[发明专利]一种聚乙二醇-聚己内酯相变纤维及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚乙二醇‑聚己内酯相变纤维及其制备方法，属于相变纳米纤维材料领域。所述纤维为核壳结构，聚乙二醇为核层，聚己内酯为壳层，其中，聚乙二醇的重均分子量为1000，聚己内酯的重均分子量为80000；以所述纤维的质量为100％计，聚乙二醇的质量分数为21～48％，聚己内酯的质量分数为52～79％。所述方法通过将聚乙二醇纺丝溶液作为内管纺丝溶液，聚己内酯纺丝溶液作为外管纺丝溶液，进行同轴静电纺丝，去除溶剂后得到。所相变纤维呈现出完整的核壳结构且同时兼具两种原料的特性，具有优异的热性能和力学性能，在一定的范围内可调节温度，环境友好且可生物降解；可应用于医用相变材料领域及功能性纺织材料领域。

技术领域

本发明涉及一种聚乙二醇-聚己内酯相变纤维及其制备方法，属于相变纳米纤维材料领域。

背景技术

开发制造更高效、更廉价的热能储存技术是解决能源问题的一个十分重要的选择。相变储能材料即相变材料，是一种具有蓄热和温度调节功能的材料，它是利用相变介质在相变过程中释放或吸收潜热的特性来实现的。相变纤维是将相变材料添加到纤维载体，其中纤维载体作为支撑材料起到提供机械性能的作用，相变材料则起到热能储存释放的作用。

聚乙二醇由于热量密度高、相变期间体积变化小、化学稳定性好、环境友好、过冷度低且成本低廉等特点而表现出作为相变材料的潜力。然而，聚乙二醇相变过程属于固-液相变，在相变过程会涉及到泄漏问题。为此，目前研究主要通过溶胶-凝胶、微胶囊等方法将聚乙二醇进行包覆。上述方法得到的相变材料焓值较低且制备工艺复杂，很难实现产业化，且制备得到相变材料实际应用价值较低。静电纺丝技术的实验设备和操作简单，可直接得到纤维膜，有尺寸超细、比表面积大、热学性能好等独特优势，且同轴静电纺丝中相变材料被高分子支撑材料固定，可以很好地解决了材料相变过程易泄漏的问题。然而由于聚乙二醇本身的特性，聚乙二醇与高分子材料进行同轴静电纺丝时很难实现对聚乙二醇的有效包覆，限制了聚乙二醇作为相变材料的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚乙二醇-聚己内酯相变纤维及其制备方法，所述相变纤维以聚乙二醇作为核层、聚己内酯作为壳层对聚乙二醇进行包覆，形成一种核壳结构的纳米纤维，有效改善了聚乙二醇的泄漏问题且具有较高的相变焓，同时赋予其优异的力学性能。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种聚乙二醇-聚己内酯相变纤维，所述纤维为核壳结构，聚乙二醇为核层，聚己内酯为壳层，其中，聚乙二醇的重均分子量(M_W)为1000，聚己内酯的重均分子量(M_W)为80000；以所述纤维的质量为100％计，聚乙二醇的质量分数为21～48％，聚己内酯的质量分数为52～79％。

优选的，所述纤维的直径为300～2850nm。

一种聚乙二醇-聚己内酯相变纤维的制备方法，所述方法具体步骤如下：

(1)在室温下，将聚乙二醇加入到N,N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷的混合溶剂1中，混合均匀，得到聚乙二醇纺丝溶液；

(2)在室温下，将聚己内酯加入到N,N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷的混合溶剂2中，混合均匀，得到聚己内酯纺丝溶液；

(3)以聚乙二醇纺丝溶液为内管纺丝溶液，以聚己内酯纺丝溶液为外管纺丝溶液，于温度为25～30℃，相对湿度为10～20％的环境下进行同轴静电纺丝，纺丝结束后真空干燥去除N,N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷，得到一种聚乙二醇-聚己内酯相变纤维；

其中，混合溶剂1和混合溶剂2中N,N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷的体积比分别为1:1和3:7；

同轴静电纺丝的条件为：纺丝电压为18KV；接收距离为13～15cm；内管纺丝溶液与外管纺丝溶液的注射速度之比为0.09～0.13。

优选的，步骤(1)中，所述聚乙二醇纺丝溶液中聚乙二醇质量浓度为30～70％。