【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纺织，尤其是涉及一种复合结构的相变蓄热纤维及其制备方法。
技术介绍
1、合成纤维已经广泛应用于服装、家纺、工业、航空航天等各领域，近年来，随着合成纤维产业的迅速发展，各行各业的需求逐渐向功能性、节能性和高附加值性等方向发展。相变蓄热合成纤维是一种基于相变过程中材料吸收或放出热量而实现能量储存和释放目的的新兴纤维材料，其可以实现能量跨越时间和空间的二次分布。因此，在能源危机突显的当下，受到了广泛的研究和关注。
2、在现有的合成纤维生产中，熔融纺丝是聚酯、聚酰胺、聚氨酯和聚乙烯等广泛应用合成纤维材料的关键生产工艺，其通过将聚合物加热至熔融温度进而实现纤维材料的成型，因此，其加工温度通常＞200℃。
3、而目前广泛应用的相变材料会在高温状态下转换成液体，造成泄漏。尽管相关的微胶囊技术已经开发，但其在高温状态下难以保证结构稳定，因此，目前亟需开发适用于熔融纺丝技术的相变材料，从而进一步开发具有相变功能的复合纤维。
技术实现思路
1、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复合结构的相变蓄热纤维及其制备方法，以解决传统相变微胶囊难以应用于熔融纺丝工艺的问题。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术第一方面提供一种复合结构的相变蓄热纤维，所述相变蓄热纤维包括聚合物纤维基体和高熵钒基壳层相变纳米微胶囊；
4、所述高熵钒基壳层相变纳米微胶囊均匀嵌于聚合物纤维基体中，其中聚合物纤维
5、所述聚合物纤维基体包括聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、聚酰亚胺中的一种或多种；
6、所述高熵钒基壳层相变纳米微胶囊为核壳结构的复合材料；
7、所述高熵钒基壳层相变纳米微胶囊的核层为长碳链脂肪烃相变材料，壳层为高熵钒基相变材料xavboc，其中x选自ti，hf，nb，ta，zr，w中的四种或四种以上，a为x中所有元素计量数的综合，a＝b，a+b＝c；
8、所述聚酯包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚芳酯中的一种或多种。
9、进一步地，所述长碳链脂肪烃相变材料选自正十八烷、正十九烷、正二十烷和正二十一烷中的一种或多种，在高熵钒基壳层相变纳米微胶囊中的质量占比为30～90wt％；
10、所述高熵钒基相变材料xavboc在高熵钒基壳层相变纳米微胶囊中的质量占比为10～70wt％。
11、进一步地，所述相变蓄热纤维的纤度为30～300dtex，强度为＞2.3cn/dtex，相变温度为20～50℃，相变焓值＞15j/g，1000次升温降温循环后相变焓值保持率＞95％。
12、本专利技术第二方面提供一种如上述复合结构的相变蓄热纤维的制备方法，包括以下步骤：
13、1)将聚山梨酯80加入去离子水中充分搅拌并混合均匀，将na2hpo4·12h2o熔融后与分散液混合均匀，磁力搅拌后得到水相；
14、2)将长碳链烷烃加入反应器中，加入油酸山梨坦后充分搅拌得到油相；
15、3)将步骤1)中得到的水相加入含有油相的容器中，在水浴环境加热并充分搅拌得到均匀分散的油包水乳液；
16、4)将钒源和四种或四种以上的ⅳ或ⅴ族无机前驱体按摩尔比称重后加入混合溶剂中进行搅拌，随后进行球磨混合，使其实现原子级别的均匀分布；
17、5)将步骤4)中得到的混合无机源缓慢加入含有油包水乳液的容器中，加入螯合配体，进行高湿负压抽吸，使无机源进一步水解缩合，在长碳链烷烃界面处形成高熵钒基壳体并充分包裹核体；
18、6)将步骤5)得到的核壳型纳米微胶囊用乙醇-水混合溶液洗涤并干燥得到高熵钒基壳层相变纳米微胶囊；
19、7)将步骤6)得到的高熵钒基壳层相变纳米微胶囊与聚合物母粒按照质量配比加入双螺杆挤出机，通过高温熔融、挤出成型和切粒工艺，获得均匀混合的复合母粒；
20、8)将步骤7)得到的复合母粒充分干燥后加入高速熔融纺丝机的进料漏斗中进行纺丝和牵伸，以获得一种复合结构的相变蓄热纤维。
21、进一步地，步骤1)中，所述聚山梨酯80、去离子水和na2hpo4·12h2o熔体的质量比为0.1:5:20，搅拌速度为400～1000转/分钟，搅拌时间为1～8分钟；
22、步骤2)中，所述长碳链烷烃和油酸山梨坦的质量比为30～40:1，搅拌速度为400～1000转/分钟，搅拌时间为1～8分钟。
23、进一步地，步骤3)中，所述的水浴温度为50～70℃，搅拌速度为200～500转/分钟，搅拌时间为0.5～3小时；
24、步骤4)中，所述钒源与4种无机前驱体的摩尔比为1：0.25:0.25:0.25:0.25，所述球磨采用锆球干磨，转速为300～500转/分钟，时间为1～5小时。
25、进一步地，步骤5)中，所述钒源与螯合配体的摩尔比为1:0.01～0.05；
26、所述螯合配体为醋酸。
27、进一步地，步骤5)中，所述高湿负压抽吸的环境湿度为85～99％，负压为0.5～5mpa，湿度环境通过50％去离子水和50％乙醇混合液体气流构筑。
28、进一步地，步骤6)中，采用的洗涤液为50％去离子水和50％乙醇混合液体，洗涤次数3～5次，洗涤后通过离心分离，离心转速为3000～6000转/分钟，时间为10～20分钟；
29、所述干燥的温度为40～60℃，时间为0.5～3小时。
30、进一步地，步骤7)中，双螺杆挤出的熔融温度为180～320℃，挤出的初生纤维在水浴中凝固，采用切粒机进行切粒；
31、步骤8)中，干燥条件为梯度升温，第一段升温由室温经30分钟升温至80℃，第二段升温由80℃经30分钟升温至100～120℃，第三段升温经1小时升温至120～150℃；
32、步骤8)中，所述纺丝的温度为180℃～320℃，纺丝速度为500～4500米/分钟，牵伸倍数为1～4倍。
33、与现有技术相比，本专利技术具有以下技术优势：
34、本专利技术中采用的高熵钒基壳层相变纳米微胶囊兼具高效相变核层和高强度相变活性壳层，在保证微胶囊形状问题、无有效成分泄漏的条件下，保留了相变材料的高焓值(＞200j/g)，同时其高温，在200～300℃外加工温度下可以保持形状稳定和相变活性。将其与聚合物基材混合后制成的复合结构相变蓄热纤维兼具高强度和相变焓值(＞15j/g)，可广泛应用于蓄热保暖领域和储能领域。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种复合结构的相变蓄热纤维，其特征在于，所述相变蓄热纤维包括聚合物纤维基体和高熵钒基壳层相变纳米微胶囊；
2.根据权利要求1所述的一种复合结构的相变蓄热纤维，其特征在于，所述长碳链脂肪烃相变材料选自正十八烷、正十九烷、正二十烷和正二十一烷中的一种或多种，在高熵钒基壳层相变纳米微胶囊中的质量占比为30～90wt％；
3.根据权利要求1所述的一种复合结构的相变蓄热纤维，其特征在于，所述相变蓄热纤维的纤度为30～300dtex，强度为＞2.3cN/dtex，相变温度为20～50℃，相变焓值＞15J/g，1000次升温降温循环后相变焓值保持率＞95％。
4.一种如权利要求1至3中任意一项所述复合结构的相变蓄热纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种复合结构的相变蓄热纤维的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述聚山梨酯80、去离子水和Na2HPO4·12H2O熔体的质量比为0.1:5:20，搅拌速度为400～1000转/分钟，搅拌时间为1～8分钟；
6.根据权利要求4所述的一种复合结构的相变蓄热
7.根据权利要求4所述的一种复合结构的相变蓄热纤维的制备方法，其特征在于，步骤5)中，所述钒源与螯合配体的摩尔比为1:0.01～0.05；
8.根据权利要求4所述的一种复合结构的相变蓄热纤维的制备方法，其特征在于，步骤5)中，所述高湿负压抽吸的环境湿度为85～99％，负压为0.5～5MPa，湿度环境通过50％去离子水和50％乙醇混合液体气流构筑。
9.根据权利要求4所述的一种复合结构的相变蓄热纤维的制备方法，其特征在于，步骤6)中，采用的洗涤液为50％去离子水和50％乙醇混合液体，洗涤次数3～5次，洗涤后通过离心分离，离心转速为3000～6000转/分钟，时间为10～20分钟；
10.根据权利要求4所述的一种复合结构的相变蓄热纤维的制备方法，其特征在于，步骤7)中，双螺杆挤出的熔融温度为180～320℃，挤出的初生纤维在水浴中凝固，采用切粒机进行切粒；
...【技术特征摘要】
1.一种复合结构的相变蓄热纤维，其特征在于，所述相变蓄热纤维包括聚合物纤维基体和高熵钒基壳层相变纳米微胶囊；
2.根据权利要求1所述的一种复合结构的相变蓄热纤维，其特征在于，所述长碳链脂肪烃相变材料选自正十八烷、正十九烷、正二十烷和正二十一烷中的一种或多种，在高熵钒基壳层相变纳米微胶囊中的质量占比为30～90wt％；
3.根据权利要求1所述的一种复合结构的相变蓄热纤维，其特征在于，所述相变蓄热纤维的纤度为30～300dtex，强度为＞2.3cn/dtex，相变温度为20～50℃，相变焓值＞15j/g，1000次升温降温循环后相变焓值保持率＞95％。
4.一种如权利要求1至3中任意一项所述复合结构的相变蓄热纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种复合结构的相变蓄热纤维的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述聚山梨酯80、去离子水和na2hpo4·12h2o熔体的质量比为0.1:5:20，搅拌速度为400～1000转/分钟，搅拌时间为1～8分钟；
6.根据权利要求4所...
【专利技术属性】
技术研发人员：梅冬，郭竑宇，斯阳，王学利，俞建勇，
申请(专利权)人：波司登羽绒服装有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。