CN116043362B - 一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维及其制备方法，制备方法为：将基体相聚合物和分散相聚合物混合得到混合物后进行熔融共混纺丝，通过控制基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类和纺丝温度控制分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力不低于0.5×10‑3N/m，制得具有表面凹凸结构的聚合物纤维；本发明的产品由纤维本体以及分布在纤维本体表面的凸起或凹槽构成，凸起为相对于纤维本体表面凸出的部分，凹槽为相对于纤维本体表面凹陷的部分。本发明的方法简单，无需后处理即可在纤维表面形成凹凸结构，且凹凸结构的形貌容易调整。
Description
技术领域
本发明属于纺丝技术领域，涉及一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维及其制备方法。
背景技术
纤维表面改性的方法可简单分为化学法和物理法。化学法中包括溶液刻蚀、植物纤维纤维脱胶处理等，但这些方法存在着如损伤大、可控性差、需进一步处理问题及对环境不友好等问题。物理法中包括等离子体处理、高能辐射处理、异形纤维和共混改性等。其中等离子体处理、高能辐射处理等方法存在着工艺和控制比较复杂、对设备要求高、难以规模化工业化连续化的问题。采用异形喷丝板又只能纺制一定规格的异形纤维，无法对纤维的表面结构进行调控。而共混法因其方法简单，可以实现连续、规模、准确调控等优点，受到大家的广泛关注。文献(Surface Structured Polymer Blend Fibers and TheirApplication in Fiber Reinforced Composite.)公开了一种在聚丙烯/聚苯乙烯共混纤维中获得表面凹槽和凹凸结构的方法，但该方法仅在40m/min低速条件下挤出和水浴冷却，而且需要通过溶剂刻蚀才能获得清晰的表面结构，工艺繁琐。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维及其制备方法。本发明在不需要任何后处理的情况下，在纺丝成形过程中直接通过控制基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类和纺丝温度控制分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力达到特定值制得具有表面凹凸结构的聚合物纤维，同时通过调控拉伸比、拉伸温度、纺丝速度、喷丝孔孔径等调控聚合物纤维表面凹凸结构的形状和尺寸。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，将基体相聚合物和分散相聚合物混合得到混合物后进行熔融共混纺丝，通过控制基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类和纺丝温度控制分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力不低于0.5×10-3N/m，制得具有表面凹凸结构的聚合物纤维；
共混体系的界面张力通过实验方法测得，界面张力的测量方法结合嵌入纤维回缩法和形变液滴回缩法，通过观测嵌入纤维形状的回缩过程，利用小形变模型拟合，获得界面张力的数值，并通过测量不同分子量及分布和不同温度的界面张力，建立界面张力与温度、分子量及其分布的数据模型，用以研究更广泛温度和分子量及其分布范围内的界面张力；
具有表面凹凸结构的聚合物纤维由纤维本体以及分布在纤维本体表面的凸起或凹槽构成，凸起为相对于纤维本体表面凸出的部分，凹槽为相对于纤维本体表面凹陷的部分。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，通过调整常数a的取值并控制常数C<1调整凸起的类型和长径比，凸起的类型包括球状凸起、椭球状凸起、短微纤状凸起和长微纤状凸起，凸起的长径比为凸起在纤维轴向上的长度与凸起在纤维横向上的长度的比值，取值范围为1～∞；
常数a的计算公式如下：
式中，ηm为基体相聚合物的粘度，单位为Pa·s；为应力应变速率，单位为s-1；Dd为聚合物共混物在流入喷丝孔前分散相聚合物的初始直径，单位为m；Γ为分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力，单位为N/m；p为分散相聚合物的粘度和基体相聚合物的粘度的比值；聚合物粘度由毛细管流变仪测量得到，利用毛细管流变仪入口区收敛流场流动的压力降ΔP0计算熔体在拉伸流场中的粘度；
常数C的计算公式如下：
Wa＝γd+γm-Γ；
式中，F为熔融共混纺丝时纤维所受的拉伸应力，单位为N，F由在线张力仪测得；D为分散相的直径(当其形状为非标准的圆时，此处的直径为当量直径)，单位为m；A为具有表面凹凸结构的聚合物纤维的横截面积，单位为m2；Wa为基体相聚合物与分散相聚合物之间的界面结合功，单位为N/m；γd和γm分别为分散相聚合物和基体相聚合物的表面能，可通过手册查阅，单位为N/m，Wa还可通过实验测量获得；
常数a的取值区间为(0,0.1]时，凸起的类型为球状凸起，凸起的长径比为1；常数a的取值区间为(0.1,1]时，凸起的类型为球状和椭球状凸起，凸起的长径比为1～10；常数a的取值区间为(1,4]时，凸起的类型为短微纤状凸起，凸起的长径比为3～100；常数a的取值区间为(4,∞)时，凸起的类型为长微纤状凸起，凸起的长径比为10～∞；短微纤状凸起的长径比与长微纤状凸起的长径比的数值范围存在部分重叠的原因是熔融共混体系为分散相多分布，尺寸多分散的体系。
如上所述的一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，常数a的取值是通过调节基体相聚合物的种类和分子量及其分布、分散相聚合物的种类和分子量及其分布、熔体的速度、纺丝温度、拉伸温度和纺丝速度来实现控制的；其中，基体相聚合物的种类和分子量及其分布、纺丝温度和决定ηm的取值，熔体的挤出速度和纺丝温度决定挤出过程中的取值，拉伸温度和纺丝速度决定在拉伸过程中/>的取值，纺丝温度、基体相聚合物的种类和分散相聚合物的种类共同决定Γ的取值，基体相和分散相聚合物的种类和分子量及其分布决定p的取值，/>ηm、Γ共同决定Dd的取值，此值的取值一般通过实际测量获得；本发明中纤维的加工工艺包括POY工艺和FDY工艺，由于POY工艺不含拉伸工序，因此当加工工艺为POY工艺时，常数a的取值是通过调节基体相聚合物的种类和分子量及其分布、分散相聚合物的种类和分子量及其分布、熔体的速度、纺丝温度和纺丝速度来实现控制的，纺丝速度决定在拉伸过程中/>的取值。
如上所述的一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，通过控制常数a>4、常数C≥1并调整常数C的取值调整凹槽的长径比，凹槽的长径比为凹槽在纤维轴向上的长度与凹槽在纤维横向上的长度(其值取决于纤维对应轴向位置分散相的尺寸)的比值，取值范围为1～∞；
常数C的取值区间为[1,5]时，凹槽的长径比为1～20；常数C的取值区间为(5,50]时，凹槽的长径比为20～∞。
如上所述的一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，常数C的取值是通过调节拉伸比、拉伸温度、纺丝速度、基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类、纺丝温度和喷丝孔孔径来实现控制的；其中，拉伸比、拉伸温度和纺丝速度共同决定F的取值，拉伸比、纺丝速度、基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类、纺丝温度和喷丝孔孔径共同决定D和A的取值，不同纺程位置的A值和D值可通过实验测量获得，D值也可基于共混物熔体出喷丝孔后的初始值，再基于仿射形变模型计算预测，基体相和分散相聚合物的种类、纺丝温度、拉伸温度共同决定Wa的取值。
如上所述的一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，混合物中分散相聚合物的含量的取值范围为10～50wt％；
基体相聚合物为聚酯、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯或聚氨酯，在所述纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)的取值范围为50～1000Pa·s；
基体相聚合物的数均分子量的取值范围为15000～300000，分子量分布指数的取值范围为1～5；
分散相聚合物为PP均聚物、PP共聚物、PS、PA6、PA66、PA610、PA11或PTT，在所述纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)的取值范围为60～4000Pa·s；零切粘度通过旋转流变仪测得的流变曲线，结合三参数Bird-Carreau-Yasuda模型回归测得；
分散相聚合物的数均分子量的取值范围为1000～300000，分子量分布指数的取值范围为1～5；
分散相聚合物的粘度和基体相聚合物的粘度的比值的取值范围为0.01～20；
熔体挤出的速度的取值范围为2.5×10-11～1.5×10-8m3/s；
纺丝温度的取值范围为200～310℃；
拉伸温度的取值范围为60～160℃；
纺丝速度的取值范围为10m/min以上；
拉伸比的取值范围为2～5；
喷丝孔孔径的取值范围为0.2×10-3～0.3×10-3m；
上述参数会影响常数a和常数C的计算公式中一些参数的取值，进而影响常数a和常数C的取值，例如上述参数导致聚合物共混物在流入喷丝孔前分散相聚合物的初始直径Dd的取值范围为0.01×10-6～10×10-6m，上述参数导致具有表面凹凸结构的聚合物纤维的横截面积为特定值A(因为上述参数导致了纤维直径的取值范围为10×10-6～3000×10- 6m)，上述参数导致分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力Γ的取值范围为0.7×10-3～7.6×10-3N/m，上述参数导致基体相聚合物与分散相聚合物之间的界面结合功Wa的取值范围为1～20×10-2N/m，上述参数导致应力应变速率的取值范围为0～20000s-1。
本发明还提供了一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维，采用如上任一项所述的制备方法制得；具有表面凹凸结构的聚合物纤维由纤维本体以及分布在纤维本体表面的凸起或凹槽构成，凸起为相对于纤维本体表面凸出的部分，凹槽为相对于纤维本体表面凹陷的部分。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维，凸起的直径为0.1×10-7～2×10-6m。
如上所述的一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维，凹槽的宽度为0.01×10-6～1×10-6m。
本发明的原理如下：
本发明利用熔融共混纺丝的方法，在基体相聚合物中引入不相容的分散相聚合物，利用相分离和界面分离导致的形貌涨落，制备具有表面凹凸结构的聚合物纤维，基于对聚合物种类、纺丝速度、纺丝温度等原料和加工参数的调节，实现对分散相所受粘性力、界面张力、拉伸应力和界面结合力的控制，最终实现对表面凹凸结构的调控。
其中，纤维表面凹凸结构的产生，需要在满足界面张力在0.5×10-3N/m以上，才能发生较明显的相分离，界面张力值越大，相分离越明显，是分散相的调节提供必要条件。通过调整常数a的数值调节分散相所受粘性力和界面张力，常数a>0.1以上时，分散相所受粘性力相对界面张力占主导，发生形变形成椭球、微纤形状，a值越大，形变越大，越易形成微纤状；常数a在0.1及其以下时，分散相所受界面张力相对粘性力占主导，分散相不发生形变，保持球形。由于界面张力在0.5×10-3N/m以上，分散相和基体发生相分离，根据能量最低原理，分散相界面总是趋于圆形以保持能量最低；同时，由于不同聚合物具有不同的比热容和密度，在冷却过程中，分散相与基体的体积差异较大，在相分离的过程中产生一定的形貌涨落，从而促进表面凹凸结构的形成。在纤维成形过程中，纤维收到轴向的拉伸应力，并传递给基体中的分散相，通过分散相存在与基体树脂之间的界面结合力，因此分散相存在拉伸应力与界面结合力的平衡，可用常数C描述拉伸应力与界面结合力之间的平衡，C在1以上时，分散相所受拉伸应力相比界面结合力占主导，界面会发生分离，C值越大，分离越明显，形成的凹槽越长。
本发明在不需要任何后处理的情况下，在熔融纺丝过程中，通过调节共混相间的界面张力、常数a以及常数C，在聚合物纤维表面构建凹凸结构，并对凹凸结构进行尺寸调控，一步直接制备具有表面凹凸结构的聚合物纤维。
现有技术将两种以上不相容的聚合物熔融共混制备纤维，其是基于“相分离、界面分离”形成凹凸结构的；本发明虽然也是将两种以上不相容的聚合物熔融共混制备纤维，但却是基于“两相之间的界面分离”形成凹槽的；本发明有效解决了现有技术存在的分散相迁移过程较长难以控制、后处理需要采用溶剂会污染环境等问题。
有益效果：
(1)本发明提供了熔融纺丝制备具有表面凹凸结构纤维的数学模型；
(2)本发明利用纺丝条件下，纤维表面区域分散相与基体相之间的界面分离，构筑微纳凹槽结构；
(3)本发明提出的表面凹凸结构聚合物纤维的凸起和凹槽尺寸可调控；
(4)本发明的方法简单，有效解决了现有技术存在的分散相迁移过程较长难以控制、后处理需要采用溶剂会污染环境等问题。
附图说明
图1为对比例1的单组份纯PET聚酯纤维的SEM图；
图2为实施例1的长微纤状凸起结构纤维的SEM图；
图3为实施例2的短凹槽状结构纤维的SEM图；
图4为实施例3的长凹槽状结构纤维的SEM图；
图5为实施例4的长凹槽状结构纤维的SEM图；
图6为实施例5的长凹槽结构纤维的SEM图；
图7为实施例6的短纤维状凸起结构纤维的SEM图；
图8为实施例7的椭球状凸起结构纤维的SEM图；
图9为实施例8的球状凸起结构纤维的SEM图；
图10为实施例9的长凹槽状结构纤维的SEM图；
图11为实施例10的长凹槽状结构纤维的SEM图；
图12为实施例11的长凹槽状结构纤维的SEM图；
图13为实施例12的长凹槽状结构纤维的SEM图；
图14为实施例13的长凹槽状结构纤维的SEM图；
图15为实施例14的长凹槽状结构纤维的SEM图；
图16为实施例15的长凹槽状结构纤维的SEM图；
图17为实施例16的长凹槽状结构纤维的SEM图；
图18为实施例17的短微纤状凸起结构纤维的SEM图；
图19为实施例18的长凹槽状结构纤维的SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
以下各实施例中：
常数a的计算公式如下：
式中，ηm为基体相聚合物的粘度，单位为Pa·s；为应力应变速率，单位为s-1；Dd为聚合物共混物在流入喷丝孔前分散相聚合物的初始直径，单位为m；Γ为分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力，单位为N/m；p为分散相聚合物的粘度和基体相聚合物的粘度的比值；
常数a的取值是通过调节基体相聚合物的种类和分子量及其分布、分散相聚合物的种类和分子量及其分布、熔体挤出的速度、纺丝温度、拉伸温度和纺丝速度来实现控制的；其中，基体相聚合物的种类和分子量及其分布、纺丝温度和决定ηm的取值，熔体的挤出速度和纺丝温度决定挤出过程中/>的取值，拉伸温度和纺丝速度决定在拉伸过程中/>的取值，纺丝温度、基体相聚合物的种类和分散相聚合物的种类共同决定Γ的取值，基体相和分散相聚合物的种类和分子量及其分布决定p的取值，/>ηm、Γ共同决定Dd的取值，此值的取值一般通过实际测量获得；
常数C的计算公式如下：
Wa＝γd+γm-Γ；
式中，F为熔融共混纺丝时纤维所受的拉伸应力，单位为N；D为分散相的直径(当其形状为非标准的圆时，此处的直径为当量直径)，单位为m；A为具有表面凹凸结构的聚合物纤维的横截面积，单位为m2；Wa为基体相聚合物与分散相聚合物之间的界面结合功，单位为N/m；γd和γm分别为分散相聚合物和基体相聚合物的表面能，可通过手册查阅，单位为N/m，Wa还可通过实验测量获得；
常数C的取值是通过调节拉伸比、拉伸温度、纺丝速度、基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类、纺丝温度和喷丝孔孔径来实现控制的；其中，拉伸比、拉伸温度和纺丝速度共同决定F的取值，拉伸比、纺丝速度、基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类、纺丝温度和喷丝孔孔径共同决定D和A的取值，基体相和分散相聚合物的种类、纺丝温度、拉伸温度共同决定Wa的取值。
凸起为相对于纤维本体表面凸出的部分，凹槽为相对于纤维本体表面凹陷的部分。
实施例1
一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备；
基体相聚合物：聚酯，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为50Pa·s，数均分子量为15000，分子量分布指数为2；
分散相聚合物：PP均聚物，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为500Pa·s，分散相聚合物的数均分子量为120000，分子量分布指数为5；
分散相聚合物的粘度和基体相聚合物的粘度的比值为10；
(2)熔融共混纺丝；
将基体相聚合物和分散相聚合物混合得到混合物后，在双螺杆挤出机中共混挤出、造粒，得到平均长×宽为3×3mm的混合物粒子，共混挤出前原料需在100℃的真空烘箱内干燥12小时，以控制水分，共混挤出，后粒子在真空烘箱中80℃去除表面水3小时，140℃预结晶14小时，130℃干燥12小时，原料干燥和预结晶按POY工艺进行熔融共混纺丝，制得具有表面凹凸结构的聚合物纤维；
其中，混合物中分散相聚合物的含量为20wt％；熔体挤出的速度为9.4×10-9m3/s；纺丝温度为290℃；纺丝速度为1000m/min；喷丝孔孔径为0.25×10-3m。
最终制得的具有表面凹凸结构的聚合物纤维如图2所示，由纤维本体以及分布在纤维本体表面的凸起构成；
之所以会形成表面凹凸结构是因为分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力不低于0.5×10-3N/m，分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值取决于基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类和纺丝温度，本实施例中分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值为6.2×10-3N/m；
凸起的类型为长微纤状凸起；凸起的长径比为1000；凸起的直径为0.5×10-7m；本实施例中常数C<1，凸起的类型和长径比取决于常数a的取值，本实施例中常数a的取值为100。
对比例1
一种单组份纯PET聚酯纤维的制备方法，原料同实施例1的基体相聚合物，纺丝工艺参数同实施例1。最终制得的单组份纯PET聚酯纤维的SEM图如图1所示。
实施例2
一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备；
基体相聚合物：聚酯，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为100Pa·s，数均分子量为20000，分子量分布指数为2.5；
分散相聚合物：PA6，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为120Pa·s，分散相聚合物的数均分子量为20000，分子量分布指数为1.5；
分散相聚合物的粘度和基体相聚合物的粘度的比值为1.2；
(2)熔融共混纺丝；
将基体相聚合物和分散相聚合物混合，在双螺杆挤出机中共混挤出、造粒，得到平均长×宽为3×3mm的混合物粒子，共混挤出前原料需在100℃的真空烘箱内干燥12小时，以控制水分，共混挤出，后粒子在真空烘箱中80℃去除表面水3小时，140℃预结晶14小时，130℃干燥12小时，原料干燥和预结晶后按FDY工艺进行熔融共混纺丝，制得具有表面凹凸结构的聚合物纤维；
其中，混合物中分散相聚合物的含量为20wt％；熔体挤出的速度为9.4×10-9m3/s；纺丝温度为290℃；拉伸温度为80℃；热定型温度为160℃；纺丝速度为2800m/min；拉伸比为2；喷丝孔孔径为0.25×10-3m。
最终制得的具有表面凹凸结构的聚合物纤维如图3所示，由纤维本体以及分布在纤维本体表面的凹槽构成；
之所以会形成表面凹凸结构是因为分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力不低于0.5×10-3N/m，分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值取决于基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类和纺丝温度，本实施例中分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值为1.25×10-3N/m；
凹槽的长径比为5；凹槽的宽度为0.1×10-6m；凹槽的长径比取决于常数a和常数C的取值，本实施例中常数a的取值为200，本实施例中常数C的取值为5.1。
实施例3
一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备；
基体相聚合物：聚酯，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为100Pa·s，数均分子量为20000，分子量分布指数为2.5；
分散相聚合物：PA6，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为120Pa·s，分散相聚合物的数均分子量为20000，分子量分布指数为1.5；
分散相聚合物的粘度和基体相聚合物的粘度的比值为1.2；
(2)熔融共混纺丝；
将基体相聚合物和分散相聚合物混合，在双螺杆挤出机中共混挤出、造粒，得到平均长×宽为3×3mm的混合物粒子，共混挤出前原料需在100℃的真空烘箱内干燥12小时，以控制水分，共混挤出，后粒子在真空烘箱中80℃去除表面水3小时，140℃预结晶14小时，130℃干燥12小时，原料干燥和预结晶后按FDY工艺进行熔融共混纺丝，制得具有表面凹凸结构的聚合物纤维；
其中，混合物中分散相聚合物的含量为20wt％；熔体挤出的速度为9.4×10-9m3/s；纺丝温度为290℃；拉伸温度为80℃；热定型温度为160℃；纺丝速度为2800m/min；拉伸比为5；喷丝孔孔径为0.25×10-3m。
最终制得的具有表面凹凸结构的聚合物纤维如图4所示，由纤维本体以及分布在纤维本体表面的凹槽构成；
之所以会形成表面凹凸结构是因为分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力不低于0.5×10-3N/m，分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值取决于基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类和纺丝温度，本实施例中分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值为1.25×10-3N/m；
凹槽的长径比为∞；凹槽的宽度为0.2×10-6m；凹槽的长径比取决于常数a和常数C的取值，本实施例中常数a的取值为200，本实施例中常数C的取值为15。
实施例4
一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备；
基体相聚合物：聚酯，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为100Pa·s，数均分子量为20000，分子量分布指数为2.5；
分散相聚合物：PA66，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为320Pa·s，分散相聚合物的数均分子量为27000，分子量分布指数为1.6；
分散相聚合物的粘度和基体相聚合物的粘度的比值为3.2；
(2)熔融共混纺丝；
将基体相聚合物和分散相聚合物混合，在双螺杆挤出机中共混挤出、造粒，得到平均长×宽为3×3mm的混合物粒子，共混挤出前原料需在100℃的真空烘箱内干燥12小时，以控制水分，共混挤出，后粒子在真空烘箱中80℃去除表面水3小时，140℃预结晶14小时，130℃干燥12小时，原料干燥和预结晶后按FDY工艺进行熔融共混纺丝，制得具有表面凹凸结构的聚合物纤维；
其中，混合物中分散相聚合物的含量为20wt％；熔体挤出的速度为9.4×10-9m3/s；纺丝温度为290℃；拉伸温度为90℃；热定型温度为160℃；纺丝速度为2800m/min；拉伸比为3；喷丝孔孔径为0.25×10-3m。
最终制得的具有表面凹凸结构的聚合物纤维如图5所示，由纤维本体以及分布在纤维本体表面的凹槽构成；
之所以会形成表面凹凸结构是因为分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力不低于0.5×10-3N/m，分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值取决于基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类和纺丝温度，本实施例中分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值为0.7×10-3N/m；
凹槽的长径比为∞；凹槽的宽度为0.3×10-6m；凹槽的长径比取决于常数a和常数C的取值，本实施例中常数a的取值为800，本实施例中常数C的取值为20。
实施例5
一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备；
基体相聚合物：聚酯，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为100Pa·s，数均分子量为20000，分子量分布指数为2.5；
分散相聚合物：PS，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为200Pa·s，分散相聚合物的数均分子量为120000，分子量分布指数为1；
分散相聚合物的粘度和基体相聚合物的粘度的比值为2；
(2)熔融共混纺丝；
将基体相聚合物和分散相聚合物混合，在双螺杆挤出机中共混挤出、造粒，得到平均长×宽为3×3mm的混合物粒子，共混挤出前原料需在100℃的真空烘箱内干燥12小时，以控制水分，共混挤出，后粒子在真空烘箱中80℃去除表面水3小时，140℃预结晶14小时，130℃干燥12小时，原料干燥和预结晶后按FDY工艺进行熔融共混纺丝，制得具有表面凹凸结构的聚合物纤维；
其中，混合物中分散相聚合物的含量为50wt％；熔体挤出的速度为9.4×10-9m3/s；纺丝温度为290℃；拉伸温度为100℃；热定型温度为160℃；纺丝速度为2400m/min；拉伸比为3；喷丝孔孔径为0.25×10-3m。
最终制得的具有表面凹凸结构的聚合物纤维如图6所示，由纤维本体以及分布在纤维本体表面的凹槽构成；
之所以会形成表面凹凸结构是因为分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力不低于0.5×10-3N/m，分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值取决于基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类和纺丝温度，本实施例中分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值为2×10-3N/m；
凹槽的长径比为∞；凹槽的宽度为0.01×10-6m；凹槽的长径比取决于常数a和常数C的取值，本实施例中常数a的取值为600，本实施例中常数C的取值为1.5。
实施例6
一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备；
基体相聚合物：聚酰胺6，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为120Pa·s，数均分子量为20000，分子量分布指数为1.5；
分散相聚合物：PTT，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为600Pa·s，分散相聚合物的数均分子量为40000，分子量分布指数为1.2；
分散相聚合物的粘度和基体相聚合物的粘度的比值为5；
(2)熔融共混纺丝；
将基体相聚合物和分散相聚合物混合，在双螺杆挤出机中共混挤出、造粒，得到平均长×宽为3×3mm的混合物粒子，共混挤出前原料需在100℃的真空烘箱内干燥12小时，以控制水分，共混挤出，后粒子在真空烘箱中80℃去除表面水3小时，140℃预结晶14小时，130℃干燥12小时，原料干燥和预结晶后按FDY工艺进行熔融共混纺丝，制得具有表面凹凸结构的聚合物纤维；
其中，混合物中分散相聚合物的含量为50wt％；熔体挤出的速度为9.4×10-9m3/s；纺丝温度为290℃；拉伸温度为80℃；热定型温度为160℃；纺丝速度为2000m/min；拉伸比为3；喷丝孔孔径为0.25×10-3m。
最终制得的具有表面凹凸结构的聚合物纤维如图7所示，由纤维本体以及分布在纤维本体表面的凸起构成；
之所以会形成表面凹凸结构是因为分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力不低于0.5×10-3N/m，分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值取决于基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类和纺丝温度，本实施例中分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值为3×10-3N/m；
凸起的类型为短微纤状凸起；凸起的长径比为40；凸起的直径为0.2×10-6m；本实施例中常数C<1，凸起的类型和长径比取决于常数a的取值，本实施例中常数a的取值为3。
实施例7
一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备；
基体相聚合物：聚酰胺6，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为120Pa·s，数均分子量为20000，分子量分布指数为1.5；
分散相聚合物：PP均聚物，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为200Pa·s，分散相聚合物的数均分子量为35000，分子量分布指数为2.5；
分散相聚合物的粘度和基体相聚合物的粘度的比值为1.67；
(2)熔融共混纺丝；
将基体相聚合物和分散相聚合物混合，在双螺杆挤出机中共混挤出、造粒，得到平均长×宽为3×3mm的混合物粒子，共混挤出前原料需在100℃的真空烘箱内干燥12小时，以控制水分，共混挤出，后粒子在真空烘箱中80℃去除表面水3小时，140℃预结晶14小时，130℃干燥12小时，原料干燥和预结晶后按POY工艺进行熔融共混纺丝，制得具有表面凹凸结构的聚合物纤维；
其中，混合物中分散相聚合物的含量为15wt％；熔体挤出的速度为9.3×10-9m3/s；纺丝温度为280℃；纺丝速度为1000m/min；喷丝孔孔径为0.3×10-3m。
最终制得的具有表面凹凸结构的聚合物纤维如图8所示，由纤维本体以及分布在纤维本体表面的凸起构成；
之所以会形成表面凹凸结构是因为分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力不低于0.5×10-3N/m，分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值取决于基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类和纺丝温度，本实施例中分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值为7×10-3N/m；
凸起的类型为椭球状凸起；凸起的长径比为8；凸起的直径为0.8×10-6m；本实施例中常数C<1，凸起的类型和长径比取决于常数a的取值，本实施例中常数a的取值为0.45。
实施例8
一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备；
基体相聚合物：聚丙烯，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为1000Pa·s，数均分子量为170000，分子量分布指数为3；
分散相聚合物：PS，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为500Pa·s，分散相聚合物的数均分子量为180000，分子量分布指数为1.1；
分散相聚合物的粘度和基体相聚合物的粘度的比值为0.5；
(2)熔融共混纺丝；
将基体相聚合物和分散相聚合物混合，在双螺杆挤出机中共混挤出、造粒，得到平均长×宽为3×3mm的混合物粒子，共混挤出前原料需在100℃的真空烘箱内干燥12小时，以控制水分，共混挤出，后粒子在真空烘箱中80℃去除表面水3小时，140℃预结晶14小时，130℃干燥12小时，原料干燥和预结晶后按POY工艺进行熔融共混纺丝，制得具有表面凹凸结构的聚合物纤维；
其中，混合物中分散相聚合物的含量为20wt％；熔体挤出的速度为1.5×10-8m3/s；纺丝温度为260℃；纺丝速度为1000m/min；喷丝孔孔径为0.2×10-3m。
最终制得的具有表面凹凸结构的聚合物纤维如图9所示，由纤维本体以及分布在纤维本体表面的凸起构成；
之所以会形成表面凹凸结构是因为分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力不低于0.5×10-3N/m，分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值取决于基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类和纺丝温度，本实施例中分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值为4.6×10-3N/m；
凸起的类型为球状凸起；凸起的长径比为1；凸起的直径为2×10-6m；本实施例中常数C<1，凸起的类型和长径比取决于常数a的取值，本实施例中常数a的取值为0.05。
实施例9
一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备；
基体相聚合物：聚酯，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为110Pa·s，数均分子量为20000，分子量分布指数为2.5；
分散相聚合物：PA6，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为132Pa·s，分散相聚合物的数均分子量为20000，分子量分布指数为1.5；
分散相聚合物的粘度和基体相聚合物的粘度的比值为1.2；
(2)熔融共混纺丝；
将基体相聚合物和分散相聚合物，在双螺杆挤出机中共混挤出、造粒，得到平均长×宽为3×3mm的混合物粒子，共混挤出前原料需在100℃的真空烘箱内干燥12小时，以控制水分，共混挤出，后粒子在真空烘箱中80℃去除表面水3小时，140℃预结晶14小时，130℃干燥12小时，原料干燥和预结晶后按FDY工艺进行熔融共混纺丝，制得具有表面凹凸结构的聚合物纤维；
其中，混合物中分散相聚合物的含量为15wt％；熔体挤出的速度为9.4×10-9m3/s；纺丝温度为285℃；拉伸温度为85℃；热定型温度为160℃；纺丝速度为2400m/min；拉伸比为3；喷丝孔孔径为0.25×10-3m。
最终制得的具有表面凹凸结构的聚合物纤维如图10所示，由纤维本体以及分布在纤维本体表面的凹槽构成；
之所以会形成表面凹凸结构是因为分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力不低于0.5×10-3N/m，分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值取决于基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类和纺丝温度，本实施例中分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值为1.25×10-3N/m；
凹槽的长径比为1000；凹槽的宽度为0.081×10-6m；凹槽的长径比取决于常数a和常数C的取值，本实施例中常数a的取值为7000，本实施例中常数C的取值为4.8。
实施例10
一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备；
基体相聚合物：聚酯，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为110Pa·s，数均分子量为20000，分子量分布指数为2.5；
分散相聚合物：PA6，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为132Pa·s，分散相聚合物的数均分子量为20000，分子量分布指数为1.5；
分散相聚合物的粘度和基体相聚合物的粘度的比值为1.2；
(2)熔融共混纺丝；
将基体相聚合物和分散相聚合物混合，在双螺杆挤出机中共混挤出、造粒，得到平均长×宽为3×3mm的混合物粒子，共混挤出前原料需在100℃的真空烘箱内干燥12小时，以控制水分，共混挤出，后粒子在真空烘箱中80℃去除表面水3小时，140℃预结晶14小时，130℃干燥12小时，原料干燥和预结晶后按FDY工艺进行熔融共混纺丝，制得具有表面凹凸结构的聚合物纤维；
其中，混合物中分散相聚合物的含量为20wt％；熔体挤出的速度为9.4×10-9m3/s；纺丝温度为285℃；拉伸温度为85℃；热定型温度为160℃；纺丝速度为2400m/min；拉伸比为3；喷丝孔孔径为0.25×10-3m。
最终制得的具有表面凹凸结构的聚合物纤维如图11所示，由纤维本体以及分布在纤维本体表面的凹槽构成；
之所以会形成表面凹凸结构是因为分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力不低于0.5×10-3N/m，分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值取决于基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类和纺丝温度，本实施例中分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值为1.25×10-3N/m；
凹槽的长径比为∞；凹槽的宽度为0.106×10-6m；凹槽的长径比取决于常数a和常数C的取值，本实施例中常数a的取值为7000，本实施例中常数C的取值为10.5。
实施例11
一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备；
基体相聚合物：聚酯，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为110Pa·s，数均分子量为20000，分子量分布指数为2.5；
分散相聚合物：PA6，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为132Pa·s，分散相聚合物的数均分子量为20000，分子量分布指数为1.5；
分散相聚合物的粘度和基体相聚合物的粘度的比值为1.2；
(2)熔融共混纺丝；
将基体相聚合物和分散相聚合物混合，在双螺杆挤出机中共混挤出、造粒，得到平均长×宽为3×3mm的混合物粒子，共混挤出前原料需在100℃的真空烘箱内干燥12小时，以控制水分，共混挤出，后粒子在真空烘箱中80℃去除表面水3小时，140℃预结晶14小时，130℃干燥12小时，原料干燥和预结晶后按FDY工艺进行熔融共混纺丝，制得具有表面凹凸结构的聚合物纤维；
其中，混合物中分散相聚合物的含量为20wt％；熔体挤出的速度为9.4×10-9m3/s；纺丝温度为285℃；拉伸温度为85℃；热定型温度为160℃；纺丝速度为2400m/min；拉伸比为4；喷丝孔孔径为0.25×10-3m。
最终制得的具有表面凹凸结构的聚合物纤维如图12所示，由纤维本体以及分布在纤维本体表面的凹槽构成；
之所以会形成表面凹凸结构是因为分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力不低于0.5×10-3N/m，分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值取决于基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类和纺丝温度，本实施例中分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值为1.25×10-3N/m；
凹槽的长径比为∞；凹槽的宽度为0.130×10-6m；凹槽的长径比取决于常数a和常数C的取值，本实施例中常数a的取值为7000，本实施例中常数C的取值为11.5。
实施例12
一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备；
基体相聚合物：聚酯，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为100Pa·s，数均分子量为20000，分子量分布指数为2.5；
分散相聚合物：PP均聚物，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为540Pa·s，分散相聚合物的数均分子量为150000，分子量分布指数为3.33；
分散相聚合物的粘度和基体相聚合物的粘度的比值为5.4；
(2)熔融共混纺丝；
将基体相聚合物和分散相聚合物混合，在双螺杆挤出机中共混挤出、造粒，得到平均长×宽为3×3mm的混合物粒子，共混挤出前原料需在100℃的真空烘箱内干燥12小时，以控制水分，共混挤出，后粒子在真空烘箱中80℃去除表面水3小时，140℃预结晶14小时，130℃干燥12小时，原料干燥和预结晶后按FDY工艺进行熔融共混纺丝，制得具有表面凹凸结构的聚合物纤维；
其中，混合物中分散相聚合物的含量为10wt％；熔体挤出的速度为9.4×10-9m3/s；纺丝温度为290℃；拉伸温度为85℃；热定型温度为160℃；纺丝速度为2400m/min；拉伸比为2.5；喷丝孔孔径为0.25×10-3m。
最终制得的具有表面凹凸结构的聚合物纤维如图13所示，由纤维本体以及分布在纤维本体表面的凹槽构成；
之所以会形成表面凹凸结构是因为分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力不低于0.5×10-3N/m，分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值取决于基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类和纺丝温度，本实施例中分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值为6.2×10-3N/m；
凹槽的长径比为∞；凹槽的宽度为0.184×10-6m；凹槽的长径比取决于常数a和常数C的取值，本实施例中常数a的取值为6400，本实施例中常数C的取值为12。
实施例13
一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备；
基体相聚合物：聚酯，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为100Pa·s，数均分子量为20000，分子量分布指数为2.5；
分散相聚合物：PP均聚物，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为430Pa·s，分散相聚合物的数均分子量为113000，分子量分布指数为3.06；
分散相聚合物的粘度和基体相聚合物的粘度的比值为4.3；
(2)熔融共混纺丝；
将基体相聚合物和分散相聚合物混合，在双螺杆挤出机中共混挤出、造粒，得到平均长×宽为3×3mm的混合物粒子，共混挤出前原料需在100℃的真空烘箱内干燥12小时，以控制水分，共混挤出，后粒子在真空烘箱中80℃去除表面水3小时，140℃预结晶14小时，130℃干燥12小时，原料干燥和预结晶后按FDY工艺进行熔融共混纺丝，制得具有表面凹凸结构的聚合物纤维；
其中，混合物中分散相聚合物的含量为10wt％；熔体挤出的速度为9.4×10-9m3/s；纺丝温度为290℃；拉伸温度为80℃；热定型温度为160℃；纺丝速度为2400m/min；拉伸比为2.5；喷丝孔孔径为0.25×10-3m。
最终制得的具有表面凹凸结构的聚合物纤维如图14所示，由纤维本体以及分布在纤维本体表面的凹槽构成；
之所以会形成表面凹凸结构是因为分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力不低于0.5×10-3N/m，分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值取决于基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类和纺丝温度，本实施例中分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值为6.2×10-3N/m；
凹槽的长径比为∞；凹槽的宽度为0.119×10-6m；凹槽的长径比取决于常数a和常数C的取值，本实施例中常数a的取值为5000，本实施例中常数C的取值为10。
实施例14
一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备；
基体相聚合物：聚酯，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为100Pa·s，数均分子量为20000，分子量分布指数为2.5；
分散相聚合物：PP均聚物，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为260Pa·s，分散相聚合物的数均分子量为59000，分子量分布指数为4.66；
分散相聚合物的粘度和基体相聚合物的粘度的比值为2.6；
(2)熔融共混纺丝；
将基体相聚合物和分散相聚合物混合，在双螺杆挤出机中共混挤出、造粒，得到平均长×宽为3×3mm的混合物粒子，共混挤出前原料需在100℃的真空烘箱内干燥12小时，以控制水分，共混挤出，后粒子在真空烘箱中80℃去除表面水3小时，140℃预结晶14小时，130℃干燥12小时，原料干燥和预结晶后按FDY工艺进行熔融共混纺丝，制得具有表面凹凸结构的聚合物纤维；
其中，混合物中分散相聚合物的含量为10wt％；熔体挤出的速度为9.4×10-9m3/s；纺丝温度为290℃；拉伸温度为80℃；热定型温度为160℃；纺丝速度为2400m/min；拉伸比为2.5；喷丝孔孔径为0.25×10-3m。
最终制得的具有表面凹凸结构的聚合物纤维如图15所示，由纤维本体以及分布在纤维本体表面的凹槽构成；
之所以会形成表面凹凸结构是因为分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力不低于0.5×10-3N/m，分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值取决于基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类和纺丝温度，本实施例中分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值为6.2×10-3N/m；
凹槽的长径比为∞；凹槽的宽度为0.11×10-6m；凹槽的长径比取决于常数a和常数C的取值，本实施例中常数a的取值为3000，本实施例中常数C的取值为5.2。
实施例15
一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备；
基体相聚合物：聚酯，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为100Pa·s，数均分子量为20000，分子量分布指数为2.5；
分散相聚合物：PP均聚物，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为130Pa·s，分散相聚合物的数均分子量为25000，分子量分布指数为3；
分散相聚合物的粘度和基体相聚合物的粘度的比值为1.3；
(2)熔融共混纺丝；
将基体相聚合物和分散相聚合物混合，在双螺杆挤出机中共混挤出、造粒，得到平均长×宽为3×3mm的混合物粒子，共混挤出前原料需在100℃的真空烘箱内干燥12小时，以控制水分，共混挤出，后粒子在真空烘箱中80℃去除表面水3小时，140℃预结晶14小时，130℃干燥12小时，原料干燥和预结晶后按FDY工艺进行熔融共混纺丝，制得具有表面凹凸结构的聚合物纤维；
其中，混合物中分散相聚合物的含量为10wt％；熔体挤出的速度为9.4×10-9m3/s；纺丝温度为290℃；拉伸温度为80℃；热定型温度为160℃；纺丝速度为2400m/min；拉伸比为2.5；喷丝孔孔径为0.25×10-3m。
最终制得的具有表面凹凸结构的聚合物纤维如图16所示，由纤维本体以及分布在纤维本体表面的凹槽构成；
之所以会形成表面凹凸结构是因为分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力不低于0.5×10-3N/m，分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值取决于基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类和纺丝温度，本实施例中分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值为6.2×10-3N/m；
凹槽的长径比为∞；凹槽的宽度为0.105×10-6m；凹槽的长径比取决于常数a和常数C的取值，本实施例中常数a的取值为1500，本实施例中常数C的取值为5.6。
实施例16
一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备；
基体相聚合物：聚酯，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为100Pa·s，数均分子量为20000，分子量分布指数为2.5；
分散相聚合物：PP均聚物，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为540Pa·s，分散相聚合物的数均分子量为150000，分子量分布指数为3.33；
分散相聚合物的粘度和基体相聚合物的粘度的比值为5.4；
(2)熔融共混纺丝；
将基体相聚合物和分散相聚合物混合，在双螺杆挤出机中共混挤出、造粒，得到平均长×宽为3×3mm的混合物粒子，共混挤出前原料需在100℃的真空烘箱内干燥12小时，以控制水分，共混挤出，后粒子在真空烘箱中80℃去除表面水3小时，140℃预结晶14小时，130℃干燥12小时，原料干燥和预结晶后按FDY工艺进行熔融共混纺丝，制得具有表面凹凸结构的聚合物纤维；
其中，混合物中分散相聚合物的含量为20wt％；熔体挤出的速度为9.4×10-9m3/s；纺丝温度为290℃；拉伸温度为80℃；热定型温度为160℃；纺丝速度为2400m/min；拉伸比为3；喷丝孔孔径为0.25×10-3m。
最终制得的具有表面凹凸结构的聚合物纤维如图17所示，由纤维本体以及分布在纤维本体表面的凹槽构成；
之所以会形成表面凹凸结构是因为分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力不低于0.5×10-3N/m，分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值取决于基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类和纺丝温度，本实施例中分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值为6.2×10-3N/m；
凹槽的长径比为∞；凹槽的宽度为0.8×10-6m；凹槽的长径比取决于常数a和常数C的取值，本实施例中常数a的取值为6400，本实施例中常数C的取值为25。
实施例17
一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备；
基体相聚合物：聚丙烯，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为200Pa·s，数均分子量为35000，分子量分布指数为2.5；
分散相聚合物：PS，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为230Pa·s，分散相聚合物的数均分子量为150000，分子量分布指数为1.4；
分散相聚合物的粘度和基体相聚合物的粘度的比值为1.15；
(2)熔融共混纺丝；
将基体相聚合物和分散相聚合物混合，在双螺杆挤出机中共混挤出、造粒，得到平均长×宽为3×3mm的混合物粒子，共混挤出前原料需在100℃的真空烘箱内干燥12小时，以控制水分，共混挤出，后粒子在真空烘箱中80℃去除表面水3小时，140℃预结晶14小时，130℃干燥12小时，原料干燥和预结晶后按POY工艺进行熔融共混纺丝，制得具有表面凹凸结构的聚合物纤维；
其中，混合物中分散相聚合物的含量为18wt％；熔体挤出的速度为2.5×10-9m3/s；纺丝温度为200℃纺丝速度为500m/min；喷丝孔孔径为0.25×10-3m。
最终制得的具有表面凹凸结构的聚合物纤维如图18所示，由纤维本体以及分布在纤维本体表面的凸起构成；
之所以会形成表面凹凸结构是因为分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力不低于0.5×10-3N/m，分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值取决于基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类和纺丝温度，本实施例中分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值为7.6×10-3N/m；
凸起的类型为短微纤状凸起；凸起的长径比为12；凸起的直径为0.6×10-6m；本实施例中常数C<1，凸起的类型和长径比取决于常数a的取值，本实施例中常数a的取值为1.5。
实施例18
一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，步骤如下：
(1)原料准备；
基体相聚合物：聚酰胺66，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为250Pa·s，数均分子量为25000，分子量分布指数为1.2；
分散相聚合物：PET，在步骤(2)的纺丝温度下的零切粘度(即剪切速率为0时粘度)为100Pa·s，分散相聚合物的数均分子量为20000，分子量分布指数为2.5；
分散相聚合物的粘度和基体相聚合物的粘度的比值为0.4；
(2)熔融共混纺丝；
将基体相聚合物和分散相聚合物混合，在双螺杆挤出机中共混挤出、造粒，得到平均长×宽为3×3mm的混合物粒子，共混挤出前原料需在100℃的真空烘箱内干燥12小时，以控制水分，共混挤出，后粒子在真空烘箱中80℃去除表面水3小时，140℃预结晶14小时，130℃干燥12小时，原料干燥和预结晶后按FDY工艺进行熔融共混纺丝，制得具有表面凹凸结构的聚合物纤维；
其中，混合物中分散相聚合物的含量为10wt％；熔体挤出的速度为6×10-9m3/s；纺丝温度为310℃；拉伸温度为90℃；热定型温度为210℃；纺丝速度为2400m/min；拉伸比为3；喷丝孔孔径为0.25×10-3m。
最终制得的具有表面凹凸结构的聚合物纤维如图19所示，由纤维本体以及分布在纤维本体表面的凹槽构成；
之所以会形成表面凹凸结构是因为分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力不低于0.5×10-3N/m，分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值取决于基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类和纺丝温度，本实施例中分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力的取值为0.7×10-3N/m；
凹槽的长径比为∞；凹槽的宽度为0.1×10-6m；凹槽的长径比取决于常数a和常数C的取值，本实施例中常数a的取值为14800，本实施例中常数C的取值为11.5。
Claims (8)
1.一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，其特征在于，将基体相聚合物和分散相聚合物混合得到混合物后进行熔融共混纺丝，通过控制分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力不低于0.5×10-3N/m制得具有表面凹凸结构的聚合物纤维；
具有表面凹凸结构的聚合物纤维由纤维本体以及分布在纤维本体表面的凸起或凹槽构成，凸起为相对于纤维本体表面凸出的部分，凹槽为相对于纤维本体表面凹陷的部分；
通过调整常数a的取值并控制常数C<1调整凸起的类型和长径比，凸起的类型包括球状凸起、椭球状凸起、短微纤状凸起和长微纤状凸起，凸起的长径比为凸起在纤维轴向上的长度与凸起在纤维横向上的长度的比值，取值范围为1～∞；
常数a的计算公式如下：
式中，ηm为基体相聚合物的粘度，单位为Pa·s；为应力应变速率，单位为s-1；Dd为聚合物共混物在流入喷丝孔前分散相聚合物的初始直径，单位为m；Γ为分散相聚合物和基体相聚合物之间的界面张力，单位为N/m；p为分散相聚合物的粘度和基体相聚合物的粘度的比值；
常数C的计算公式如下：
Wa＝γd+γm-Γ；
式中，F为熔融共混纺丝时纤维所受的拉伸应力，单位为N；D为分散相的直径，单位为m；A为具有表面凹凸结构的聚合物纤维的横截面积，单位为m2；Wa为基体相聚合物与分散相聚合物之间的界面结合功，单位为N/m；γd和γm分别为分散相聚合物和基体相聚合物的表面能，单位为N/m；
常数a的取值区间为(0,0.1]时，凸起的类型为球状凸起，凸起的长径比为1；常数a的取值区间为(0.1,1]时，凸起的类型为球状和椭球状凸起，凸起的长径比为1～10；常数a的取值区间为(1,4]时，凸起的类型为短微纤状凸起，凸起的长径比为3～100；常数a的取值区间为(4,∞)时，凸起的类型为长微纤状凸起，凸起的长径比为10～∞。
2.根据权利要求1所述的一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，其特征在于，常数a的取值是通过调节基体相聚合物的种类和分子量及其分布、分散相聚合物的种类和分子量及其分布、熔体挤出的速度、纺丝温度、拉伸温度和纺丝速度来实现控制的。
3.根据权利要求2所述的一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，其特征在于，通过控制常数a>4、常数C≥1并调整常数C的取值调整凹槽的长径比，凹槽的长径比为凹槽在纤维轴向上的长度与凹槽在纤维横向上的长度的比值，取值范围为1～∞；
常数C的取值区间为[1,5]时，凹槽的长径比为1～20；常数C的取值区间为(5,50]时，凹槽的长径比为20～∞。
4.根据权利要求3所述的一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，其特征在于，常数C的取值是通过调节拉伸比、拉伸温度、纺丝速度、基体相聚合物的种类、分散相聚合物的种类、纺丝温度和喷丝孔孔径来实现控制的。
5.根据权利要求4所述的一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维的制备方法，其特征在于，混合物中分散相聚合物的含量的取值范围为10～50wt％；
基体相聚合物为聚酯、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯或聚氨酯，在所述纺丝温度下的零切粘度的取值范围为50～1000Pa·s；
基体相聚合物的数均分子量的取值范围为15000～300000，分子量分布指数的取值范围为1～5；
分散相聚合物为PP均聚物、PP共聚物、PS、PA6、PA66、PA610、PA11或PTT，在所述纺丝温度下的零切粘度的取值范围为60～4000Pa·s；
分散相聚合物的数均分子量的取值范围为1000～300000，分子量分布指数的取值范围为1～5；
分散相聚合物的粘度和基体相聚合物的粘度的比值的取值范围为0.01～20；
熔体挤出的速度的取值范围为2.5×10-11～1.5×10-8m3/s；
纺丝温度的取值范围为200～310℃；
拉伸温度的取值范围为60～160℃；
纺丝速度的取值范围为10m/min以上；
拉伸比的取值范围为2～5；
喷丝孔孔径的取值范围为0.2×10-3～0.3×10-3m。
6.一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维，其特征在于，采用如权利要求1～5任一项所述的制备方法制得；具有表面凹凸结构的聚合物纤维由纤维本体以及分布在纤维本体表面的凸起或凹槽构成，凸起为相对于纤维本体表面凸出的部分，凹槽为相对于纤维本体表面凹陷的部分。
7.根据权利要求6所述的一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维，其特征在于，凸起的直径为0.1×10-7～2×10-6m。
8.根据权利要求6所述的一种具有表面凹凸结构的聚合物纤维，其特征在于，凹槽的宽度为0.01×10-6～1×10-6m。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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