CN110387592A - 具有取向孔结构的多孔树脂纤维的制备方法及产品和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有取向孔结构的多孔树脂纤维的制备方法及产品和应用，制备方法如下：1)待聚合乳液进行乳液纺丝，纺丝时进行定向冷冻，并对冰冻纤维进行收集；所述待聚合乳液包括树脂单体、自由基聚合引发剂、反应型乳化剂和增稠剂，或者所述待聚合乳液包括预聚体、自由基聚合引发剂、反应型乳化剂和增稠剂，或者所述待聚合乳液包括自乳化预聚体、自由基聚合引发剂和增稠剂；2)冰冻纤维在低温环境中进行聚合反应；3)冰冻纤维解冻并烘干，得到具有取向孔结构的多孔树脂纤维。通过结合定向冷冻、乳液纺丝及冰冻聚合，得到的多孔树脂纤维的孔结构具有取向性，同时制备过程中可以避免真空冷冻干燥。

Description

具有取向孔结构的多孔树脂纤维的制备方法及产品和应用
技术领域
本发明涉及多孔纤维的制备领域，具体涉及一种具有取向孔结构的多孔树脂纤维的制备方法及产品和应用。
背景技术
多孔材料是指具有大量孔隙结构和较高比表面积的一类材料。按材质组成不同，可将多孔材料分为多孔金属材料、多孔无机非金属材料和多孔高分子材料。多孔材料因具有较低的相对密度、良好的隔音、隔热、渗透性等特点，而被广泛地被用于航空航天、环保、电子通讯、医学、交通运输、建筑、机械、电化学和石油化工等领域。
多孔材料的制备方法多种多样，主要有CVD法，水热法，溶胶-凝胶法，发泡法、3D打印法，模板法等。其中，冰模板法是以水为模板溶剂，通过水结冰对溶质或分散质的挤压和组装，以及后续去除模板的真空干燥过程，制备多孔材料的一种方法。当对体系实施定向冷冻时，冰沿某一方向定向生长，可获得具有取向结构的多孔材料。
冰模板法由于采用水为模板剂，具有制备工艺简单，环境友好等优点。近年来，人们利用定向冰模板法成功制备了多类具有取向结构的多孔材料。Deville等人(S.Deville,E.Saiz,A.P.Tomsia,Biomaterials 2006,27,5480.)成功制备了羟基磷灰石的支架材料，取向结构的存在使得这种材料具有比其他结构更高的压缩强度。Wicklein等人(B.Wicklein,A.Kocjan,G.Salazar-Alvarez,F.Carosio,G.Camino,M.Antonietti,L.Bergstrom,Nat.Nanotechnol.2014,10,27791)利用定向冰模板冷冻法制备的石墨烯/纤维素复合支架材料因为取向结构而具有更好的隔热和阻燃性能。
传统冰模板法由于以水为模板溶剂，原材料应易溶于水或易分散于水中。对于不溶于水的合成树脂及其单体，其多孔材料的制备，并未见报道；另外，由于亲水性高及强度低的原因，冰冻结束后，为避免水的表面张力使孔道结构坍缩，需要对冰冻产物进行真空冷冻干燥，该过程也增加了冰模板法制备多孔材料的成本。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有取向孔结构的多孔树脂纤维的制备方法，通过结合定向冷冻、乳液纺丝及冰冻聚合，得到的多孔树脂纤维的孔结构具有取向性，同时制备过程中可以避免真空冷冻干燥。
本发明所提供的技术方案为：
一种具有取向孔结构的多孔树脂纤维的制备方法，包括如下步骤：
1)待聚合乳液进行乳液纺丝，纺丝时进行定向冷冻，并对冰冻纤维进行收集；所述待聚合乳液包括树脂单体、自由基聚合引发剂、反应型乳化剂和增稠剂，或者所述待聚合乳液包括预聚体、自由基聚合引发剂、反应型乳化剂和增稠剂，或者所述待聚合乳液包括自乳化预聚体、自由基聚合引发剂和增稠剂；
2)冰冻纤维在低温环境中进行聚合反应；
3)冰冻纤维解冻并烘干，得到具有取向孔结构的多孔树脂纤维。
本发明中的待聚合乳液的配制方法：将所有组分混合均匀，例如树脂单体或者预聚体中加入自由基聚合引发剂、反应型乳化剂和增稠剂，混合均匀配制待聚合乳液；或者，自乳化预聚体中加入自由基聚合引发剂和增稠剂，混合均匀配制待聚合乳液。如果还有优选别的组分，也可以将其加入其中进行混合均匀，例如交联剂等。
本发明中采用定向冷冻和乳液纺丝制备具有取向孔结构的多孔树脂纤维。当待聚合乳液从挤出泵中挤出后，由于温度梯度的影响，冰晶的成核和生长在挤出方向上都得到了取向，形成取向孔结构。同时，乳液颗粒被冰晶所排挤、压缩在冰晶之间的空隙之中。待冷冻完全后，液态乳液颗粒之间由于发生聚合反应而形成固态整体。而后再通过解冻、干燥除去冰晶，就得到了以冰晶为模板的，具有取向孔结构的多孔树脂纤维。
作为优选，按重量份数计，所述待聚合乳液包括：10～30份树脂单体或预聚体、1～5份自由基聚合引发剂、1～10份反应型乳化剂和1～10份增稠剂。
作为优选，按重量份数计，所述待聚合乳液包括：5～40份自乳化预聚体、1～5份自由基聚合引发剂和1～10份增稠剂。
本发明中树脂单体为可以发生自由基聚合反应的树脂单体。作为优选，所述步骤1)中树脂单体选自苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯中的一种或几种。
作为优选，所述预聚体选自环氧丙烯酸酯预聚体或丙烯酸脂化聚碳酸酯预聚体。
作为优选，所述自乳化预聚体选自水性聚氨酯丙烯酸酯或水性环氧丙烯酸酯。
本发明中增稠剂主要是为了使乳液增稠变粘，使得待聚合乳液能够进行乳液纺丝。作为优选，所述增稠剂选自纳米粘土或羟丙基纤维素钠。
本发明中反应型乳化剂可以乳化树脂单体或预聚体，并能在特定条件下与树脂单体或预聚体发生共聚反应的乳化剂，特定条件例如紫外光照射和高能辐射。反应型乳化剂可以选自日本ADEKA公司乳化剂ER系列(如ER-10)、SR系列(如SR-10)、NE系列(如NE-10)、SE系列(如SE-10N)、COPS-2(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠)、HE-1012(厚洹化学)。作为优选，所述反应型乳化剂选自ER-10、SR-10、NE-10、SE-10N、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、HE-1012中的一种或几种。
本发明中自由基聚合引发剂包括有机过氧化物引发剂、无机过氧化物引发剂、偶氮类引发剂、氧化还原引发剂及其它类型的光引发剂。作为优选，所述步骤1)中自由基聚合引发剂选自过氧化苯甲酰与N,N-二甲基苯甲酰胺、叔丁基过氧化氢与三辛烷基叔胺、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基环已基苯基酮或者2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮。
作为优选，所述步骤1)中待聚合乳液还包括交联剂；所述交联剂选自乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、二异氰酸酯、N,N-亚甲基双丙烯酰胺中的一种或几种。
作为优选，所述步骤1)中定向冷冻具体包括：待聚合乳液从挤出泵中挤出后，穿过低温铜环，进行定向冷冻；所述低温铜环的温度为-100～0℃。在传统的定向冷冻的基础上，与乳液纺丝相结合，当待聚合乳液从挤出泵中挤出后，穿过低温铜环，在低温铜环的垂直方向上具有温度梯度，当降温至低于溶剂的结晶温度时，溶剂开始结晶，最终原料被冰晶所排挤、压缩在冰晶之间的空隙之中，上述温度使得冰晶易于形成模板。冷冻温度对形成的取向多孔结构具有影响。温度越低，温度梯度越大，冰晶生长速度越快，形成的多孔结构的孔径越小。温度越高，温度梯度越小，冰晶生长速度越慢，形成的多孔结构的孔径越大。
作为优选，所述步骤2)中低温环境的温度为-40～-10℃。进一步优选为-20℃。
作为优选，所述自乳化预聚体为水性聚氨酯丙烯酸酯，所述自由基聚合引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，所述步骤3)中聚合反应在紫外光照射下进行。
作为优选，所述步骤3)中烘干是指在30-60℃下真空或常压烘干。由于树脂纤维亲水性小，强度高，在冰冻结束后不需要真空冷冻干燥，仅需要解冻后30-60℃下真空或常压烘干即可，不会导致孔道结构的坍缩。
本发明提供一种如上述的制备方法制备得到的具有取向孔结构的多孔树脂纤维。
本发明提供一种如上述的具有取向孔结构的多孔树脂纤维作为隔热材料的应用。
本发明提供一种如上述的具有取向孔结构的多孔树脂纤维作为吸音材料的应用。
同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
(1)本发明的制备方法通过调节定向冷冻的温度，可以制备得到不同孔径的多孔树脂纤维，纤维多孔结构的孔径、孔隙率与孔形貌也可大范围调节；此外制备方法简单，可连续大规模制备，适合工业放大应用。
(2)本发明的制备方法通过对乳液进行冰冻聚合，提高了聚合产物的强度，使冰冻产物可直接解冻干燥，免除真空冷冻干燥。
(3)本发明的制备方法制备得到的多孔树脂纤维，具有取向孔结构，可作为隔热材料应用于隔热保温领域和隔音领域。
附图说明
图1为本发明定向冷冻-乳液纺丝过程的装置示意图；
图2为实施例1制备的多孔树脂纤维的SEM图；
图3为实施例8制备的多孔树脂纤维的SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例中所用的定向冷冻-乳液纺丝的装置示意图如图1所示，其中顶部具有挤出装置1，中间乳液通过低温铜环2，铜环2与冷源连接(未给出)，底部为电机收集装置3。图1右侧为乳液经过冷冻-乳液纺丝后的放大示意图。
实施例1
(1)将0.15g过氧化苯甲酰溶于6ml甲基丙烯酸甲酯中，均匀混合。将0.7g ER-10溶解于14ml去离子水中使其混合均匀，配成质量分数为5％ER-10溶液。将上述甲基丙烯酸甲酯混合液与ER-10溶液混合均匀，配成体积分数为30％甲基丙烯酸甲酯乳液。
向上述乳液加入1.2g交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯，并混合均匀。将0.8g纳米粘土加入上述甲基丙烯酸甲酯乳液中，并混合均匀。向上述乳液中加入70μl N,N-二甲基苯甲酰胺混合均匀后，离心除气泡。
(2)将上述乳液置于注射器中，通过挤出泵挤出乳液，铜环置于低温反应浴(-100℃)中，乳液穿过铜环进行冷冻-纺丝过程，并将冷冻后的纤维用电机收集。
(3)将收集到的纤维放置于-20℃冰箱，放置24h。
(4)将步骤(3)得到的冷冻纤维置于45℃真空烘箱3h烘干，得到多孔树脂纤维，如图2所示，具有取向孔结构。并进行热导率测试，热导率为61.3mW/(m*K)。
(5)将纤维编织成织物，多孔纤维编织成的5mm厚织物，进行吸音系数测试，在128-4000Hz频率范围内，平均吸音系数为0.46。
实施例2
(1)将0.15g过氧化苯甲酰溶于6ml甲基丙烯酸甲酯中，均匀混合。将0.7g ER-10溶解于14ml去离子水中使其混合均匀，配成质量分数为5％ER-10溶液。将上述甲基丙烯酸甲酯混合液与ER-10溶液混合均匀，配成体积分数为30％甲基丙烯酸甲酯乳液。
向上述乳液加入1.2g交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯，并混合均匀。将0.8g纳米粘土加入上述甲基丙烯酸甲酯乳液中，并混合均匀。向上述乳液中加入70μl N,N-二甲基苯甲酰胺混合均匀后，离心除气泡。
(2)将上述乳液置于注射器中，通过挤出泵挤出乳液，铜环置于低温反应浴(-100℃)中，乳液穿过铜环进行冷冻-纺丝过程，并将冷冻后的纤维用电机收集。
(3)将收集到的纤维放置于-20℃冰箱，放置24h。
(4)将步骤(3)得到的冷冻纤维置于55℃烘箱常压8h烘干，得到多孔树脂纤维，具有取向孔结构。并进行热导率测试，热导率为60.3mW/(m*K)。
(5)将纤维编织成织物，多孔纤维编织成的5mm厚织物，进行吸音系数测试，在128-4000Hz频率范围内，平均吸音系数为0.44。
实施例3
(1)将0.10g过氧化苯甲酰溶于4ml甲基丙烯酸甲酯中，均匀混合。将0.8g ER-10溶解于16ml去离子水中使其混合均匀，配成质量分数为5％的ER-10溶液。将上述甲基丙烯酸甲酯混合液与ER-10溶液混合均匀，配成体积分数为20％甲基丙烯酸甲酯乳液。
向上述乳液加入0.8g交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯，并混合均匀。将0.53g纳米粘土加入上述甲基丙烯酸甲酯乳液中，并混合均匀。向上述乳液中加入50μl N,N-二甲基苯甲酰胺混合均匀后，离心除气泡。
(2)将上述乳液置于注射器中，通过挤出泵挤出乳液，铜环置于低温反应浴(-100℃)中，乳液穿过铜环进行冷冻-纺丝过程，并将冷冻后的纤维用电机收集。
(3)将收集到的纤维放置于-20℃冰箱，放置24h。
(4)将步骤(3)得到的冷冻纤维置于45℃真空烘箱3h烘干，得到多孔树脂纤维，具有取向孔结构，并进行热导率测试，热导率为56.7mW/(m*K)。
(5)将纤维编织成织物，多孔纤维编织成的5mm厚织物，进行吸音系数测试，在128-4000Hz频率范围内，平均吸音系数为0.51。
实施例4
(1)将0.10g叔丁基过氧化氢溶于4ml甲基丙烯酸甲酯中，均匀混合。将0.8g ER-10溶解于16ml去离子水中使其混合均匀，配成质量分数为5％的ER-10溶液。将上述甲基丙烯酸甲酯混合液与ER-10溶液混合均匀，配成体积分数为20％甲基丙烯酸甲酯乳液。
向上述乳液加入0.8g交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯，并混合均匀。将0.53g纳米粘土加入上述甲基丙烯酸甲酯乳液中，并混合均匀。向上述乳液中加入50μl三辛烷基叔胺混合均匀后，离心除气泡。
(2)将上述乳液置于注射器中，通过挤出泵挤出乳液，铜环置于低温反应浴(-100℃)中，乳液穿过铜环进行冷冻-纺丝过程，并将冷冻后的纤维用电机收集。
(3)将收集到的纤维放置于-20℃冰箱，放置24h。
(4)将步骤(3)得到的冷冻纤维置于45℃真空烘箱3h烘干，得到多孔树脂纤维，具有取向孔结构，并进行热导率测试，热导率为60.2mW/(m*K)。
(5)将纤维编织成织物，多孔纤维编织成的5mm厚织物，进行吸音系数测试，在128-4000Hz频率范围内，平均吸音系数为0.44。
实施例5
(1)将0.10g过氧化苯甲酰溶于4ml甲基丙烯酸甲酯中，均匀混合。将0.8g ER-10溶解于16ml去离子水中使其混合均匀，配成质量分数为5％的NE-10溶液。将上述甲基丙烯酸甲酯混合液与ER-10溶液混合均匀，配成体积分数为20％甲基丙烯酸甲酯乳液。
向上述乳液加入0.8g交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯，并混合均匀。将0.53g纳米粘土加入上述甲基丙烯酸甲酯乳液中，并混合均匀。向上述乳液中加入50μl N,N-二甲基苯甲酰胺混合均匀后，离心除气泡。
(2)将上述乳液置于注射器中，通过挤出泵挤出乳液，铜环置于低温反应浴(-100℃)中，乳液穿过铜环进行冷冻-纺丝过程，并将冷冻后的纤维用电机收集。
(3)将收集到的纤维放置于-20℃冰箱，放置24h。
(4)将步骤(3)得到的冷冻纤维置于45℃真空烘箱3h烘干，得到多孔树脂纤维，具有取向孔结构，并进行热导率测试，热导率为57.7mW/(m*K)。
(5)将纤维编织成织物，多孔纤维编织成的5mm厚织物，进行吸音系数测试，在128-4000Hz频率范围内，平均吸音系数为0.50。
实施例6
(1)将0.10g过氧化苯甲酰溶于4ml甲基丙烯酸甲酯中，均匀混合。将0.8g ER-10溶解于16ml去离子水中使其混合均匀，配成质量分数为5％的ER-10溶液。将上述甲基丙烯酸甲酯混合液与ER-10溶液混合均匀，配成体积分数为20％甲基丙烯酸甲酯乳液。
向上述乳液加入0.8g交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯，并混合均匀。将0.5g羟丙基纤维素钠加入上述甲基丙烯酸甲酯乳液中，并混合均匀。向上述乳液中加入50μl N,N-二甲基苯甲酰胺混合均匀后，离心除气泡。
(2)将上述乳液置于注射器中，通过挤出泵挤出乳液，铜环置于低温反应浴(-100℃)中，乳液穿过铜环进行冷冻-纺丝过程，并将冷冻后的纤维用电机收集。
(3)将收集到的纤维放置于-20℃冰箱，放置24h。
(4)将步骤(3)得到的冷冻纤维置于45℃真空烘箱3h烘干，得到多孔树脂纤维，具有取向孔结构，并进行热导率测试，热导率为55.3mW/(m*K)。
(5)将纤维编织成织物，多孔纤维编织成的5mm厚织物，进行吸音系数测试，在128-4000Hz频率范围内，平均吸音系数为0.48。
实施例7
(1)将0.10g过氧化苯甲酰溶于4ml甲基丙烯酸甲酯中，均匀混合。将0.8g ER-10溶解于16ml去离子水中使其混合均匀，配成质量分数为5％的ER-10溶液。将上述甲基丙烯酸甲酯混合液与ER-10溶液混合均匀，配成体积分数为20％甲基丙烯酸甲酯乳液。
向上述乳液加入0.8g交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯，并混合均匀。将0.53g纳米粘土加入上述甲基丙烯酸甲酯乳液中，并混合均匀。向上述乳液中加入50μl N,N-二甲基苯甲酰胺混合均匀后，离心除气泡。
(2)将上述乳液置于注射器中，通过挤出泵挤出乳液，铜环置于低温反应浴(-60℃)中，乳液穿过铜环进行冷冻-纺丝过程，并将冷冻后的纤维用电机收集。
(3)将收集到的纤维放置于-20℃冰箱，放置24h。
(4)将步骤(3)得到的冷冻纤维置于45℃真空烘箱3h烘干，得到多孔树脂纤维，具有取向孔结构，并进行热导率测试，热导率为51.2mW/(m*K)。
(5)将纤维编织成织物，多孔纤维编织成的5mm厚织物，进行吸音系数测试，在128-4000Hz频率范围内，平均吸音系数为0.49。
实施例8
(1)取5ml水性聚氨酯丙烯酸酯乳液(质量分数40％)，加入15ml去离子水，稀释成质量分数为10％的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液，混合均匀。
将0.2g 2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮溶于20ml水性聚氨酯丙烯酸酯乳液(10％)中，混合均匀。向上述乳液加入0.4g乙二醇二甲基丙烯酸酯，并混合均匀。将0.8纳米粘土加入上述乳液中实现增稠，混合均匀后，离心除气泡。
(2)将上述乳液置于注射器中，通过挤出泵挤出乳液，铜环置于低温反应浴(-100℃)中，乳液穿过铜环进行冷冻-纺丝过程，并将冷冻后的纤维用电机收集。
(3)将收集到的纤维放置于-20℃冰箱，并以紫外光照射7h。
(4)将步骤(3)得到的冷冻纤维置于45℃真空烘箱3h烘干，得到多孔树脂纤维，如图3所示，具有取向孔结构。并进行热导率测试，热导率为45.8mW/(m*K)。
(5)将纤维编织成织物，多孔纤维编织成的5mm厚织物，进行吸音系数测试，在128-4000Hz频率范围内，平均吸音系数为0.55。
实施例9
(1)取5ml水性聚氨酯丙烯酸酯乳液(质量分数40％)，加入15ml去离子水，稀释成质量分数为10％的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液，混合均匀。
将0.2g 1-羟基环已基苯基酮溶于20ml水性聚氨酯丙烯酸酯乳液(10％)中，混合均匀。向上述乳液加入0.4g乙二醇二甲基丙烯酸酯，并混合均匀。将0.8纳米粘土加入上述乳液中实现增稠，混合均匀后，离心除气泡。
(2)将上述乳液置于注射器中，通过挤出泵挤出乳液，铜环置于低温反应浴(-100℃)中，乳液穿过铜环进行冷冻-纺丝过程，并将冷冻后的纤维用电机收集。
(3)将收集到的纤维放置于-20℃冰箱，并以紫外光照射7h。
(4)将步骤(3)得到的冷冻纤维置于45℃真空烘箱3h烘干，得到多孔树脂纤维，具有取向孔结构，进行热导率测试，热导率为47.3mW/(m*K)。
(5)将纤维编织成织物，多孔纤维编织成的5mm厚织物，进行吸音系数测试，在128-4000Hz频率范围内，平均吸音系数为0.53。
实施例10
(1)取5ml水性聚氨酯丙烯酸酯乳液(质量分数40％)，加入15ml去离子水，稀释成质量分数为10％的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液，混合均匀。
将0.2g 2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮溶于20ml水性聚氨酯丙烯酸酯乳液(10％)中，混合均匀。向上述乳液加入0.4g乙二醇二甲基丙烯酸酯，并混合均匀。将0.8羟丙基纤维素钠加入上述乳液中实现增稠，混合均匀后，离心除气泡。
(2)将上述乳液置于注射器中，通过挤出泵挤出乳液，铜环置于低温反应浴(-100℃)中，乳液穿过铜环进行冷冻-纺丝过程，并将冷冻后的纤维用电机收集。
(3)将收集到的纤维放置于-20℃冰箱，并以紫外光照射7h。
(4)将步骤(3)得到的冷冻纤维置于45℃真空烘箱3h烘干，得到多孔树脂纤维，具有取向孔结构，进行热导率测试，热导率为46.2mW/(m*K)。
(5)将纤维编织成织物，多孔纤维编织成的5mm厚织物，进行吸音系数测试，在128-4000Hz频率范围内，平均吸音系数为0.48。
实施例11
(1)取5ml水性聚氨酯丙烯酸酯乳液(质量分数40％)，加入15ml去离子水，稀释成质量分数为10％的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液，混合均匀。
将0.2g 2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮溶于20ml水性聚氨酯丙烯酸酯乳液(10％)中，混合均匀。向上述乳液加入0.4g N,N-亚甲基双丙烯酰胺，并混合均匀。将0.8纳米粘土加入上述乳液中实现增稠，混合均匀后，离心除气泡。
(2)将上述乳液置于注射器中，通过挤出泵挤出乳液，铜环置于低温反应浴(-100℃)中，乳液穿过铜环进行冷冻-纺丝过程，并将冷冻后的纤维用电机收集。
(3)将收集到的纤维放置于-20℃冰箱，并以紫外光照射7h。
(4)将步骤(3)得到的冷冻纤维置于45℃真空烘箱3h烘干，得到多孔树脂纤维，具有取向孔结构，进行热导率测试，热导率为45.9mW/(m*K)。
(5)将纤维编织成织物，多孔纤维编织成的5mm厚织物，进行吸音系数测试，在128-4000Hz频率范围内，平均吸音系数为0.54。
实施例12
(1)将0.15g过氧化苯甲酰溶于6ml丙烯酸丁酯中，均匀混合。将0.7gER-10溶解于14ml去离子水中使其混合均匀，配成质量分数为5wt％ER-10溶液。将上述丙烯酸丁酯混合液与ER-10溶液混合均匀，配成体积分数为30％丙烯酸丁酯乳液。
向上述乳液加入1.2g交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯，并混合均匀。将0.8g纳米粘土加入上述丙烯酸丁酯乳液中，并混合均匀。向上述乳液中加入70μlN,N-二甲基苯甲酰胺混合均匀后，离心除气泡。
(2)将上述乳液置于注射器中，通过挤出泵挤出乳液，铜环置于低温反应浴(-100℃)中，乳液穿过铜环进行冷冻-纺丝过程，并将冷冻后的纤维用电机收集。
(3)将收集到的纤维放置于-20℃冰箱，放置24h。
(4)将步骤(3)得到的冷冻纤维置于45℃真空烘箱3h烘干，得到多孔树脂纤维，具有取向孔结构。并进行热导率测试，热导率为61.7mW/(m*K)。
(5)将纤维编织成织物，多孔纤维编织成的5mm厚织物，进行吸音系数测试，在128-4000Hz频率范围内，平均吸音系数为0.48。
实施例13
(1)将3ml甲基丙烯酸甲酯与3ml丙烯酸丁酯混合均匀。将0.15g过氧化苯甲酰溶于6ml上述混合液中，均匀混合。将0.7g ER-10溶解于14ml去离子水中使其混合均匀，配成质量分数为5wt％ER-10溶液。将上述甲基丙烯酸甲酯混合液与ER-10溶液混合均匀，配成体积分数为30％甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯混合乳液。
向上述乳液加入1.2g交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯，并混合均匀。将0.8g纳米粘土加入上述甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯混合乳液中，并混合均匀。向上述乳液中加入70μlN,N-二甲基苯甲酰胺混合均匀后，离心除气泡。
(2)将上述乳液置于注射器中，通过挤出泵挤出乳液，铜环置于低温反应浴(-100℃)中，乳液穿过铜环进行冷冻-纺丝过程，并将冷冻后的纤维用电机收集。
(3)将收集到的纤维放置于-20℃冰箱，放置24h。
(4)将步骤(3)得到的冷冻纤维置于45℃真空烘箱3h烘干，得到多孔树脂纤维，具有取向孔结构，进行热导率测试，热导率为50.3mW/(m*K)。
(5)将纤维编织成织物，多孔纤维编织成的5mm厚织物，进行吸音系数测试，在128-4000Hz频率范围内，平均吸音系数为0.40。
实施例14
(1)将0.15g过氧化苯甲酰溶于6ml甲基丙烯酸乙酯中，均匀混合。将0.7g ER-10溶解于14ml去离子水中使其混合均匀，配成质量分数为5wt％ER-10溶液。将上述甲基丙烯酸乙酯混合液与ER-10溶液混合均匀，配成体积分数为30％甲基丙烯酸乙酯乳液。
向上述乳液加入1.2g交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯，并混合均匀。将0.8g纳米粘土加入上述甲基丙烯酸乙酯乳液中，并混合均匀。向上述乳液中加入70μl N,N-二甲基苯甲酰胺混合均匀后，离心除气泡。
(2)将上述乳液置于注射器中，通过挤出泵挤出乳液，铜环置于低温反应浴(-100℃)中，乳液穿过铜环进行冷冻-纺丝过程，并将冷冻后的纤维用电机收集。
(3)将收集到的纤维放置于-20℃冰箱，放置24h。
(4)将步骤(3)得到的冷冻纤维置于45℃真空烘箱3h烘干，得到多孔树脂纤维，具有取向孔结构，进行热导率测试，热导率为60.9mW/(m*K)。
(5)将纤维编织成织物，多孔纤维编织成的5mm厚织物，进行吸音系数测试，在128-4000Hz频率范围内，平均吸音系数为0.47。

Claims (10)

1.一种具有取向孔结构的多孔树脂纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)待聚合乳液进行乳液纺丝，纺丝时进行定向冷冻，并对冰冻纤维进行收集；所述待聚合乳液包括树脂单体、自由基聚合引发剂、反应型乳化剂和增稠剂，或者所述待聚合乳液包括预聚体、自由基聚合引发剂、反应型乳化剂和增稠剂，或者所述待聚合乳液包括自乳化预聚体、自由基聚合引发剂和增稠剂；
2)冰冻纤维在低温环境中进行聚合反应；
3)冰冻纤维解冻并烘干，得到具有取向孔结构的多孔树脂纤维。
2.根据权利要求1所述的具有取向孔结构的多孔树脂纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中树脂单体选自苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯中的一种或几种；所述预聚体选自环氧丙烯酸酯预聚体或丙烯酸脂化聚碳酸酯预聚体；所述自乳化预聚体选自水性聚氨酯丙烯酸酯或水性环氧丙烯酸酯；所述增稠剂选自纳米粘土或羟丙基纤维素钠；所述反应型乳化剂选自ER-10、SR-10、NE-10、SE-10N、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、HE-1012中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的具有取向孔结构的多孔树脂纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中自由基聚合引发剂选自过氧化苯甲酰与N,N-二甲基苯甲酰胺、叔丁基过氧化氢与三辛烷基叔胺、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基环已基苯基酮或者2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮。
4.根据权利要求1所述的具有取向孔结构的多孔树脂纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中待聚合乳液还包括交联剂；所述交联剂选自乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、二异氰酸酯、N,N-亚甲基双丙烯酰胺中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的具有取向孔结构的多孔树脂纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中定向冷冻具体包括：待聚合乳液从挤出泵中挤出后，穿过低温铜环，进行定向冷冻；所述低温铜环的温度为-100～0℃。
6.根据权利要求1所述的具有取向孔结构的多孔树脂纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中低温环境的温度为-40～-10℃。
7.根据权利要求1所述的具有取向孔结构的多孔树脂纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中烘干是指在30-60℃下真空或常压烘干。
8.一种如权利要求1～7任一所述的制备方法制备得到的具有取向孔结构的多孔树脂纤维。
9.一种如权利要求8所述的具有取向孔结构的多孔树脂纤维作为隔热材料的应用。
10.一种如权利要求8所述的具有取向孔结构的多孔树脂纤维作为吸音材料的应用。
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