[发明专利]一种相变控温材料载体的制备方法及其负载相变控温材料的方法

说明书

本发明涉及一种相变控温材料载体的制备方法，现将将聚苯乙烯颗粒进行改性处理，然后将改性处理后的聚苯乙烯颗粒，聚偏氟乙烯和碳纳米纤维混合并球磨成粉末，在170～200℃烘箱中保温1～5h，然后刻蚀掉聚苯乙烯颗粒，获得碳海绵材料载体。本发明还涉及到相变控温材料载体负载相变材料的方法，将相变控温材料载体置于配制好的相变控温材料溶液中，多孔碳海绵的孔道结构将相变控温材料吸附限制在孔道之中。本发明可更好地匹配相变芯材，实现不同温度环境下的适宜温度控制，且控温时间较长；同时重量轻、透气性良好，利用相变材料的固‑液变化从环境中吸收热量存储于内部，形成温度相对恒定的微气候。

技术领域

本发明涉及一种相变控温材料载体的制备方法及其负载相变控温材料的方法。

背景技术

消防服是保护消防员灭火救援时免受伤害的重要个体防护装备，它的防护性能将直接影响救火效率和生命安全。目前，笨重的消防服对身体舒适性产生负面影响，同时也大大影响消防人员自身的动作灵活程度，增加消防人员正常作业难度。我国GA 10-2002标准规定，消防服由外向内依次采用防火阻燃层、防水透气层、隔热层和舒适层4层织物组合。普通的消防服都比较厚实、沉重，透气性差，遇到明火时阻燃性能不够完善，对热源传递出来的高热能阻隔性能差，耐高温的时效性和对于人体的保护度远远不够，对人身安全造成很大的安全隐患。基于此问题，许多研究致力于开发新型消防服。

相变材料(Phase Change Material，PCM)作为一种智能调温材料在纺织品及服装上的应用越来越受到人们的重视。它具有自动吸收、存储、分配和释放热量的功能，能够防止温度的剧烈变化，从而创造舒适的温度环境。美国专利US 5366801公开了一种相变微胶囊、交联剂、粘合剂分散液的混合方法制得的涂层溶液，并根据一般涂层工艺将其涂层到基布上制成具有蓄热调温功能的相变织物。中国专利CN 01817825.1公开了一种相变调温纤维的制备方法，将相变材料采用微胶囊包裹，然后共混于聚合物中进行纺丝、拉伸成相变纤维，经过纺纱、织造可制得蓄热调温织物。公安部GA 10-2002规定消防员防护服要具有一定的阻燃性和良好的隔热性。然而上述这些方法制得的相变调温织物不适合较长时间用于火灾安全消防服。相变微胶囊囊芯(如石蜡)都属于易燃材料，而且它们的隔热效果不好。基于以上问题，现有消防服的安全防护能力亟需进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于，解决现有相变调温织物的隔热性能不好的技术问题，提供一种相变控温材料载体的制备方法及其负载相变控温材料的方法。

通过调控参数制备出系列具有不同形状、不同尺寸、相同/不同极性功能分区孔道的碳海绵材料，进而在相同/不同的功能区负载合适相变温度并且高相变潜热相变材料作为控温隔热层，并且该层具有较大的储能容量，可吸收或释放足够热量以实现消防服的长时间控温；此外，制备的新型消防服重量轻、透气性良好和穿着舒适。

本发明的技术方案是：一种相变控温材料载体的制备方法，包括如下步骤

(1)将聚苯乙烯颗粒进行改性处理，使得聚苯乙烯颗粒为单一亲水性、单一亲油性或水油两亲性；

(2)将改性处理后的聚苯乙烯颗粒，聚偏氟乙烯(PVDF)和碳纳米纤维(CNF)混合并球磨成粉末，在170～200℃烘箱中保温1～5h，最后在惰性保护气环境下200～600℃煅烧1～10h刻蚀掉特定区域的聚苯乙烯颗粒，获得碳海绵材料。

进一步地，所述聚苯乙烯颗粒的形状为核桃型，蘑菇型，石榴型，海胆型。

进一步地，所述核桃型聚苯乙烯颗粒的制备方法如下：