一种相变储能超细复合涤纶纤维及其制备方法
专利汇可以提供一种相变储能超细复合涤纶纤维及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 相变 储能超细复合涤纶 纤维 及其制备方法，这种相变储能超细复合涤纶纤维是以涤纶为载体，以 硬脂酸 及其酯类衍 生物 为 相变材料 ，所述相变材料被包覆在涤纶基体的内部，其中所述涤纶占总 质量 的50～95%，所述相变材料占总质量的5～50%；并通过高压静 电场 纺丝制备得到。这种相变储能超细复合涤纶纤维的热 稳定性 好，不发生小分子 泄漏 ，且外观呈稳定固态；同时具有微纤和相变储能的特性，可作为功能性材料应用于各种材料领域；具有较大的 比表面积 、高孔隙度、良好的通透性、优异的 力 学性能和 温度 调节性能；制备工艺简单，可操作性强。，下面是一种相变储能超细复合涤纶纤维及其制备方法专利的具体信息内容。
1、一种相变储能超细复合涤纶纤维，其特征在于：以涤纶为载体，以 硬脂酸或其酯类衍生物为相变材料，所述相变材料被包覆在涤纶基材内部； 其中所述涤纶占总质量的50～95％；所述相变材料占总质量的5～50％；所 述相变储能超细复合涤纶纤维的纤维平均直径为500～900nm。
2、根据权利要求1所述的相变储能超细复合涤纶纤维，其特征在于： 所述硬脂酸或其酯类衍生物是硬脂酸、丁二醇二硬脂酸酯、乙二醇二硬脂酸 酯、己二醇二硬脂酸酯或季戊四醇四硬脂酸酯。
3、一种权利要求1～2任一项所述的相变储能超细复合涤纶纤维的制备 方法，其特征在于包括下述步骤：首先将涤纶溶解在溶剂中，然后加入相变 材料，搅拌得到均匀的混合溶液；再将所述混合溶液进行高压静电场纺丝， 纺丝电压为15～40KV，得到相变储能超细复合涤纶纤维。
4、根据权利要求3所述的相变储能超细复合涤纶纤维的制备方法，其 特征在于：所述溶剂为三氟乙酸。
5、根据权利要求3所述的相变储能超细复合涤纶纤维的制备方法，其 特征在于：所述高压静电场纺丝是将所述混合溶液装入带有喷丝头的注射器 中，通过进样泵推动注射器使所述混合溶液恒速到达喷丝头，然后进行静电 纺丝，并用收集板收集所纺的超细纤维，再用真空干燥除去残留的溶剂，得 到相变储能超细复合涤纶纤维。
6、根据权利要求3或5所述的相变储能超细复合涤纶纤维的制备方法， 其特征在于：所述高压静电场纺丝中，喷丝头与收集板之间的距离为10～ 30cm，所述混合溶液的进样流速为0.1～20mL/h，外部环境温度为20～25 ℃，相对湿度为45～85％。
技术领域
本发明涉及相变材料领域，特别涉及一种相变储能超细复合涤纶纤维及 其制备方法。
背景技术
相变纤维是一种固-固相变材料，而且是一种新型的智能功能材料。目 前，相变纤维主要包括以下几种形式：(1)相变材料填充或注入到中空纤维 中，美国科学家Vigo和Frost就采用将水合无机盐、聚乙二醇以及多元醇 的水溶液注入中空的合成纤维中制得这种相变纤维材料；(2)相变材料包覆 纤维，美国科学家Vigo等人研究了将相变材料聚乙二醇交联包覆纤维并取得 了实际应用，Zuckerman和Umible等人采用相变材料微胶囊通过粘结剂固定 包覆纤维的方法制得了相变纤维；(3)纤维纺丝过程中混入相变材料，天津 工业大学的张兴祥等人采用这种方法制备了聚乙二醇和乙烯-醋酸乙烯共聚 物的混合物以及聚乙二醇和聚对苯二甲酸乙二醇酯的嵌段共聚物等具有相变 性能的纤维材料，Bryant和Colvin等把相变材料微胶囊与纺丝原料混合熔 融纺丝制得相变纤维，但是这种纤维是常规纤维，一般直径在微米以上且稳 定性较差。
静电纺丝法是一种新颖的制备超细纤维的方法，用该法制得的纤维直径 一般在几十到数百纳米。东华大学陈彦模等人在公开号为CN 1493720A的专 利中报道了一种相变复合静电纺丝原液的制备和应用。但是，利用静电纺丝 法制备具有相变储热功能的涤纶超细纤维的研究尚未见报道。
发明内容
本发明的另一目的在于提供一种上述相变储能超细复合涤纶纤维的制备 方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种相变储能超细复合涤纶纤维，以涤纶为载体，以硬脂酸及其酯类衍 生物为相变材料，所述相变材料被包覆在涤纶基材内部；其中所述涤纶占总 质量的50～95％，所述相变材料占总质量的5～50％。
所述硬脂酸及其酯类衍生物是疏水性的，优选硬脂酸、丁二醇二硬脂酸 酯、乙二醇二硬脂酸酯、己二醇二硬脂酸酯、季戊四醇四硬脂酸酯、烷基氨 基二硬脂酸酯、或芳香基氨基二硬脂酸酯等。
所述相变储能超细复合涤纶纤维的纤维平均直径为500～900nm，纤维形 态为无纺布形态。
上述相变储能超细复合涤纶纤维的制备方法，包括下述步骤：首先将涤 纶溶解在溶剂中，然后加入相变材料，搅拌得到均匀的混合溶液；再将所述 混合溶液进行高压静电场纺丝，得到相变储能超细复合涤纶纤维。
所述溶剂为三氟乙酸。
所述高压静电场纺丝是将所述混合溶液装入带有喷丝头的注射器中，通 过进样泵推动注射器使所述混合溶液恒速到达喷丝头，然后进行静电纺丝， 并用收集板收集所纺的超细纤维，再用真空干燥法除去残留的溶剂，得到相 变储能超细复合涤纶纤维。
所述高压静电场纺丝中，纺丝电压为15～40KV，喷丝头与收集板之间的 距离为10～30cm，所述混合溶液的进样流速为0.1～20mL/h，外部环境温度 为20～25℃，相对湿度为45～85％。
本发明制备的相变储能超细复合涤纶纤维的相变温度为0～80℃，相变 焓为10～100kJ/kg；并且相变前后均能保持固体形状，不会发生任何小分子 的泄漏。可以通过改变相变材料的种类、相变材料与涤纶的质量配比来调节 相变储能超细复合涤纶纤维的相变焓。因为本发明采用的相变材料均为含有 长链烷基和酯基的疏水性物质，载体为化学惰性的涤纶基材，所以相变材料 与载体具有一定的亲和性。
本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：
(1)本发明相变储能超细复合涤纶纤维的热稳定性好，小分子相变材料 被包覆在涤纶基材内部，不发生泄漏，且外观呈稳定固态。
(2)本发明相变储能超细复合涤纶纤维表面结构规整，小分子相变材料 和涤纶基材相溶性好，相变材料与涤纶基材质量比在1∶1以下可以任意调节 从而达到调整相变储能大小的目的，相变焓高。
(3)本发明相变储能超细复合涤纶纤维同时具有超细纤维和相变储能的 特性，可作为功能性材料应用于各领域。
(4)本发明相变储能超细复合涤纶纤维的平均直径为500nm～900nm， 具有较大的比表面积、高孔隙度、良好的通透性、优异的力学性能和温度调 节性能。
(5)本发明制备工艺简单，可操作性强。
附图说明
图1为实施例1制备的相变储能超细复合涤纶纤维的电镜图。
图2为实施例2制备的相变储能超细复合涤纶纤维的电镜图。
具体实施方式
实施例1：
首先将涤纶短纤维和三氟乙酸按质量比1∶5混合，然后加入相变材料硬 脂酸，并使相变材料占相变材料和涤纶总质量的25％，机械搅拌后得到均匀 的混合溶液；再将混合溶液在外部环境温度为25℃、相对湿度为85％、静电 场纺丝电压为15KV、喷丝头与收集板之间的距离为10cm的条件下进行高压 静电场纺丝，即将混合溶液装入带有喷丝头的注射器中，通过进样泵推动注 射器使混合溶液以1mL/h的进样流速恒速到达喷丝头，然后进行静电纺丝， 并用收集板收集所纺的超细纤维，再用真空干燥除去残留的三氟乙酸，最后 得到相变储能超细复合涤纶纤维。
差热分析(DSC)结果表明此种相变储能超细复合涤纶纤维的相变onset 温度在56.9℃，相变焓为46.5kJ/kg。
实施例2：
首先将涤纶短纤维和三氟乙酸按质量比1∶5混合，然后加入相变材料丁 二醇二硬脂酸酯，并使相变材料占相变材料和涤纶总质量的10％，机械搅拌 后得到均匀的混合溶液；再将混合溶液在外部环境温度为22℃、相对湿度为 65％、静电场纺丝电压为20KV、喷丝头与收集板之间的距离为15cm的条件下 进行高压静电场纺丝，即将混合溶液装入带有喷丝头的注射器中，通过进样 泵推动注射器使混合溶液以0.2mL/h的进样流速恒速到达喷丝头，然后进行 静电纺丝，并用收集板收集所纺的超细纤维，再用真空干燥除去残留的三氟 乙酸，最后得到相变储能超细复合涤纶纤维。
差热分析(DSC)结果表明此种相变储能超细复合涤纶纤维的相变onset 温度在41.2℃，相变焓为14.2kJ/kg。
实施例3：
首先将涤纶短纤维和三氟乙酸按质量比1∶5混合，然后加入相变材料己 二醇二硬脂酸酯，并使相变材料占相变材料和涤纶总质量的48％，机械搅拌 后得到均匀的混合溶液；再将混合溶液在外部环境温度为21℃、相对湿度为 45％、静电场纺丝电压为22KV、喷丝头与收集板之间的距离为13cm的条件下 进行高压静电场纺丝，即将混合溶液装入带有喷丝头的注射器中，通过进样 泵推动注射器使混合溶液以15mL/h的进样流速恒速到达喷丝头，然后进行静 电纺丝，并用收集板收集所纺的超细纤维，再用真空干燥除去残留的三氟乙 酸，最后得到相变储能超细复合涤纶纤维。
差热分析(DSC)结果表明此种相变储能超细复合涤纶纤维的相变onset 温度在38.8℃，相变焓为80.3kJ/kg。
实施例4：
首先将涤纶短纤维和三氟乙酸按质量比1∶5混合，然后加入相变材料季 戊四醇四硬脂酸酯，并使相变材料占相变材料和涤纶总质量的15％，机械搅 拌后得到均匀的混合溶液；再将混合溶液在外部环境温度为22℃、相对湿度 为65％、静电场纺丝电压为20KV、喷丝头与收集板之间的距离为11cm的条件 下进行高压静电场纺丝，即将混合溶液装入带有喷丝头的注射器中，通过进 样泵推动注射器使混合溶液以0.5mL/h的进样流速恒速到达喷丝头，然后进 行静电纺丝，并用收集板收集所纺的超细纤维，再用真空干燥除去残留的三 氟乙酸，最后得到相变储能超细复合涤纶纤维。
差热分析(DSC)结果表明此种相变储能超细复合涤纶纤维的相变onset 温度在39.5℃，相变焓为24.5kJ/kg。
实施例5：
首先将涤纶短纤维和三氟乙酸按质量比1∶5混合，然后加入相变材料六 亚甲基二氨基硬脂酸酯，并使相变材料占相变材料和涤纶总质量的20％，机 械搅拌后得到均匀的混合溶液；再将混合溶液在外部环境温度为24℃、相对 湿度为55％、静电场纺丝电压为18KV、喷丝头与收集板之间的距离为15cm 的条件下进行高压静电场纺丝，即将混合溶液装入带有喷丝头的注射器中， 通过进样泵推动注射器使混合溶液以11mL/h的进样流速恒速到达喷丝头，然 后进行静电纺丝，并用收集板收集所纺的超细纤维，再用真空干燥除去残留 的三氟乙酸，最后得到相变储能超细复合涤纶纤维。
差热分析(DSC)结果表明此种相变储能超细复合涤纶纤维的相变onset 温度在58.2℃，相变焓为24.5kJ/kg。
实施例6：
首先将涤纶短纤维和三氟乙酸按质量比1∶5混合，然后加入相变材料乙 二醇二硬脂酸酯，并使相变材料占相变材料和涤纶总质量的45％，机械搅拌 后得到均匀的混合溶液；再将混合溶液在外部环境温度为20℃、相对湿度为 50％、静电场纺丝电压为25KV、喷丝头与收集板之间的距离为14cm的条件下 进行高压静电场纺丝，即将混合溶液装入带有喷丝头的注射器中，通过进样 泵推动注射器使混合溶液以20mL/h的进样流速恒速到达喷丝头，然后进行静 电纺丝，并用收集板收集所纺的超细纤维，再用真空干燥除去残留的三氟乙 酸，最后得到相变储能超细复合涤纶纤维。
差热分析(DSC)结果表明此种相变储能超细复合涤纶纤维的相变onset 温度在37.8℃，相变焓为88.1kJ/kg。
实施例7：
首先将涤纶短纤维和三氟乙酸按质量比1∶5混合，然后加入相变材料4， 4’-二苯基甲烷二氨基硬脂酸酯，并使相变材料占相变材料和涤纶总质量的 31％，机械搅拌后得到均匀的混合溶液；再将混合溶液在外部环境温度为 25℃、相对湿度为60％、静电场纺丝电压为20KV、喷丝头与收集板之间的距 离为15cm的条件下进行高压静电场纺丝，即将混合溶液装入带有喷丝头的注 射器中，通过进样泵推动注射器使混合溶液以0.9mL/h的进样流速恒速到达 喷丝头，然后进行静电纺丝，并用收集板收集所纺的超细纤维，再用真空干 燥除去残留的三氟乙酸，最后得到相变储能超细复合涤纶纤维。
差热分析(DSC)结果表明此种相变储能超细复合涤纶纤维的相变onset 温度在61.7℃，相变焓为31.0kJ/kg。
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