一种基于银纳米线的控温抗菌柔性复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种基于银纳米线的控温抗菌柔性复合材料，以膨胀石墨、正十八烷、银纳米线、无纺布材料为原料，通过物理吸附和热压法制得，具有柔性、抗菌性能、相变储热性能和控温性能；膨胀石墨为基体材料，正十八烷为相变材料，银纳米线为抗菌材料，无纺布为支撑材料。其制备方法包括以下步骤：1，银纳米线的制备，2，掺杂银纳米线相变控温材料的制备，3，基于银纳米线的控温抗菌柔性复合材料的制备。应用于热管理防护服控温抗菌领域，导热系数为1.4373

【技术实现步骤摘要】
一种基于银纳米线的控温抗菌柔性复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及热管理控温穿戴领域和储热领域，具体为一种基于银纳米线的控温抗菌柔性复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近几年，相变材料的控温性能被广泛应用，例如工业余热的回收，电子器件的温度控制，节能建筑，智能控温服装等等。相变控温是利用相变材料的相变潜热来实现能量的储存和利用，相变材料具有潜热高、化学稳定性高和循环性能优异等优点。在疫情期间，相变控温材料特别适用于疫情防控中医护人员穿的防护服中，通过相变材料的蓄热来实现智能控温，利用无纺布材料柔软、轻薄、透气性好的优点，维持防护服内温度处于人体舒适温度中。但是相变材料也存在导热低，易泄露和不易应用等问题。
[0003]针对固液相变材料的导热低和易泄露等问题，采用多孔骨架、微胶囊等技术对相变材料进行封装是一种有效的解决策略。这些方法也有效的解决了相变材料在热管理控温穿戴领域的应用。
[0004]例如，现有技术1(Zhe Zhang,Zhen Zhang,Tian Chang,Juan Wang,Xin Wang,Guofu Zhou,Phase change material microcapsules with melamine resin shell via cellulose nanocrystal stabilized Pickering emulsion in
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situ polymerization,Chemical Engineering Journal,Volume 428,2022)通过纤维素纳米晶(CNC)稳定皮克林乳液原位聚合制备了以三聚氰胺
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甲醛树脂(MF)为壳的PCM微胶囊，有效防止PCM的泄漏并增强其导热性，石蜡和正十八烷微胶囊的相变焓高达164.8和185.1J/g，在200℃以下具有循环稳定性。该技术方案采用相变微胶囊技术，可以有效的防止相变材料的泄露并增强导热性，但是，该技术方案存在制备工艺复杂，还未能与成型工艺结合生产的技术问题。
[0005]另外，现有技术2(X.K.Yu,Y.B.Tao,Preparation and characterization of paraffin/expanded graphite composite phase change materials with high thermal conductivity,International Journal of Heat and Mass Transfer,Volume 198,2022)通过熔融共混的方式制备PCM/EG薄片，具有高导热性，在EG含量为20％时经过60次循环不会发生泄露，保持良好的稳定性，具有最佳的温度控制效果。该技术方案通过PCM/EG薄片具有高导热性，EG多孔结构吸附石蜡，实现防泄露，但是，该技术方案不但存在EG含量增加会使焓值降低，无法满足实际应用的问题，还存在不具有柔性的问题。
[0006]根据专利技术人的研究，目前相变控温防护服存在的技术问题为，防护服需要在长时间不透气的条件下使用，随着产生防护服内环境易出现高温、高湿度的情况，并且，因此产生滋生细菌的问题。该技术问题不但影响防护服使用者的体现，更是直接产生了健康问题。
[0007]对于解决高温的问题，现有技术3(CN114568769A一种可穿戴半导体相变降温服)通过相变控温片、电池和数字控温器组成的可穿戴半导体相变降温服，可以准确可靠的控制温度以及复温过程。该技术方案在实现控温的同时，实现了具有柔性，贴附性能好的技术
效果，但是，该技术方案仍存在以下技术问题：1、需要外界电源电池装置，即存在使用和更换电池带来的技术问题；2、不具备抑制细菌生长的技术效果。
[0008]对于解决抗菌的问题，现有技术4(CN115216964A一种耐水洗抗菌面料的制备方法)通过选用第一杀菌液和第二杀菌液通过喷雾工艺负载在面料上，增加了面料与杀菌材料的复合作用，在多重杀菌材料的协同促进作用下提升了杀菌性能。显然，该技术方案虽然可以实现杀菌作用，但是，此类通过杀菌液获得的抗菌效果，均存在成本过高，无法适用于如防护服为代表的一次性织物，并且，杀菌效果会随时间和使用次数增加而降低。
[0009]通过对现有技术的分析可知，目前尚未存在同时实现控温和抗菌，并且具备柔性的材料。解决上述问题可以通过制备一种具有柔性，导热控温性能好，有抗菌性能的材料，可以实现轻便环保、可循环可拆卸的技术效果，进而解决节约能源、节约材料成本的效果。
[0010]经专利技术人研究，解决上述问题所涉及的技术手段包括：
[0011]1、利用膨胀石墨和无纺布材料轻便柔软性，与织物贴合紧密；
[0012]2、利用膨胀石墨多孔骨架结构的毛细作用和孔隙吸附相变材料及银纳米线，制备高导热，高储热焓值，具有抗菌性能的复合相变材料，应用于医疗防护穿戴领域；
[0013]3、利用简单的热压工艺，将相变控温抗菌复合材料负载到无纺布之间，通过无纺布粘贴在防护服内侧，同时可拆卸可循环使用，节能环保。

技术实现思路

[0014]本专利技术的目的是提供一种基于银纳米线的控温抗菌柔性复合材料及其制备方法和作为医疗防护服穿戴领域的应用。
[0015]本专利技术的目的是为了利用控温抑菌柔性材料的储热性能来实现智能控温的同时还掺杂了银纳米线实现抗菌和增强导热性能，来提高防护服的导热性和舒适性。本专利技术人采用膨胀石墨作为骨架材料吸附银纳米线和相变材料正十八烷，利用简单的热压工艺与无纺布结合，制备了一种掺杂银纳米线的相变控温复合无纺布材料。通过可粘贴的无纺布与防护服相结合，一次性防护服使用结束可将复合材料揭下粘贴在下一件防护服上，简化制备与应用工艺，做到了可拆卸可循环的环保节能优点，解决相变材料导热率低和泄露问题，在此基础上增加抗菌性能，更好的应用于医用防护服穿戴领域中。
[0016]其中，膨胀石墨材料作为骨架，其作用在于：通过膨胀石墨自身具备的高导热性、高物化稳定性、低密度、多孔结构和制备简单的特点，为复合材料提供支撑作用和纳米级的导热网络，通过提高复合材料的导热性能提高储放热速率。
[0017]其中，无纺布材料作为载体，其作用在于：通过无纺布自身具备的微孔结构，吸附多余的相变材料，并且，在提供空间结构支撑作用的同时，给复合材料提供柔性，此外，无纺布还具备防潮、透气、质轻、无毒无刺激性、价格低廉的特点。
[0018]其中，银纳米线作为抗菌材料，其作用在于：
[0019]1、通过银纳米线自身具备的抗菌性能，为复合材料提供抗菌性能；
[0020]2、通过银纳米线自身具备的高导热性能，进一步提高复合材料导热性能。
[0021]其中，正十八烷作为相变材料，其作用在于：通过正十八烷自身具备的相变性能，为复合材料提供相变性能和储热性能，达到控温效果，此外，使复合材料的控温范围与人体适宜温度相吻合。
[0022]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于银纳米线的控温抗菌柔性复合材料，其特征在于：以膨胀石墨、正十八烷、银纳米线、无纺布材料为原料，通过物理吸附和热压法制得，具有柔性、抗菌性能、相变储热性能和控温性能；所述膨胀石墨为基体材料，为复合材料提供多孔结构和导热骨架，其中，多孔结构具有吸附相变材料、提高封装性能的作用，导热骨架组成的三维网络具有提高材料整体导热性能的作用；所述正十八烷为相变材料，为复合材料提供储能和控温性能；所述银纳米线为抗菌材料，为复合材料提供抗菌和增强导热性能的作用；所述无纺布为支撑材料，为复合材料提供封装和支撑作用。2.一种基于银纳米线的控温抗菌柔性复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，银纳米线的制备，首先，将乙二醇在一定条件下进行搅拌，将氯化铜、聚乙烯吡咯烷酮和硝酸银分别在乙二醇中溶解后，依次滴加到搅拌好的乙二醇中，得到溶液A，所得产物进行离心提纯处理直至上层清液变清澈，最后，在一定条件下进行真空干燥，即可得到银纳米线AgNWs；步骤2，掺杂银纳米线相变控温材料的制备，掺杂银纳米线相变控温材料由正十八烷OD、膨胀石墨EG和银纳米线AgNWs以一定质量比制备而得，在一定条件下，先将银纳米线与正十八烷进行混合，实现掺杂银纳米线，得到混合溶液B，然后，将膨胀石墨加入到混合溶液中搅拌分散均匀即可得到混合物C，最后，在一定条件下，将混合溶液C进行真空吸附，即可掺杂银纳米线相变控温材料，记为EG/AgNWs/OD；步骤3，基于银纳米线的控温抗菌柔性复合材料的制备，以一定掺杂银纳米线相变控温材料负载量，将EG/AgNWs/OD
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0.7进行预热后，均匀涂覆在无纺布上，之后，在EG/AgNWs/OD
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0.7表面再粘贴一层同面积大小的无纺布后，在一定条件下进行热压成膜，即可得到基于银纳米线的控温抗菌柔性复合材料，记为EG/AgNWs/OD
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N。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，氯化铜溶液的浓度为4mM，聚乙烯吡咯烷酮溶液的浓度为0.147mM，聚乙烯吡咯烷酮的分子量为58000，硝酸银溶液的浓度为0.1mM；；所述氯化铜、聚乙烯吡咯烷酮和硝酸银满足质量比为17:612:637。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，乙二醇搅拌的条件为，搅拌转速为5
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8rpm，搅拌温度为150℃，搅拌时间为1
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1.5h；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙立贤，宋领君，徐芬，杨瑜锴，魏胜，夏永鹏，张国荣，张靖，邵旗伟，邹勇进，张焕芝，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：