[发明专利]一种利用同轴静电纺丝技术制备核壳结构的相变储热纤维膜的方法

说明书

本发明提供一种利用同轴静电纺丝技术制备核壳结构的相变储热纤维膜的方法，包括如下步骤：(1)将相变材料加入到第一溶剂中搅拌至完全溶解，得到核层溶液；(2)将高分子材料加入到第二溶剂中搅拌至完全溶解，得到壳层溶液；(3)将步骤(1)得到的核层溶液和步骤(2)中得到的壳层溶液分别注入同轴静电纺丝装置的两个溶液通道，调节同轴静电纺丝参数进行静电纺丝，得到核壳结构的相变储热纤维膜。本发明提出的相变储热纤维膜的制备方法简单，设备和技术成熟，所用原料无毒无害、来源广泛、生产成本低，相变储热纤维膜可用于节能建筑材料，相变储热系统以及功能性织物等领域，为相变储热材料的开发提供了新思路。

技术领域：

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种利用同轴静电纺丝技术制备核壳结构的相变储热纤维膜的方法。

背景技术：

随着人们环保意识的逐渐增强，进一步促进了储能材料的发展。相变储能材料因具有储能密度大，温度恒定，过程易控，可重复使用等优点，具有很大的发展潜力。近年来也成为了国内外能源利用方面的研究热点。相变储能材料可分为有机、无机以及混合相变储能材料。无机材料包括水合盐、金属合金等；有机材料包括石蜡、羧酸、酯类以及多元醇等。

石蜡广泛存在与自然界，常温下大多为固态。石蜡无确定的分子式，通式为C_nH_2n+2，碳原子数越大，熔沸点越高。石蜡主要是由烷烃构成，属于烃类的混合物，无固定的熔点。石蜡在外界温度较高时能吸收外界热量由固态变为液态，当外界温度下降时石蜡又从液态变成固态，释放能量，保持温度的稳定。故石蜡是一种重要的有机相变储能材料。

但是，由于石蜡高温下呈液态，具有一定的流动性。容易泄露是目前石蜡相关材料遇到的最大的问题之一。目前研究中主要的解决方法主要包括：溶胶凝胶、微胶囊等方法将石蜡进行包覆。

发明内容：

本发明的目的是提供一种利用同轴静电纺丝技术制备核壳结构的相变储热纤维膜的方法，本发明通过调节核层溶液和壳层溶液的质量浓度和推送速度将相变材料包裹在高分子纤维中，以获得不同潜热值的相变储热纤维膜，很好地解决了相变材料高温相变后易泄露的问题。

本发明的第一个目的是提供了一种利用同轴静电纺丝技术制备核壳结构的相变储热纤维膜的方法，包括如下步骤：

(1)将相变材料加入到第一溶剂中搅拌至完全溶解，得到核层溶液，所述的核层溶液中相变材料的质量浓度为10％～60％；

(2)将高分子材料加入到第二溶剂中搅拌至完全溶解，得到壳层溶液，所述的壳层溶液中高分子材料的质量浓度为6％～25％；

(3)将步骤(1)得到的核层溶液和步骤(2)中得到的壳层溶液分别注入同轴静电纺丝装置的两个溶液通道，调节同轴静电纺丝参数进行静电纺丝，得到核壳结构的相变储热纤维膜，所述的静电纺丝的条件为：纺丝电压为5～30kV，接收距离为5～25cm，核层溶液的推送速度为0.1～5mL/h，壳层溶液的推送速度为0.2～5mL/h；

其中，所述的相变材料选自石蜡、正十四烷、正十六烷、正十八烷、正二十烷、正二十二烷、正二十四烷、正二十六烷、正二十八烷、正三十烷、豆油蜡、植物油和动物蜡中的一种。

同轴静电纺丝是一种简单可控的包裹石蜡的方法，它由两个或多个溶液通道组成。两个通道分别灌注石蜡和高分子溶液。溶液在高压的条件下形成射流，经溶剂挥发固化沉积。静电纺丝技术是近20年来发展起来的一种新型微纳米纤维材料的制备技术。由于工艺流程简单，工艺参数易调，制备的材料质量轻、直径小、表面积大、网络结构独特，因此在能源、化工、生物等各个领域具有广泛的应用的前景。