一种石蜡/聚丙烯腈智能调温纳米纤维制造技术

本发明专利技术公开了一种石蜡/聚丙烯腈智能调温纳米纤维，为皮芯结构，皮层为成纤聚合物，芯层为混合石蜡相变材料，所述皮层由外相纺丝液纺丝而成，所述外相纺丝液为聚丙烯腈和N,N‑二甲基乙酰胺混合物，所述芯层由内相纺丝液纺丝而成，所述内相纺丝液为正二十烷与正十四烷的混合物。本发明专利技术具有较好的可纺性、控温性及广泛的应用前景。

A Paraffin/Polyacrylonitrile Intelligent Temperature-Regulating Nanofibers

【技术实现步骤摘要】
一种石蜡/聚丙烯腈智能调温纳米纤维
本专利技术涉及功能纤维领域，特别涉及一种石蜡/聚丙烯腈智能调温纳米纤维。
技术介绍
调温纤维是一种将相变材料包覆于纤维内或将其涂覆、整理在纤维表面而制得的一种具有温度调节功能的复合纤维。相变材料已被广泛应用于车辆热缓冲、建筑领域、温室农业大棚、电脑芯片及纺织领域。这种相变材料应用于纺织纤维材料中，可通过相变材料对温变起到的响应作用,从而对人体温度变化起到有效的缓冲作用，使得体感温度在一定时间内保持恒定。目前相变纤维的制备方法主要有中空纤维浸渍法、共混纺丝法、微胶囊法、熔融纺丝法、化学接枝法及湿法纺丝等，但通过浸渍填充法和共混纺丝法制备的相变纤维包覆效果不佳，相变材料极易流失，而采用化学法和微胶囊法制备的纤维性能较好，但相变潜热不佳，熔融纺丝与湿法纺丝制得的纤维性能与包覆性都满足了使用需求，但其制备过程工艺较为复杂，制备成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种石蜡/聚丙烯腈智能调温纳米纤维，具有较好的可纺性、控温性及广泛的应用前景。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种石蜡/聚丙烯腈智能调温纳米纤维，为皮芯结构，皮层为成纤聚合物，芯层为混合石蜡相变材料，所述皮层由外相纺丝液纺丝而成，所述外相纺丝液为聚丙烯腈和N,N-二甲基乙酰胺混合物，所述芯层由内相纺丝液纺丝而成，所述内相纺丝液为正二十烷与正十四烷的混合物。本专利技术选取聚丙烯腈作为皮层成纤材料，以复配石蜡作为芯层相变材料，采用同轴静电纺丝法制备纳米级相变调温纤维，利用聚丙烯腈对芯层二十烷与十四烷复配的双组份相变材料进行有效包覆，并构建三维网状结构，充分利用纳米相变调温纤维的毛细管效应使双组份相变材的控温性在一定范围内得到集中体现。本专利技术将多组分相变石蜡通过简单的同轴纺丝技术进行有效包覆，并且将尺寸限制在纳米级，为以后在服用智能产品应用提供新型、简单的制备方法。作为优选，所述外相纺丝液中聚丙烯腈的质量浓度为10-15％。作为优选，正二十烷与正十四烷的混合物由正二十烷与正十四烷按照1:3～1:7的质量比混合而成。作为优选，制备方法如下：步骤一：将水洗后的聚丙烯腈溶解于N,N-二甲基乙酰胺中，置于磁力搅拌器上搅拌12h，制得聚丙烯腈质量浓度为10-15％的外相纺丝液；步骤二：将正二十烷和常温下为液态的正十四烷按照1:3～1:7的质量比混合，制得内相纺丝液；步骤三：将外相纺丝溶液及内相纺丝溶液转移至注射器内并加入到同轴喷头中，在高压静电场中进行纺丝，通过表面包覆有锡箔纸的滚筒接收纤维，干燥后获得石蜡/聚丙烯腈智能调温纳米纤维。作为优选，步骤三纺丝时，所述外相纺丝液的流速为0.5mLh-1，内相纺丝液的流速为0.3mLh-1。作为优选，步骤三纺丝时，电压控制为10kV～14kV。作为优选，步骤三纺丝时，接收距离为10～15cm。作为优选，步骤三的干燥为在常压下，60℃烘箱中，干燥6小时以上。通过干燥以去除DMF，防止纤维粘黏，增强调温效果。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术制备方法中通过改变外相纺丝液的浓度调控皮芯结构包覆率，合适的外相纺丝液浓度可在最大程度包覆芯层材料的同时，有效保护芯层材料，防止其流失，同时也保证了其优异力学性能。(2)本专利技术制备方法制备得到的纳米级调温纤维具有较大的相变热焓值。通过改变芯层相变材料的复配比，调控相变纤维对特定温度区间的温变响应。(3)本专利技术制备方法制备得到的纳米级相变纤维具有明显的皮芯结构，避免了传统相变纤维中相变材料易流失的问题，增强了相变纤维的调温效果，通过同轴静电纺丝制备得到纳米级别的纤维，充分利用纳米相变调温纤维的毛细管效应使双组份相变材的控温性在一定范围内得到集中体现。附图说明图1为实施例1、实施例2和实施例3中的调温纳米纤维的扫描电镜图及透射电镜图。图2为实施例1、实施例2和实施例3中的调温纳米纤维的示差扫描量热曲线，其中heatflow为热流量，temperature为温度。图3为实施例3、实施例4、实施例5和实施例6中的调温纳米纤维的扫描电镜图及透射电镜图。图4为实施例3、实施例4、实施例5和实施例6中的调温纳米纤维的示差扫描量热曲线。图5为实施例3、实施例4、实施例5和实施例6中的调温纳米纤维的热重分析曲线，其中Weight：重量，deriva.Weight：重量的一次微分。具体实施方式下面通过具体实施例，对本专利技术的技术方案作进一步的具体说明。本专利技术中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。以下实施例中提到的主要试剂信息如下:聚丙烯腈(PAN，M≈1.4×105，产自中国石化上海石油化工有限公司)；N，N-二甲基甲酰胺(DMF，99.5％，产自杭州高精精细化工有限公司)；十四烷(C14，98％，相变温度为5.86℃，产自阿拉丁生化科技有限公司)；二十烷(C20，99％，相变温度为36.8℃，产自阿拉丁生化科技有限公司)。以下实施例中提到的纤维表面结构采用JSM-6700F场发射电子显微镜(FE-SEM，JEOL，Japan)测得；纤维内部结构采用JSM-2100透射电子显微镜(TEM，JEOL，Japan)测得；纤维的调温性能采用差示扫描量热仪(美国TA公司)进行测试,测试纤维在氮气(N2)气氛中以5℃min-1的速率匀速升、降温，温度范围为-10℃-40℃；纤维的热稳定性采用热重分析仪(美国PE公司)进行测试,测试纤维在N2中以10℃min-1的升温速率进行热分解，温度范围为40℃-700℃。实施例1(1)将水洗后的PAN溶解于DMF中，置于磁力搅拌器上搅拌12h，制得PAN质量分数约为10％的均相静电纺丝溶液，作为调温纤维的皮层成纤材料。(2)将二十烷和常温下为液态的十四烷互溶，其质量比为1:5，用作调温纤维的芯层相变物质。(3)以PAN溶液作为外相纺丝溶液，以二十烷/十四烷混合溶液作为内相纺丝溶液，转移至注射器内并加入到同轴喷头中，在高压静电场中进行纺丝，该纳米纤维通过表面包覆有锡箔纸的滚筒接收。同轴喷头与接收滚筒外接正、负电压分别为13kV、-1.5kV，接收距离约为15cm，喷头外径1.01mm，内径0.41mm。内外相流速分别为0.3mLh-1、0.5mLh-1。经60℃烘箱干燥后即可得到调温纳米纤维。实施例2(1)将水洗后的PAN溶解于DMF中，置于磁力搅拌器上搅拌12h，制得PAN质量分数约为12％的均相静电纺丝溶液，作为调温纤维的皮层成纤材料。(2)将二十烷和常温下为液态的十四烷互溶，其质量比为1:5，用作调温纤维的芯层相变物质。(3)以PAN溶液作为外相纺丝溶液，以二十烷/十四烷混合溶液作为内相纺丝溶液，转移至注射器内并加入到同轴喷头中，在高压静电场中进行纺丝，该纳米纤维通过表面包覆有锡箔纸的滚筒接收。同轴喷头与接收滚筒外接正、负电压分别为13kV、-1.5kV，接收距离约为15cm，喷头外径1.01mm，内径0.41mm。内外相流速分别为0.3mLh-1、0.5mLh-1。经60℃烘箱干燥后即可得到调温纳米纤维。实施例3(1)将水洗后的PAN溶解于DMF中，置于磁力搅拌器上搅拌12h，制得PAN质量分数约为15％的均相静电纺丝溶液，作为调温纤维的皮层成纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石蜡/聚丙烯腈智能调温纳米纤维，其特征在于：为皮芯结构，皮层为成纤聚合物，芯层为混合石蜡相变材料，所述皮层由外相纺丝液纺丝而成，所述外相纺丝液为聚丙烯腈和N,N‑二甲基乙酰胺混合物，所述芯层由内相纺丝液纺丝而成，所述内相纺丝液为正二十烷与正十四烷的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种石蜡/聚丙烯腈智能调温纳米纤维，其特征在于：为皮芯结构，皮层为成纤聚合物，芯层为混合石蜡相变材料，所述皮层由外相纺丝液纺丝而成，所述外相纺丝液为聚丙烯腈和N,N-二甲基乙酰胺混合物，所述芯层由内相纺丝液纺丝而成，所述内相纺丝液为正二十烷与正十四烷的混合物。2.根据权利要求1所述的一种石蜡/聚丙烯腈智能调温纳米纤维，其特征在于：所述外相纺丝液中聚丙烯腈的质量浓度为10-15％。3.根据权利要求1所述的一种石蜡/聚丙烯腈智能调温纳米纤维，其特征在于：正二十烷与正十四烷的混合物由正二十烷与正十四烷按照1:3～1:7的质量比混合而成。4.根据权利要求1所述的一种石蜡/聚丙烯腈智能调温纳米纤维，其特征在于，制备方法如下：步骤一：将水洗后的聚丙烯腈溶解于N,N-二甲基乙酰胺中，置于磁力搅拌器上搅拌12h，制得聚丙烯腈质量浓度为10-15％的外相纺丝液；步骤二：将...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明，方旖旎，陈佳伟，伊利强，姚菊明，祝国成，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33