成质量分数为20％的聚氨酯溶液。
(3)向步骤(2)的聚氨酯溶液中加入直径为50nm、长度为5μm的纤维素纳米纤丝，使纤维素纳米纤丝相对于热塑性聚氨酯的质量比例为4％，添加相对于热塑性聚氨酯质量10％的甲基丙烯酰氧基硅烷，并用醋酸调节混合液pH＝4，混合均匀后在-0.1MPa下脱泡1h，制成聚氨酯纺丝液。
(4)凝固相为水，将步骤(3)中的纺丝液进行纺丝，牵伸倍数为1倍，在150℃下干燥1h得到纤维素纳米纤丝增强的聚氨酯纤维。
实施例3
纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维的制备方法如下：
(1)纤维素纳米纤丝的制备：将植物纤维原料与pH＝6的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液按液比1：35g/ml混合，加入与植物纤维原料比值为30IU/g的纤维素酶(Novozymes公司型号为
Figure BDA0001505998670000091
D的纤维素酶)，在40℃下震荡20h，得到纤维素悬浮液，过滤洗涤后，滤液在90℃高温灭活。将上述处理后的纤维素在压力为1500Bar下微纤化磨浆，得到浆液浓度为5wt％的微纳米纤维素浆液，然后用高压微射流均质机在30000Bar压力下处理6次，得到直径为25nm、长度为1μm的纤维素纳米纤丝。
(2)将热塑性聚氨酯溶解于二甲基甲酰胺中，配制成质量分数为10％的聚氨酯溶液。
(3)向步骤(2)的聚氨酯溶液中加入直径为25nm、长度为1μm的纤维素纳米纤丝，使纤维素纳米纤丝相对于热塑性聚氨酯的质量比例为8％，添加相对于热塑性聚氨酯质量5％的乙烯基三甲基硅烷，并用盐酸调节混合液pH＝2，混合均匀后在-0.1MPa下脱泡8h，制成聚氨酯纺丝液。
(4)凝固相为空气，将步骤(3)中的纺丝液进行纺丝，牵伸倍数为5倍，在40℃下干燥24h得到纤维素纳米纤丝增强的聚氨酯纤维。
实施例4
纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维的制备方法如下：
(1)纤维素纳米纤丝的制备：将植物纤维原料与pH＝(5～8)的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液按液比1：35g/ml混合，加入与植物纤维原料比值为40IU/g的纤维素酶(Novozymes公司型号为
Figure BDA0001505998670000092
D的纤维素酶)，在50℃下震荡18h，得到纤维素悬浮液，过滤洗涤后，滤液在80℃高温灭活。将上述处理后的纤维素在压力为1000Bar下微纤化磨浆，得到浆液浓度为15wt％的微纳米纤维素浆液，然后用高压微射流均质机在25000Bar压力下处理3次，得到直径为10nm、长度为10μm的纤维素纳米纤丝。
(2)将热塑性聚氨酯溶解于二甲基甲酰胺中，配制成质量分数为15％的聚氨酯溶液。
(3)向步骤(2)的聚氨酯溶液中加入直径为10nm、长度为10μm的纤维素纳米纤丝，使纤维素纳米纤丝相对于热塑性聚氨酯的质量比例为10％，添加相对于热塑性聚氨酯质量10％的乙烯基三甲基硅烷，并用柠檬酸调节混合液 pH＝6，混合均匀后在-0.1MPa下脱泡9h，制成聚氨酯纺丝液。
(4)凝固相为水，将步骤(3)中的纺丝液进行纺丝，牵伸倍数为5倍，在120℃下干燥6h得到纤维素纳米纤丝增强的聚氨酯纤维。
实施例5
纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维的制备方法如下：
(1)纤维素纳米纤丝的制备：将植物纤维原料与pH＝5的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液按液比1：25g/ml混合，加入与植物纤维原料比值为20IU/g的纤维素酶(Novozymes公司型号为
Figure BDA0001505998670000101
D的纤维素酶)，在40℃下震荡24h，得到纤维素悬浮液，过滤洗涤后，滤液在80～90℃高温灭活。将上述处理后的纤维素在压力为1000Bar下微纤化磨浆，得到浆液浓度为15wt％的微纳米纤维素浆液，然后用高压微射流均质机在25000Bar压力下处理3次，得到直径为10nm、长度为2μm的纤维素纳米纤丝。
(2)将热塑性聚氨酯溶解于二甲基甲酰胺中，配制成质量分数为10％的聚氨酯溶液。
(3)向步骤(2)的聚氨酯溶液中加入直径为20nm、长度为6μm的纤维素纳米纤丝，使纤维素纳米纤丝相对于热塑性聚氨酯的质量比例为50％，添加相对于热塑性聚氨酯质量8％的乙烯基三甲基硅烷，并用醋酸调节混合液pH＝3，混合均匀后在-0.1MPa下脱泡5h，制成聚氨酯纺丝液。
(4)凝固相为水，将步骤(3)中的纺丝液进行纺丝，牵伸倍数为10倍，在80℃下干燥12h得到纤维素纳米纤丝增强的聚氨酯纤维。
实施例6
纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维的制备方法如下：
(1)纤维素纳米纤丝的制备：将植物纤维原料与pH＝8的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液按液比1：30g/ml混合，加入与植物纤维原料比值为35IU/g的纤维素酶(Novozymes公司型号为
Figure BDA0001505998670000112
D的纤维素酶)，在45℃下震荡18h，得到纤维素悬浮液，过滤洗涤后，滤液在90℃高温灭活。将上述处理后的纤维素在压力为1500Bar下微纤化磨浆，得到浆液浓度为1.5wt％的微纳米纤维素浆液，然后用高压微射流均质机在20000Bar压力下处理10次，得到直径为10nm、长度为2μm的纤维素纳米纤丝。
(2)将热塑性聚氨酯溶解于二甲基甲酰胺中，配制成质量分数为20％的聚氨酯溶液。
(3)向步骤(2)的聚氨酯溶液中加入直径为10nm、长度为2μm的纤维素纳米纤丝，使纤维素纳米纤丝相对于热塑性聚氨酯的质量比例为25％，添加相对于热塑性聚氨酯质量6％的乙烯基三甲基硅烷，并用醋酸调节混合液pH＝4，混合均匀后在-0.1MPa下脱泡5h，制成聚氨酯纺丝液。
(4)凝固相为水，将步骤(3)中的纺丝液进行纺丝，牵伸倍数为8倍，在80℃下干燥12h得到纤维素纳米纤丝增强的聚氨酯纤维。
对实施例1～6、对比例1-3制备聚氨酯纤维的拉伸性能进行检测，测试方法为GB T14337-2008，测试结果如表1所示。
表1一种纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维的拉伸性能统计
Figure 1
图2为本发明制备发纤维素纳米纤丝增强的聚氨酯纤维的外观形貌图，可以看出添加完纤维素纳米纤丝后聚氨酯纤维外观形貌并无太大改变。由表1可见，相比于对照试验(对比例1)，纳米晶须(无机碳化硅晶须和纳米纤维素晶须等)和纤维素纳米纤丝都可以对聚氨酯纤维起到增强效果，但纤维素纳米纤丝对聚氨酯纤维的拉伸强度和伸长率提高效果更佳。当纤维素纳米纤丝相对于热塑性聚氨酯的加入质量比例4％时，制备的聚氨酯纤维的拉伸强力明显增加。随着纤维素纳米纤丝在聚氨酯纤维中浓度的增加，拉伸强度持续增加，但伸长率先增加后下降，当纤维素纳米纤丝和热塑性聚氨酯的加入质量比例为 25％时，断裂强度达到最佳。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将热塑性聚氨酯溶解于溶剂中，配制成一定浓度的聚氨酯溶液；
(2)向步骤(1)的聚氨酯溶液中加入纤维素纳米纤丝，调节纤维素纳米纤丝相对于热塑性聚氨酯的质量比例，添加硅烷改性剂，并用酸调节混合液pH，混合均匀后真空脱泡一段时间，制成聚氨酯纺丝液；所述的纤维素纳米纤丝直径为10～50nm，长度为1μm以上，长径比大于100；所述的纤维素纳米纤丝相对于热塑性聚氨酯的质量比为1～50％；
(3)将步骤(2)中的聚氨酯纺丝液进行纺丝，经凝固相后，控制牵伸倍数及干燥条件，湿法纺制纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维。
2.根据权利要求1所述的一种纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述溶剂是二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙酸乙酯、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、甲苯、二甲苯中的一种或多种；
步骤(1)所述的聚氨酯溶液中热塑性聚氨酯的质量分数为1～50％。
3.根据权利要求1所述的一种纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的硅烷改性剂是乙烯基三甲基硅烷、丁二烯基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷、环氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述硅烷改性剂的添加比例为相对于热塑性聚氨酯质量的0.1～10％。
5.根据权利要求1所述的一种纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的酸是硫酸、硝酸、盐酸、醋酸或者柠檬酸中的一种或混合酸；
步骤(2)中所述的用酸调节pH到2～6；
步骤(2)中所述的真空脱泡条件为-0.1MPa，时间为1～10h。
6.根据权利要求1所述的一种纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的凝固相可为水或空气；
步骤(3)中所述的牵伸倍数为1～20倍；
步骤(3)中所述的干燥条件为40～150℃，时间为1～24h。
7.一种纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维，其特征在于，其由权利要求1至6任一项所述的一种纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维的制备方法制得。
8.权利要求7所述的纤维素纳米纤丝增强聚氨酯纤维在纺织领域的应用。
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