[发明专利]一种同轴湿法纺丝蓄热调温纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种同轴湿法纺丝蓄热调温纤维及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：将经过氢氮还原处理的纳米三氧化钨和聚苯乙烯‑b‑聚(乙烯‑丁烯)‑b‑聚苯乙烯嵌段共聚物与有机溶剂混合制备成SEBS/WO₃复合纺丝液；将SEBS/WO₃复合纺丝液作为外液，与芯液进行同轴湿法纺丝，得到SEBS/WO₃复合中空纤维；将熔融的石蜡注入SEBS/WO₃复合中空纤维空腔内，得到同轴湿法纺丝蓄热调温纤维。本发明制备的以PW为芯层、SEBS/WO₃复合纤维为皮层的PW@SEBS/WO₃复合相变纤维中，所选择的WO₃可以提高纤维皮层太阳能利用率，同时达到芯层PW的熔融温度，此时石蜡通过相态转变功能吸收多余的热量，以维持环境温度的稳定，从而使复合相变纤维达到蓄热调温功能。

技术领域

本发明涉及纺织材料技术领域，尤其涉及一种同轴湿法纺丝蓄热调温纤维及其制备方法和应用。

背景技术

蓄热调温纤维是通过相变材料技术与纤维制造技术相结合开发的一种新型功能性纤维，蓄热调温纺织品是利用在纺织品表面或纤维内部添加相变材料(PCM)从而起到温度调节作用的一类智能纺织品。该智能纺织品能够跟随周围环境温度的变化，实现相变分子在有序和无序之间的可逆转变，同时伴随着热量的存储或释放，对环境变化起到缓冲的作用。当外界环境温度升高时，纤维中包含的相变材料发生相变，从固态变成液态，吸收热量储存于纤维内部，当外界环境温度降低时，相变材料由液态变为固态，释放出储存的热量，保持体表温度，使人体处于一种舒适的状态。因此，利用蓄热调温纤维相变过程中相变材料吸收或释放的热量使温度保持恒定，在能量储存和温度调节方面扮演着重要角色，且该吸热和放热过程是自动的、可逆的、无限次的，被广泛应用于建筑、能源、化工、智能纺织等各个领域。

石蜡(PW)是常见的有机PCM，具有价格便宜、相变温度适应性强、无毒、无腐蚀等优点，广泛应用于智能纺织品领域中。其高分子支撑封装材料主要有如高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、聚苯乙烯-b-聚(乙烯-丁烯)-b-聚苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、三元乙丙橡胶(EPDM)、聚烯烃弹性体(POE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)等。而有机固-液相变储能材料具有导热性差的缺点，在实际应用时需要掺入一些导热系数高的物质来提高相变材料的整体导热性能。目前用来提高相变材料导热性能的材料主要有碳纳米管与碳纳米纤维、石墨烯与石墨等。如Cui等人通过在大豆蜡和石蜡中加入碳纳米管(CNT)和碳纳米纤维(CNF)搅拌的方法制备了复合相变材料，结果表明复合相变材料的导热系数随CNF或CNT的含量增大而变大；Mehrali等研究人员通过真空浸渍的方法制备了石蜡/氧化石墨烯复合相变材料，导热性能有所提升。但若要满足实际需求，蓄热性能仍需进一步提升。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种同轴湿法纺丝蓄热调温纤维，通过湿法纺丝技术纺制出以SEBS和WO₃复合材料为皮层、PW为芯层的中空纤维，机械性能得到大幅提升的同时，蓄热性能、热稳定性等也有所提升，可应用于蓄热调温智能纺织品。

本发明的第一个目的是提供一种同轴湿法纺丝蓄热调温纤维的制备方法，包括以下步骤：

S1、将经过氢氮还原处理的纳米三氧化钨和聚苯乙烯-b-聚(乙烯-丁烯)-b-聚苯乙烯嵌段共聚物与有机溶剂混合制备成SEBS/WO₃复合纺丝液；

S2、将所述SEBS/WO₃复合纺丝液作为外液，与芯液进行同轴湿法纺丝，得到SEBS/WO₃复合中空纤维；

S3、将熔融的石蜡注入SEBS/WO₃复合中空纤维空腔内，得到所述同轴湿法纺丝蓄热调温纤维。

进一步地，在步骤S1中，有机溶剂为四氢呋喃(THF)和/或二甲基甲酰胺(DMF)。