一种含有热储能材料的纤维面料制造技术

一种含有热储能材料的纤维面料，其特征在于：纤维中含有热储能材料，该材料为胶囊形式，其含有作为芯的热储能成分以及壳成分，包括如下步骤：（1）制备热储能材料；（2）将所述热储能材料与纺丝原液或纺丝母粒混合；（3）高温挤出原液或混合母粒；（4）收集形成的纤维。本发明专利技术的热储能材料能够克服纺丝时的高温，即使胶囊暴露于超过220℃的纺丝温度时，芯材料仍然能够保持大部分或所有的芯材料，我们发现当经过纺丝工艺后，芯材料胶囊能够保持99%以上的疏水性液体或蜡。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含有热储能材料的纤维面料及其制备方法，属于纤维制造

技术介绍
热储能材料(Phase Change Materials，简称PCM。所谓热储能是指物质在相变化过程中吸收或释放能量．正是这一特性构成了热储能材料具有广泛应用的理论基础。热储能材料从液态向固态转变时，要经历物理状态的变化。在这两种相变过程中，材料要从环境中吸热，反之，向环境放热。在物理状态发生变化时可储存或释放的能量称为相变热，发生相变的温度范围很窄。物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变。大量相变热转移到环境中时，产生了一个宽的温度平台。热储能材料的出现，体现了恒温时间的延长，并可与显热和绝缘材料在热循环时，储存或释放显热。其原理是：热储能材料在热量的传输过程中将能量储存起来，就像热阻一样将可以延长能量传输时间，使温度梯度减小。由外，使用热储能材料还有以下优点：其一，相变过程一般是等温或近似等温的过程，这种特性有利于把温度变化维持在较小的范围内，使人体感到舒适；其二，热储能材料有很高的相变潜热，少量的材料可以储存大量的热量。微囊是具有一定通透性的球状小囊泡,外层为半透膜,内部为液体内核。热储能纤维是利用物质相变过程中释放或吸收潜热、温度保持不变的特性开发出来的一种蓄热调温功能纤维。目前热储能纤维的制造方法主要有：一、共混法，分为（1）热储能材料与聚合物直接共混进行纺丝，较为简单但存在相变热焓低、相变易泄漏和纤维强度低等问题。目前在采用湿法纺丝的腈纶和纤维素类纤维中较容易实现。（2）微胶囊法（PCM）。微胶囊是用高分子将热储能材料包裹封闭起来，防止热储能材料泄漏。将含有热储能材料的微胶囊与聚合物进行共混纺丝得到相变纤维，但存在较大的PCM会被过滤掉而不能进入纤维导致纤维相变焓较小；PCM与纤维基体相容性差导致纤维强敌低的问题。二、复合纺丝法。皮芯复合或海岛复合法，相变焓较大，目前纤维可以做到80J/g以上，纤维直径为100μm-3mm，进行两端或中间封闭之后可以实现重复使用。在服装填充、编制座垫、汽车靠垫等方面有较好应用前景。而近几年来,微囊技术被广泛应用于微生物、动植物细胞、酶和其他多种生物活性物质和化学药物的固定化方面。常用的微囊为海藻酸/聚赖氨酸微囊。由于制备技术比较复杂,成囊过程时间较长,对被包埋物质的生物活性有一定的影响,而且聚赖氨酸的价格比较昂贵,因而限制了这种微囊的使用。制备微囊的基本材料通常具有蛋白质、脂类和糖等聚电解质。壳聚糖是部分脱去乙酰度的甲壳素,后者具有优良的韧性和惰性,且亲水、无毒、多孔、均匀,同时甲壳素在自然界中含量也是十分丰富的。现有技术中热储能微胶囊工艺是近些年的发展热点和技术难点，如GB1507739A中所描述的，基于三聚氰胺甲醛树脂的胶囊，是不透性的且耐久的，但是他们往往具有在高温下不渗透性较低的缺点。而WO9924525A描述的材料，不适合暴露于高温中。且目前没有任何一种特定的聚合物材料足够强，能够耐受高压，能够在纺丝之后依然保持良好的热储能效果。
技术实现思路
为解决如上所述的问题，本专利技术采用如下技术方案：一种含有热储能材料的纤维面料，其特征在于：纤维中含有热储能材料，该材料为胶囊形式，其含有作为芯的热储能成分以及壳成分，包括如下步骤：（1）制备热储能材料；（2）将所述热储能材料与纺丝原液或纺丝母粒混合；（3）高温挤出原液或混合母粒；（4）收集形成的纤维。纺丝原液或母粒为聚酯、聚丙烯、聚乳酸或聚氨酯等。热储能材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）通过将3—15g聚（苯乙烯）溶解于80—100g苯乙烯单体中来制备聚苯乙烯溶液，对该混合物进行搅拌，直到聚合物完全溶解；（2）将摩尔比为2：2：1.2的乙二酸、乙二醇、乳酸及0.2—0.9wt%的催化剂四异丙氧基钛和磷酸放入装有电动增力搅拌器、冷凝回流管的二颈烧瓶中，在氮气的保护下油浴加热至200—300℃后，脱水2—3h，然后抽真空，控制压力至真空度低于50Pa，进行脱脂反应，2—5h后停止反应，在氮气的保护下，冷却后就即得到白色固体的高分子共聚物，将所得产物在30—50℃下真空干燥。（2）油相制备：称取4—5mg步骤（2）制备的高分子共聚物、4—8g步骤（1）制备的聚苯乙烯溶液，2—5g苯乙烯、2—3g甲基丙烯酸、5—9g二丙烯酸二乙二醇酯溶于l0mL二氯甲烷，待完全溶解后，然后加入150—200g疏水性液体或蜡，充分搅拌并用超声清洗器加速溶解，得油相。（3）水相制备：量取70—100mL去离子水，加入2—5wt%聚乙烯醇（PVA），通过磁力搅拌器搅拌20—50min直至完全溶解得水相。（4）将油相加入到水相后，使用剪切机以3000—9000rpm的转速剪切2—8min，制得油水混合乳液，滴入100—300μL消泡剂异戊醇。将乳液在磁力搅拌器上恒温(25—35℃)并低速搅5—9h，待二氯甲烷逐渐挥发，载体材料析出，最终固化形成微胶囊悬浮液。将所得悬浮液水洗高速离心2次，去上清液，在电热干燥箱(设置温度为40℃)内干燥2天，既得热储能材料。疏水性液体或蜡可以为有机材料。例如，所述的疏水性液体可以为油或熔融蜡。优选的是，所述的疏水性液体或蜡为非聚合物材料。更优选的是，所述的疏水性液体或蜡为碳氢化合物。所述的油或蜡可以包含活性材料，例如分散或溶解于其中的UV吸收剂、UV反射剂或阻燃剂。因此，所述的芯材料可以为均匀的，或者备选地，可以包含分散于遍及疏水性液体或蜡的连续芯介质中的固态活性材料的分散体。所述疏水性液体或蜡为熔点为-20℃—160℃的油或蜡。可以为C8-40烷烃，或者可以为环烷烃。合适材料包括烷烃或环烷烃的所有异构体。此外，还可以使用这些烷烃或环烷烃的混合物。可以为(例如)选自正十八烷、正十四烷、正十五烷、正十七烷、正十八烷、正十九烷、正二十二烷、正二十三烷、 正二十五烷、正二十六烷、环己烷、环辛烷、环癸烷以及它们的异构体和/或它们的混合物中的任何化合物。制备的热储能材料在—10℃—150℃的温度下释放或吸收能量，并且半峰温度为至少400℃。微胶囊的平均粒径为2—5um。与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：1.本专利技术的热储能材料能够克服纺丝时的高温，即使胶囊暴露于超过220℃的纺丝温度时，芯材料仍然能够保持大部分或所有的芯材料，我们发现当经过纺丝工艺后，芯材料胶囊能够保持99%以上的疏水性液体或蜡。2.本专利技术热储能材料的壳具有耐久性和不可渗透性能够使所述胶囊引入到纤维或织物时，没有任何明显损失。具体实施方式实施例1（1）通过将3g聚（苯乙烯）（分子量为1500）溶解于80g苯乙烯单体中来制备聚苯乙烯溶液，对该混合物进行搅拌，直到聚合物完全溶解；（2）将摩尔比为2：2：1.2的乙二酸、乙二醇、乳酸及0.9wt%的催化剂四异丙氧基钛和磷酸放入装有电动增力搅拌器、冷凝回流管的二颈烧瓶中，在氮气的保护下油浴加热至230℃后，脱水2h，然后抽真空，控制压力至真空度低于50Pa，进行脱脂反应，2h后停止反应，在氮气的保护下，冷却后就即得到白色固体的高分子共聚物，将所得产物在30℃下真空干燥。（2）油相制备：称取4mg步骤（2）制备的高分子共聚物、4g步骤（1）制备的聚苯乙烯溶液，2g苯乙烯、2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有热储能材料的纤维面料，其特征在于：纤维中含有热储能材料，该材料为胶囊形式，其含有作为芯的热储能成分以及壳成分。

【技术特征摘要】
1.一种含有热储能材料的纤维面料，其特征在于：纤维中含有热储能材料，该材料为胶囊形式，其含有作为芯的热储能成分以及壳成分。2.如权利要求1所述的纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）制备热储能材料；（2）将所述热储能材料与纺丝原液或纺丝母粒混合；（3）高温挤出原液或混合母粒；（4）收集形成的纤维。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，热储能材料的制备方法包括如下步骤：（1）通过将3—15g聚（苯乙烯）溶解于80—100g苯乙烯单体中来制备聚苯乙烯溶液，对该混合物进行搅拌，直到聚合物完全溶解；（2）将摩尔比为2：2：1.2的乙二酸、乙二醇、乳酸及0.2—0.9wt%的催化剂四异丙氧基钛和磷酸放入装有电动增力搅拌器、冷凝回流管的二颈烧瓶中，在氮气的保护下油浴加热至200—300℃后，脱水2—3h，然后抽真空，控制压力至真空度低于50Pa，进行脱脂反应，2—5h后停止反应，在氮气的保护下，冷却后就即得到白色固体的高分子共聚物，将所得产物在30—50℃下真空干燥；（2）油相制备：称取4—5mg步骤（2）制备的高分子共聚物、4—8g步骤（1）制备的聚苯乙烯溶液，2—5g苯乙烯、2—3g甲基丙烯酸、5—9g二丙烯酸二乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天奇，
申请(专利权)人：张天奇，
类型：发明
国别省市：安徽;34