[发明专利]一种聚合物/相变微胶囊复合纤维及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚合物/相变微胶囊复合纤维及其制备方法，先将相变微胶囊分散在浓度为50wt％的氮甲基吗啉氮氧化物水溶液中得到分散液，在分散液中加入聚合物并在低真空状态下搅拌混合后进行脱水处理得到混合分散液，然后在高真空状态下搅拌脱水制得功能性纺丝液，最后纺丝制得聚合物/相变微胶囊复合纤维。本发明的制备方法简便灵活、成本低，克服了传统制备方法中直接在高真空状态下将相变微胶囊直接置于高粘度纺丝溶液中而导致其分散性差和易破损的缺点，最终制得的复合纤维的相变微胶囊的分散性好且不易破损，从而使得最终制得的复合纤维的相变微胶囊的添加效率高且纤维本身的力学性能优良，具有极好的经济价值和推广价值。

技术领域

本发明属于复合纤维领域，涉及一种聚合物/相变微胶囊复合纤维及其制备方法。

背景技术

相变微胶囊是利用胶囊技术将相变材料，如石蜡，包裹在微胶囊壁材，如聚甲基丙烯酸，内部制成的相变复合材料，相变微胶囊直径一般在微米级别，其常可做为添加剂加入到基体材料中制成相变功能性复合材料，相变功能性复合材料被广泛应用于服装和医疗用品等领域。

利用相变微胶囊制备相变纤维，相变纤维在30℃左右具有高温吸热，低温放热的现象，用作织物具有实时调温的作用。

已有的相变纤维有腈纶，纤维素纤维体系，因熔纺温度高，易导致微胶囊破损，因此溶液纺是制备相变纤维的主要方法，而纤维素的资源丰富，易于自然降解等特性也使其功能化具有更高的价值。

研究人员常在粘胶纤维或其它复合纤维中添加相变微胶囊，添加量为20％～40％时，相变焓可达10～20J/g，可以极大的提高复合纤维的品质。但在制备相变微胶囊复合纤维的过程中，往往将相变微胶囊直接与纺丝液混合，此时，由于纺丝液粘度高，使相变微胶囊难以在纤维素溶液中均匀分散，对混合设备的要求也较为苛刻，在制备过程中容易产生相变微胶囊分散不均匀和易破损流失等问题，例如文献Dissolution and forming ofcellulose with ionic liquids中纤维素聚合度为569，浓度为12.9wt％的纤维素/离子液体溶液，温度为85℃时的零切粘度为8670Pa·s；纤维素聚合度为569，浓度为10.4wt％的纤维素/1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)溶液，温度为85℃时的零切粘度达到7920Pa·s。

对于这一问题，也曾有其他学者指出，例如文献Fabrication and morphologicalcharacterization of microencapsulated phase change materials(microPCMs)andmacrocapsules containing MicroPCMs for thermal energy storage曾指出在相变微胶囊的制备过程中容易产生破损的情况，如图1所示，其在制备过程中便存在一定的破损率，破损后的微胶囊中相变物质流失，失去相变功能，且小分子相变物质进入纤维中易使纤维的力学性能变差，因此，在后续制备纤维的过程中高温和真空搅拌更易使微胶囊出现破损的情况，最终导致微胶囊的添加效率变低；文献Thermoregulating response of cottonfabric containning microencapsulated phase change materials中通过微胶囊的技术制备了纤维素纤维相变材料，添加过程中采用高速搅拌使微胶囊在高粘溶液中分散，如图2所示，搅拌速率达到10000rpm时尚不能使微胶囊良好的分散，搅拌速率达13500rpm时微胶囊才可以达到分散状态，在高搅拌速率保证其分散性良好的条件下，相变微胶囊本身的完整性则不能够得到保证。

以上相变纤维的制备过程中存在的问题为：

(1)相变粘胶纤维强度较低；

(2)离子液体体系没有实现工业化，且溶剂本身粘度大，给微胶囊的分散造成困难；

(3)常规分散微胶囊通常需要用分散剂，影响氮甲基吗啉氮氧化物的回收利用；