[发明专利]一种储热调温纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及功能性纤维技术，具体说是一种具有导电、热能吸收、存储和释放功能的储热调温纤维及其制备方法。

背景技术

储热调温纤维是通过将相变材料植入纤维中或涂覆在纤维表面，得到的一种具有热能吸收、储存功能的纤维。在纤维中植入相变材料的方法主要有三种：(1).将相变材料制备成微胶囊后，添加在聚合物溶液中，经常规或非常规工艺制成纤维。目前使用的相变材料多为低分子化合物，如水合无机盐、正构烷烃(结构式：n-C_nH_2n+2)、高级脂肪醇、高级脂肪酸或高级脂肪酯等。这些相变材料属于固-液相变材料，当处于液态时，非常容易流动，不但保形性差，而且容易造成损失和污染环境，因此必须封存在容器中，或与其他吸附支撑材料混合，获得相对固定的形状后才能使用，例如，美国专利US4756958公开的一种将相变材料微胶囊混合在聚合物中，制成具有可逆储热性能纤维的技术。这种技术的微胶囊制备过程较复杂，且微胶囊的直径、耐热稳定性、耐溶剂稳定性等均影响纤维的制备与性能，致使产品性能不稳定，而且更为严重的是纺丝过程要求微胶囊的直径在3微米以下，而本申请人的研究表明(参见Journal of Colloid and Interface Science，2005，281(2)：299-306)，当相变材料微胶囊的粒径小于4.6微米以后，存在非常明显的过冷结晶现象(微胶囊相变材料的结晶温度明显低于相变材料本体的结晶温度)，有时过冷结晶度达10～15℃；(2).将低分子相变材料与其他聚合物混合后直接用作纤维的一种组分，采用复合纺丝技术制备出纤维，如申请人在《印度纤维与纺织研究杂志》(参见Indian Journal of Fibre & Textile Research，2003，28(3)：265-269)公开的以正构烷烃与聚乙烯及乙烯-丙烯共聚物混合后作为纤维的芯成分，以聚丙烯为纤维的皮成分，熔融复合纺丝制备储热调温纤维的技术。但由于正构烷烃(n＝14～40)属于小分子化合物，其以共混物形式存在于纤维芯成分中，使用中容易发生迁移；(3).采用聚合物相变材料作为纤维的一种组分，采用复合纺丝技术制备出纤维，如申请人的中国发明专利申请CN1165877A公开的一种采用脂肪族聚醚、脂肪族聚酯、聚酯醚等聚合物作为纤维的芯或岛成分的主成分，以成纤聚合物为皮成分或海成分，经熔融复合纺丝制取具有储热调温功能纤维的方法；该方法不但大大降低了工艺难度，而且使高效率地生产储热调温纤维成为可能，而且制备出的储热调温纤维不存在过冷结晶现象。但由于脂肪族聚醚、脂肪族聚酯和聚酯醚的相变性能源自聚合物主链的熔融和结晶过程，处于熔融状态时也发生流动，且聚醚和脂肪族聚酯及聚酯醚的热焓较小、耐热稳定性较差，种类较少，难以制得性能优良的储热调温纤维。目前已知的聚合物相变材料主要有两种：(1).一种是直链型聚合物，如申请人的中国发明专利申请CN1165877A公开的脂肪族聚醚、脂肪族聚酯和聚酯醚等；(2).另一种是梳形聚合物，如申请人在中国发明专利申请CN101798364A公开的聚(甲基)丙烯酸烷基酯及其共聚物等，目前已发现的该类聚合物相变材料较少。

发明内容

为克服现有技术存在的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种新的储热调温纤维及其制备方法，该储热调温纤维采用新的聚合物相变材料和新型纤维截面结构，除具有良好的储热调温性能外，还具有导电、低渗漏、热稳定性好等特点，该纤维制备方法工艺简单，适用于工业化实施。

本发明解决所述纤维技术问题的技术方案是：设计一种储热调温纤维，该纤维以梳形聚合物相变材料为A成分，以成纤聚合物为B成分，A成分在纤维中的质量分数为20～60％，B成分在纤维中的质量分数为80～40％，经熔融复合纺丝方法制成；所述梳形聚合物相变材料为聚3-烷基吡咯或摩尔比为30∶70～70∶30的两种3-烷基吡咯的共聚物、或者混合质量比为30∶70～70∶30的两种聚3-烷基吡咯的共混物；所述成纤聚合物包括共聚酯、共聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚4-甲基戊烯-1、丙烯腈-丁烯腈共聚物或聚己内酰胺中的至少一种；所述储热调温纤维的横截面结构包括海岛型、同心圆型或桔瓣型，储热量为12～45J/g，无过冷结晶现象，纤维经溶剂抽提后质量损失率≤6％，表面比电阻≤407Ω/cm。