[发明专利]一种弹性相变储能聚氨酯纤维及其制备方法

说明书

本发明属于相变纤维的技术领域，公开了一种弹性相变储能聚氨酯纤维及其制备方法。所述弹性相变储能聚氨酯纤维，包括弹性聚氨酯纤维、相变材料和膜层，弹性聚氨酯纤维具有三维多孔网络结构，相变材料填充于三维多孔网络结构中；膜层包覆于弹性聚氨酯纤维的表面；膜层为聚氨酯膜层。方法：将聚氨酯溶于有机溶剂或有机溶剂和离子液体中，获得纺丝液；将纺丝液通过湿法纺丝，置于水中浸泡，冷冻干燥，得多孔聚氨酯纤维；采用真空浸渍的方法将液态状的相变材料填充于多孔结构中，获得复合聚氨酯纤维；在复合聚氨酯纤维的表面涂覆水性聚氨酯，成膜，获得弹性相变储能聚氨酯纤维。本发明的纤维可高负载相变材料，并具有优异的柔韧性和储热保温性能。

技术领域

本发明属于相变纤维的技术领域，具体涉及一种弹性相变储能聚氨酯纤维及其制备方法。

背景技术

相变纤维是指内含相变材料的纤维，相变材料可以利用改变物质状态过程中的潜热来吸收和释放的能量，当外界温度发生突变时，能够缓冲温度变化对人体生理活动的影响，为人体提供舒适的衣着体验。

相变储能材料按不同相态转换方式分类可以分为固-液相变、固-气相变和气-液相变，但由于固-气相变和气-液相变材料在使用过程中体积膨胀过大且气态材料容易泄漏，所以固-液相变是应用最为广泛的一类相变材料。由于在相变过程中材料会变为液态，在使用过程中有潜在泄漏的问题，为解决漏液的问题，当前制备相变储能纤维的主要手段是往纤维中添加相变微胶囊、聚合物与相变材料共混纺丝或表面涂覆相变材料，但这些方法都不能达到很高的相变材料负载率。也有采用中空纤维封装的方法制备高相变材料负载量的相变纤维，但纤维本身缺乏弹性，从而易导致负载相变材料与基体纤维分离而存在潜在失去相变性能的风险。

聚氨酯全名为聚氨基甲酸酯，一种高分子材料，以此制得的纤维具有高弹性、耐磨性、耐油性和耐老化等性能，在纺织领域得到了广泛的应用，但随着人们生活水平的提高，人们对聚氨酯纤维的功能提出了更高的要求。

相变储能纤维在高相变材料负载率下，由于相变材料在纤维内部为固态和液态下转换，液态时需要考虑相变材料泄漏的问题，固态时需要考虑纤维的柔性和力学性能不佳的问题。现有的相变储能纤维很难在高负载率和柔性上同时得到比较好的效果。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种弹性相变储能聚氨酯纤维及其制备方法。本发明的弹性相变储能聚氨酯纤维包括具有三维多孔网络结构的弹性聚氨酯纤维、相变材料和保护膜，相变材料填充于弹性聚氨酯纤维的多孔网络结构中，所述保护膜包覆在弹性聚氨酯纤维表面。本发明的弹性相变储能聚氨酯纤维不仅对相变材料具有高的负载率，而且纤维的柔性和力学性能都较好，同时解决了相变材料泄漏的问题。本发明的弹性相变储能聚氨酯纤维用来制备纺织品，如：服饰，可进行个人热管理，调节人体体温，特别是人体的关节处，弹性相变纤维可以更好的配合人体的运动。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种弹性相变储能聚氨酯纤维，包括弹性聚氨酯纤维、相变材料和膜层，所述弹性聚氨酯纤维具有三维多孔网络结构，所述弹性聚氨酯纤维也称之为纤维支架；相变材料填充于弹性聚氨酯纤维的三维多孔网络结构中；所述膜层包覆于弹性聚氨酯纤维的表面；所述膜层为聚氨酯膜层。

所述弹性聚氨酯纤维中多孔结构是由大孔、中孔和小孔组成的复合孔结构，大孔孔径为50～200μm，中孔孔径为5～50μm，小孔孔径500nm～5μm。所述中孔连通大孔和小孔。

所述弹性聚氨酯纤维中内部孔与外部孔是相通的，即内部孔与纤维表面的孔是相通的。所述弹性聚氨酯纤维表面分布的孔主要为小孔。

在弹性聚氨酯纤维的截面中大孔∶中孔∶小孔的面积比为(20～86)∶(12～30)∶(2～56)；优选为(40～60)∶(20～30)∶(10～35)；大孔、中孔和小孔的总面积优选满足100％，即大孔占比为(40～60)％，中孔的占比为(20～30)％，小孔的占比为(10～35)％。