纺丝级聚酰胺复合脂肪胺定型储能材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纺丝级聚酰胺复合脂肪胺定型储能材料及其制备方法,包括：⑴将一定比例的聚酰胺和脂肪胺溶解在极性有机溶剂，加热并搅拌至完全溶解形成氢键结合物作为油相；⑵将一定量乳化剂加入水中活化作为水相，将上述油相加入水相并高速剪切乳化形成均匀乳液；⑶上述乳液通过喷雾干燥，制得复合定型储能材料粉末。该纺丝级聚酰胺复合定型储能材料由脂肪胺类储能材料、聚酰胺及有机溶剂复合而成。该方法过程易控制、生产效率高，相容性好不产生相分离、耐热稳定性好。由此解决复合定型储能材料在高温高压等极端条件下的使用问题，同时其良好的流变性能使之可用于丙纶、锦纶和涤纶等熔体纺丝，生产储能调温纤维。

【技术实现步骤摘要】
纺丝级聚酰胺复合脂肪胺定型储能材料及制备方法
本专利技术涉及一种纺丝级聚酰胺复合脂肪胺定型储能材料及其制备方法和应用，属于储能调温功能材料领域。
技术介绍
储能调温纤维即是将储能材料添加到纤维中制得的具有双向温度调节作用的新型纤维，它能够根据外界温度的变化自动吸收或释放热量来减少体表微环境的温度波动，从而保证人体舒适避免由于温度波动带来的病理反应，且可节能减排，实现能源的循环利用。熔体纺丝制备的纤维如丙纶、锦纶和涤纶等，品种多、可加工性好应用广泛，市场占有率高。并且熔体纺丝法具有生产流程短、生产成本低和对环境友好等优点，在合成纤维工业中占有主导地位。但目前储能材料由于耐高温性能差，极难应用于熔体纺丝，迄今市场上未见成熟的熔体纺丝储能调温纤维。通过熔体纺丝制备储能调温纤维也经历了多年的研究，主要是将相变储能微胶囊化或无机介孔材料吸附后与成纤聚合物熔融共混纺丝。很多研究者就前者做了大量工作，包括将相变材料微胶囊化、无机多孔吸附材料作为基体定型等，以获得耐高温复合相变材料用于熔体纺丝。但这些颗粒度难控制，并且添加量小，导致生产的储能调温纤维力学性能差、调温效果不佳。基于聚合物载体的复合定型储能材料则克服了颗粒度和分散的问题，可以跟成纤化合物混熔直接纺丝。这一特点解决了储能功能材料添加量低和放丝纤维力学性能差的问题，是实现熔体纺丝生产储能调温的关键。上述复合定型储能材料需要具有良好的储能效果，且耐高温、流动性可纺性好、能大比例参加到纺丝中。目前这类基于聚合物载体的复合定型储能材料研究的不多，CN201410825961.6公开了一种具备双层定型相变材料层的建筑外墙结构体，其中外、内定型相变墙板层分别由相变温度为Tm1、Tm2的相变材料制成，能够更有效地降低外墙冷负荷和热负荷，显著降低整体能耗,同时具备结构紧凑、适用性强和便于制造及后期维护等特点。CN201310233028.5公开了一种以十水硫酸钠作为相变材料制备定型相变材料的隔热恒温塑料型材及生产工艺，采用带凹孔的中空热塑性塑料封装活性炭,解决了相变材料的泄露问题,材料的形状和大小可以调节。显然上述复合定型材料无法用于纺丝成纤，因此本专利技术提出利用聚酰胺为载体与具有良好储能能力的脂肪胺复合，通过两者间强氢键作用，得到耐高温、不泄漏的高稳定性复合储能材料，其流动性和可纺性完全满足熔体纺丝的要求。
技术实现思路
基于纺丝级复合定型相变材料的特殊要求，本专利技术提供了一种聚酰胺基耐高温、流动性好的复合定型储能材料及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术的目的是这样实现的：本专利技术所涉及的纺丝级聚酰胺复合脂肪胺定型储能材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将一定比例的聚酰胺和脂肪胺溶解在极性有机溶剂，加热并搅拌至完全溶解作为油相；(2)将一定量乳化剂加入水中活化作为水相，将上述油相加入水相并高速剪切乳化形成均匀乳液；(3)上述乳液通过喷雾干燥，制得复合定型相变材料粉末。进一步的，所述脂肪胺为十二胺、十四胺或十六胺。脂肪胺作为储能材料，具有超过250J/g的储能量，远大于传统的石蜡类。其本身挥发温度在160℃左右，但经实验研究与聚酰胺复合后形成强氢键作用大大提高了复合定型储能材料的挥发温度，达到300℃左右，这一发现促成了其作为复合定型储能材料并用于熔体纺丝的潜力。进一步的，所述聚酰胺为PA6或PA66，所述聚酰胺与所述脂肪胺质量比为1：0.2-1。进一步的，所述极性有机溶剂为甲酸和三氯甲烷的混合物，所述甲酸与三氯甲烷比例为1：1-5。进一步的，所述乳化剂为离子型乳化剂，优选为十二烷基硫酸钠或十六烷基三甲基氯化铵；所添加的乳化剂占水相的1-3％。进一步的，所述油相与水相按照1：2-8的比例混合，在20-80℃下，以3000-15000r/min转速乳化10-30分钟，形成均匀乳液。进一步的，所述的乳液在150-200℃下喷雾干燥，去除溶剂得到复合定型储能材料粉末。本专利技术还涉及的一种上述制备方法所制备的纺丝级聚酰胺复合脂肪胺定型储能材料。本专利技术的有益效果是：本专利技术所涉及的纺丝级聚酰胺复合脂肪胺定型储能材料的制备方法是基于聚酰胺与脂肪胺间强氢键作用，形成的复合定型储能材料在脂肪胺固液转变过程中不会泄漏，良好的热稳定性使其可应用熔体纺丝。本方法制备的复合定型储能材料具有良好的流变性能，可纺性好，与成纤化合物混熔，可实现大比例添加，最高可达70％。赋予纤维储能并调节人体与周围环境温度的功能，效果良好。复合定型储能材料在15-45℃的温度范围内吸收或放出大量潜热能，符合人体舒适度范围且能有效调节人体微环境温度波动，非常适合智能调温纺织品。附图说明图1为本专利技术实施例2制备的复合定型储能材料的热分析图；图2为本专利技术实施例3制备的复合定型储能材料的热重分析图；图3为本专利技术实施例5制备的复合定型储能纤维的电子显微镜图。具体实施方式本专利技术所涉及的纺丝级聚酰胺复合脂肪胺定型储能材料的制备方法是利用聚酰胺载体与脂肪胺强的氢键作用力，以有机溶剂使其混合形成氢键结合固溶体，以之为油相与乳化剂和水乳化形成均匀乳液，经喷雾干燥制得复合定型储能材料粉末。利用聚酰胺与脂肪胺高相容性和强氢键作用的优点，赋予复合定型储能材料耐高温以及持久稳定效果。本专利技术所涉及的纺丝级聚酰胺复合脂肪胺定型储能材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将一定比例的聚酰胺和脂肪胺溶解在极性有机溶剂，加热并搅拌至完全溶解作为油相；(2)将一定量乳化剂加入水中活化作为水相，将上述油相加入水相并高速剪切乳化形成均匀乳液；(3)上述乳液通过喷雾干燥，制得复合定型相变材料粉末。下面通过具体的实施例对本专利技术做进一步的描述。本专利技术的复合定型储能材料的性能表征除特别标明的以外，均使用下面的设备：采用美国TA公司Q2000差示扫描量热仪，在氮气保护下，测试10℃/min升温过程和降温过程的DSC扫描曲线，得到复合定型储能材料的相变温度和潜热值。采用PE公司Pyris1型热重分析仪测试复合定型储能材料的热稳定性。在氮气保护下，以10℃/min升温速率从室温加热到600℃，计算初始热降解温度。采用德国蔡司公司ULTRA55热场发射扫描电子显微镜观测喷金后的调温纤维截面的表面形貌。本专利技术未述及之处适用于现有技术。下面给出本专利技术的具体实施例：但具体实施例仅是为了进一步详细叙述本说明，并不限制本专利技术的权利要求。实施例1本专利技术提供一种纺丝级聚酰胺复合脂肪胺定型储能材料及其制备方法，包括以下步骤：将质量比1：0.2的聚酰胺和十二胺300克加入到500毫升甲酸和三氯甲烷1：2的混合溶剂中，在40℃下加热并搅拌至完全溶解，作为油相；将10克十二烷基硫酸钠乳化剂加入1.8升水中活化作为水相，将上述油相加入水相，在30℃下高速剪切乳化形成均匀乳液；上述乳液通过高温喷雾干燥，设定温度180℃，调整空压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.纺丝级聚酰胺复合脂肪胺定型储能材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将一定比例的聚酰胺和脂肪胺溶解在极性有机溶剂，加热并搅拌至完全溶解作为油相；/n(2)将一定量乳化剂加入水中活化作为水相，将上述油相加入水相并高速剪切乳化形成均匀乳液；/n(3)上述乳液通过喷雾干燥，制得复合定型相变材料粉末。/n

【技术特征摘要】
1.纺丝级聚酰胺复合脂肪胺定型储能材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将一定比例的聚酰胺和脂肪胺溶解在极性有机溶剂，加热并搅拌至完全溶解作为油相；
(2)将一定量乳化剂加入水中活化作为水相，将上述油相加入水相并高速剪切乳化形成均匀乳液；
(3)上述乳液通过喷雾干燥，制得复合定型相变材料粉末。


2.根据权利要求1所述的纺丝级聚酰胺复合脂肪胺定型储能材料的制备方法，其特征在于，所述脂肪胺为十二胺、十四胺或十六胺。


3.根据权利要求1所述的纺丝级聚酰胺复合脂肪胺定型储能材料的制备方法，其特征在于，所述聚酰胺为PA6或PA66，所述聚酰胺与所述脂肪胺质量比为1：0.2-1。


4.根据权利要求1至3任一项所述的纺丝级聚酰胺复合脂肪胺定型储能材料的制备方法，其特征在于，所述极性有机溶剂为甲酸和三氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国庆，周岚，刘国金，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33