具有提高的可逆热性能的聚合物复合材料及其形成方法技术

公开了聚合物复合材料和制造聚合物复合材料的方法。在一个实施方案中，混合含相变材料的一组微胶囊与分散聚合物材料，形成第一共混物。分散聚合物材料的潜热为至少４０Ｊ／ｇ和转变温度范围为０℃－５０℃。加工第一共混物，形成聚合物复合材料。可形成各种形状的聚合物复合材料，例如粒料、纤维、薄片、片材、膜、棒等等。该聚合物复合材料可原样使用或者掺入到其中希望调热性能的各种制品内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及聚合物复合材料及其制造方法。更具体地，本专利技术涉 及在制造合成纤维中有用的含相变材料的聚合物复合材料。
技术介绍
由合成纤维制造许多纤维。常规地，使用两种方法制造合成纤维 湿溶液纺丝法和熔体纺丝法。通常使用湿的溶液法形成丙烯酸类纤维 (acrylicfibers)，而通常使用熔体纺丝法形成尼龙纤维、聚酯纤维、 聚丙烯纤维和其它类似类型的纤维。公知的是，丙烯酸类纤维包括长 链合成聚合物，其特征在于存在丙烯腈单元，尼龙纤维包括长链合成 聚酰胺聚合物，其特征在于存在酰胺基-C0NH-，聚酯纤维包括具有至 少85wt。/。取代芳族羧酸单元的酯的长链合成聚合物，和聚丙烯纤维包 括具有至少85wt。/。烯烃单元且典型地分子量大于或等于约40000的长链合成结晶聚合物，熔体纺丝法尤其令人感兴趣，这是因为在纺织工业中使用的大部 分合成纤维由这一技术制造。熔体纺丝法通常牵涉使熔融的聚合物材 料穿过被称为纺丝板的装置，于是形成一组单独的合成纤维。 一旦成 形，则可将合成纤维收集成股或者切割成短切纤维。可使用合成纤维 制造织造或非织造织物，或者可将合成纤维绕丝成之后将在编织或针 织工艺中使用的纱线，以形成合成织物。将相变材料掺入到丙烯酸类纤维中，使得纤维能提供提高的可逆 热性能且能使由这种纤维制造的织物行使类似的功能。这容易实现， 部分是由于典型地与形成丙烯酸类纤维的湿溶液法有关的挥发性材料 (例如，溶剂)含量高导致的。然而，更加成问题的是掺入相变材料到 熔体纺丝的合成纤维内，这是因为在熔体纺丝法内典型地不存在或者 不希望高含量的挥发性材料。以前尝试将相变材料掺入到熔体纺丝的 合成纤维中典型地牵涉混合相变材料与标准的纤维级热塑性聚合物， 形成共混物，随后熔体纺丝该共混物，形成合成纤维。这种尝试通常 导致相变材料在纤维内不充分的分散，差的纤维性能，和差的加工性， 除非使用低浓度的相变材料。然而，在采用低浓度的相变材料的情况 下，难以实现通常与使用相变材料有关的理想的提高的可逆热性能。正是针对这一
技术介绍
，需要开发此处所述的聚合物复合材料。
技术实现思路
一方面，本专利技术涉及制造聚合物复合材料的方法。在一个实施方案中，该方法包括(a)混合含相变材料的一组微胶嚢与分散聚合物材 料，形成第一共混物，其中该分散聚合物材料的潜热为至少40J/g和 转变温度范围为0'C - 50。C;和(b)加工笫一共混物，形成聚合物复合 材料。在另一实施方案中，该方法包括(a)熔融第一调温材料，形成第 一熔体；(b)在第一熔体内分散第二调温材料，形成第一共混物；(c) 加工第一共混物，形成颗粒；(d)熔融基质(matrix)聚合物材料，形成 第二熔体；(e)在第二熔体内分散该颗粒，形成第二共混物；和(f)加工第二共混物，形成聚合物复合材料。在进一步的实施方案中，该方法包括(a)熔融第一聚合物材料， 形成第一熔体，其中第一聚合物材料的潜热为至少40J/g和转变温度 范围为01C-50X:; (b)在第一熔体内分散调温材料，形成第一共混物， 其中该调温材料包括潜热为至少40J/g和转变温度范围为Or-50。C 的相变材料；(c)混合第 一共混物与第二聚合物材料，形成第二共混物； 和(d)加工第二共混物，形成聚合物复合材料。另一方面，本专利技术涉及聚合物复合材料。在一个实施方案中，聚 合物复合材料包括(a)潜热为至少40J/g和转变温度范围为0匸-50 匸的聚合物材料；和(b)分散在聚合物材料内的一组微胶嚢，其中该微 胶嚢含有潜热为至少40J/g和转变温度范围为- 50'C的相变材料。在另一实施方案中，聚合物复合材料包括聚合物材料和非包封的 相变材料的共混物。聚合物材料对非包封的相变材料具有部分亲和力， 结果非包封的相变材料形成分散在聚合物材料内的一组区域。非包封 的相变材料的潜热为至少60J/g和转变温度范围为IOC - 50°C。还考虑了本专利技术的其它方面和实施方案。前述概述和下述详细说 明不意味着限制本专利技术到任何特定的实施方案上，而是仅仅意味着描 述本专利技术的一些实施方案。附图说明为了更好地理解本专利技术的性质和目的，应当结合附图参考下述详 细i兌明。图1示出了根据本专利技术的实施方案形成聚合物复合材料的制造方法。图2示出了根据本专利技术另一实施方案形成聚合物复合材料的制造 方法。图3示出了根据本专利技术进一步的实施方案形成聚合物复合材料的 制造方法。具体实施例方式本专利技术的实施方案涉及具有提高的可逆热性能的聚合物复合材料及其制造方法。根据本专利技术各种实施方案的聚合物复合材料在不同的 环境条件下具有吸收和释放热能的能力。另外，该聚合物复合材料可 显示出例如相变材料改进的分散或者较高的负载水平。可形成各种形 式或形状的聚合物复合材料，例如粒料、纤维、薄片、片材、膜、棒 等等。该聚合物复合材料可原样使用或者掺入到各种制品内，以提供 调热性能，同时提供制品改进的强度。例如，可在纺织品(例如，织物)、 服装(例如，外衣、干式潜水装和防护服)、鞋袜(例如，袜子、靴子和 鞋垫)、医疗产品(例如，热毯、治疗垫、失禁垫和热/冷包扎)、容器 和包装(例如，饮料和食品容器、食品加热器、坐垫和电路板层压体)、 建筑物(例如，墙壁或天花板的绝缘、壁纸、窗帘衬里、管道缠绕物、 地毯和瓷砖)、用具(例如，家用器具的绝缘)和其它产品(例如，机动 车的衬里材料、睡袋和床上用品)中使用根据本专利技术各种实施方案的聚 合物复合材料。可加工根据本专利技术各种实施方案的聚合物复合材料，形成具有提 高的可逆热性能的各种制品。例如，可将聚合物复合材料形成为形成 合成纤维有用的粒料用于注塑工艺或者挤塑工艺。使用这些粒料可提供通过掺入相变材料到各种制品内将实现的优势，所述制品包括例如 诸如丙烯酸类纤维、尼龙纤维、聚酯纤维、聚乙烯纤维和聚丙烯纤维之类的纤维；膜；泡沫体和注塑制品。根据本专利技术各种实施方案的聚合物复合材料当掺入例如服装或鞋 袜等制品内时，可提供舒适度的改进。特别地，该制品可提供在不同 或变化的环境条件下这种改进的舒适度。使用相变材料使得该制品可 提供"多方向"或"动态"的调热而不是"单向"或"静态"的调热。 特别地，根据"多方向"的调热，制品可在温暖的气候中吸收热能， 以及在寒冷的气候中释放热能。按照这一方式，制品可在温暖的气候 中提供冷却和在寒冷的气候中提供加热，从而在不同的气候条件下维 持所需的舒适度。根据"动态"调热，制品可在变化的环境条件下适 应或调节其调热性能。按照这一方式，制品能具有多种用途，例如用 于温暖的气候和寒冷的气候。此外，制品可在没有要求外部触发作用， 例如湿气或太阳光的情况下，适应或调节其调热性能。与提供调热性能相关的是，根据本专利技术的各种实施方案的聚合物 复合材料当掺入例如服装或鞋袜内时，可提供舒适度的其它改进。例 如，掺入聚合物复合材料的制品可提供例如因出汗导致的个体皮肤湿 度的下降。特别地，制品可降低皮肤的温度或相对湿度，从而提供较 低程度的皮肤湿度和较高程度的舒适度。使用特定材料和特定的服装 或鞋袜设计特征可进一步提高舒适度。例如，可结合一些添加剂、处 理剂或涂层使用该制品，在调热和湿气控制性能方面提供进一 步的优 势。根据本专利技术一些实施方案的聚合物复合材料可包括一种或更多本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造聚合物复合材料的方法，该方法包括：　　　　混合含相变材料的多个微胶囊与分散性聚合物材料，形成第一共混物，其中该分散聚合物材料的潜热为至少４０Ｊ／ｇ和转变温度范围为０℃－５０℃；和　　　　加工第一共混物，形成聚合物复合材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MC马吉尔，MH哈特曼，
申请(专利权)人：奥特拉斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]