[发明专利]一种智能调温复合棉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于相变储热复合材料领域，特别涉及一种具有智能调温功能的复合棉的设计及制备。

背景技术

随着经济的发展，人民对生活质量要求的不断提高，研发一种具有优异的保温防寒和降温除热功能的智能调温棉成为目前迫切需要解决的一个技术难题。传统纺织品只具有单向温度调节功能，目前人们研发出一些保温纤维或者舒适导湿纤维和凉爽纤维，但这些材料对过冷和过热环境则无能为力，无法实现保温-降温双重调节功能。

相变潜热储热是利用相变材料在相变时吸热或放热来储存或释放能量。有机相变材料具有种类多样、储热密度高、温度变化范围窄、性质稳定等诸多优点，在太阳能利用、工业余热废热的回收、节能建筑、纺织服装等领域具有广泛的应用。近年来，相变材料在调温纺织品的应用引起人们极大的关注，利用相变材料发生固-液相变或固-固相变来实现热量的吸收或释放，在纺织品周围形成基本恒定的微气候，从而实现温度调节功能。但是，目前相变材料在纺织品上的应用通常是将相变材料包封在微胶囊中对织物进行涂层，或将微胶囊混入纺丝液中进行纺丝，这些方法要预先制备出直径在1.0-10.0μm的相变材料微胶囊，然后进行涂层或纺丝，技术路线复杂，不易控制，成本较高；并且相变材料在织物中的负载量少、易于脱落，导致调温性能不明显。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种智能调温复合棉的设计及制备方法，该智能调温复合棉具有保温防寒和降温除热双重功能，可用于袜子、手套、内衣裤、被子、防寒服、窗帘等系列纺织品中；制备方法简单便捷、成本较低，获得的复合棉中相变物质含量可调且稳定性好。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明一种智能调温复合棉及其制备方法，其特征是按照如下步骤进行：

a、按照一定比例分别称取一定质量的棉花和有机相变物质（如石蜡、硬脂酸等）；

b、将相变物质分别溶于适当量的溶剂中，置于一定温度的水浴中持续搅拌一段时间，使得相变材料充分分散溶解；

c、将称取的棉花分别加入到有机相变物质的溶夜中，浸泡一段时间；

d、在一定温度下静置直到溶剂蒸干，得到有机相变物质/棉花复合材料，即智能调温复合棉。

本发明一种智能调温复合棉的制备方法，其特点也在于：

所述棉花可以从天然棉花、合成纤维棉、棉麻纺织物中选取。

所述的有机相变物质可以根据使用需要选择具有相应相转变温度的有机物，如石蜡、硬脂酸、聚乙二醇等。

所述的一定比例特征在于智能调温复合棉中包含有机相变物质的质量分数在0-90%之间可调。

所述的溶剂可以根据有机相变物质的溶解特性从乙醇、环己烷等常用溶剂中选取。

采用扫描电子显微镜（SEM）和差示扫描量热仪（DSC）对产品的微观结构特征和相变过程的吸-放热行为（包括相变温度、吸放热容量）进行了表征。对本发明制备的智能调温复合棉在较高温度环境下使用时的防液态相变物质的泄露情况进行了测试。

本发明智能调温复合棉及其制备方法的机理：天然棉花或合成纤维棉在微观上具有三维多孔网络状结构，内部存在大量的孔隙，可以作为基体材料来承载有机相变物质。我们利用相似相溶原理，把有机相变物质溶解在适当的溶剂中，通过浸渍吸附方法，使有机相变物质吸附填充在棉花纤维的多孔网络结构中，然后蒸干溶剂，则获得了定形相变复合棉。在使用过程中，当环境温度或人体皮肤温度达到复合棉内有机相变物质的熔点时，相变物质将吸热从固态转变为液态,产生致冷效果；如果复合棉在低于相变物质的凝固温度的寒冷环境中使用,其中的有机相变物质由液态变成固态,释放出热量提供加热效果；在使用过程中这种热转换起缓冲温度变化的作用,能够智能调节温度，延长使用者的温度舒适感。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明智能调温复合棉克服了传统纺织品的单一调温功能，具有保温防寒和降温储热双重功能，可直接用于袜子、手套、被子、防寒服、窗帘等系列纺织品中。本发明提出的制备工艺简便、原料便宜易得，环境友好，容易控制，适合大规模生产，克服了目前相变材料在纺织品上应用的复杂工艺。本发明制备的智能调温复合棉，相变物质的负载量可调，相变材料被稳定的吸附在棉花纤维的网络结构中，外观上保持棉花的特征，具有很好的热稳定性，能够多次循环使用而不发生任何泄漏。

附图说明