[发明专利]一种溶剂法制备的相变调温纤维素纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种相变调温纤维素纤维及其制备方法，具体地说，涉及一种以纤维素浆粕和复合相变材料为原料，离子液体为溶剂制备的相变调温纤维素纤维及其方法，属于纺织技术领域。

技术背景

离子液体具有蒸汽压低、性能稳定、无挥发、溶解性良好等特点，广泛应用于有机合成、电化学、材料化学等领域，具有很好的研究和应用前景。同时纤维素作为环境友好的可再生资源备受关注。近年来，以离子液体为溶剂溶解纤维素制备纤维素纤维成为该领域研究的重点方向之一。

随着人们生活水平的提高，化学纤维行业逐渐向功能化、智能化方向发展，相变调温纤维是其中比较重要的一种。相变调温纤维是利用相变材料在相变过程中释放或吸收潜热，从而具有双向自动调温功能。欧美等国家重视其研发，国内产量较低，产品以进口为主，价格居高不下。

采用微胶囊技术、溶液纺丝工艺是制备相变调温纤维素纤维的主要方法，目前已经成功实现纤维素纤维主要是粘胶纤维的相变调温改性，如中国专利ZL200610157441.8、ZL200710014607.5、ZL200710123411.X、ZL201010164832.9、ZL201010295055.1、ZL201210357126.5、201310420382.9、201410616024.X等均公开了粘胶纤维调温改性的研究。但现有技术中因微胶囊合成工艺复杂，溶剂与助剂之间的反应，造成相变纤维成本高、功能性不理想，且湿法纺丝工艺的流程较长、效率低下，同时由于在粘胶纤维生产过程中，要用到氢氧化钠、二硫化碳以及硫酸等化工原料，污染严重，且纤维成型过程及后续整理过程中，相变材料流失严重，光能量吸收转化率不高等问题，所以，发明一种生产流程无污染、产物绿色环保且功能性较好的新型相变调温纤维成为我们研发中急需解决的问题。

以离子液体作为纤维素的溶剂，溶解纤维素时不需活化，且离子液体易于回收，可循环使用，同时利用该体系便于助剂等添加，且离子液体对助剂的影响较小，这为纤维素纤维的的新品种开发开辟了一条新路，同时也很好解决了利用粘胶法进行纤维素纤维改性所遇到的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种溶剂法制备的相变调温纤维素纤维及其制备方法，实现以下发明目的：

（1）本发明得到的相变调温纤维素纤维对远红外光，可见光均有吸收，使得该相变调温纤维具有较好的功能性，且制备的纤维熔融焓值≥5.5J/g，结晶焓值≥5.3J/g，纺织加工性能好；

（2）利用多孔吸附材料对高分子相变材料进行吸附，减少了其成型过程中的流失，保证了纤维的相变调温功能，并结合具有远红外吸收功能的物质，增加了对光能量的吸收及转化效率；

（3）以离子液体作为纤维素的溶剂，采用双螺杆挤出机高温溶解制备纺丝原液，并结合单螺杆挤出机，提高了纤维素的熔融效果，同时实现了纤维素熔融、脱水、真空脱泡，相对于粘胶法缩短时间90%以上；

（4）本发明所述制备方法，生产流程短、且摒弃微胶囊复杂的合成工艺，成本显著降低，生产效率高。

（5）与粘胶法工艺相比，减少了化工原料的使用，实现全程绿色无污染，降低了纤维生产过程的环境危害，以及对操作人员的危害。

（6）该纤维可广泛应用服装、床上用品、医疗用品以及非织造材料领域，特别是医疗领域，因为原料、生产流程、产物绿色无污染，特别在医疗领域有广阔的发展空间。

本发明采取的技术方案如下：

一种溶剂法制备的相变调温纤维素纤维，该纤维中包括多孔吸附材料、高分子相变材料和具有远红外吸收功能的物质。

所述多孔吸附材料、具有远红外吸收功能的物质和高分子相变材料三者的质量比为：1～30:1～50:10～100。

该纤维熔融焓值≥5.5J/g，结晶焓值≥5.3J/g。

所述多孔吸附材料为膨胀石墨、环糊精、沸石、分子筛、硅酸盐矿物质中的一种或者几种；所述的硅酸盐矿物质为蒙脱土、硅藻土以及高岭土土的一种或几种。

所述具有远红外吸收功能的物质是石墨烯、电气石、麦饭石、竹炭以及碳化硅中的一种或几种；所述高分子相变材料为聚乙二醇、聚乙二醇丙烯酸酯、聚环氧乙烷/硬脂酸复合物中的一种或几种。

一种溶剂法制备相变调温纤维素纤维的方法，包括复合高分子相变多孔材料的制备步骤；纺丝原液的制备步骤；纺丝步骤。

所述复合高分子相变多孔材料的制备是将多孔吸附材料、具有远红外吸收功能的物质加入到熔融完成的高分子相变材料中吸附共混完成。