[发明专利]一种具有串珠结构的凉感纳米纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有串珠结构的凉感纳米纤维及其制备方法，其采用同轴溶液喷射纺丝法制备得到，所述的纳米纤维包括中空纤维以及封装于中空纤维内的相变材料，其中的中空纤维选用聚偏氟乙烯，相变材料采用长链脂肪烃。本发明利用同轴溶液喷射纺丝技术，将有长链脂肪烃组成的芯层溶液封装于由聚偏氟乙烯溶液组成的皮层溶液内，并且通过控制内外层溶液的流速使封装后的纳米纤维形成具有串珠的形貌结构，提高相变材料的封装率，并且通过减小皮层厚度提高接触凉感感受，使该纳米纤维能够应用于服装领域。

技术领域

本发明涉及纳米纤维制造技术领域，尤其涉及一种具有串珠结构的凉感纳米纤维及其制备方法。

背景技术

相变调温纤维又称蓄热调温纤维，是将相变材料与纤维制造技术相结合而开发出的一种功能纤维。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。将其应用于纺织品中，可以吸收热量储存在纺织品内部，或放出纺织品中储存的热量，形成自己的相对独立的微气候，从而实现稳定调节功能。为了满足人体的舒适度，要求所使用的相变纤维调控温度为25～35℃。

相变纤维通常的制备方法有中空纤维浸渍法、熔融复合纺丝法和高分子接枝改性法。这些方法都存在各自的弊端：中空纤维浸渍法是将中空纤维浸渍在相变材料溶液中，使纤维中空部充满相变材料，经干燥再利用特殊技术将纤维两端封闭，缺点是存在封端困难，要求中空纤维的内径较大，且相变材料易残留在纤维表面，易渗出析出；熔融复合纺丝法存在低温相变物质的熔融黏度低，可纺性差等缺点；高分子接枝改性法操作复杂且相变材料有效含量低。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题而提出的一种具有串珠结构的凉感纳米纤维，利用同轴溶液喷射纺丝技术，将相变材料封装于纳米纤维内，获得具有串珠结构的纳米纤维膜，提高相变材料的封装率，并且通过减小皮层厚度提高接触凉感感受。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种具有串珠结构的凉感纳米纤维，其采用同轴溶液喷射纺丝法制备得到，所述的纳米纤维包括中空纤维以及封装于中空纤维内的相变材料，其中的中空纤维选用聚偏氟乙烯溶液，聚偏氟乙烯溶液相较于传统的聚乙烯，更容易溶解于溶剂中，而且表面能低，疏水效果好，非常适合用于服装衣物领域，相变材料采用长链脂肪烃溶液。

优选的，所述的长链脂肪烃选用十二烷、十四烷、十六烷、十八烷和二十烷中的一种或多种，采用不同的链长的混合，可以调控相变温度，使其适应不同的应用条件。

另外，本发明中还提出一种制备上述纳米纤维的制备方法，方法步骤如下：

S1、配置聚偏氟乙烯溶液：将聚偏氟乙烯溶解于由N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种或两种任意比混合制得的溶剂中，获得质量分数12-20wt％的纺丝液溶液，并将该溶液泵入至第一储液罐中；

S2、配置长链脂肪烃溶液：将长链脂肪烃溶液溶解于由N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种或两种任意比混合制得的溶剂中，获得质量分数60-80wt％的纺丝液溶液，并将该溶液泵入至第二储液罐中；

S3、将S1中的第一储液罐和S2中的第二储液罐分别连接在蠕动泵上，调节两种纺丝溶液的速率，分别加入到外层毛细管和内层毛细管，两种纺丝液同时从喷丝孔中挤出，形成两股溶液细流；

S4、利用高速喷射气流牵伸细化溶液细流，同时加速纺丝溶液中溶剂挥发，形成纳微纤维；

S5、利用抽风机产生的抽吸气流将纳米纤维收集在网帘上；

S6、对纳米纤维进行干燥，形成纳米纤维膜。

优选的，所述步骤S3中聚偏氟乙烯溶液的流速控制为30-40mL/h·孔，长链脂肪烃溶液的流速控制为12-30mL/h·孔。