一种交联制备高潜热纳米智能纤维的方法技术

本发明专利技术公开了一种交联制备高潜热纳米智能纤维的方法，以聚乙烯醇缩丁醛（PVB）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）和环糊精（CD）交联后的溶液作为壳层，以十八烷作为芯层，通过同轴静电纺丝的方法制备高潜热的纳米智能纤维。本发明专利技术的纤维无毒，焓值高，热稳定性好，而且相较交联前纤维的强度、断裂伸长率和热分解性能也有了提升，具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种交联制备高潜热纳米智能纤维的方法
本专利技术涉及纳米纤维生产
，特别涉及一种交联制备高潜热纳米智能纤维的方法。
技术介绍
传统纤维通过绝热方法避免皮肤温度降低过多，绝热效果主要取决于织物的厚度和密度，对湿、冷、热环境不能自主调整，无法满足人们的需求。智能调温纤维是将相变材料与纤维制造技术相结合开发的一种新型功能性纤维，能够利用相变材料的相变来吸收或释放热量使温度保持恒定热，具有很好的应用前景。环境污染和能源短缺等问题促使人们去开发环保清洁的能源，相变材料因其优异的性能引起了人们的关注。它可以在温度不变的情况下通过物态变化来释放或储存热量，是很好的节能材料。但在它物态变化时会发生不可避免的泄露，这极大地限制了它的实际应用。目前，人们常采用织物整理法、微胶囊处理法、中空纤维浸渍法、纺丝法等来固定相变材料。采用同轴静电纺丝法通过聚合物将相变材料包封制备出皮芯结构的纤维，这样制备的产物性能稳定还可以直接应用织物上，有很好的潜在应用。用聚乙烯醇缩丁醛进行同轴静电纺丝时，溶剂的选择有很大的影响。当将它溶解在乙醇中做壳溶液时，制备的纤维潜热高，但是针头容易堵塞，纺丝难度大。当将溶剂换成N,N-二甲基甲酰胺时，虽然纺丝过程顺利但纤维的潜热低。因此，需要开发出一种纺丝顺畅又能得到高潜热的溶液。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种交联制备高潜热纳米智能纤维的方法，方法简单易行，制得的纳米智能纤维无毒，焓值较交联前有了极大地提高，稳定性好，而且交联后的纤维在强度、断裂伸长率和热降解等方面的性能都有了提升。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种交联制备高潜热纳米智能纤维的方法，包括以下步骤：（1）将聚乙烯醇缩丁醛加入到N,N-二甲基甲酰胺中，在室温下搅拌4-5小时得聚乙烯醇缩丁醛溶液，接着加入六亚甲基二异氰酸酯和羟丙基-β-环糊精后在50-55℃下搅拌50-60分钟得到壳层溶液；（2）将十八烷在45-50℃下熔融得到芯层溶液；（3）控制环境温度为40-45℃，将壳层溶液和芯层溶液分别移至10mL注射器的针管中，并将注射器固定于进样器上，将针管与同轴针头连接，同轴针头与高压直流电源的正极连接，包裹着铝箔的接收滚筒与连接高压直流电源的负极连接，调节接收滚筒与针头的距离，调节壳层溶液和芯层溶液的进样速度，提供电压即可在铝箔上收集核壳结构的高潜热纳米智能纤维。本专利技术选择交联的方法对溶解在N,N-二甲基甲酰胺中的聚乙烯醇缩丁醛溶液进行改善。六亚甲基二异氰酸酯具有增强生物相容性、机械强度的作用，是一种常用的交联剂，其中的二异氰酸酯与多元醇反应可以调节聚合物的机械性和热性能。β-环糊精是一种用有疏水内腔和亲水外表面的环状低聚糖，具有丰富的羟基，可以作为交联剂实现有效的交联。聚乙烯醇缩丁醛本无法包封相变材料的，本专利技术通过交联使本来无法包封相变材料的聚乙烯醇缩丁醛能够包封大量相变材料。作为优选，所述聚乙烯醇缩丁醛溶液中聚乙烯醇缩丁醛的含量为10-12wt%。作为优选，六亚甲基二异氰酸酯：羟丙基-β-环糊精：聚乙烯醇缩丁醛的质量比为：0.1-0.12:0.5-0.6:1。作为优选，所述壳层溶液的进样速度为0.6-0.8mL/h。作为优选，所述芯层溶液的进样速率为0.25-0.3mL/h。作为优选，所述电压为12-14kV。作为优选，接收滚筒与针头的距离为15-20cm。作为优选，所述高潜热纳米智能纤维细度为400-600nm。本专利技术的有益效果是：1)利用同轴静电纺丝技术制备了具有高潜热的纳米智能纤维；2)采用交联的方法增加了壳层溶液的粘度和相容性，使得它包封相变材料的能力大大增强，可以制备出皮芯结构的纤维；3)制备工艺流程简单，无毒，对环境友好；4)交联后制备的纤维在强度、断裂伸长率和热降解等方面的性能都得到了提升。附图说明图1是本专利技术高潜热纳米智能纤维的扫描电镜照片。图2是本专利技术高潜热纳米智能纤维交联前后的DSC曲线对比图。图3是本专利技术高潜热纳米智能纤维的100次热循环前后的DSC曲线图。图4是本专利技术高潜热纳米智能纤维的TG图。图5是本专利技术高潜热纳米智能纤维的应力应变曲线。具体实施方式下面通过具体实施例，对本专利技术的技术方案作进一步的具体说明。本专利技术中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。总实施方案：一种交联制备高潜热纳米智能纤维的方法，包括以下步骤：（1）将聚乙烯醇缩丁醛加入到N,N-二甲基甲酰胺中，在室温下搅拌4-5小时得聚乙烯醇缩丁醛溶液，聚乙烯醇缩丁醛溶液中聚乙烯醇缩丁醛的含量为10-12wt%；接着加入六亚甲基二异氰酸酯和羟丙基-β-环糊精后在50-55℃下搅拌50-60分钟得到壳层溶液；六亚甲基二异氰酸酯：羟丙基-β-环糊精：聚乙烯醇缩丁醛的质量比为：0.1-0.12:0.5-0.6:1。（2）将十八烷在45-50℃下熔融得到芯层溶液。（3）控制环境温度为40-45℃，将壳层溶液和芯层溶液分别移至10mL注射器的针管中，并将注射器固定于进样器上，将针管与同轴针头连接，同轴针头与高压直流电源的正极连接，包裹着铝箔的接收滚筒与连接高压直流电源的负极连接，调节接收滚筒与针头的距离，接收滚筒与针头的距离为15-20cm，调节壳层溶液和芯层溶液的进样速度，壳层溶液的进样速度为0.6-0.8mL/h，芯层溶液的进样速率为0.25-0.3mL/h，提供12-14kV电压即可在铝箔上收集核壳结构的高潜热纳米智能纤维，高潜热纳米智能纤维细度为400-600nm。实施例1：取1g聚乙烯醇缩丁醛放入9g的N,N-二甲基甲酰胺中，在室温下下磁力搅拌4小时，再加入0.5g和0.1g的六亚甲基二异氰酸酯在50℃下搅拌1小时得到均匀的壳溶液。取5g的正十八烷在50℃下熔融得到均匀的芯溶液。控制环境温度为45℃，将壳层溶液和芯溶液分别移至10mL注射器的针管中，并将注射器固定于进样器上，将针管与同轴针头连接，同轴针头与高压直流电源的正极连接，包裹着铝箔的接收滚筒与连接高压直流电源的负极连接，调节接收滚筒与针头的距离为15cm，调节壳层溶液进样速率为0.6mL/h，芯层溶液的进样速率为0.25mL/h，调节正压为12kV，负压为-2kV，即可在铝箔上收集到纳米智能纤维。实施例2：取1.5g聚乙烯醇缩丁醛放入13.5g的N,N-二甲基甲酰胺中，在室温下下磁力搅拌4小时，再加入0.75g和0.15g的六亚甲基二异氰酸酯在50℃下搅拌1小时得到均匀的壳溶液。取6g的正十八烷在50℃下熔融得到均匀的芯溶液。控制环境温度为45℃，将壳层溶液和芯溶液分别移至10mL注射器的针管中，并将注射器固定于进样器上，将针管与同轴针头连接，同轴针头与高压直流电源的正极连接，包裹着铝箔的接收滚筒与连接高压直流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交联制备高潜热纳米智能纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n（1）将聚乙烯醇缩丁醛加入到N,N-二甲基甲酰胺中，在室温下搅拌4-5小时得聚乙烯醇缩丁醛溶液，接着加入六亚甲基二异氰酸酯和羟丙基-β-环糊精后在50-55℃下搅拌50-60分钟得到壳层溶液；/n（2）将十八烷在45-50℃下熔融得到芯层溶液；/n（3）控制环境温度为40-45 ℃，将壳层溶液和芯层溶液分别移至10mL注射器的针管中，并将注射器固定于进样器上，将针管与同轴针头连接，同轴针头与高压直流电源的正极连接，包裹着铝箔的接收滚筒与连接高压直流电源的负极连接，调节接收滚筒与针头的距离，调节壳层溶液和芯层溶液的进样速度，提供电压即可在铝箔上收集核壳结构的高潜热纳米智能纤维。/n

【技术特征摘要】
1.一种交联制备高潜热纳米智能纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将聚乙烯醇缩丁醛加入到N,N-二甲基甲酰胺中，在室温下搅拌4-5小时得聚乙烯醇缩丁醛溶液，接着加入六亚甲基二异氰酸酯和羟丙基-β-环糊精后在50-55℃下搅拌50-60分钟得到壳层溶液；
（2）将十八烷在45-50℃下熔融得到芯层溶液；
（3）控制环境温度为40-45℃，将壳层溶液和芯层溶液分别移至10mL注射器的针管中，并将注射器固定于进样器上，将针管与同轴针头连接，同轴针头与高压直流电源的正极连接，包裹着铝箔的接收滚筒与连接高压直流电源的负极连接，调节接收滚筒与针头的距离，调节壳层溶液和芯层溶液的进样速度，提供电压即可在铝箔上收集核壳结构的高潜热纳米智能纤维。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚乙烯醇缩丁醛溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明，王硕硕，姚菊明，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33