一种形变发热纤维及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于功能纺织材料领域，具体涉及一种形变发热纤维及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 发热纤维的研发一直是热门问题，开发者普遍集中在以下两个方面进行研究：一 是通过添加远红外陶瓷粉实现纤维自发热，但这种发热方法儿童、孕妇不宜用，心脏功能不 好人群也不宜使用，受到很大的限制。二是通过纤维吸湿发热，成为纺织品对纤维有要求， 需要吸湿性好的纤维才能制成吸湿发热纤维，在材料方面受限制。三是通过接外部电源，通 过电流产热。但是接外部电源既不方便也不安全。
[0003]自发热纤维是利用纤维自身特殊性能，在不需要外界加热条件下发热，它多用于 纺织品。在纺织品中运用自发热纤维可以在冬天御寒，也可以有效保护身体寒冷部位，如做 成鞋垫，在走路时利用机械能产热。中国专利公开号CN 102220651公开日期为2011年10 月19日，发明创造名称为：一种吸湿发热纤维及其制备方法该方法公开了：将丙烯腈、丙烯 酰胺、丙烯酸按一定比例混合，处理后湿法纺丝制得一种吸湿发热纤维。其优点是利用人体 以及空气中的水蒸气，纤维通过吸收水蒸气使其自身发热，达到加热保暖效果。同时由于吸 收人体自身水蒸气使人穿着后更加干爽舒适。但是其缺点是，对纤维要求高，需要吸湿性强 的纤维才能制成吸湿发热纤维，同时发热持续性也有上线，若纤维吸湿饱和就不易就产生 热量了。而目前还没有一种关于通过拉伸、回复和弯曲等形变可以发热纤维的专利。
【发明内容】
[0004] 针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种形变发热纤维及其制备方法， 该纤维可形变、发热。
[0005] 为实现上述目的，本发明报采用的技术方案为：一种形变发热纤维，其特征在于由 聚酯、热塑性弹性体、压电材料、电热材料制备而成，各原料所占质量百分数：
[0006] 聚酯 0-40%， 热塑性弹性体40%-80%， 压电材料 5%_30%， 电热材料 5%-30%。
[0007] 各原料所占质量百分数最佳为：聚酯1-40%，热塑性弹性体40% -80%，压电材料 5% -10%，电热材料 5% -10%。
[0008] 所述的聚酯为PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯）、PBT (聚对苯二甲酸丙二醇酯）、 PTT(聚对苯二甲酸丁二醇酯）中的一种。
[0009] 所述的热塑性弹性体为热塑性弹性体TPEE、热塑性弹性体ΤΡ0、热塑性弹性体PU、 热塑性弹性体PE-co-MAA中的一种。
[0010] 所述的压电材料是压电晶体和压电陶瓷中的一种。
[0011] 所述的电热材料为镍铬合金粉、铁铝合金粉、碳化硅粉、铬酸镧粉、氧化锆粉、二硅 化钼粉中的一种。
[0012] 所述的压电晶体可以是水晶（石英晶体）、镓酸锂、锗酸锂、锗酸钛、铁晶体管铌酸 锂、钽酸锂等中的一种。
[0013] 所述的压电陶瓷可以是钛酸钡系、锆钛酸铅二元系及在二元系中添加第三种 ΑΒ03(Α表示二价金属离子，B表示四价金属离子或几种离子总和为正四价）型化合物和偏 铌酸盐系压电陶瓷中的一种。
[0014] 上述一种形变发热纤维的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
[0015] 1)原料选取：按各原料所占质量百分数：聚酯0-40%，热塑性弹性体40% -80%， 压电材料5 % -30%，电热材料5 % -30%，选取聚酯、热塑性弹性体、压电材料、电热材料 (纳米级）；
[0016] 2)将聚酯、热塑性弹性体、压电材料和电热材料共混，使其共混均匀，投入双螺杆 共混挤出，匀速牵伸，造粒，得到共混颗粒；
[0017] 3)将共混颗粒用转鼓干燥箱干燥；
[0018] 4)将干燥的的共混颗粒用熔融纺丝机纺丝，制备得到形变发热纤维。
[0019] 所述拉伸速率可为1500-5000m/min。纺丝速率可由所纺纤维决定低速、高速纺丝。
[0020] 本发明整个纤维以热塑性弹性体为基材，混有聚酯便于纺丝，中间嵌有压电材料， 当纤维受到外界机械力拉伸、回复和弯曲等形变时，压电材料会产生电势差，纤维中还混有 一定比例的电热材料，实现了由机械能转化为电能，再由电能转换为热能的形变发热效果。 其具有电流小，加热效果温和，无需外部电源，安全又节能，应用广泛等优点。
[0021] 相较于现有技术，本发明所选用的热塑性弹性体，通过添加压电材料和不同电热 材料制备形变发热纤维。本发明具有以下优点：
[0022] 由于采用了上述技术方案，将压电材料、电热材料与热塑性弹性体母粒和聚酯共 混纺丝，即可得到形变发热纤维。由于纤维中加入压电材料，使纤维在受到拉伸、回复和弯 曲等形变时能够产生电势差，由于在纺丝过程中加入了电热材料（镍铬合金、铁铝合金、碳 化硅、铬酸镧、氧化锆、二硅化钼等），使得当纤维被编织成回路且产生电势差时，有电流通 过。从而完成了由机械能转化为电能，再由电能转化为热能的转变。当应用形变发热纤维制 成纺织品时，可按实际情况加入储能元件，以及温控元件，使其多余电能有效储存起来。这 种形变发热纤维电流小，安全性高，且不需外部电源，简洁方便。
【具体实施方式】
[0023] 为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的 内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0024] 实施例1
[0025] -种形变发热纤维的制备方法，包括如下步骤：
[0026] 1)将压电材料（偏铌酸盐系压电陶瓷一一偏铌酸钾钠）、电热材料（二硅化钼粉） 与热塑性弹性体TPEE和PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯）按质量百分数10 %、10 %、40 %、 40 %进行共混，使其混合均匀；
[0027] 2)将混合均匀的混合物放入双螺杆挤出机熔融挤出、匀速牵伸得到偏铌酸钾钠/ 二硅化钼/TPEE/PET母粒共混纤维，再将得到的共混纤维用造粒机造粒，得到共混颗粒；
[0028] 3)得到的共混颗粒放入转鼓干燥箱中120 °C烘8小时。
[0029] 4)将干燥后的共混颗粒放入纺丝机在270°C温度条件下纺丝，卷绕速度3000r/ min，得到形变发热纤维。
[0030] 将制备得到的形变发热纤维进行拉伸弹性测试，所测得的数据如下：
[0031] 表一
[0033] 表一说明该纤维可形变、发热。
[0034] 实施例2
[0035] -种形变发热纤维的制备方法，包括如下步骤：
[0036] 1)将压电材料（偏铌酸盐系压电陶瓷一一偏铌酸钾钠）、电热材料（二硅化钼粉） 与热塑性弹性体ΤΡ0和PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯）按质量百分数5%、5%、50%、40%进 行共混，使其混合均匀；
[0037] 2)将混合均匀的混合物放入双螺杆挤出机熔融挤出、匀速牵伸得到偏铌酸钾钠/ 二硅化钼/TPEE/PET母粒共混纤维，再将得到的共混纤维用造粒机造粒，得到共混颗粒；
[0038] 3).得到的共混颗粒放入转鼓干燥箱中120 °C烘8小时。
[0039] 4).将干燥后的共混颗粒放入纺丝机在270°C温度条件下纺丝，卷绕速度3000r/ min，得到形变发热纤维。
[0040] 将制备得到的形变发热纤维进行拉伸弹性测试，所测得的数据如下：
[0041] 表二
[0043] 表二说明该纤维可形变、发热。
[0044] 实施例3