[发明专利]具有温度自适应性的定向导液复合纤维膜及其制备方法

说明书

本发明公开了具有温度自适应性的定向导液复合纤维膜及其制备方法，涉及智能微气候管理及智能材料技术领域。本发明利用静电纺丝法制备得到温敏纤维层、疏水纤维层和亲水纤维层并组成一种具有温度自适应性的定向导液复合纤维膜，该复合纤维膜的温敏纤维层能够在温度刺激响应条件下实现超亲水与疏水的智能转变，并与亲水纤维层、疏水纤维层一同构建复合材料厚度方向上的湿润性梯度以实现液体的定向导通。本发明的复合纤维膜具有“高温吸湿导热，低温保湿保温”的特性，可以实现人体微气候的智能调节。

技术领域

本申请涉及智能微气候管理及智能材料技术领域，具体涉及一种具有温度自适应性的定向导液复合纤维膜及其制备方法。

背景技术

对外界环境变化能够产生响应的“智能材料”可以在环境条件发生微小变化时产生可逆的体积相变。由于许多聚合物的结构中同时含有亲水和疏水基团，当环境温度发生变化时，这类聚合物的分子链结构发生转变从而表现出温度敏感特性。温敏型聚合物材料可以分为正向温敏型材料和逆向温敏型材料。逆向温敏型材料具有低临界相变温度(LCST)，随着环境温度的升高其水溶性发生明显下降。从微观结构上看，即当环境温度升高到低临界溶解温度以上时，其聚合物链会经历一个由线圈到球体的转变，使温敏材料呈现收缩状态。反之，正向温敏型材料具有高临界相变温度(UCST)，其性能变化与具有LCST的温敏材料正好相反。目前研究和应用得较为广泛的是逆向温敏型材料，其中聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)温敏型聚合物最受研究者的青睐。究其原因是因为PNIPAM温敏型聚合物的LCST在32℃左右，这个温度接近于人体体温，因此该聚合物在组织工程、药物释放和智能织物等领域中有着广阔的应用前景。

智能水分管理是非织造功能面料的核心功能，目前的专利技术提出通过静电纺丝法对非织造材料进行定向导液功能化改性来实现水分调节，但对如何制备具有温度自适应性的定向导液功能材料鲜有报道，即现有技术不能有效地将材料的温度敏感特性和定向导液特性结合在一起，该情况限制了复合材料朝智能化、自适应化与多功能化方向发展。

发明内容

本申请的目的在于提供具有温度自适应性的定向导液复合纤维膜及其制备方法，其制备的复合纤维膜具有“高温吸湿导热，低温保温保湿”的智能温度、水分管理特性。

本申请的第一目的在于提供一种具有温度自适应性的定向导液复合纤维膜。

本申请的上述目的通过以下技术方案予以实现：

一种具有温度自适应性的定向导液复合纤维膜，所述复合纤维膜具有温度敏感和定向导液特性，包括由静电纺丝法制备的依次层叠在一起的温敏纤维层、疏水纤维层和亲水纤维层；所述温敏纤维层为温敏型聚合物聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)材料经静电纺丝制备且在光照下发生交联反应形成；所述疏水纤维层为疏水型聚合物经静电纺丝制备得到；所述亲水纤维层为亲水型聚合物经静电纺丝制备且通过热处理发生化学交联反应形成。

具体地，所述的温敏纤维层是采用自由基聚合法将温敏型单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)合成温敏型聚合物聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)，加入光交联剂，溶于溶剂中配制成电纺溶液，通过静电纺丝法在接收基材上形成温敏纤维层；所述的疏水纤维层是将疏水型聚合物溶于溶剂中配制成电纺溶液，通过静电纺丝法在上述温敏纤维层表面形成疏水纤维层；所述的亲水纤维层是将亲水型聚合物溶于溶剂中配制成电纺溶液，通过静电纺丝法在上述疏水纤维层表面形成亲水纤维层。

进一步地，所述疏水型聚合物包括热塑性聚氨酯(PU)、聚偏氟乙烯或聚醋酸乙烯酯中的至少一种；所述亲水型聚合物包括聚乙烯醇、聚丙烯腈(PAN)或聚丙烯酸钠中的至少一种。

进一步地，所述温敏纤维层的厚度为10～20μm；所述疏水纤维层的厚度为10～20μm；所述亲水纤维层的厚度为10～20μm。

本申请的第二目的在于提供一种具有温度自适应性的定向导液复合纤维膜的制备方法。

本申请的上述目的通过以下技术方案予以实现：