CN106757497A - 一种长效抗菌相变调温纤维及相变调温微胶囊的制备方法 - Google Patents

一种长效抗菌相变调温纤维及相变调温微胶囊的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种纤维，特别涉及一种长效抗菌相变调温纤维及相变调温微胶囊的制备方法。相变调温微胶囊的制备方法简单，采用相变调温微胶囊制得纤维能够根据外部的温度自动调节纤维的内部温度；通过在相变调温纤维的外层包附有碳纳米管膜层，使得相变调温材料具有耐洗性，不会随着清洗次数的增加流失，具有长久稳定的相变调温性能；同时在相变调温纤维外层纤维层中设有通孔，使得外部的空气能够通过通孔进入相变调温纤维中，使得相变调温纤维能够更快更准的调节纤维的温度，调温更加智能；在聚酯纤维外层设有CT触媒涂层，无需紫外光的照射即可直接大量的分解有害气体，并起到抗菌、消臭、自我清洗的作用，达到净化环境的作用，净化效果持久有效。

Description

一种长效抗菌相变调温纤维及相变调温微胶囊的制备方法
技术领域
本发明涉及一种纤维，特别涉及一种长效抗菌相变调温纤维及相变调温微胶囊的制备方法。
背景技术
相变调温纤维是一种自动感知外界环境温度的变化而智能调节温度的高技术纤维。该纤维以提高服装的舒适性为主要目的。该纤维织物可以吸收、储存、重新分配和放出热量，在环境温度低时，自动调高织物内温度；在环境温度高时，自动调低织物内温度，使织物内温度处于较舒适的范围。相变材料蓄热调温纤维可以在环境温度高于相变点时吸热而在环境温度低于相变点时放热，从而在一定程度上使纤维周围的温度维持恒定，这种性能是天然纤维和普通化学纤维所不具备的，有望给人们未来的生活带来新的变化。已经较为成熟的蓄热调温纺织品制造工艺包括涂层整理工艺、复合纺丝工艺和微胶囊纺丝工艺等。
但是，调温纤维所织成的织物，在日常使用和洗涤过程中，很容易导致具有调温功能的介质流失，使调温功效降低甚至消失，耐洗性能差等问题。在发展上受到很大的限制，因此非常必要研究一种保证调温纤维中调温介质长久有效的调温纤维。
碳纳米管（CNTs）的导热系数非常高，一般为2000-6000Wm-1K-1，同时还具备空心圆 柱结构等特异的性质，在近些年受到了研究者广泛的关注。要将材料填充进碳纳米管中，需 要其表面张力低于200mN·m-1，如水、聚合物以及石蜡等是满足这一条件的。根据应用中所 需的工作温度可以选择不同相变温度的有机类相变材料，使得相应的管内填充材料的相变 性质具有一定的可调性；碳纳米管内填充物逐渐拓展到聚合物和石蜡等有机物，使其能够应用到相变领域的研究热点。
发明内容
发明的目的：本发明公开了一种长效抗菌相变调温纤维及相变调温微胶囊的制备方法，相变调温微胶囊的制备方法简单，制备的相变调温微胶囊粒径较小，具有较大的比表面积，降低相变过程较大的体积变化对胶囊结构的破坏，提高了稳定性，包覆率高，抗渗透性好；长效抗菌相变调温纤维具有调温效果好，抗菌防静电，透气性能优良，相变材料不易流失，耐洗性能好，调温更加智能，抗菌效果长久有效稳定，同时还能净化空气，对环境和人体健康都有益。
技术方案：为了实现以上目的，本发明公开了一种长效抗菌相变调温纤维，包括设在内层的粘胶纤维层和外层的聚酯纤维层，所述粘胶纤维层包裹在发热纤维层外，所述发热纤维层由对称紧靠设置的两根第一发热纤维和两根对称紧靠设置第二发热纤维螺旋缠绕而成；所述粘胶纤维层外表面贴附有纳米银纤维层，所述纳米银纤维层外表面包附有相变调温材料层，所述相变调温材料层外侧包附有碳纳米管膜层，所述聚酯纤维层设在碳纳米管膜层外表面，所述聚酯纤维层中上均匀分布有通孔，外部空气进入到相变调温纤维中使得相变调温纤维能够更好的感知外部空气的温度，实现更好更快更智能的调节纤维的温度；在所述的聚酯纤维外层设有一层CT触媒涂层。
进一步的，上述一种长效抗菌相变调温纤维，所述聚酯纤维层为阻燃凉感聚酯纤维，提高纤维的阻燃性能和凉感舒适度。
进一步的，上述一种长效抗菌相变调温纤维，所述第一发热纤维为光能发热纤维或者化学发热纤维；所述第二发热纤维为吸湿发热纤维；所述第一吸热纤维捻度与第二吸热纤维捻度比为2:1。
进一步的，上述一种长效抗菌相变调温纤维，所述纳米银纤维层包括竹炭纤维和纳米银颗粒，所述纳米银颗粒均匀的分布在所述竹炭纤维内表面，所述纳米银颗粒的粒径为1-10nm。提高了纤维的防静电防辐射性能。
进一步的，上述一种长效抗菌相变调温纤维，所述纳米银纤维层设有空腔，所述空腔截面成若干环形间隔分布的圆弧形，每相邻两个圆弧形空腔间的形状成扇环形。增大了空腔的大小，进一步提高了纤维的弹性强度和透气性能。
进一步的，上述一种长效抗菌相变调温纤维，所述相变调温材料层设有相变调温微胶囊，所述相变调温微胶囊为石蜡相变调温微胶囊。
进一步的，上述一种长效抗菌相变调温纤维，所述石蜡相变调温微胶囊是以相变材料石蜡为芯材，碳纳米管为壁材的纳米微胶囊；所述石蜡相变调温微胶囊的粒径为30-50nm。石蜡相变调温胶囊粒径较小，比表面积较大，稳定性较高，热传导效率较高可以降低相变过程较大的体积变化对胶囊结构的破坏。
进一步的，上述一种长效抗菌相变调温纤维，所述CT触媒涂层的厚度为3-5mm。
进一步的，上述所述的相变调温微胶囊的制备方法包括以下方法步骤：
（1）取石蜡材料、吐温60按质量比为1:3混合溶于去离子水中，65℃恒温、2500rpm高速分散下滴加10%的柠檬酸，调pH至3，继续反应2.5h，直至石蜡彻底乳化，反应后体系温度降低至60℃，得到水包油石蜡乳液。
（2）将浓硝酸处理碳纳米管，在磁力搅拌加热器中120℃回流3-4h，用0.02μm超滤膜抽滤，并用蒸馏水洗涤至中性，在60℃烘箱中干燥24h。
（3）将步骤（2）中浓硝酸处理过的碳纳米管加入到球形瓶中，80-90℃水浴加热，通过真空泵将球形瓶中的空气和碳纳米管内空气抽走，保持真空15min。
（4）将步骤（1）中得到的水包油石蜡乳液加入到球形瓶中，80-90℃水浴加热真空反应30min，分离纯化得到石蜡调温微胶囊，所述石蜡调温微胶囊粒径为30-50nm。
（5）反应结束后，加入无水乙醇热溶剂洗涤3次，将洗涤后的混合液合并用0.02μm超滤膜抽滤，干燥即得到所述石蜡调温微胶囊。
进一步，上述步骤（2）和（3）中水浴温度为90℃，步骤（2）回流时间为3h。
上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的一种长效抗菌相变调温纤维，相变调温微胶囊的制备方法简单，制备的相变调温微胶囊粒径较小，具有较大的比表面积，降低相变过程较大的体积变化对胶囊结构的破坏，提高了稳定性，包覆率高，抗渗透性好；采用相变调温微胶囊使得纤维能够根据外部的温度自动调节纤维的内部温度；通过在相变调温纤维的外层包附有碳纳米管膜层，使得相变调温材料具有耐洗性，不会随着清洗次数的增加流失，具有长久稳定的相变调温性能；同时在相变调温纤维外层纤维层中设有通孔，使得外部的空气能够通过通孔进入相变调温纤维中，使得相变调温纤维能够更快更准的调节纤维的温度，调温更加智能；在聚酯纤维外层设有CT触媒涂层，无需紫外光的照射即可直接大量的分解有害气体，并起到抗菌、消臭、自我清洗的作用，达到净化环境的作用，净化效果持久有效。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：1-聚酯纤维层，2-粘胶纤维层，3-发热纤维层，31-第一发热纤维层，32-第二发热纤维层，4-纳米银纤维层，41-纳米银颗粒，42-空腔，5-相变调温纤维层，51-相变调温微胶囊，6-碳纳米管膜层，7-CT触媒涂层，8-通孔。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明具体实施方式进行详细的描述。
下述实施例1-3所述方法制备的相变调温微胶囊制成的长效抗菌相变调温纤维，如图1所示，包括设在内层的粘胶纤维层2和外层的聚酯纤维层1，所述粘胶纤维层2包裹在发热纤维层3外，所述发热纤维层3由对称紧靠设置的两根第一发热纤维31和两根对称紧靠设置第二发热纤维32螺旋缠绕而成；所述粘胶纤维层2外表面贴附有纳米银纤维层4，所述纳米银纤维层4外表面包附有相变调温材料层5，所述相变调温材料层5外侧包附有碳纳米管膜层6，所述聚酯纤维层1设在碳纳米管膜层6外表面，碳纳米管膜可以防止相变调温材料流失和避免汗水灰尘等污渍进入到纤维层中，保证纤维的清洁；所述聚酯纤维层1中上均匀分布有通孔8，外部空气进入到相变调温纤维中5使得相变调温纤维能够更好的感知外部空气的温度，实现更好更快更智能的调节纤维的温度，在所述的聚酯纤维外层设有一层CT触媒涂层7；CT触媒涂层7相比光触媒涂层，无需紫外光的照射即可直接大量的分解有害气体，并起到抗菌、消臭、自我清洗的作用，达到净化环境的作用，而且不会产生活性酸素、活性水素等有害的物质，同时不会像应用活性炭等多孔材料那样，在气体吸收到一定程度时即失去净化效果，其净化效果持久有效。
进一步的，上述一种长效抗菌相变调温纤维，所述聚酯纤维层1为阻燃凉感聚酯纤维，提高纤维的阻燃性能。
进一步的，上述一种长效抗菌相变调温纤维，所述第一发热纤维31为光能发热纤维或者化学发热纤维；所述第二发热纤维32为吸湿发热纤维；所述第一吸热纤维捻度与第二吸热纤维捻度比为2:1。提高了相变调温纤维吸湿吸汗排湿排汗、透气性能。
进一步的，上述一种长效抗菌相变调温纤维，所述纳米银纤维层4包括竹炭纤维和纳米银颗粒41，所述纳米银颗粒41均匀的分布在所述竹炭纤维内表面，所述纳米银颗粒41的粒径为1-10nm。提高了相变调温纤维的防静电防辐射性能。
进一步的，上述一种长效抗菌相变调温纤维，所述纳米银纤维层4设有空腔42，所述空腔42截面成若干环形间隔分布的圆弧形，每相邻两个圆弧形空腔间的形状成扇环形。增大了空腔的大小，进一步提高了相变调温纤维的弹性强度和透气性能。
进一步的，上述一种长效抗菌相变调温纤维，所述相变调温材料层5设有相变调温微胶囊51，所述相变调温微胶囊51为石蜡相变调温微胶囊。
进一步的，上述一种长效抗菌相变调温纤维，所述石蜡相变调温微胶囊是以相变材料石蜡为芯材，碳纳米管为壁材的纳米微胶囊；所述石蜡相变调温微胶囊的粒径为30-50nm。石蜡相变调温胶囊粒径较小，比表面积较大，稳定性较高，热传导效率较高可以降低相变过程较大的体积变化对胶囊结构的破坏。
进一步的，上述一种长效抗菌相变调温纤维，所述CT触媒涂层7的厚度为3-5mm。
实施例1
上述所述的相变调温纤维中的相变调温微胶囊的制备方法，包括以下步骤方法：
（1）取石蜡材料、吐温60按质量比为1:3混合溶于去离子水中，65℃恒温、2500rpm高速分散下滴加10%的柠檬酸，调pH至3，继续反应2.5h，直至石蜡彻底乳化，反应后体系温度降低至60℃，得到水包油石蜡乳液。
（2）将浓硝酸处理碳纳米管，在磁力搅拌加热器中120℃回流3h，用0.02μm超滤膜抽滤，并用蒸馏水洗涤至中性，在60℃烘箱中干燥24h。
（3）将步骤（2）中浓硝酸处理过的碳纳米管加入到球形瓶中，80℃水浴加热，通过真空泵将球形瓶中的空气和碳纳米管内空气抽走，保持真空15min。
（4）将步骤（1）中得到的水包油石蜡乳液加入到球形瓶中，80℃水浴加热真空反应30min，分离纯化得到石蜡调温微胶囊，所述石蜡调温微胶囊粒径为30-50nm。
（5）反应结束后，加入无水乙醇热溶剂洗涤3次，将洗涤后的混合液合并用0.02μm超滤膜抽滤，干燥即得到所述石蜡调温微胶囊。
实施例2
上述所述的相变调温纤维中的相变调温微胶囊的制备方法，包括以下步骤方法：
（1）取石蜡材料、吐温60按质量比为1:3混合溶于去离子水中，65℃恒温、2500rpm高速分散下滴加10%的柠檬酸，调pH至3，继续反应2.5h，直至石蜡彻底乳化，反应后体系温度降低至60℃，得到水包油石蜡乳液。
（2）将浓硝酸处理碳纳米管，在磁力搅拌加热器中120℃回流4h，用0.02μm超滤膜抽滤，并用蒸馏水洗涤至中性，在60℃烘箱中干燥24h。
（3）将步骤（2）中浓硝酸处理过的碳纳米管加入到球形瓶中，90℃水浴加热，通过真空泵将球形瓶中的空气和碳纳米管内空气抽走，保持真空15min。
（4）将步骤（1）中得到的水包油石蜡乳液加入到球形瓶中，90℃水浴加热真空反应30min，分离纯化得到石蜡调温微胶囊，所述石蜡调温微胶囊粒径为30-50nm。
（5）反应结束后，加入无水乙醇热溶剂洗涤3次，将洗涤后的混合液合并用0.02μm超滤膜抽滤，干燥即得到所述石蜡调温微胶囊。
实施例3
上述所述的相变调温纤维中的相变调温微胶囊的制备方法，包括以下步骤方法：
（1）取石蜡材料、吐温60按质量比为1:3混合溶于去离子水中，65℃恒温、2500rpm高速分散下滴加10%的柠檬酸，调pH至3，继续反应2.5h，直至石蜡彻底乳化，反应后体系温度降低至60℃，得到水包油石蜡乳液。
（2）将浓硝酸处理碳纳米管，在磁力搅拌加热器中120℃回流3h，用0.02μm超滤膜抽滤，并用蒸馏水洗涤至中性，在60℃烘箱中干燥24h。
（3）将步骤（2）中浓硝酸处理过的碳纳米管加入到球形瓶中，90℃水浴加热，通过真空泵将球形瓶中的空气和碳纳米管内空气抽走，保持真空15min。
（4）将步骤（1）中得到的水包油石蜡乳液加入到球形瓶中，90℃水浴加热真空反应30min，分离纯化得到石蜡调温微胶囊，所述石蜡调温微胶囊粒径为30-50nm。
（5）反应结束后，加入无水乙醇热溶剂洗涤3次，将洗涤后的混合液合并用0.02μm超滤膜抽滤，干燥即得到所述石蜡调温微胶囊。
上述实施例1-3制备的相变调温微胶囊粒径较小，具有较大的比表面积，降低相变过程较大的体积变化对胶囊结构的破坏，提高了稳定性，包覆率高，抗渗透性好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种长效抗菌相变调温纤维，其特征在于：包括设在内层的粘胶纤维层和外层的聚酯纤维层，所述粘胶纤维层包裹在发热纤维层外，所述发热纤维层由对称紧靠设置的两根第一发热纤维和两根对称紧靠设置第二发热纤维螺旋缠绕而成；所述粘胶纤维层外表面贴附有纳米银纤维层，所述纳米银纤维层外表面包附有相变调温材料层，所述相变调温材料层外侧包附有碳纳米管膜层，所述聚酯纤维层设在碳纳米管膜层外表面，所述聚酯纤维层中上均匀分布有通孔，在所述的聚酯纤维外层设有一层CT触媒涂层。
2.根据权利要求1所述的一种长效抗菌相变调温纤维，其特征在于：所述聚酯纤维层为阻燃凉感聚酯纤维。
3.根据权利要求1所述的一种长效抗菌相变调温纤维，其特征在于：所述第一发热纤维为光能发热纤维或者化学发热纤维；所述第二发热纤维为吸湿发热纤维；所述第一吸热纤维捻度与第二吸热纤维捻度比为2:1。
4.根据权利要求1所述的一种长效抗菌相变调温纤维，其特征在于：所述纳米银纤维层包括竹炭纤维和纳米银颗粒，所述纳米银颗粒均匀的分布在所述竹炭纤维内表面，所述纳米银颗粒的粒径为1-10nm。
5.根据权利要求1或4所述的一种长效抗菌相变调温纤维，其特征在于：所述纳米银纤维层设有空腔，所述空腔截面成若干环形间隔分布的圆弧形，每相邻两个圆弧形空腔间的形状成扇环形。
6.根据权利要求1所述的一种长效抗菌相变调温纤维，其特征在于：所述相变调温材料层设有相变调温微胶囊，所述相变调温微胶囊为石蜡相变调温微胶囊。
7.根据权利要求6所述的一种长效抗菌相变调温纤维，其特征在于：所述石蜡相变调温微胶囊是以相变材料石蜡为芯材，碳纳米管为壁材的纳米微胶囊。
8.根据权利要求1所述的一种长效抗菌相变调温纤维，其特征在于：所述CT触媒涂层的厚度为3-5mm。
9.一种如权利要求6-7所述的一种长效抗菌相变调温纤维中的相变调温微胶囊的制备方法，其特征在于：包括以下步骤方法：
（1）取石蜡材料、吐温60按质量比为1:3混合溶于去离子水中，65℃恒温、2500rpm高速分散下滴加10%的柠檬酸，调pH至3，继续反应2.5h，直至石蜡彻底乳化，反应后体系温度降低至60℃，得到水包油石蜡乳液；
（2）将浓硝酸处理碳纳米管，在磁力搅拌加热器中120℃回流3-4h，用0.02μm超滤膜抽滤，并用蒸馏水洗涤至中性，在60℃烘箱中干燥24h；
（3）将步骤（2）中浓硝酸处理过的碳纳米管加入到球形瓶中，80-90℃水浴加热，通过真空泵将球形瓶中的空气和碳纳米管内空气抽走，保持真空15min；
（4）将步骤（1）中得到的水包油石蜡乳液加入到球形瓶中，80-90℃水浴加热真空反应30min，分离纯化得到石蜡调温微胶囊，所述石蜡调温微胶囊粒径为30-50nm；
（5）反应结束后，加入无水乙醇热溶剂洗涤3次，将洗涤后的混合液合并用0.02μm超滤膜抽滤，干燥即得到所述石蜡调温微胶囊。
10.如权利要求9所述的一种长效抗菌相变调温纤维中的相变调温微胶囊的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）和（3）中水浴温度为90℃，步骤（2）回流时间为3h。
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