CN116770456A - 一种热塑性弹性体中空多孔纤维及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于聚合物中空多孔纤维加工技术领域，具体涉及一种热塑性弹性体中空多孔纤维及其制备方法和应用。所述热塑性弹性体中空多孔纤维的外径为0.3～0.8mm，内径为0.15～0.7mm，壁厚0.1～0.6mm，密度0.3～0.7g/cm3，中空管壁的泡孔尺寸为1～50μm。本发明制得的热塑性弹性体中空多孔纤维的中空性好且管壁厚均匀可控，具有密度低、弹性性能优异、包含多孔结构等优点，同时本发明的制备条件环保温和、成本低，可实现大规模连续生产。
Description
技术领域
本发明属于聚合物中空多孔纤维加工技术领域，具体涉及一种热塑性弹性体中空多孔纤维及其制备方法和应用。
背景技术
聚合物中空纤维是具有沿轴向管状空腔的差别化纤维，因其结构的特殊性而展现出压缩回弹好、稳定性高、隔热保暖性优异及改性拓展应用潜力大等优势，已经广泛应用于航空航天和微电子等高技术领域，尤其是以聚酯类中空纤维在纺织服装领域有着更广阔的需求。现有的制备技术及较为典型的聚合物中空纤维如复合纺丝聚丙烯中空纤维、溶液纺丝聚酰亚胺中空纤维、微流控热塑性聚氨酯/铯复合中空纤维等，普遍存在生产步骤复杂、难以规模化、工艺不环保、成本高昂等问题。例如，复合纺丝法首先制备含有皮层和芯层的复合纤维，再用碱溶液溶去芯层得到中空度为30％～50％的低密度中空纤维，由于要溶解掉中间部分，涉及多种复杂溶剂的使用，增加了原料成本。因此，行业亟需制备同时具备低密度、高回弹、加工环保的高性能聚合物中空纤维。
发明内容
本发明旨在提供一种热塑性弹性体中空多孔纤维及其制备方法和应用。本发明制得的热塑性弹性体中空多孔纤维的中空性好且管壁厚均匀可控，具有密度低、弹性性能优异、包含多孔结构等优点，同时本发明的制备条件环保温和、成本低，可实现大规模连续生产。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种热塑性弹性体中空多孔纤维，所述热塑性弹性体中空多孔纤维的外径为0.3～0.8mm，内径为0.15～0.7mm，壁厚0.1～0.6mm，密度0.3～0.7g/cm3，中空管壁的泡孔尺寸为1～50μm。
优选地，所述热塑性弹性体中空多孔纤维，包括以下重量份计的组分：80-100份热塑性弹性体1、0-10份热塑性弹性体2、0-7份成核剂、0-3份橡胶、0～0.5份抗氧剂。
更优选地，所述热塑性弹性体中空多孔纤维，包括以下重量份计的组分：90-97份热塑性弹性体1、5-10份热塑性弹性体2、1-3份成核剂、2-3份橡胶、0.2～0.3份抗氧剂。
当配方组分中含有两种不同的热塑性弹性体时，热塑性弹性体能够实现复杂的互补作用，可以保证所得的纤维能够形成中空结构的同时还具备高弹性、高拉伸率以及表面粗糙的多孔结构。同时橡胶组分的加入一方面能够与其他组分相互作用增强中空纤维的耐磨、耐溶剂性，另一方面又可以为调节中空结构提供更多的操作空间。
优选地，所述热塑性弹性体1、热塑性弹性体2的熔点为170～230℃，硬度为45～72D。
优选地，所述热塑性弹性体1包括聚氨酯(TPU)、聚酯弹性体(TPEE)、尼龙弹性体(PEBA)、聚烯烃弹性体中的至少一种。
优选地，所述热塑性弹性体2为乙烯醋酸乙烯酯(EVA)。
优选地，所述成核剂包括碳酸钙、滑石粉、纳米二氧化硅、炭黑中的至少一种。
优选地，所述橡胶包括三元乙丙橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)中的至少一种。
优选地，所述抗氧剂包括胺类抗氧剂、磷类抗氧剂中的至少一种。
本发明还请求保护一种所述热塑性弹性体中空多孔纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、将所有组分混合，干燥，经挤出收卷，得到热塑性弹性体丝材；
S2、将热塑性弹性体丝材置入超临界流体中浸渍饱和，得到浸渍饱和的热塑性弹性体丝材，随后对浸渍饱和的热塑性弹性体丝材进行低温锁气处理，储存后用；
S3、将步骤S2制得的热塑性弹性体丝材经升温挤出通空，牵引通过冰水浴，烘干后收卷，得到热塑性弹性体中空多孔纤维。
优选地，步骤S1中，所述挤出收卷采用微型双螺杆挤出机，从加料口到挤出机挤出头的温度设置为170/195/205/190℃。
优选地，步骤S1中，所述干燥为热空气干燥，干燥后的水分含量低于0.05％。
优选地，步骤S1中，所述热塑性弹性体丝材的直径为1.65～1.75mm。
优选地，步骤S2中，所述超临界流体为超临界CO2流体。
优选地，步骤S2中，所述超临界流体在热塑性弹性丝材中溶解度为1.0～8.0wt.％。更优选为3.0～6.0wt.％。
优选地，步骤S2中，所述热塑性弹性体丝材置入超临界流体中浸渍饱和的温度为25～50℃。更优选为25～30℃。
超临界CO2流体在饱和后的热塑性弹性体中具有较高的气体扩散速率，气体含量低将不适用于挤出升温通空，难以实现规模化连续生产。本发明通过对CO2流体的含量、低温锁气的温度、发泡剂逃逸含量进行限定，有利于浸渍热塑性弹性体丝材的稳定发泡和得到密度较低、中空性好的微挤出中空多孔纤维。
优选地，步骤S2中，所述低温锁气的条件为温度在-5℃，封闭冰箱内。
优选地，步骤S3中，所述升温挤出通空的温度为240～280℃，挤出通空速度为80-140mm/s。更优选地，所述升温挤出通空的温度为250～260℃，进料速度为100～120mm/s。
优选地，步骤S3中，所述牵引通过冰水浴的冰水浴时间为5-15s。更优选为10s。
优选地，所述冰水浴与刚挤出通空材料的距离为5～15mm，更优选为10mm。
热塑性弹性体经升温挤出发泡通空并牵伸制备中空纤维时，温度和进料速度对中空和多孔结构有很大的影响。中空结构的形成主要利用了起泡过程中泡孔的剧烈聚并现象。一般地，温度最大程度决定了泡孔的生长与聚并，当温度高于正常发泡温度30～50℃时，泡孔成核生长迅速，并伴随着剧烈的聚并现象，在从喷嘴挤出后纤维中心温度最高，是泡孔聚并的起点并向外扩展。与此同时，当供给高的进料速度时，可以限定泡孔聚并成中空结构的程度并牵伸得到径长均匀的纤维。本发明通过对升温挤出发泡的具体温度和进料速度进行限定，来控制热塑性弹性体微挤出中空多孔纤维的中空结构和多孔形貌。同时热塑性弹性体经升温挤出发泡通空得到中空多孔纤维后还必须通过冰水浴来稳定中空多孔结构，这是因为通空后的多孔纤维挤出后短时间内将仍处于粘弹的熔融状态，在牵伸时多孔结构容易闭合消失，中空结构也会受到破坏，需要冰水浴将多孔中空结构快速稳定下来。但是挤出的纤维不能没有间隙直接进入冰水浴，否则将不利于牵伸收卷和保持材料的中空结构，所以需要通过控制刚挤出材料与冰水浴之间保持合适的距离，来进一步保证挤出材料能够实现较好的中空结构以及利于后续的牵伸收卷工艺。
本发明还请求保护一种所述热塑性弹性体中空多孔纤维在制备渗透分离、吸油、水处理、隔热保温、传感、红外隐身、生物医用、可穿戴电子消费品中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过对原料的选择、低温锁气处理、通空过程控制、收卷，制备了弹性优异、壁厚可控、内外壁粗糙多孔的热塑性弹性体微挤出中空多孔纤维，该方法可实现大规模连续生产，成本低、操作简单，安全且绿色环保。本发明对微挤出通空设备和加工方法创新，通过控制聚合物中超临界流体的含量、通空引导式牵伸程度，使中空多孔纤维的中空结构均匀、粗细均匀、壁厚均匀可控，进而提高微挤出中空多孔纤维的生产稳定性。该中空多孔纤维适于应用在渗透分离、水处理、隔热保温、红外“隐身”、生物医用、可穿戴电子消费品等多个领域。
附图说明
图1为本发明实施例5制备的热塑性弹性体中空多孔纤维的产品图。
图2为本发明实施例5制备的热塑性弹性体中空多孔纤维的外壁和横截面SEM图像。
图3为本发明实施例5制备的热塑性弹性体中空多孔纤维的内壁SEM图像。
图4为本发明对比例1制备的热塑性弹性体中空多孔纤维的外壁和横截面SEM图像。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例、对比例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例和对比例中使用的材料如下(涉及硬度的部分均指邵氏硬度)：
热塑性弹性体1：
A1：TPU，熔点为190℃，硬度为64D，中国长沙易泰龙公司；
A2：TPU，熔点为200℃，硬度为72D，中国长沙易泰龙公司；
A3：TPEE，熔点为190℃，硬度为45D，型号4556，美国杜邦；
A4：TPEE，熔点为200℃，硬度为55D，型号5556，美国杜邦；
A5：TPU，熔点为160℃，硬度为40D，型号BTH-90A，中国台湾日胜；
A6：TPU，熔点为240℃，硬度为80D，型号2786A，科思创拜耳；
热塑性弹性体2：
EVA，熔点190℃，硬度45D，型号750，日本东曹；
成核剂：碳酸钙、滑石粉、纳米二氧化硅、炭黑，市售；
橡胶：
EPDM，货号EPDM橡胶颗粒，中国广东海诚公司；
NBR，牌号60A，日本JSR；
抗氧剂：胺类抗氧剂，市售。
实施例1～8和对比例1～6
实施例1～8和对比例1～6的热塑弹性体中空多孔纤维，组分及重量份如表1所示。
实施例1～8和对比例1～6的热塑弹性体中空多孔纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、将所有组分经预混，干燥，加入双螺杆挤出机，经熔融、挤出、收卷，得到热塑弹性体丝材卷，其中干燥为热空气干燥，干燥后的水分含量低于0.05％，从加料口到挤出机挤出头的温度设置为100/160/185/200/210/180～190℃，收卷丝材的直径为1.65～1.75mm；
S2、将热塑弹性丝材卷置入高压装置中浸渍超临界CO2流体，浸渍完成后，经高压装置泄压、取出聚合物丝材卷、低温锁气处理，得到浸渍的热塑弹性体丝材卷；其中，超临界CO2流体在热塑性弹性丝材中溶解度为1.0～8.0wt.％，热塑性弹性体丝材置入超临界流体中浸渍饱和的温度为25～50℃，低温锁气的条件为温度在-5℃，封闭冰箱内。
S3、将浸渍的热塑弹性体卷装载到微挤出通空设备的放卷轮上，经微挤出通空设备快速加热升温通空，牵引通过冰水浴，烘干后收卷得到热塑弹性体中空多孔纤维；其中，升温挤出通空的温度为240～280℃，挤出通空速度为80-140mm/s，通过冰水浴的时间为5-15s。
表1实施例和对比例中组分用量(重量份)
表2性能测试结果
表1中所述的中空度是指纤维的通透均匀性情况，当密度在0.3-0.6g/cm3范围内时，密度越低，中空度越好；当密度小于0.3g/cm3时，中空结构不均匀且具有破壁现象；当密度大于0.6g/cm3时，中空结构开始消失。
从表1中的数据可以得知，本发明实施例制得的热塑弹性体中空多孔纤维的内外壁粗糙多孔，同时中空结构均匀、粗细均匀、密度低，中空多孔纤维的外径可以保持在0.3～0.6mm，内径在0.15～0.5mm的范围内，密度可保持在0.3～0.6g/cm3的范围内，弹性优异。
对比例1和对比例2选用的热塑弹性体的熔点和硬度不合适，导致制得的热塑弹性体中空多孔纤维外表光滑无孔，中空性差，且拉伸易变形；对比例3中不加入成核剂，对比例4中加入的成核剂的重量份数不合适，导致制得的热塑弹性体中空多孔纤维的中空性差，牵拉收卷不均匀，弹性较差；对比例5的制备过程中升温发泡通空温度过高，导致制得材料不具有中空结构；对比例6的制备过程中超临界CO2的溶解度不合适，使热塑弹性体在制备过程中通空剧烈，纤维挤出时膨胀剧烈，导致制得纤维的中空结构不均匀。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种热塑性弹性体中空多孔纤维，其特征在于，所述热塑性弹性体中空多孔纤维的外径为0.3～0.8mm，内径为0.15～0.7mm，壁厚0.1～0.6mm，密度0.3～0.7g/cm3，中空管壁的泡孔尺寸为1～50μm。
2.如权利要求1所述热塑性弹性体中空多孔纤维，其特征在于，包括以下重量份计的组分：80-100份热塑性弹性体1、0-10份热塑性弹性体2、0-7份成核剂、0-3份橡胶、0～0.5份抗氧剂。
3.如权利要求2所述热塑性弹性体中空多孔纤维，其特征在于，包括以下重量份计的组分：90-97份热塑性弹性体1、5-10份热塑性弹性体2、1-3份成核剂、2-3份橡胶、0.2～0.3份抗氧剂。
4.如权利要求2或3所述热塑性弹性体中空多孔纤维，其特征在于，至少包括以下(1)～(3)中的一项：
(1)所述热塑性弹性体1、热塑性弹性体2的熔点为170～230℃，硬度为45～72D；
(2)所述热塑性弹性体1包括聚氨酯、聚酯弹性体、尼龙弹性体、聚烯烃弹性体中的至少一种；
(3)所述热塑性弹性体2为乙烯醋酸乙烯酯。
5.如权利要求2或3所述热塑性弹性体中空多孔纤维，其特征在于，至少包括以下(1)～(3)中的一项：
(1)所述成核剂包括碳酸钙、滑石粉、纳米二氧化硅、炭黑中的至少一种；
(2)所述橡胶包括三元乙丙橡胶、丁腈橡胶中的至少一种；
(3)所述抗氧剂包括胺类抗氧剂、磷类抗氧剂中的至少一种。
6.一种如权利要求1～5任一所述热塑性弹性体中空多孔纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将所有组分混合，干燥，经挤出收卷，得到热塑性弹性体丝材；
S2、将热塑性弹性体丝材置入超临界流体中浸渍饱和，随后对浸渍饱和的热塑性弹性体丝材进行低温锁气处理，储存后用；
S3、将步骤S2制得的热塑性弹性体丝材经升温挤出通空，通过冰水浴，烘干后收卷，得到热塑性弹性体中空多孔纤维。
7.如权利要求6所述制备方法，其特征在于，至少包括以下(1)～(3)中的一项：
(1)步骤S1中，所述挤出收卷采用微型双螺杆挤出机，从加料口到挤出机挤出头的温度设置为170/195/205/190℃；
(2)步骤S1中，所述干燥为热空气干燥，干燥后的水分含量低于0.05％；
(3)步骤S1中，所述热塑性弹性体丝材的直径为1.65～1.75mm。
8.如权利要求6所述制备方法，其特征在于，至少包括以下(1)～(4)中的一项：
(1)步骤S2中，所述超临界流体为超临界CO2流体；
(2)步骤S2中，所述超临界流体在热塑性弹性丝材中溶解度为1.0～8.0wt.％；
(3)步骤S2中，所述热塑性弹性体丝材置入超临界流体中浸渍饱和的温度为25～50℃；
(4)步骤S2中，所述低温锁气的条件为温度在-5℃。
9.如权利要求6所述制备方法，其特征在于，至少包括以下(1)～(2)中的一项：
(1)步骤S3中，所述升温挤出通空的温度为240～280℃，挤出通空速度为80-140mm/s；
(2)步骤S3中，所述通过冰水浴的时间为5-15s。
10.一种如权利要求1～5任一所述热塑性弹性体中空多孔纤维在制备渗透分离、吸油、水处理、隔热保温、传感、红外隐身、生物医用、可穿戴电子消费品中的应用。
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Citations (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5696195A (en) * | 1996-06-04 | 1997-12-09 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Solutions of perfluorinated polymers in SF6 with or without CO2 |
| US20030138612A1 (en) * | 2001-12-19 | 2003-07-24 | 3M Innovative Properties Company | Microfibrillated articles comprising hydrophilic component |
| JP2005193201A (ja) * | 2004-01-09 | 2005-07-21 | Kuraray Co Ltd | 親水性中空糸膜およびその製造方法 |
| US20050221075A1 (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-06 | Travelute Frederick L Iii | Low density light weight filament and fiber |
| KR100667626B1 (ko) * | 2006-03-28 | 2007-01-11 | 주식회사 코오롱 | 미세 다공질 합성섬유 및 그의 제조방법 |
| CN101137429A (zh) * | 2005-04-07 | 2008-03-05 | 甘布罗伦迪亚股份公司 | 过滤膜 |
| US20080210624A1 (en) * | 2003-08-06 | 2008-09-04 | Xiang Li | The Preparation Method Of Exo-Pressure Type Poly(Vinylidene Fluoride) Hollow Fiber Membrane Spinned Utilizing A Immersion-Coagulation Method And The Product Thereof |
| TW201118207A (en) * | 2009-11-19 | 2011-06-01 | Taiwan Textile Res Inst | Manufacturing method of porous fibers |
| CN102085457A (zh) * | 2009-12-07 | 2011-06-08 | 广州美能材料科技有限公司 | 一种制备复合多层多孔中空纤维膜的方法及其装置和产品 |
| CN104684632A (zh) * | 2012-09-14 | 2015-06-03 | 伊沃夸水处理技术有限责任公司 | 用于膜的聚合物共混物 |
| CN105473214A (zh) * | 2013-05-29 | 2016-04-06 | 3M创新资产公司 | 微孔聚偏二氟乙烯膜 |
| CN106310971A (zh) * | 2016-10-09 | 2017-01-11 | 天津工业大学 | 含氯共聚物中空纤维膜的制膜配方及制备方法 |
| CN106559999A (zh) * | 2013-06-12 | 2017-04-05 | 金伯利-克拉克环球有限公司 | 中空多孔纤维 |
| CN106659985A (zh) * | 2014-07-22 | 2017-05-10 | 阿科玛股份有限公司 | 基于偏二氟乙烯聚合物的高韧性中空纤维膜 |
| CN106811815A (zh) * | 2015-12-02 | 2017-06-09 | 中国科学院化学研究所 | 一种含有微纳米孔的多孔聚烯烃纤维及其制备方法和应用 |
| US20180179668A1 (en) * | 2014-06-06 | 2018-06-28 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Hollow Porous Fibers |
| CN112959585A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-06-15 | 微界科技(无锡)有限公司 | 一种微发泡注塑制备轻量化高性能聚对苯二甲酸丁二醇酯制品的方法和工艺 |
| CN113117535A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-07-16 | 上海工程技术大学 | 同质连续纤维增强型中空纤维膜的制备方法及其制备的中空纤维膜 |
| CN114705247A (zh) * | 2022-04-02 | 2022-07-05 | 杭州师范大学 | 一种可批量制作的新型离子型电容式压力、温度传感纤维器件及其制备方法 |
| CN115138344A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-10-04 | 苏州凯清碳中和科技有限公司 | 一种聚氨酯-mof材料中空纤维的制备方法及其应用 |
| CN115867374A (zh) * | 2020-06-29 | 2023-03-28 | 水通道蛋白有限公司 | 中空纤维及其制备方法 |
| CN116043350A (zh) * | 2022-12-01 | 2023-05-02 | 山东南山智尚科技股份有限公司 | 一种高孔隙率的超高分子量聚乙烯纤维材料的制备方法 |
-
2023
- 2023-06-06 CN CN202310663176.4A patent/CN116770456A/zh active Pending
Patent Citations (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5696195A (en) * | 1996-06-04 | 1997-12-09 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Solutions of perfluorinated polymers in SF6 with or without CO2 |
| US20030138612A1 (en) * | 2001-12-19 | 2003-07-24 | 3M Innovative Properties Company | Microfibrillated articles comprising hydrophilic component |
| US20080210624A1 (en) * | 2003-08-06 | 2008-09-04 | Xiang Li | The Preparation Method Of Exo-Pressure Type Poly(Vinylidene Fluoride) Hollow Fiber Membrane Spinned Utilizing A Immersion-Coagulation Method And The Product Thereof |
| JP2005193201A (ja) * | 2004-01-09 | 2005-07-21 | Kuraray Co Ltd | 親水性中空糸膜およびその製造方法 |
| US20050221075A1 (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-06 | Travelute Frederick L Iii | Low density light weight filament and fiber |
| TW200536969A (en) * | 2004-03-31 | 2005-11-16 | Wellman Inc | Low density light weight filament and fiber |
| CN101137429A (zh) * | 2005-04-07 | 2008-03-05 | 甘布罗伦迪亚股份公司 | 过滤膜 |
| KR100667626B1 (ko) * | 2006-03-28 | 2007-01-11 | 주식회사 코오롱 | 미세 다공질 합성섬유 및 그의 제조방법 |
| TW201118207A (en) * | 2009-11-19 | 2011-06-01 | Taiwan Textile Res Inst | Manufacturing method of porous fibers |
| CN102085457A (zh) * | 2009-12-07 | 2011-06-08 | 广州美能材料科技有限公司 | 一种制备复合多层多孔中空纤维膜的方法及其装置和产品 |
| CN104684632A (zh) * | 2012-09-14 | 2015-06-03 | 伊沃夸水处理技术有限责任公司 | 用于膜的聚合物共混物 |
| CN105473214A (zh) * | 2013-05-29 | 2016-04-06 | 3M创新资产公司 | 微孔聚偏二氟乙烯膜 |
| CN106559999A (zh) * | 2013-06-12 | 2017-04-05 | 金伯利-克拉克环球有限公司 | 中空多孔纤维 |
| US20180179668A1 (en) * | 2014-06-06 | 2018-06-28 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Hollow Porous Fibers |
| CN106659985A (zh) * | 2014-07-22 | 2017-05-10 | 阿科玛股份有限公司 | 基于偏二氟乙烯聚合物的高韧性中空纤维膜 |
| CN106811815A (zh) * | 2015-12-02 | 2017-06-09 | 中国科学院化学研究所 | 一种含有微纳米孔的多孔聚烯烃纤维及其制备方法和应用 |
| CN106310971A (zh) * | 2016-10-09 | 2017-01-11 | 天津工业大学 | 含氯共聚物中空纤维膜的制膜配方及制备方法 |
| CN115867374A (zh) * | 2020-06-29 | 2023-03-28 | 水通道蛋白有限公司 | 中空纤维及其制备方法 |
| CN112959585A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-06-15 | 微界科技(无锡)有限公司 | 一种微发泡注塑制备轻量化高性能聚对苯二甲酸丁二醇酯制品的方法和工艺 |
| CN113117535A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-07-16 | 上海工程技术大学 | 同质连续纤维增强型中空纤维膜的制备方法及其制备的中空纤维膜 |
| CN114705247A (zh) * | 2022-04-02 | 2022-07-05 | 杭州师范大学 | 一种可批量制作的新型离子型电容式压力、温度传感纤维器件及其制备方法 |
| CN115138344A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-10-04 | 苏州凯清碳中和科技有限公司 | 一种聚氨酯-mof材料中空纤维的制备方法及其应用 |
| CN116043350A (zh) * | 2022-12-01 | 2023-05-02 | 山东南山智尚科技股份有限公司 | 一种高孔隙率的超高分子量聚乙烯纤维材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| QUAN HUANG: "Polycarbonate hollow ®ber membranes by melt extrusion", 《JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE》, no. 161, 31 December 1999 (1999-12-31), pages 287 - 291 * |
| 王传宝;应三九;肖正刚;: "竹纤维改性聚丙烯超临界CO_2发泡性能的研究", 高分子学报, no. 12, 20 December 2011 (2011-12-20), pages 1419 - 1424 * |
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