CN104894667B - 一种具有自发光功能的储能调温纤维的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有自发光功能的储能调温纤维的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：步骤1：将多孔纳米粉体、三烯丙基异氰脲酸酯、聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇、蓄光型发光颜料和引发剂置于溶剂水中，采用减压超声分散的方法，在65‑75℃下反应2～5小时，最后经离心后过滤获得自发光储能调温相变材料；步骤2：将所得的自发光储能调温相变材料经干燥处理后，与聚合物切片经双螺杆共混造粒，再经熔融纺丝获得具有自发光功能的储能调温纤维，其中纺丝温度260℃～315℃，纺速500～3500m/min。本发明制备的自发光功能的相变储能材料具有储能调温能力强、制备成本低、耐热稳定性好、操作简单的优点。

Description

一种具有自发光功能的储能调温纤维的制备方法
技术领域
本发明属于自发光储能调温纤维的制备领域，特别涉及一种具有自发光功能的储能调温纤维的制备方法。
背景技术
自发光储能调温纤维是一种既可以通过畜光达到自发光功能，又能通过调节织物与人体之间的微环境达到储能控温目的的功能性纤维。在储能调温纤维方面，由于微胶囊相变材料耐热性较差、共混相变材料容易泄露的问题，目前聚酯纤维、聚酰胺纤维的储能控温功能的开发受到很大的限制。专利CN 101949070 B公开的一种耐热性较高的微胶囊相变纤维，其耐热温度仅可维持到245℃。专利CN 102321452 B公开了一种交联型固-固相变材料，但是由于采用植物纤维为基材，也不具有高温稳定性的特点。在畜光自发光纤维方面，制备发光亮度高、余辉时间长，且无放射性的自发光纤维是主要研究方向。由于蓄光型发光颜料多为无机物，所以与聚合物纤维基质存在相容性的问题。如专利CN 103361753 A公开了一种发光纤维和发光纱线及其制备方法，直接将光致发光材料与聚合物共混，容易存在发光材料分布不均匀的问题。
针对上述问题，本发明旨在制备一种既具有储能保温功能、同时又兼具畜光自发光功能的智能纤维，为聚酯、聚酰胺纤维的多功能化改性提供思路。首先，本发明选取无机纳米粉体为载体基材，通过超声减压的方法将高储能相变介质聚乙二醇、载入无机粉体的内部空隙中，然后利用交联剂三烯丙基异氰脲酸酯、聚乙二醇丙烯酸酯对纳米粒子进行封装，与此同时，三烯丙基异氰脲酸酯、聚乙二醇丙烯酸酯又可在蓄光型发光颜料表面进行修饰，形成微纳结构的功能粒子。其次，通过双螺杆挤出造粒制备具有自发光蓄热调温功能的功能母粒，不仅能够保证纳米颗粒的分散性、相变材料的储能性，还使复合相变材料具有高热稳定性、自发光功能，为实现聚酯、聚酰胺等高熔点的自发光储能保温纤维成形提供了一种新的手段。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有自发光功能的储能调温纤维的制备方法，该方法利用纳米粉体的孔洞结构负载并封装相变介质，借助有机物的表面修饰作用，形成具有微纳结构的多孔纳米材料与蓄光型发光颜料的复合体。该复合功能材料既具有较高的储能调温能力、又具有较高的热稳定性，而且能够显示出自发光的功能。本发明的功能材料可较好的应用于聚酯、聚酰胺等一系列高熔点通用纤维的多功能化改性领域。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有自发光功能的储能调温纤维的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：
步骤1：将多孔纳米粉体、三烯丙基异氰脲酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇、蓄光型发光颜料和引发剂置于溶剂水中，采用减压超声分散的方法，在65-75℃下反应2～5小时，最后经离心后过滤获得自发光储能调温相变材料；
步骤2：将所得的自发光储能调温相变材料经干燥处理后，与聚合物切片经双螺杆共混造粒，再经熔融纺丝获得具有自发光功能的储能调温纤维，其中纺丝温度260℃～315℃，纺速500～3500m/min。
优选地，所述的步骤1中的多孔纳米粉体、三烯丙基异氰脲酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、蓄光型发光颜料、引发剂、聚乙二醇和水的重量体积比为：30～60g∶5～10g∶5～10g∶10～20g∶0.1～1g∶19.9～49.9g∶200mL。
优选地，所述的聚乙二醇的数均分子量为1000～6000。
优选地，所述的步骤2中的储能相变材料与聚合物切片之间的质量比5∶95～30∶70，造粒温度240℃～305℃。
优选地，所述的多孔纳米粉体为纳米埃洛石纳米管、碳纳米管、气凝胶、多孔二氧化硅及硅藻土中的一种或两种复合而成，纳米管的长度为200～600nm，三维纳米粉体的纳米粉体直径为50～600nm。
优选地，所述的蓄光型发光颜料为稀土铝酸盐复合物，粒径为10μm～400μm。
优选地，所述的聚合物切片为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺56和聚酰胺1010中的一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明制备的自发光功能的相变储能材料具有储能调温能力强、制备成本低、耐热稳定性好、操作简单的优点。
(2)本发明制备的自发光功能的储能调温纤维，可同时体现蓄热调温和自发光的功能，可有效应用于夜晚工作的服饰，以提高安全性及舒适性。
(3)本发明制备的自发光相变储能材料可以较好的应用在聚酯、聚酰胺等高熔点聚合物的多功能化改性方面。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明各实施例所述的稀土铝酸盐复合物使用大连路明发光科技股份有限公司市售的PL型碱土铝酸盐系列，中心粒径范围1～100μm。
本发明各实施例所述的聚乙二醇二丙烯酸酯购自百灵威科技有限公司，其数均分子量为250～750。本发明各实施例中的相变焓值通过DSC测定得到。
实施例1
一种具有自发光功能的储能调温纤维的制备方法，具体为：
首先，将30g的埃洛石纳米管(长度约为200nm，直径为50～600nm)、10g的三烯丙基异氰脲酸酯、10g的聚乙二醇二丙烯酸酯(数均分子量约为250)、10g的稀土铝酸盐复合物(粒度约为25μm)、1g的引发剂过硫酸铵、39g的聚乙二醇(数均分子量约为1000)加入到200ml去离子水中，采用减压超声分散(压力200Pa～500Pa，超声频率20～40KHz)的方法，升温至70℃反应5小时。经离心并过滤后获得自发光储能调温相变材料，经80℃干燥12小时备用。
将干燥处理的30g的相变材料与70g的聚酰胺6切片经双螺杆240℃共混造粒，并经熔融纺丝机获得具有自发光功能的储能调温纤维，其中纺丝温度260℃，纺速800m/min。经测试发现，制备纤维的相变焓值达到5～15J/g，余辉时间达到3～5小时。
实施例2
一种具有自发光功能的储能调温纤维的制备方法，具体为：
首先，将40g的碳纳米管(长度约为600nm，直径为50～600nm)、5g的三烯丙基异氰脲酸酯、5g的聚乙二醇丙烯酸酯、0.1g的引发剂过硫酸铵、20g的稀土铝酸盐复合物(粒度约为1～100μm)、29.9g的聚乙二醇(数均分子量约为6000)加入到200ml去离子水中，采用减压超声分散的方法(压力200Pa～500Pa，超声频率20～40KHz)，升温至70℃反应2小时。经离心后过滤获得自发光储能调温相变材料，经80℃干燥12小时备用。
将干燥处理的5g的相变材料与95g的聚对苯二甲酸丙二醇酯切片经双螺杆270℃共混造粒，并经熔融纺丝机获得自发光储能调温的聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维，其中纺丝温度290℃，纺速3500m/min。经测试发现，制备纤维的相变焓值达到5～8J/g，余辉时间达到6～8小时。
实施例3
一种具有自发光功能的储能调温纤维的制备方法，具体为：
首先，将60g的多孔纳米二氧化硅(粒度约为50nm)、5g的三烯丙基异氰脲酸酯、5g的聚乙二醇丙烯酸酯、10g的稀土铝酸盐复合物(粒度约为1～100μm)、0.1g的引发剂过硫酸铵、19.9g的聚乙二醇(数均分子量约为2000)加入到200ml去离子水中，采用减压超声分散的方法(压力200Pa～500Pa，超声频率20～40KHz)，升温至70℃反应4小时。经离心后过滤获得自发光储能调温相变材料，经80℃干燥12小时备用。
将干燥处理的10g的相变材料与90g的聚萘二甲酸乙二醇酯切片经双螺杆305℃共混造粒，并经熔融纺丝机获得自发光储能调温的聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维，其中纺丝温度315℃，纺速1000m/min。经测试发现，制备纤维的相变焓值达到3～8J/g，余辉时间达到3～5小时。
实施例4
一种具有自发光功能的储能调温纤维的制备方法，具体为：
首先，将30g的多孔硅藻土(粒度约为200nm)、5g的三烯丙基异氰脲酸酯、5g的聚乙二醇丙烯酸酯、10g的稀土铝酸盐复合物(粒度约为1～100μm)、1g的引发剂过硫酸铵、49g的聚乙二醇(数均分子量约为2000)加入到200ml去离子水中，采用减压超声分散的方法(压力200Pa～500Pa，超声频率20～40KHz)，升温至70℃反应5小时。经离心后过滤获得自发光储能调温相变材料，经80℃干燥12小时备用。
将干燥处理的20g的相变材料与80g的聚酰胺66切片经双螺杆250℃共混造粒，并经熔融纺丝机获得储能调温的自发光聚酰胺66纤维，其中纺丝温度275℃，纺速800m/min。经测试发现，制备纤维的相变焓值达到8～20J/g，余辉时间达到3～5小时。

Claims (6)

1.一种具有自发光功能的储能调温纤维的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：
步骤1：将多孔纳米粉体、三烯丙基异氰脲酸酯、聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇、粒径为1μm～100μm稀土铝酸盐复合物和引发剂置于溶剂水中，采用减压超声分散的方法，在65-75℃下反应2～5小时，最后经离心后过滤获得自发光储能调温相变材料；
步骤2：将所得的自发光储能调温相变材料经干燥处理后，与聚酯或聚酰胺切片经双螺杆共混造粒，再经熔融纺丝获得具有自发光功能的储能调温聚酯或聚酰胺纤维，其中纺丝温度260℃～315℃，纺速500～3500m/min。
2.如权利要求1所述的具有自发光功能的储能调温纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中的多孔纳米粉体、三烯丙基异氰脲酸酯、聚乙二醇丙烯酸酯、稀土铝酸盐复合物、引发剂、聚乙二醇和水的重量体积比为：30～60g∶5～10g∶5～10g∶10～20g∶0.1～1g∶19.9～49.9g∶200mL。
3.如权利要求1所述的具有自发光功能的储能调温纤维的制备方法，其特征在于，所述的聚乙二醇的数均分子量为1000～6000。
4.如权利要求1所述的具有自发光功能的储能调温纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中的储能相变材料与聚合物切片之间的质量比5∶95～30∶70，造粒温度240℃～305℃。
5.如权利要求1所述的具有自发光功能的储能调温纤维的制备方法，其特征在于，所述的多孔纳米粉体为纳米埃洛石纳米管、碳纳米管、气凝胶、多孔二氧化硅及硅藻土中的一种或两种复合而成，纳米管的长度为200～600nm，三维纳米粉体的纳米粉体直径为50～600nm。
6.如权利要求1所述的具有自发光功能的储能调温纤维的制备方法，其特征在于，所述的聚合物切片为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺56和聚酰胺1010中的一种。
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