[发明专利]一种相变调温、吸湿排汗多功能舒适性纤维

说明书

技术领域

本发明涉及功能性纤维技术，具体涉及一种不仅具有热能存储和释放，而且具备吸湿排汗功能，综合性能良好的舒适性纤维。

背景技术

近年来随着相变材料的不断开发，利用相变材料相变潜热高、相变过程近似恒温、体积变化小，且过程易控制等特点，将其应用到相变纤维的生产上，可以开发出多功能多样化的相变纤维。相变纤维能够根据外界环境温度的变化，在一定的温度范围内自由调节纺织品内部温度，当外界环境温度升高时，可储存能量；当外界环境温度降低时释放能量，使纺织品内部温度波动相对较少，人穿着使用时会感觉更加舒适。在选择相变功能材料时，相变温度和相变焓最为重要，聚乙二醇(PEG)就具有相变焓大、热效率高、寿命长、形变小，材料易得、价格便宜、适合商业化生产等良好的综合性能，是优异的常温相变材料。以聚乙二醇作为相变材料添加到纺织材料上可以使织物具有双向调温的特殊功能，目前利用聚乙二醇制备相变调温纤维(织物)的相关研究包括中空纤维填充、表面涂覆处理、用交联方式将聚乙二醇添加到纺织材料等，上述方法仍存在生产效率低、工艺复杂、耐久性较差等缺陷。利用其它相变材料制备相变纤维的技术，多用溶液纺丝法，未见有熔融纺制调温纤维的工业化报道，其主要原因是熔融纺丝法的纺丝温度较高，在高温下，相变材料易流失、分解，但熔融纺丝法具有工艺流程简单及不使用溶剂等显著优势，因此本技术采用利用丙烯酰胺类交联网络骨架作为定形材料，与PEG相变材料进行互穿网络复合，实现了熔融纺丝加工相变调温功能性纤维。

随着生活水平的提高，人们对纺织品的要求越来越高，在追求舒适性的同时，越来越关注纺织品的功能化，进而对纤维的功能要求也变得越来越多，单一的功能已不能满足人们的需求，人们在不断地追求多功能化的纤维。吸湿排汗纤维和相变调温纤维即为二十一世纪两个最大的舒适性纤维品种。

发明内容

本发明提供一种多功能舒适性纤维，在上述相变调温功能的基础上通过加入PEG成孔剂及纤维截面异形化的方式，实现毛细芯吸和沟槽导湿作用，强化吸湿排汗多功能性。具体采用如下方案：

一种相变调温、吸湿排汗多功能舒适性纤维，以互穿网络复合相变材料为储热调温材料，成纤聚合物为基体，加入成孔剂和增容剂配制纺丝原料，采用熔融纺丝工艺制成；

所述多功能舒适性纤维的相转变温度范围30～55℃，熔融相变焓5.24～29.12J/g，断裂强度3.0～3.5cN/dex，热分解温度400℃以上；

所述纺丝原料的组成为：互穿网络复合相变材料与成纤聚合物按质量比(95-60)∶(5-40)混合，向其中加入二者总质量0～10％的成孔剂和1～5％的增容剂，混合均匀；其中，所述成孔剂为分子量为1000～2000的聚乙二醇(PEG)，增容剂为聚丙烯接枝聚丙烯酸乙二醇酯(PP-g-PEGA)、聚丙烯接枝聚乙二醇(PP-g-PEG)、聚对苯二甲酸接枝聚丙烯酸乙二醇酯(PET-g-PEGA)、聚乙二醇丙烯酸酯(PEGA)、蒙脱土等其中的一种或多种。

当互穿网络复合相变材料、成孔剂和增溶剂三者总含量为纺丝原料质量的20％时，纤维的综合性能最好，此时相变焓为17.1J/g，断裂强度为3.03CN/dtex，断裂伸长为50％，热分解温度达到400℃以上。

所述相变调温、吸湿排汗多功能舒适性纤维的制备方法，包括如下步骤：

①制备互穿网络复合相变材料：以N-羟甲基丙烯酰胺为网络单体，N，N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，聚乙二醇为相变材料，过硫酸铵为引发剂，水为溶剂，采用溶液聚合法同步互穿合成；

其中，相变材料聚乙二醇分子量为2000～8000，其用量为总质量的40％～90％，交联剂与网络单体的摩尔比为1∶6～1∶12，网络单体与水的质量比为1∶4～1∶16，引发剂占网络单体的质量分数为1～4％，反应温度为70～85℃，反应时间为2～5h；

②制备相变调温、吸湿排汗多功能舒适性纤维：互穿网络复合相变材料与成纤聚合物按质量比(95-60)∶(5-40)混合，向其中加入二者总质量0～10％的成孔剂和1～5％的增容剂，混合均匀制成纺丝原料，采用熔融纺丝工艺制备目标产物；

所述成孔剂为分子量为1000～2000的PEG；所述增容剂为PP-g-PEGA、PP-g-PEG、PET-g-PEGA、PEGA、蒙脱土等其中的一种或多种。

本发明中步骤①所述溶液聚合法的反应体系分散方式为超声分散或机械搅拌，分散时间为5分钟；反应结束后，产物互穿网络复合相变材料放入35℃以下恒温干燥箱中干燥至恒重，或采用冷冻干燥。干燥后用分析研磨机研磨至200目以上。