專利名稱：一種相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維，具體是指一種以聚合物為載體的定形相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
相變材料具有蓄熱密度大、蓄放熱過程近似等溫的特點(diǎn)，能夠達(dá)到能量儲存和釋放及調(diào)節(jié)能量供給與需求失配的目的，是目前廣泛應(yīng)用的儲能材料之一。相變材料按照相變過程一般分為固-固相變、固-液相變、固-氣相變和液-氣相變。由于后兩者在相變過程中產(chǎn)生大量氣體，相變材料體積變化大，盡管有較大的相變焓，但在實(shí)際應(yīng)用中很少。因此，只有固-固和固-液相變材料才是共同關(guān)注的焦點(diǎn)。
固-液相變材料目前國內(nèi)外使用較多，但此類材料在應(yīng)用中需要用特殊設(shè)備封裝，一方面增加了傳熱熱阻，另一方面增大了系統(tǒng)的體積和成本。為了解決固-液相變材料的缺點(diǎn)，出現(xiàn)了定形固-液復(fù)合高分子相變材料，即用一種熔點(diǎn)較高的高分子材料作為載體基質(zhì)，與相變物質(zhì)均勻混合，形成高分子相變復(fù)合材料。發(fā)生相變時(shí)，由于載體基質(zhì)的支撐作用，雖然相變物質(zhì)由固態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)，但整個(gè)復(fù)合材料仍能在一定程度上保持其固體的形狀和材料性能。例如專利申請?zhí)枮椤?3129652.1”、發(fā)明名稱為“一種相變復(fù)合紡絲原液及其制備和應(yīng)用”的發(fā)明專利，采用高壓靜電場紡絲技術(shù)將高分子載體與相變物質(zhì)溶解在同種溶劑中進(jìn)行紡絲，得到了定形固-液相變儲能纖維。但是，由于該纖維材料只是高分子與相變物質(zhì)的簡單物理共混，而兩者之間所依賴的物理作用力相對較弱，材料經(jīng)多次使用后易發(fā)生相變物質(zhì)與載體的脫附、泄漏滲出以及宏觀的兩相分離等現(xiàn)象。
固-固相變材料膨脹系數(shù)較小，不存在過冷和相分離現(xiàn)象，毒性腐蝕性小，無泄露問題；同時(shí)組成穩(wěn)定，相變可逆性好，使用壽命長，裝置簡單。其中多元醇類是實(shí)際應(yīng)用中最普遍的一類固-固相變材料。然而，由于多元醇加熱到固-固相變溫度以上時(shí)，由晶態(tài)變成塑性晶體，塑晶有很大的蒸氣壓，易于升華，從而導(dǎo)致其使用時(shí)仍需容器封裝，而且是密閉的壓力容器，這體現(xiàn)不出固-固相變材料的優(yōu)越性。專利申請?zhí)枮椤?00510035527.9”、發(fā)明名稱為“一種納米纖維素固-固相變材料及其制備方法”的發(fā)明專利，通過非均相體系在微晶纖維素上接枝聚乙二醇，制得了固-固相變儲能材料，解決了多元醇升華的問題，但是這種材料的缺點(diǎn)是由于相變物質(zhì)接枝率低導(dǎo)致材料整體相變焓低、導(dǎo)熱性能較差。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的首要目的在于提供一種相變焓高、熱穩(wěn)定性好、不易發(fā)生相分離的固-固與定形固-液相結(jié)合的相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述超細(xì)復(fù)合纖維的制備方法。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種上述超細(xì)復(fù)合纖維的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維，由不同質(zhì)量比的聚合物載體和相變物質(zhì)組成；所述相變物質(zhì)分布在超細(xì)復(fù)合纖維的內(nèi)部和表面，分布在表面的相變物質(zhì)通過交聯(lián)劑與聚合物載體適度交聯(lián)；所述超細(xì)復(fù)合纖維的平均直徑在50nm～10μm之間；所述的聚合物載體和相變物質(zhì)按質(zhì)量配比為聚合物載體100份、相變物質(zhì)10～250份。
所述相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維相變焓范圍為5～250J/g，相變溫度范圍為30～185℃。
所述的聚合物載體為天然高分子材料或者人工合成高分子材料；所述的相變物質(zhì)為多元醇類或長鏈脂肪酸類；所述的交聯(lián)劑為二元酸類交聯(lián)劑、二元酸酐類交聯(lián)劑或二異氰酸酯類交聯(lián)劑等。
所述的天然高分子材料包括纖維素及其衍生物、甲殼素及其衍生物、淀粉及其衍生物。所述的纖維素及其衍生物為纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、氰乙基纖維素、乙基氰乙基纖維、醋酸纖維素、羥甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羧甲基纖維素，及其它們的衍生物；所述的人工合成高分子材料為聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚亞胺酯、或者聚氧化乙烯等。
所述的多元醇類為季戊四醇、新戊二醇、戊丙三醇或者重均分子量為1000～35000的聚乙二醇等；所述的長鏈脂肪酸類為硬脂酸及其衍生物。
所述的二元酸類交聯(lián)劑為乙二酸、丁二酸、戊二酸或己二酸等；所述的二元酸酐類交聯(lián)劑為乙酸酐、馬來酸酐或鄰苯二甲酸酐等，所述的二異氰酸酯類交聯(lián)劑為二異氰酸甲苯酯、1，6-亞己基二異氰酸酯、亞甲基二苯基二異氰酸酯、己二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯或間苯二異氰酸酯等。
一種相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維的制備方法，包括如下步驟(1)先將聚合物載體與相變物質(zhì)按一定質(zhì)量比溶解在溶劑中，攪拌均勻形成混合紡絲溶液；所述聚合物載體和相變化合物按質(zhì)量配比為聚合物載體100份，相變物質(zhì)10～250份。
(2)將混合紡絲溶液通過高壓靜電紡絲法進(jìn)行紡絲，得到平均直徑在50nm～10μm之間的超細(xì)纖維；所述紡絲具體條件為紡絲電壓為5～70kV，噴絲頭與收集板之間的距離為5～50cm，紡絲溶液進(jìn)樣流速為0.1～20mL/h，周圍環(huán)境溫度為15～35℃，空氣相對濕度為40～90％。
(3)將所得超細(xì)纖維浸入含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0～100％交聯(lián)劑的溶液中，通過加入催化劑或使用紫外燈照射，進(jìn)行表面交聯(lián)改性10min～5h，然后將改性后的超細(xì)纖維干燥，得到相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維。
步驟(1)中所述的聚合物載體為天然高分子材料或者人工合成高分子材料；所述的相變物質(zhì)為多元醇類或長鏈脂肪酸類；所述的溶劑為水、四氫呋喃、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、異丙醇、六氟異丙醇中一種或任意兩種溶劑的混合物。
步驟(3)中所述的交聯(lián)劑為二元酸類交聯(lián)劑、二元酸酐類交聯(lián)劑或二異氰酸酯類交聯(lián)劑等；所述的催化劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1～1％的二丁基二月桂酸錫、0.1～1％的二丁基二乙二醇錫、0.1～1％的二丁基二丙二醇錫或0.1～1％的二丁基二烯丙基錫等。
上述相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維可廣泛應(yīng)用于生物和醫(yī)用材料、防寒保暖材料、高功能材料、溫控防護(hù)用品等眾多領(lǐng)域。
本發(fā)明將聚合物載體與相變物質(zhì)按一定比例配制成混合紡絲溶液，通過高壓靜電場紡絲法制得平均直徑在50nm～10μm范圍內(nèi)的超細(xì)纖維；然后對分布在超細(xì)纖維表面的相變物質(zhì)與聚合物載體進(jìn)行適度交聯(lián)，將其固定在超細(xì)纖維表面上，制得相變焓高、熱穩(wěn)定性好、不易發(fā)生相分離的固-固與定形固-液相結(jié)合的相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于
1、本發(fā)明的相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維，既具有較高的相變焓；又通過表面上交聯(lián)劑的化學(xué)鍵的作用，使得材料在使用過程中相變物質(zhì)不易從載體中脫附，因此結(jié)合了固-液與固-固相變材料兩者的優(yōu)點(diǎn)。
2、本發(fā)明的相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維，由于纖維的平均直徑在納米到微米級范圍內(nèi)(50nm～10μm)，因此材料具有巨大的比表面積、良好的通透性和優(yōu)異的溫度調(diào)節(jié)性能。
3、本發(fā)明選用的天然聚合物載體尤其是纖維素類載體來源廣泛，廉價(jià)易得，無毒無害；且制備方法(高壓靜電紡絲法)技術(shù)簡單、成本低廉，生產(chǎn)過程可靠。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的介紹，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例1分別將丙酮和N，N-二甲基乙酰胺以質(zhì)量比2∶1混合，加入醋酸纖維素(CA，數(shù)均分子量29000，乙?；〈?.5)配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％的溶液，然后加入聚乙二醇-4000(PEG-4000，質(zhì)量比CA∶PEG-4000＝1∶1)，機(jī)械攪拌均勻形成混合紡絲溶液后，將其裝入帶有噴絲頭的儲液罐中通過高壓靜電紡絲法進(jìn)行紡絲，得到超細(xì)纖維。紡絲時(shí)周圍環(huán)境溫度為25℃，相對濕度為65％，電場紡絲電壓為12kV，噴絲頭與收集板之間的距離為15cm，紡絲溶液進(jìn)樣流速0.5mL/h。
然后將所得超細(xì)纖維浸入含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25.0％的1，6-亞己基二異氰酸酯的乙醚溶液中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％的二丁基二月桂酸錫，室溫(25℃，下同)下反應(yīng)4h，取出后使用去離子水洗滌3遍，在室溫、真空烘箱中干燥8h。
通過掃描電鏡照片測定其平均直徑為570nm；通過DSC測試，相變焓為95.03J/g，相變溫度為43.7℃。
實(shí)施例2分別將丙酮和N，N-二甲基乙酰胺以質(zhì)量比5∶1混合，加入醋酸纖維素(CA，數(shù)均分子量29000，乙?；〈?.5)配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的溶液，然后加入聚乙二醇-10000(PEG-10000，質(zhì)量比CA∶PEG-10000＝9∶1)，機(jī)械攪拌均勻形成混合紡絲溶液后，將其裝入帶有噴絲頭的儲液罐中通過高壓靜電紡絲法進(jìn)行紡絲，得到超細(xì)纖維。紡絲時(shí)周圍環(huán)境溫度為20℃，相對濕度為85％，電場紡絲電壓為8kV，噴絲頭與收集板之間的距離為10em，紡絲溶液進(jìn)樣流速3.0mL/h。
然后將所得超細(xì)纖維浸入含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40.0％的己二酸的甲苯溶液中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6％的二丁基二月桂酸錫，室溫下反應(yīng)2.5h，取出后使用去離子水洗滌3遍，在室溫、真空烘箱中干燥8h。
通過掃描電鏡照片測定其平均直徑為1520nm；通過DSC測試，相變焓為5.44J/g，相變溫度為53.4℃。
實(shí)施例3分別將丙酮和N，N-二甲基乙酰胺以質(zhì)量比3∶1混合，加入醋酸纖維素(CA，數(shù)均分子量29000，乙?；〈?.5)配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％的溶液，然后加入聚乙二醇-20000(PEG-20000，質(zhì)量比CA∶PEG-20000＝3∶2)，機(jī)械攪拌均勻形成混合紡絲溶液后，將其裝入帶有噴絲頭的儲液罐中通過高壓靜電紡絲法進(jìn)行紡絲，得到超細(xì)纖維。紡絲時(shí)周圍環(huán)境溫度為35℃，相對濕度為55％，電場紡絲電壓為35kV，噴絲頭與收集板之間的距離為25em，紡絲溶液進(jìn)樣流速6.5mL/h。
然后將所得超細(xì)纖維浸入含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100％的乙酸酐溶液中，使用250W紫外燈照射1.5h，取出后使用去離子水洗滌3遍，在室溫、真空烘箱中干燥8h。
通過掃描電鏡照片測定其平均直徑為920nm；通過DSC測試，相變焓為99.92J/g，相變溫度為60.2℃。
實(shí)施例4分別將無水乙醇和二氯甲烷以質(zhì)量比2∶1混合，加入羥丙基纖維素(HPC，數(shù)均分子量100000，羥丙基取代度1.8)中配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的溶液，然后加入聚乙二醇-6000(PEG-6000，質(zhì)量比CA∶PEG-6000＝2∶3)，機(jī)械攪拌均勻形成混合紡絲溶液后，將其裝入帶有噴絲頭的儲液罐中通過高壓靜電紡絲法進(jìn)行紡絲，得到超細(xì)纖維。紡絲時(shí)周圍環(huán)境溫度為25℃，相對濕度為75％，電場紡絲電壓為25kV，噴絲頭與收集板之間的距離為20cm，紡絲溶液進(jìn)樣流速1.0mL/h。
然后將所得超細(xì)纖維浸入含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50.0％的二異氰酸甲苯酯的甲苯溶液中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3％的二丁基二乙二醇錫，室溫下反應(yīng)2h，取出后使用去離子水洗滌3遍，在室溫、真空烘箱中干燥8h。
通過掃描電鏡照片測定其平均直徑為1820nm；通過DSC測試，相變焓為118.76J/g，相變溫度為68.5℃。
實(shí)施例5分別將四氫呋喃和N，N-二甲基乙酰胺以質(zhì)量比1∶1混合，加入氰乙基纖維素(CEC，數(shù)均分子量96000，乙基取代度2.0)中配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13％的溶液，然后加入聚乙二醇-2000(PEG-2000，質(zhì)量比CEC∶PEG-2000＝2∶5)，機(jī)械攪拌均勻形成混合紡絲溶液后，將其裝入帶有噴絲頭的儲液罐中通過高壓靜電紡絲法進(jìn)行紡絲，得到超細(xì)纖維。紡絲時(shí)周圍環(huán)境溫度為20℃，相對濕度為40％，電場紡絲電壓為40kV，噴絲頭與收集板之間的距離為30cm，紡絲溶液進(jìn)樣流速20mL/h。
然后將所得超細(xì)纖維浸入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100％1，6-亞己基二異氰酸酯的溶液中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％的二丁基二月桂酸錫，室溫下反應(yīng)10min，取出后使用去離子水洗滌3遍，在室溫、真空烘箱中干燥8h。
通過掃描電鏡照片測定其平均直徑為2850nm；通過DSC測試，相變焓為152.35J/g，相變溫度為41.7℃。
實(shí)施例6分別將四氫呋喃和N，N-二甲基乙酰胺以質(zhì)量比2∶1混合，加入到乙基纖維素(EC，數(shù)均分子量64000，乙基取代度2.8)中配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16％的溶液，然后加入季戊四醇(PE，質(zhì)量比EC∶PE＝1∶1)，機(jī)械攪拌均勻形成混合紡絲溶液后，將其裝入帶有噴絲頭的儲液罐中通過高壓靜電紡絲法進(jìn)行紡絲，得到纖維，紡絲時(shí)周圍環(huán)境溫度為25℃，相對濕度為65％，電場紡絲電壓為16kV，噴絲頭與收集板之間的距離為20cm，紡絲溶液進(jìn)樣流速2.0mL/h。
然后將所得超細(xì)纖維浸入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.0％的1，6-亞己基二異氰酸酯的乙醚溶液中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％的二丁基二月桂酸錫，室溫下反應(yīng)5h，取出后使用去離子水洗滌3遍，在室溫、真空烘箱中干燥8h。
通過掃描電鏡照片測定其平均直徑為620nm；通過DSC測試，相變焓為195.78J/g，相變溫度為162.5℃。
實(shí)施例7將甲殼素(數(shù)均分子量89000)溶解在六氟異丙醇中配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的溶液，然后加入新戊二醇(質(zhì)量比甲殼素∶新戊二醇＝3∶2)，機(jī)械攪拌均勻形成混合紡絲溶液后，將混合紡絲溶液裝入帶有噴絲頭的儲液罐中通過高壓靜電紡絲法進(jìn)行紡絲，得到超細(xì)纖維。紡絲時(shí)周圍環(huán)境溫度為15℃，相對濕度為90％，電場紡絲電壓為65kV，噴絲頭與收集板之間的距離為40cm，紡絲溶液進(jìn)樣流速0.1mL/h。
然后將所得超細(xì)纖維浸入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.0％的對苯二異氰酸酯的己烷溶液中，使用250W紫外燈照射3h，取出后使用去離子水洗滌3遍，在室溫、真空烘箱中干燥8h。
通過掃描電鏡照片測定其平均直徑為5336nm；通過DSC測試，相變焓為65.51J/g，相變溫度為35.3℃。
實(shí)施例8分別將無水乙醇和丙酮以質(zhì)量比1∶1混合，加入聚乙烯基吡咯烷酮(PVP，數(shù)均分子量53000)配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18％的溶液，然后加入季戊四醇(PE，質(zhì)量比PVP∶PE＝3∶2)，機(jī)械攪拌均勻形成混合紡絲溶液后，將其裝入帶有噴絲頭的儲液罐中通過高壓靜電紡絲法進(jìn)行紡絲，得到超細(xì)纖維。紡絲時(shí)周圍環(huán)境溫度為25℃，相對濕度為70％，電場紡絲電壓為40kV，噴絲頭與收集板之間的距離為5cm，紡絲溶液進(jìn)樣流速10.0mL/h。
然后將所得超細(xì)纖維浸入含有1.0％的1，6-亞己基二異氰酸酯的己烷溶液中，使用250W紫外燈照射4.5h，取出后使用去離子水洗滌3遍，在室溫、真空烘箱中干燥8h。
通過掃描電鏡照片測定其平均直徑為6850nm；通過DSC測試，相變焓為188.56J/g，相變溫度為180.23℃。
實(shí)施例9
將聚丙烯腈(PAN，數(shù)均分子量45000)溶解在N，N-二甲基甲酰胺中配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％的溶液，然后加入聚乙二醇-6000(PEG-6000，PAN∶PEG-6000＝10∶1)，機(jī)械攪拌均勻形成混合紡絲溶液后，將其裝入帶有噴絲頭的儲液罐中通過高壓靜電紡絲法進(jìn)行紡絲，得到超細(xì)纖維。紡絲時(shí)周圍環(huán)境溫度為20℃，相對濕度為60％，電場紡絲電壓為20kV，噴絲頭與收集板之間的距離為10cm，紡絲溶液進(jìn)樣流速15.0mL/h。
然后將所得超細(xì)纖維浸入含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30.0％對苯二異氰酸酯的甲苯溶液中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0％的二丁基二月桂酸錫，室溫下反應(yīng)4h，取出后使用去離子水洗滌3遍，在室溫、真空烘箱中干燥8h。
通過掃描電鏡照片測定其平均直徑為830nm；通過DSC測試，相變焓為5.65J/g，相變溫度為55.0℃。
實(shí)施例10分別將N，N-二甲基甲酰胺和甲苯以質(zhì)量比1∶9混合，加入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，數(shù)均分子量63000)配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的溶液，然后加入季戊四醇(質(zhì)量比PMMA∶PA＝3∶7)，機(jī)械攪拌均勻形成混合紡絲溶液后，將其裝入帶有噴絲頭的儲液罐中通過高壓靜電紡絲法進(jìn)行紡絲，得到超細(xì)纖維。紡絲時(shí)周圍環(huán)境溫度為25℃，相對濕度為45％，電場紡絲電壓為70kV，噴絲頭與收集板之間的距離為50cm，紡絲溶液進(jìn)樣流速6.0mL/h。
然后將所得超細(xì)纖維浸入含有85.0％的己二異氰酸酯的乙醚溶液中，再加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8％的二丁基二月桂酸錫，室溫下反應(yīng)3h，取出后使用去離子水洗滌3遍，在室溫、真空烘箱中干燥8h。
通過掃描電鏡照片測定其平均直徑為8340nm；通過DSC測試，相變焓為250.30J/g，相變溫度為178.6℃。
實(shí)施例11將聚氧化乙烯(PEO，數(shù)均分子量58000)溶解在三氯甲烷中配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6％的溶液，然后加入聚乙二醇-1000(PEG-1000，PEO∶PEG-1000＝1∶1)，機(jī)械攪拌均勻形成混合紡絲溶液后，將其裝入帶有噴絲頭的儲液罐中通過高壓靜電紡絲法進(jìn)行紡絲，得到超細(xì)纖維。紡絲時(shí)周圍環(huán)境溫度為25℃，相對濕度為60％，電場紡絲電壓為5kV，噴絲頭與收集板之間的距離為15cm，紡絲溶液進(jìn)樣流速1.5mL/h。
然后將所得超細(xì)纖維含有浸入含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100％的鄰苯二甲酸酐溶液中，使用250W紫外燈照射2h，取出后使用去離子水洗滌3遍，在室溫、真空烘箱中干燥8h。
通過掃描電鏡照片測定其平均直徑為1120nm；通過DSC測試，相變焓為65.22J/g，相變溫度為34.1℃。
實(shí)施例12將聚乙烯醇(PVA，數(shù)均分子量72000)溶解在去離子水中配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7％的溶液，然后加入聚乙二醇-10000(PEG-10000，PVA∶PEG-10000＝7∶3)，機(jī)械攪拌均勻形成混合紡絲溶液后，將其裝入帶有噴絲頭的儲液罐中通過高壓靜電紡絲法進(jìn)行紡絲，得到超細(xì)纖維。紡絲時(shí)周圍環(huán)境溫度為22℃，相對濕度為60％，電場紡絲電壓為25kV，噴絲頭與收集板之間的距離為15cm，紡絲溶液進(jìn)樣流速2.5mL/h。
然后將所得超細(xì)纖維含有浸入含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.0％的己二酸的甲苯溶液中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7％的二丁基二丙二醇錫，室溫下反應(yīng)5h，取出后使用乙醚洗滌3遍，在室溫、真空烘箱中干燥8h。
通過掃描電鏡照片測定其平均直徑為820nm；通過DSC測試，相變焓為35.58J/g，相變溫度為58.6℃。
如上所述，可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維，其特征在于由不同質(zhì)量比的聚合物載體和相變物質(zhì)組成；所述相變物質(zhì)分布在超細(xì)復(fù)合纖維的內(nèi)部和表面，分布在表面的相變物質(zhì)通過交聯(lián)劑與聚合物載體適度交聯(lián)；所述超細(xì)復(fù)合纖維的平均直徑在50nm～10μm之間；所述聚合物載體和相變物質(zhì)按質(zhì)量配比為聚合物載體100份，相變物質(zhì)10～250份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維，其特征在于所述相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維相變焓范圍為5～250J/g，相變溫度范圍為30～185℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維，其特征在于所述的聚合物載體為天然高分子材料或者人工合成高分子材料；所述的相變物質(zhì)為多元醇類或長鏈脂肪酸類；所述的交聯(lián)劑為二元酸類交聯(lián)劑、二元酸酐類交聯(lián)劑或二異氰酸酯類交聯(lián)劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維，其特征在于所述的天然高分子材料包括纖維素及其衍生物、甲殼素及其衍生物、或者淀粉及其衍生物；所述的人工合成高分子材料為聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚亞胺酯、或者聚氧化乙烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維，其特征在于所述的纖維素及其衍生物為纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、氰乙基纖維素、乙基氰乙基纖維、醋酸纖維素、羥甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、或羧甲基纖維素。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維，其特征在于所述的多元醇類為季戊四醇、新戊二醇、戊丙三醇或者重均分子量為1000～35000的聚乙二醇；所述的長鏈脂肪酸類為硬脂酸及其衍生物。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維，其特征在于所述的二元酸類交聯(lián)劑為乙二酸、丁二酸、戊二酸或己二酸；所述的二元酸酐類交聯(lián)劑為乙酸酐、馬來酸酐或鄰苯二甲酸酐；所述的二異氰酸酯類交聯(lián)劑為二異氰酸甲苯酯、1，6-亞己基二異氰酸酯、亞甲基二苯基二異氰酸酯、己二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯或間苯二異氰酸酯。
8.一種相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)先將聚合物載體與相變物質(zhì)按一定質(zhì)量比溶解在溶劑中，攪拌均勻形成混合紡絲溶液；所述聚合物載體和相變化合物按質(zhì)量配比為聚合物載體100份、相變物質(zhì)10～250份；(2)將混合紡絲溶液通過高壓靜電紡絲法進(jìn)行紡絲，得到平均直徑在50nm～10μm之間的超細(xì)纖維；所述紡絲具體條件為紡絲電壓為5～70kV，噴絲頭與收集板之間的距離為5～50cm，紡絲溶液進(jìn)樣流速為0.1～20mL/h，周圍環(huán)境溫度為15～35℃，空氣相對濕度為40～90％；(3)將所得超細(xì)纖維浸入含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0～100％交聯(lián)劑的溶液中，通過加入催化劑或紫外燈照射，進(jìn)行表面交聯(lián)改性10min～5h，然后將改性后的超細(xì)纖維干燥，得到相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的聚合物載體為天然高分子材料或者人工合成高分子材料；所述的相變物質(zhì)為多元醇類或長鏈脂肪酸類；所述的溶劑為水、四氫呋喃、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、異丙醇、六氟異丙醇中一種或任意兩種溶劑的混合物；步驟(3)中所述的交聯(lián)劑為二元酸類交聯(lián)劑、二元酸酐類交聯(lián)劑或二異氰酸酯類交聯(lián)劑；所述的催化劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1～1％的二丁基二月桂酸錫、0.1～1％的二丁基二乙二醇錫、0.1～1％的二丁基二丙二醇錫或0.1～1％的二丁基二烯丙基錫。
10.權(quán)利要求1所述的相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維在生物和醫(yī)用材料、防寒保暖材料、高功能材料、溫控防護(hù)用品領(lǐng)域中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維及其制備方法和應(yīng)用。該超細(xì)復(fù)合纖維由不同質(zhì)量配比的聚合物載體和相變物質(zhì)組成；所述相變物質(zhì)分布在纖維的內(nèi)部和表面；分布在纖維表面的相變物質(zhì)通過交聯(lián)劑與聚合物載體適度交聯(lián)，使其固定在纖維表面上；即制得相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維。本發(fā)明的相變儲能超細(xì)復(fù)合纖維在相變前后都能保持纖維形狀，無相分離現(xiàn)象發(fā)生。本發(fā)明聚合物載體來源廣泛，成本低廉，無毒無害，且制備方法簡單、成本低廉，生產(chǎn)過程可靠。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于生物和醫(yī)用材料、防寒保暖衣物、高功能材料、溫控防護(hù)用品等眾多領(lǐng)域。
文檔編號D06M13/00GK1908258SQ20061003700
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月10日
發(fā)明者陳長中, 王林格, 黃勇 申請人:中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所