[发明专利]一种具有温度感应和电致发热的弹性相变储能纤维及其制备方法

权利要求书

1.一种具有温度感应和电致发热的弹性相变储能纤维，其特征在于：包括弹性聚氨酯纤维、相变材料和导电涂层，所述弹性聚氨酯纤维具有三维多孔网络结构；相变材料填充于弹性聚氨酯纤维的三维多孔网络结构中；所述导电涂层包覆于弹性聚氨酯纤维的表面；所述导电涂层为导电材料和弹性聚合物组成；所述弹性聚合物为水性聚氨酯和/水性丙烯酸酯；

所述弹性聚氨酯纤维中内部孔结构与外部孔结构是相通的；

所述具有温度感应和电致发热的弹性相变储能纤维的制备方法，包括以下步骤：

1）将聚氨酯溶于有机溶剂中，获得纺丝液；将纺丝液通过湿法纺丝制备聚氨酯纤维，然后冷冻，干燥，得到多孔聚氨酯纤维；

2）采用真空浸渍的方法将相变材料负载于多孔聚氨酯纤维的孔结构中，得到含有相变材料的多孔聚氨酯纤维；

3）将导电材料与聚合物的溶液或聚合物的乳液进行混合，得到导电液；将导电液涂覆于含有相变材料的多孔聚氨酯纤维的表面，干燥，获得具有温度感应和电致发热的弹性相变储能纤维；

步骤3）中所述聚合物为水性聚氨酯，水性丙烯酸酯中一种以上；

步骤3）中所述导电液中固含量为0.01~10wt%，固含量即导电材料和聚合物占导电液的总重量；

步骤3）中所述导电液中聚合物质量/总固体质量为30~60%；总固体质量为聚合物和导电材料总质量；

步骤3）中所述导电材料为石墨烯、多壁碳纳米管、膨胀石墨、炭黑、纳米银线、纳米金棒、纳米银棒、纳米铜线中的一种以上；

步骤1）中所述聚氨酯包括聚醚型和/或聚酯型的热塑性聚氨酯；

步骤1）中所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、甲基吡咯烷酮、二氯乙烷、丁酮、丙酮和甲苯中的一种以上；

步骤2）中所述相变材料为烷烃、聚乙二醇、高级脂肪酸、高级脂肪醇和离子液体中的一种以上；烷烃为碳原子数为15~35的烷烃，聚乙二醇的相对分子量为600~20000，高级脂肪酸为碳原子数为15~30的高级脂肪酸，高级脂肪醇为碳原子数为15~30的高级脂肪醇；

所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑硝酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氯铝酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-癸基-3-甲基咪唑溴盐中一种以上。

2.根据权利要求1所述具有温度感应和电致发热的弹性相变储能纤维，其特征在于：

步骤1）中所述聚氨酯在纺丝液中浓度为1~50wt%；步骤1）中所述湿法纺丝是指纺丝液通过纺丝装置形成纺丝液细流，纺丝液细流进入凝固浴中，固化，获得聚氨酯纤维。

3.根据权利要求2所述具有温度感应和电致发热的弹性相变储能纤维，其特征在于：所述凝固浴为水或有机溶剂和水的混合液，所述有机溶剂为N，N二甲基甲酰胺、环己酮、丁酮、丙酮、乙酸乙酯和甲苯中的一种以上；所述混合液中有机溶剂的质量浓度为0~70wt%；

固化的时间1~20min。

4.根据权利要求1所述具有温度感应和电致发热的弹性相变储能纤维，其特征在于：

步骤1）中所述冷冻的冷冻温度为-10~-200℃，冷冻的时间为15min~16h；

步骤2）中所述真空浸渍的条件：真空环境中，真空浸渍的温度为50~100℃，真空浸渍的时间为0.5~24h；

步骤2）中真空浸渍完后，去除多孔聚氨酯纤维表面的相变材料即在空气环境中，于50~100℃静置5~8h；

步骤3）中所述导电液涂覆的次数为1~100次，涂层厚度为0.1~50μm；

步骤3）中涂覆包括喷雾喷涂和/或浸渍。