一种皮芯型光热转换-蓄热调温聚酯纤维的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种皮芯型光热转换

【技术实现步骤摘要】
一种皮芯型光热转换
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蓄热调温聚酯纤维的制备方法


[0001]本专利技术涉及功能纤维制备领域，尤其是涉及一种皮芯型光热转换
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蓄热调温聚酯纤维的制备方法。

技术介绍

[0002]保暖御寒是冬季服装的主要功能，传统保暖服装是以阻止身体的热量散失为主，尤其在严寒地带，人们需要穿着更厚重的衣物来保暖，这非常不利于身体的舒适与活动，能积极产热且轻薄保暖的服装，是对传统纺织品的极大改进。因此，针对绿色发展和人们对服装穿着“舒适、保暖、轻便”的追求，开发具有光热转换功能的蓄热调温纤维成为市场的新宠。
[0003]光热转换、蓄热调温纤维是一种能将吸收的太阳能转换为热能，又能将热量储存并通过调节织物与人体之间的微环境达到储能控温效果的功能性纤维。单一功能的保暖纤维因材料本身的限制，保暖效果受环境、发热材料等因素制约，存在需要一定的条件激发或发热效果不能持久的缺点。因此，人们竞相研发集光热转换和储能于一体的材料。专利CN 102605614 B公开了一种光热材料与相变储能技术结合的双向调温纤维的制备方法，该材料能积极产热并能储能，具有较好的保暖性，但是该纤维采用上浆、浸轧、涂覆等技术属于纤维的后整理技术，存在发热材料易脱落，不耐摩擦和水洗等缺陷。专利CN 110528097 B公开了一种光热转换
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蓄热调温纤维素纤维及其制备方法，该纤维具有较好的光热转换和储能性能，但其功能材料的耐热性问题，本技术只适用于溶液纺丝，并不适用于高熔点的熔融纺丝工艺。因此，高熔点聚酯保暖纤维的开发，需根据功能材料的特性，设计合理的纤维基体结构与组成，并对复合材料的效能和结构关系的调控提出挑战。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种皮芯型光热转换
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蓄热调温聚酯纤维的制备方法，提出制备一种功能材料分散均匀、光热转换效率高，且具有环保轻质、蓄热调温功能的聚酯纤维的思路。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]本专利技术的一种皮芯型光热转换
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蓄热调温聚酯纤维的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1：碳气凝胶制备：基于纳米纤维素、光热转换碳化锆纳米材料制备光热转换纤维素基气凝胶，碳化后获得复合碳化锆/纤维素基碳气凝胶光热转换材料；
[0008]S2：疏水改性：对S2中制备得到的复合碳化锆/纤维素基碳气凝胶光热转换材料进行研磨，并进行表面疏水改性，获得疏水性
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复合光热转换碳气凝胶粉体；
[0009]S3：光热转换碳气凝胶功能母粒制备：将聚酯切片和S2中得到的疏水性
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复合光热转换碳气凝胶粉体挤出造粒，得到光热转换碳气凝胶功能母粒；
[0010]S4：制备PEG
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PET固
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固相变母粒；
[0011]S5：共同挤出纺丝：将光热转换碳气凝胶功能母粒和PEG
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PET固
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固相变母粒挤出，
纺丝，得到皮芯型光热转换
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蓄热调温聚酯纤维。
[0012]进一步地，S1中，制备过程具体为：将纳米纤维素分散于碱溶液中，然后添加光热转换碳化锆纳米材料混合，对混合溶液进行搅拌至均匀，静置脱气，得到均质悬浮液，对均质悬浮液进行定向冷冻、干燥，得到分散均匀的光热转换纤维素基气凝胶，将光热转换纤维素基气凝胶置于管式炉中碳化，获得复合碳化锆/纤维素基碳气凝胶光热转换材料。
[0013]进一步地，S1中，混合溶液中纤维素的质量分数为5
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25％，优选10％～20％，光热材料的质量分数为0.1
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3％，优选1.5～2.5％；
[0014]S1中，定向冷冻时间为0.5
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1h，冷冻干燥温度为
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80℃～
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18℃，时间为24
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48h；
[0015]将混合液置于搅拌器中进行搅拌，搅拌转速为1000～2000r/min，搅拌时间10～30min，然后静置脱气，时间为12～24h；
[0016]碳化处理采用在氮气条件，碳化温度为400～700℃，保温时间1～2h，升温速率5～10℃/min。
[0017]进一步地，S2中，采用纳米研磨机对光热转换碳气凝胶进行研磨，经多级研磨、筛分，得到粒径分布为100～300nm的复合纤维素基碳气凝胶光热转换粉体；
[0018]将复合纤维素基碳气凝胶光热转换粉体浸于硅烷偶联剂进行表面疏水改性，60℃超声1～2h，然后过滤80℃干燥得疏水性
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复合光热转换碳气凝胶粉体。
[0019]进一步地，S3中，光热转换碳气凝胶功能母粒制备过程中：将干燥的聚酯切片从主喂料口喂入双螺杆挤出机，熔融螺杆混合，同时将疏水性
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复合光热转换碳气凝胶粉体采用侧喂入法，从侧向经涡轮预分散喂入双螺杆挤出机，与熔融的基体熔体混合，经过混合熔融、注带和切粒制得光热转换碳气凝胶功能母粒。
[0020]进一步地，S3中，所述聚酯切片与疏水性
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复合光热转换碳气凝胶粉体按重量比55～75∶25～45。
[0021]进一步地，S4中，PEG
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PET固
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固相变母粒的制备过程为：将对苯二甲酸二甲酯、乙二醇和催化剂混合加入反应釜混合，升温至250℃，搅拌酯化反应3h；
[0022]然后加入聚乙二醇和催化剂，升温至300℃，真空下反应缩聚反应2～3h，反应结束后，熔体由喷头挤出后经水冷、切粒、干燥，制得PEG
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PET固
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固相变母粒。
[0023]进一步地，S4中，酯化反应中，苯二甲酸二甲酯、乙二醇和催化剂醋酸锑的质量比为5～35：65～95：0.03～0.05；
[0024]缩聚反应中加入的聚乙二醇和催化剂醋酸锑的质量比为25～55：0.03～0.05。
[0025]进一步地，S5中，共同挤出纺丝的过程为：将光热转化保暖母粒与聚酯切片按预设比例混合，作为皮层原料喂入双螺杆挤出机，将PEG
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PET固
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固相变功能材料作为芯层喂入螺杆挤出机，皮层和芯层材料分别经纺丝机熔融，通过计量泵精确计量，进入纺丝组件，经喷丝板喷出形成丝束，再经单体抽吸、侧吹风冷却、集束上油、拉伸定型、网络交络，然后卷绕成形，制得具有光热转换/蓄热调温功能的皮芯型保暖聚酯纤维。
[0026]进一步地，其皮层、芯层原料质量比为4：6，其中纺丝温度260℃～300℃，纺速800～3800m/min。
[0027]便于本领域人员的深入理解，现解释本技术方案中的S1～S5中的机理如下：
[0028]1)气凝胶中碳化锆的高分散性：由于纳米纤维素表面富含羟基，能够与诸多过渡金属离子形成配合，并且可以作为合成一维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种皮芯型光热转换
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蓄热调温聚酯纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：碳气凝胶制备：基于纳米纤维素、光热转换碳化锆纳米材料制备光热转换纤维素基气凝胶，碳化后获得复合碳化锆/纤维素基碳气凝胶光热转换材料；S2：疏水改性：对S2中制备得到的复合碳化锆/纤维素基碳气凝胶光热转换材料进行研磨，并进行表面疏水改性，获得疏水性
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复合光热转换碳气凝胶粉体；S3：光热转换碳气凝胶功能母粒制备：将聚酯切片和S2中得到的疏水性
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复合光热转换碳气凝胶粉体挤出造粒，得到光热转换碳气凝胶功能母粒；S4：制备PEG
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PET固
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固相变母粒；S5：共同挤出纺丝：将光热转换碳气凝胶功能母粒和PEG
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PET固
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固相变母粒挤出，纺丝，得到皮芯型光热转换
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蓄热调温聚酯纤维。2.根据权利要求1所述的一种皮芯型光热转换
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蓄热调温聚酯纤维的制备方法，其特征在于，S1中，制备过程具体为：将纳米纤维素分散于碱溶液中，然后添加光热转换碳化锆纳米材料混合，对混合溶液进行搅拌至均匀，静置脱气，得到均质悬浮液，对均质悬浮液进行定向冷冻、干燥，得到分散均匀的光热转换纤维素基气凝胶，将光热转换纤维素基气凝胶置于管式炉中碳化，获得复合碳化锆/纤维素基碳气凝胶光热转换材料。3.根据权利要求2所述的一种皮芯型光热转换
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蓄热调温聚酯纤维的制备方法，其特征在于，S1中，混合溶液中纤维素的质量分数为5
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25％，光热材料的质量分数为0.1
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3％；S1中，定向冷冻时间为0.5
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1h，冷冻干燥温度为
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80℃～
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18℃，时间为24
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48h；将混合液置于搅拌器中进行搅拌，搅拌转速为1000～2000r/min，搅拌时间10～30min，然后静置脱气，时间为12～24h；碳化处理采用在氮气条件，碳化温度为400～700℃，保温时间1～2h，升温速率5～10℃/min。4.根据权利要求1所述的一种皮芯型光热转换
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蓄热调温聚酯纤维的制备方法，其特征在于，S2中，采用纳米研磨机对光热转换碳气凝胶进行研磨，经多级研磨、筛分，得到粒径分布为100～300nm的复合纤维素基碳气凝胶光热转换粉体；将复合纤维素基碳气凝胶光热转换粉体浸于硅烷偶联剂进行表面疏水改性，60℃超声1～2h，然...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯阳，倪海燕，张旋，丁彬，王学利，俞建勇，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：