[发明专利]一种相变共混纤维及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种相变共混纤维及其制造方法，属于相变材料纺丝制备和应用领域。

背景技术

相变纤维是利用物质相变过程中释放或吸收潜热、温度保持不变的特性开发出来的一种蓄热调温功能纤维。相变即表现在气、固、液三态的变化以及结晶、晶型转烃、晶体熔融等物理过程，伴随着分子聚集态结构的变化，将PCM加入到纤维中，利用其固→液、固→固态的相变，在不同环境温度下表现出不同的吸、放热功能，并且保持温度相对恒定的特性，制得相变纤维。PCM有无机、有机、复合之分。

目前，相变储能材料(PCMs）已经成功的应用到被动式太阳房、节能建筑、空调系统、废热回收、调温纤维与纺织品等领域。Vigo等人自80年代中期开始将中空纤维浸渍在聚乙二醇PEG或塑晶材料的溶液或熔体中，使聚乙二醇或塑晶进入纤维内部，得到40-60℃相变纤维。这种纤维的内径较大，相变物质残留在纤维表面，因此，使用耐久性较差。目前已经商用化的微胶囊包覆相变材料或粉末。

近年来，通过静电纺丝方法制备复合相变纤维的研究也略有报道。McCann等首先报道了通过同轴静电纺丝方法制备了以长链烃为芯层，以TiO2-PVP为皮层的超细复合相变纤维。陈长中等报道了静电纺PEG/CA储能调温超细复合纤维的制备，并研究了纺丝溶液中不同PEG含量和分子量对复合纤维的形态和热学性能的影响。但同时具有良好的服用舒适性和相变性能的纤维或织物还缺乏相关成熟可产业化的技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相变共混纤维，具有良好的干湿强度、吸湿性和服用穿着性。

本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现：

一种相变共混纤维，其特征在于纺丝原液中含有相变物质为石蜡烃、多元醇类。

一种如前所述纤维，其特征在于纺丝原液中包括如下组分（按重量计）：

相变物质 1-8份

丝蛋白   6-9份

水溶性物质  750-990份

高分子聚合物 30-60份

聚赖氨酸  10-15份

其中水溶性物质为纤维素和甲壳素所组成，重量份比为10-14:3-6，纤维素为天然纤维素；高分子聚合物为聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚醋酸乙烯中的一种或组合；聚赖氨酸的聚合度为25-30，其分子量为3780-4290；

所述纤维的主要性能：

相变温度为35-55℃，吸湿率15%-17%，湿断裂伸长率为64.8%-70.2%，蛋白质含量约为10-25%。

一种如前所述纤维，其特征在于天然纤维素聚合度为800-2000，a-纤维素含量>96%，聚乙烯醇或聚丙烯腈为均聚物或共聚物，其分子量为42000-90000。

一种如前所述纤维的制造方法，包括如下步骤：

1.配置溶液A

将丝蛋白直接溶解在磷酸／甲酸的混合溶剂内，磷酸／甲酸重量比例为50／80-30／70，搅拌均匀制备成溶液A；

2.配置溶液B

①在室温下，甲壳素经氢氧化钠水溶液碱化3小时生成碱甲壳素，压干后与CS₂在0-30℃反应生成甲壳素磺酸酯，其中甲壳素、氢氧化钠和CS₂的重量比为1:1:2；

②在室温下，棉浆粕经氢氧化钠水溶液碱化生成碱纤维素，压干后在室温下老化6-8小时，再与CS₂反应0.5-2小时生成纤维素磺酸酯，其中棉浆粕与氢氧化钠水溶液的重量比为0.1—0.8:3—10；

③将所述甲壳素磺酸酯、纤维素磺酸酯、氢氧化钠和水进行共混，搅拌30-60分钟，加入高分子聚合物、聚赖氨酸进行混合，得到溶液B；

3.配置溶液C

将相变物质溶解在酮、有机酸或DMSO有机溶剂中，搅拌均匀，重量浓度为3-20%，制成溶液C；

4.混合溶液

将溶液A、B、C混合在室温下用磁力搅拌器搅拌均匀，经过滤、脱泡制成纺丝溶液；

5.静电纺丝

将配制好的纺丝溶液液装入带针头的20-25mL的注射器中，用覆盖着铝箔的滚筒作为接收装置，滚筒的转速为100-150r/min，喷丝头到滚筒的接收距离固定在7-18cm，纺丝溶液的喂给速率为2-4mL/h，纺丝电压为10-16kV；在室温条件下，将制备好的纤维毡放在真空干燥箱中干燥12-24h以去除残留的溶剂。

所述相变物质为石蜡烃、多元醇类，例如聚乙二醇（PEG）、季戊四醇、新戊二醇或戊丙三醇等。