[发明专利]发热纳米纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种发热纳米纤维，包括基体材料，发热粉体，基体材料为聚乙烯醇‑乙烯共聚物纳米纤维，发热粉体为过渡金属碳化物粉体，发热粉体均匀地附着在纳米纤维的表面。该发热纳米纤维的制备方法，包括1)将聚乙烯醇‑乙烯共聚物、水、异丙醇与发热粉体混合均匀得到共混液体，向共混液体中缓慢加入水并搅拌，水中即析出聚合物，将聚合物滤出，干燥，粉碎，得到聚乙烯醇‑乙烯共聚物粉体；2)聚乙烯醇‑乙烯共聚物粉体与醋酸丁酸纤维素混合均匀，经双螺杆挤出机纺丝得到发热纤维；3)将发热纤维浸泡在丙酮中，回流萃取，干燥得到发热纳米纤维。该方法简单，适合大量生产，得到的发热纳米纤维发热效果强，抗静电性能好，耐水洗能力强。

技术领域

本发明涉及纳米纤维领域，尤其涉及一种发热纳米纤维及其制备方法。

背景技术

发热纳米纤维不仅具有纳米纤维的防风性、调节水蒸气的透过性、优化保湿隔热性等特殊性能，而且具有自发热的功能，由于其独特的特性，其在化学、医药、民用等领域有着广泛的应用。目前制备发热纳米纤维采用的基体材料为聚烯烃材料，因为聚烯烃材料的表面全为疏水基团，因此制备的纤维容易积聚电荷而产生静电现象；而且表面活化能低以及材料的相容性差导致其染色性、黏结性、亲水性、抗静电性，以及与其它纤维材料的相容性差。目前制备发热纳米纤维采用的发热功能材料为电气石粉、竹碳粉与陶瓷粉母粒等，其发热效果不佳。传统制备纳米纤维的方法主要采用溶液纺丝或熔融纺丝，但是制备得到的纳米纤维直径较粗，通常在3微米以上，限制了这种纤维材料在服装等日常用品，以及在医学方面的应用。

中国发明专利(授权公告号为CN 104389043B授权公告日为2016年6月08日)公开了一种保暖发热纤维及其加工方法与应用，所述保暖发热纤维以聚己内酰胺为母粒，以电气石粉和竹炭粉为功能性粉体，为一种内加型发热纤维，此发热纤维的功能性粉末大多在纤维内部，利用效率低下，加大了工业成本，而且以电气石粉和竹碳粉为粉体的发热纤维的发热效果不佳，并且该发热纤维丝由于自身长度大小的局限性在很多精细化的领域不能得到应用。

中国发明专利(申请公布号为CN 102409426A申请公布日2012.04.11)公开了一种具有亲水性的功能型中空聚酯发热纤维，其制备工艺为：将聚酯、亲水性聚酯、电气石粉母粒、陶瓷粉母粒四种组份按一定比例共混熔融纺丝，经C型或圆弧型喷丝板挤出、并经后处理工艺，制得具有亲水性的功能型聚酯中空涤纶长丝或短纤，该专利是一种多功能的聚酯纤维。但是以此种方法制得的纤维为內加型纤维，是将功能性粉体与母粒共混熔融纺丝，因此大多功能性粉体在纤维内部使功能性粉体利用率低，并且中空纤维存在使用寿命短、加工难度大等缺点。同样的该中空聚酯发热纤维以电气石粉母粒，陶瓷粉母粒作为功能母粒，其发热效果不佳，且该发热纤维丝由于自身长度大小的局限性在很多精细化的领域不能得到应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种发热纳米纤维及其制备方法，其制备方法简单，效率高，适合批量生产，制备得到的发热纳米纤维的发热效果强，抗静电性能好，耐水洗能力强，而且纳米纤维的直径小可广泛应用于精细化的领域。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种发热纳米纤维，包括基体材料，发热粉体，其中，基体材料为聚乙烯醇-乙烯共聚物纳米纤维，发热粉体为过渡金属碳化物粉体，发热粉体均匀地附着在聚乙烯醇-乙烯共聚物纳米纤维的表面。

进一步地，所述过渡金属碳化物粉体为碳化锆粉体、碳化钴粉体、碳化钼粉体、碳化钨粉体、碳化钽粉体中的至少一种；发热粉体的重量为聚乙烯醇-乙烯共聚物重量的0.1％～1％；发热粉体的粒径为10～500nm，发热纳米纤维直径≤200nm。发热粉体的重量为聚乙烯醇-乙烯共聚物重量的0.1％～1％，经过多次的试验表明，发热粉体的重量小于聚乙烯醇-乙烯共聚物重量的0.1％，其发热效果不佳；当发热粉体的重量大于聚乙烯醇-乙烯共聚物重量的1％，上升的温度不明显，多余的发热粉体无法附着在纳米纤维的表面而脱落下来，造成发热粉体的浪费。

一种上述发热纳米纤维的制备方法，包括如下步骤：