[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、释放功能的纤维。在纤维中植入相变材料的方法主要有三种：⑴.将相变材料制备成相变材料微胶囊（一种直径在1~1000微米的核壳结构微球，相变材料为核）后，添加在聚合物溶液或熔体中，经常规或非常规工艺制成纤维。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。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《胶体与界面科学杂志》Journal ofColloid 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℃；⑵.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，采用溶液或熔融复合纺丝技术制备出储热调温纤维，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-C_nH_2n+2，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；⑶.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储热调温纤维，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。但该方法适用的聚合物相变材料种类较少，难以满足不同用途的需要。

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了新的聚合物相变材料和新的纤维制备方法，所得储热调温纤维除具有良好的储热调温性能外，还具有热稳定性好的特点，该储热调温纤维制备方法工艺简单，适用范围广，利于工业化推广实施。

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、溶液复合纺丝或溶液静电复合纺丝方法制成，所述储热调温纤维为复合结构，横截面结构为海岛型或同心圆型，其特征在于所述聚合物相变材料为聚乙二醇正烷基醚，其乙二醇重复单元数m=1~100，正烷基中碳原子数n=11~30；当采用熔融复合纺丝工艺制备储热调温纤维时，所述成纤聚合物包括共聚酯、共聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚四甲基戊烯-1、丙烯腈-丁烯腈共聚物、丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物和聚己内酰胺中的至少一种；当采用溶液复合纺丝或溶液静电复合纺丝方法制备储热调温纤维时，所述成纤聚合物包括聚丙烯腈、丙烯腈-偏氯乙烯共聚物和丙烯腈-氯乙烯共聚物中的至少一种；该纤维的吸放热温度为11.9~53.8℃，储热量为18~55J/g，5%热失重温度在203℃以上。

本发明解决所述制备方法技术问题的技术方案是：设计一种储热调温纤维制备方法，该制备方法采用本发明所述储热调温纤维的组成和结构，并采用以下工艺方法之一制备：

⑴.采用熔融复合纺丝工艺制备：将含水率都达到50~150ppm的聚合物相变材料A成分和成纤聚合物B成分，分别经单螺杆或双螺杆挤出机于180~250℃下熔融后挤出，进入计量泵，分别经连接导管送入温度设定在180~250℃的复合纺丝组件中，再分别经过滤网和分配板后复合，经喷丝板形成纺丝细流，空气冷却，卷绕或不经卷绕直接收集，得到初生纤维，初生纤维经牵伸、定型、卷曲或加捻公知纤维加工工艺处理制成储热调温长丝，或进一步加工为储热调温短纤维；所述喷丝板为海岛型或同心圆型；