[发明专利]一种光致发热和温度感应的弹性相变储能纤维及其制备方法

权利要求书

1.一种光致发热和温度感应的弹性相变储能纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将聚氨酯溶于有机溶剂中，获得纺丝原液；将纺丝原液通过湿法纺丝工艺制备聚氨酯纤维，然后经过冷冻干燥，得到多孔聚氨酯纤维；

2)将导热材料均匀分散在相变材料中，然后进行真空干燥，得到导热复合相变材料；

3)采用真空浸渍的方法将导热复合相变材料负载于多孔聚氨酯纤维的孔结构内部及表面，得到含有导热复合相变材料的导热相变纤维；

4)在导热相变纤维的表面涂覆水溶性弹性聚合物涂层，干燥成膜，获得光致发热和温度感应的弹性相变储能纤维；

所述光致发热和温度感应的弹性相变储能纤维包括三维多孔的弹性聚氨酯纤维、导热复合相变材料和弹性涂层；导热复合相变材料填充于弹性聚氨酯纤维的三维多孔结构中；所述弹性涂层包覆于弹性聚氨酯纤维的表面；

所述弹性聚氨酯纤维中多孔结构是由大孔、中孔和小孔组成的复合孔结构，大孔孔径＞50μm，中孔孔径为5～50μm，小孔孔径＜5μm；

所述弹性聚氨酯纤维中内部孔结构与外部孔结构是相通的；

所述导热复合相变材料中导热材料的质量与相变材料的体积比为1～20g∶100mL。

2.根据权利要求1所述光致发热和温度感应的弹性相变储能纤维的制备方法，其特征在于：所述导热复合相变材料中导热材料的质量与相变材料的体积比为3～10g∶100mL；

步骤2)中所述真空干燥的条件：真空环境中，真空干燥的温度为60～160℃，真空干燥的时间为0.5～12h；

步骤3)中所述真空浸渍的条件：真空环境中，真空浸渍的温度为60～160℃，真空浸渍的时间为3～24h；

步骤1)中所述冷冻的冷冻温度为-10～-200℃，冷冻的时间为15min～16h；所述冷冻干燥的绝对压力为1～100pa，干燥的时间为6～48h。

3.根据权利要求1所述光致发热和温度感应的弹性相变储能纤维的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述相变材料为相变温度在20～150℃的烷烃、聚乙二醇、高级脂肪酸、高级脂肪醇和离子液体中的一种以上；

步骤2)中所述导热材料为石墨烯、多壁碳纳米管、膨胀石墨、碳黑、纳米银线、纳米银棒、纳米铜线、氮化硼、泡沫镍、Ti₃C₂T_x、MXenes、MOF和碳纤维的一种以上。

4.根据权利要求3所述光致发热和温度感应的弹性相变储能纤维的制备方法，其特征在于：烷烃为碳原子数为15～35的烷烃，聚乙二醇的重均相对分子量为600～20000g/mol；

高级脂肪酸为碳原子数为15～30的高级脂肪酸，高级脂肪醇为碳原子数为15～30的高级脂肪醇；

所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑硝酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氯铝酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-癸基-3-甲基咪唑溴盐、1-十六烷基-3-甲基咪唑月桂酸盐、1-十四烷基-3-甲基咪唑月桂酸盐、1-十二烷基-3-甲基咪唑月桂酸盐中一种以上。

5.根据权利要求1所述光致发热和温度感应的弹性相变储能纤维的制备方法，其特征在于：

步骤2)中所述相变材料在真空干燥前为液态；

将导热材料均匀分散在相变材料中是指将导热材料分散于水中，然后与液态的相变材料混匀，然后真空干燥；

步骤4)中所述水溶性弹性聚合物为水性聚氨酯，水性丙烯酸酯和有机硅乳液中一种以上；

所述弹性聚氨酯纤维中小孔＜5μm，占比10～20％；中孔5～50μm，占比30～40％；大孔＞50μm，占比50～60％。