[发明专利]一种大面积的柔性压电自发热无纺布及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大面积的柔性压电自发热无纺布及其制备方法，本发明属于功能纺织材料领域。

背景技术

自发热织物是利用织物自身的特殊的物理、化学性质，在不需要外界加热条件下产生热能，在寒冷的天气能发挥御寒、保健和治疗的功效。自发热织物可制备成发热衣、发热鞋垫、发热袜、发热床垫、发热汽车坐垫等，具有低碳环保、节能和方便的特点，能显著提升居民的生活质量，具有广阔的市场经济价值。

由于自发热织物不需要外部加热条件，因而自发热织物的开发目前主要以远红外发热、吸湿发热为主。例如：中国专利公开号CN103122490，公开日期为2013年5月29日，公开了一种远红外自发热保暖织物，该织物以定量的电气石、银粒子、铁粉均匀的植入纤维内部而纺成的纤维，纤维有机结合在一起形成织物。中国专利公开号CN103317781A，公开日期为2013年9月25日，公开了一种远红外纤维面料，该面料由表层、中层、底层组成。底层为远红外面料，由海藻纤维、棉纤维、大豆纤维混纺织造而成。中国专利号CN104389043A,公开日期为2015年3月4日，公开了一种远红外保暖发热纤维，该纤维由聚己内酰胺、电气石粉、竹碳粉体及助剂经共混纺丝而成。远红外自发热基本原理是利用织物纤维中所含的特定的陶瓷类粉末对红外光的吸收和辐射功能，从而将红外光的能量转化为织物的热能，发挥保暖的功效。中国专利公开号CN102220651A，公开日期为2011年10月19日，公开了一种吸湿发热纤维及其制备方法，将丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸按一定比例混合，处理后湿法纺丝制得一种吸湿发热纤维。中国专利号CN104420000A,公开日期为2015年3月18日，公开了一种兼具蓄热效果的发热纤维的制备方法，该纤维由在高温下碳化的植物碳与沸石、二氧化钛、氧化锌、氧化钙混合后制成母粒，熔融纺丝而成。纤维吸湿发热基本原理是利用纤维超强的吸湿性，当纤维吸收水分时，纤维分子中的亲水基团与水分子结合，水分子的动能降低，同时转换为热能释放出来。通常吸湿发热性能与回潮率有很大关系，纤维的回潮率大则吸湿发热性能好，回潮率小则吸湿发热性能差，当纤维吸湿饱和时，就不易再产生热量。

上述举例表明，远红外自发热织物和吸湿发热纤维都主要是利用光或水蒸气的能量转化为织物的热能，对纤维材料的性能和稳定性的要求很高。此外，纤维的发热效果受区域气候、环境温度和湿度的影响很大，导致其使用环境和领域受到了很大的限制。

近年来，利用材料的压电效应实现能量的产生、存储和转换的研究备受关注。中国专利公开号CN104382280，公开日期为2015年3月4日，公开了一种基于压电材料的节能电热保暖鞋子。该鞋子由压电储能单元备用电源以及导线组成，使人在走动时将机械能转换为电能，再由电能转换为热能达到自发热的效果。上述专利中使用的压电材料主要为成品化的压电器件,无法满足大范围的柔性使用要求。而以柔性的压电自纤维或织物作为压电自发热材料使用，则真正具备使用方便，可穿戴、洗涤、弯折、重复利用化等低碳环保的特点。中国专利公开号CN170793A公开了一种金属芯的压电陶瓷纤维，其中公开了压电材料为聚偏氟乙烯(PVDF)或聚氯乙烯(PVC)含金属芯雅典纤维。中国发明专利CN101304069A公开了一种部分涂布电极的含有金属芯的压电陶瓷纤维，其中压电陶瓷材料为压电高分子材料的含金属芯压电纤维。上述发明专利中含有金属芯的压电高分子纤维，都是单独作为传感器或驱动器或采集能量器使用，无法满足大范围的柔性使用要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大面积的柔性压电自发热无纺布及其制备方法，该方法采用添加压电陶瓷粉，使制得的无纺布具有压电自发热效应，克服了远红外发热、吸湿发热的纤维局限性以及一些自发热纤维需要外接电源的局限性；加入的一维导电材料材料，使得织物中形成回路且产生电势差时，有电流通过，加入导电粉末增强电子的流通效果。压电材料(压电陶瓷粉)节能方便，还具有热电和压电的双重效应，与人体磁场形成共振共鸣，不仅有保暖防护作用也有保健的功效，同时制成的无纺布无需外部电源，低碳环保，安全可靠。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种大面积的柔性压电自发热无纺布，其特征在于：由聚合物母粒、压电陶瓷粉、一维导电材料和导电粉末制备而成，各组分所占质量百分数如下：

上述的一种大面积的柔性压电自发热无纺布的制备方法，其特征在于包括以下步骤：