一种具有蓄热调温功能的柔性纤维材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种具有蓄热调温功能的柔性纤维材料及其制备方法和应用，其制备方法包括将醋酸纤维素和聚乙二醇加入有机溶剂中搅拌使其完全溶解，再加入羧基化碳纳米管，继续搅拌使所述羧基化碳纳米管分散均匀，得到纺丝前驱液；将所述纺丝前驱液进行静电纺丝，制得所述具有蓄热调温功能的柔性纤维材料。本发明专利技术的制备方法简单，设计合理，具有良好的柔性以及导热蓄热功能，同时由于醋酸纤维素的包裹避免了聚乙二醇的泄漏，此外，超细纤维的高纵横比赋予所制备的复合膜有利的柔性，同时引入导热填料提高相变材料的响应速率，本发明专利技术制备的具有蓄热调温功能的柔性纤维材料具有广泛的应用前景。用前景。用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种具有蓄热调温功能的柔性纤维材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于相变材料制备方法
，涉及一种具有蓄热调温功能的柔性纤维材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]保持人体温度恒定对于人体的热舒适性至关重要。新兴的个人热管理(PTM)纺织品可以直接管理人体局部区域的温度，以满足个人热需求，对于持续缓解能源危机十分有利，并且其应用可以扩展到室内和室外场景。有些人在恶劣的环境中工作，如冷藏室、溜冰场和高温车间等，这种从正常温度到明显过高或过低温度的频繁变化会引起人体不适，甚至导致疾病。因此，将能够吸收和释放热能的相变材料(PCM)应用于纺织纤维是十分有吸引力的，PCM起到保持恒定温度的作用。然而，PCM固有的固体刚性和熔融泄漏阻碍了它们在可穿戴热调节领域的应用。为了避免泄漏，通常采用多孔材料吸附、微胶囊化、化学交联、静电纺丝等方法。多孔材料包括无机多孔材料和聚合物多孔材料，包括膨胀石墨、二氧化硅和三维气凝胶骨架等，通过毛细管力等实现PCM的封装。微胶囊化对PCM的封装较为完全，但是操作十分复杂、成本高、不利于应用生产。但是现有的方法也无法解决PCM固有的固体刚性的技术问题。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种具有蓄热调温功能的柔性纤维材料及其制备方法和应用，从而解决现有技术中相变材料固有的固体刚性和熔融泄漏的技术问题。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0005]一种具有蓄热调温功能的柔性纤维材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1：将醋酸纤维素和聚乙二醇加入有机溶剂中搅拌使其完全溶解，再加入羧基化碳纳米管，继续搅拌使所述羧基化碳纳米管分散均匀，得到纺丝前驱液；
[0007]S2：将所述纺丝前驱液进行静电纺丝，制得所述具有蓄热调温功能的柔性纤维材料。
[0008]优选的，步骤S1中，所述有机溶剂为丙酮与N
’
N
‑
二甲基乙酰胺的混合溶液；所述丙酮与N
’
N
‑
二甲基乙酰胺的体积比为(2～3):(1～3)。
[0009]优选的，所述醋酸纤维素的质量浓度为8％～10％，所述醋酸纤维素与聚乙二醇的质量比为2:(1～3)。
[0010]优选的，所述羧基化碳纳米管的添加量相对于醋酸纤维素的质量为0.5％～2％。
[0011]优选的，所述聚乙二醇的分子量为1000～6000。
[0012]优选的，加入羧基化碳纳米管后，进行超声处理，使所述羧基化碳纳米管充分分散。
[0013]优选的，静电纺丝过程中，电压为20～25kV，进料速率为0.015～0.020ml/min，纺
丝距离为12～17cm。
[0014]优选的，静电纺丝之后，对产物进行真空干燥处理，制得所述具有蓄热调温功能的柔性纤维材料；所述真空干燥的温度为22～28℃，真空度为0.08～0.12Mpa，干燥时间为12～24h。
[0015]一种具有蓄热调温功能的柔性纤维材料，通过上述的方法制得。
[0016]上述的一种具有蓄热调温功能的柔性纤维材料在智能纺织品领域的应用。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0018]本专利技术公开一种具有蓄热调温功能的柔性纤维材料的制备方法，利用醋酸纤维素与聚乙二醇以及羧基化碳纳米管进行共混纺丝，醋酸纤维素与聚乙二醇以及羧基化碳纳米管之间通过氢键结合，得到的蓄热调温功能的柔性纤维材料，该材料呈现出随机取向的多孔结构，膜中的纳米纤维表面光滑均匀。同时由于醋酸纤维素的包裹避免了聚乙二醇的泄漏，此外，本专利技术中通过静电纺丝得到的纤维具有高的长径比，赋予所制备的复合膜有利的柔性，同时引入导热填料提高相变材料的响应速率，本专利技术的制备方法简单，设计合理，得到产物具有良好的柔性以及导热蓄热功能，本专利技术制备的具有蓄热调温功能的柔性纤维材料具有广泛的应用前景。
[0019]进一步，有机溶剂为体积比为(2～3):(1～3)的丙酮与N
’
N
‑
二甲基乙酰胺的混合溶液，可使得醋酸纤维素充分溶解，得到透明均一的纺丝前驱液。
[0020]进一步，醋酸纤维素的质量浓度为8％～10％，可使得PEG共混形成表面光滑、尺寸分布均一的纳米纤维。
[0021]进一步，醋酸纤维素与聚乙二醇的质量比为2:(1～3)，可获得更高相变焓的复合纤维且保证其形状稳定性。
[0022]进一步，羧基化碳纳米管的添加量相对于醋酸纤维素的质量为0.5％～2％，可使得羧基化碳纳米管在溶剂中均匀分散，提高纳米纤维膜的导热性能。
[0023]进一步，聚乙二醇的分子量为1000～6000，可使得所述蓄热调温功能的柔性纤维材料作用温度接近人体温度，应用于智能纺织品领域。
[0024]进一步，静电纺丝过程中，电压为20～25kV，进料速率为0.015～0.020ml/min，纺丝距离为12～17cm，可使得装置连续稳定纺丝。
[0025]进一步，静电纺丝之后，对产物进行真空干燥处理，制得所述具有蓄热调温功能的柔性纤维材料；所述真空干燥的温度为22～28℃，真空度为0.08～0.12Mpa，干燥时间为12～24h，可使得有机溶剂挥发完全，获得干燥成型的纳米纤维膜。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0027]图1为本专利技术一种具有蓄热调温功能的柔性纤维材料制备方法的流程示意图；
[0028]图2为本专利技术实施例1～9中制备具有蓄热调温功能的柔性纤维材料的原理示意图；
[0029]图3为本专利技术实施例1～4中制备的具有蓄热调温功能的柔性纤维材料的SEM图，其中a～d分别为实施例1～4的产物对应的SEM图；
[0030]图4为本专利技术实施例3、实施例5以及实施例6中制备的具有蓄热调温功能的柔性纤维材料的DSC曲线，其中左图为吸热图，右图为放热图；
[0031]图5为本专利技术实施例3、实施例5、实施例6及实施例7中制备的具有蓄热调温功能的柔性纤维材料的SEM图，其中a～d分别为实施例3、5～7的产物对应的SEM图；
[0032]图6为本专利技术实施例1～3中CA与PEG共混后纺丝得到的产物、实施例5～7中制得的CA与PEG以及羧基化CNT共混后纺丝得到的产物以及单纯CA以及PEG的傅里叶红外对比图；
[0033]图7为本专利技术实施例3、实施例5、实施例6及实施例7中制备的具有蓄热调温功能的柔性纤维材料的导热柱状图；
[0034]图8为本专利技术实施例7中制备的具有蓄热调温功能的柔性纤维材料与单纯PEG的泄漏测试结果对比图。
具体实施方式
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有蓄热调温功能的柔性纤维材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将醋酸纤维素和聚乙二醇加入有机溶剂中搅拌使其完全溶解，再加入羧基化碳纳米管，继续搅拌使所述羧基化碳纳米管分散均匀，得到纺丝前驱液；S2：将所述纺丝前驱液进行静电纺丝，制得所述具有蓄热调温功能的柔性纤维材料。2.根据权利要求1所述的一种具有蓄热调温功能的柔性纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述有机溶剂为丙酮与N
’
N
‑
二甲基乙酰胺的混合溶液；所述丙酮与N
’
N
‑
二甲基乙酰胺的体积比为(2～3):(1～3)。3.根据权利要求1所述的一种具有蓄热调温功能的柔性纤维材料的制备方法，其特征在于，所述醋酸纤维素的质量浓度为8％～10％，所述醋酸纤维素与聚乙二醇的质量比为2:(1～3)。4.根据权利要求1所述的一种具有蓄热调温功能的柔性纤维材料的制备方法，其特征在于，所述羧基化碳纳米管的添加量相对于醋酸纤维素的质量为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：谢璠，代曦怡，陆赵情，魏海涛，刘巧玲，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：