专利名称：一种储热调温纤维的制作方法
技术领域：
本发明涉及功能性纤维技术，具体说是一种具有抗静电、热能吸收、存储和释放功 能的储热调温纤维。
背景技术：
通过将相变材料植入或涂覆在纤维表面，得到具有热能吸收、储存功能的纤维称 为储热调温(功能)纤维。一般，相变材料多为低分子化合物，如水合无机盐、正构烷烃、高 级脂肪醇、高级脂肪酸或高级脂肪酯等。这些材料处于液态时，非常容易流动，不但保形性 差，而且容易造成损失或污染环境，使其必须封存在容器中，或与其他吸附支撑材料混合， 获得相对固定的形状后才能使用，例如，欧洲发明专利EP0306202公开了一种将含有相变 材料或塑晶材料的微球混合在聚合物中制成具有可逆储热性能纤维的技术。这种技术的 微球制备过程较复杂，且微球的直径、耐热稳定性、耐溶剂稳定性等均影响纤维的制备与性 能，致使产品性能不稳定，难于工业化应用。目前已知的聚合物相变材料较少，主要是脂肪族聚醚，如聚乙二醇和聚丁二醇等， 脂肪族聚酯，如聚己二酸乙二醇酯、聚戊二酸己二醇酯等，以及聚酯醚，如聚对苯二甲酸乙 二醇-聚乙二醇、聚对苯二甲酸丁二醇-聚乙二醇等，分子量不同的脂肪族聚醚熔融温度不 同，组成不同的脂肪族聚酯和聚酯醚的熔融温度也不同，可以满足部分使用要求。但由于 脂肪族聚酯和聚酯醚受热后容易发生分解，因而使用范围也受到限制。例如，申请人在《印 度纤维与纺织研究杂志》(Indian Journal of Fibre & Textile Research, 2003, 28 (3) 265-269)报道了以正烷烃与聚乙烯及乙丙胶混合后作为纤维的芯成分，以聚丙烯为纤维的 皮成分，熔融复合纺丝制备储热调温纤维的技术。但由于正烷烃(结构式n_CnH2n+2，η = 14 40)属于小分子化合物，其以共混物形式存在于纤维芯成分中，使用中容易发生迁 移；再如，申请人的中国发明专利申请CN1165877A公开了一种采用脂肪族聚醚、脂肪族聚 酯、聚酯醚等聚合物作为纤维的芯或岛成分的主成分，以成纤聚合物为皮成分或海成分，经 熔融复合纺丝制取具有储热调温功能纤维的方法；该方法不但大大降低了工艺难度，而且 使高效率地生产储热调温纤维成为可能。但由于脂肪族聚醚、脂肪族聚酯和聚酯醚的相变 性能源自聚合物主链的熔融和结晶过程，处于熔融状态时也发生流动，且聚醚和脂肪族聚 酯及聚酯醚的热焓较小、耐热稳定性较差，种类较少，难以制得性能优良的储热调温纤维。 在申请人检索范围内的已知公开技术中，储热调温纤维只具有温度调节功能，而且由于使 用低分子有机相变材料，疏水性很强，造成纤维的静电较大，不具有抗静电性，纤维的使用 效果和范围受到限制。
发明内容
为克服现有技术存在的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种储热调温纤 维，该纤维除具有良好的储热调温性能外，还具有抗静电、低渗漏、热稳定性好等特点，而且 该纤维的制备方法适用于工业化实施。
本发明解决所述技术问题的技术方案是设计一种储热调温纤维，该纤维以梳形 聚合物相变材料为A成分，以成纤聚合物为B成分，经熔融复合纺丝方法制成；所述的梳形 聚合物相变材料为聚(3-烷基噻吩)的均聚物、或摩尔比为20 80 80 20的两种3-烷 基噻吩的共聚物、或混合质量比为20 80 80 20的两种聚(3-烷基噻吩)均聚物的 共混物；所述的成纤聚合物包括共聚丙烯腈、共聚酯、共聚酰胺、聚丙烯和聚酰胺中的至少 一种；所述A成分在纤维中的质量百分含量为20 60 %，所述B成分在纤维中的质量百分 含量为80 40%。与现有技术相比，本发明储热调温纤维存在下列二个特点(1)本发明设计的储 热调温纤维，由于所述梳形聚合物聚(3-烷基噻吩)的侧链正烷基像正构烷烃一样可以发 生固_液和液_固相变，从而具有吸收或放出热量的功能，而正烷基发生相变过程中主链聚 噻吩处于固态，主链将正烷基固定，使其不能像小分子相变材料一样发生流动，换言之，所 述梳形聚合物的主链保证了即使可结晶的正烷基侧链处于熔融状态，也不至于发生迁移或 渗漏，共价键将具有储能作用的正烷基固定在聚噻吩分子链上，使所述梳形聚合物相变材 料不会或很少会从纤维内部或表明逸出，因此可保证产品储热调温纤维的渗漏更低，热稳 定性更好；(2)所述梳形聚合物的主链掺杂后，具有良好的导电性能，将其作为一种纤维组 成成分制成的储热调温纤维，在具有良好的储热调温性能的同时具有良好的导电性能，提 高和扩大了产品的功能性。以上两个特点使本发明的储热调温纤维与已有技术中将常规聚 合物与小分子相变材料共混后制备的调温纤维有本质的区别。
图1为本发明储热调温纤维A成分梳形聚合物相变材料的聚(3-烷基噻吩)结构 式示意图；图2为本发明储热调温纤维的横截面结构示意图。其中，图2(1)为横截面是同心 圆形结构的储热调温纤维示意图；图2(2)为横截面是偏心圆形结构的储热调温纤维示意 图；图2(3)为横截面是并列圆形结构的储热调温纤维示意图。
具体实施例方式下面结合实施例进一步叙述本发明本发明设计的储热调温纤维(简称纤维)以梳形聚合物相变材料为A成分，以成 纤聚合物为B成分，经熔融复合纺丝方法制成；所述的梳形聚合物相变材料包括聚(3-烷 基噻吩)均聚物、或摩尔比为20 80 80 20的两种3-烷基噻吩的共聚物、或者混合 质量比为20 80 80 20的两种聚(3-烷基噻吩)均聚物的共混物。所述两种3-烷 基噻吩是指烷基碳原子数不同的3-烷基噻吩；所述梳形聚合物相变材料以共价键把可发 生固_液、液_固相转变而具有储能作用的正烷基固定在该聚合物的主链上。所述的B成 分的成纤聚合物包括共聚丙烯腈、共聚酯、共聚酰胺、聚丙烯和聚酰胺中的至少一种。所述A 成分在纤维中的质量百分含量为20 60%，所述B成分在纤维中的质量百分含量为80 40%。本发明纤维的聚(3-烷基噻吩)的结构式如图1所示，η = 12 40。研究表明， 本发明所述聚(3-烷基噻吩)的均聚物、或两种3-烷基噻吩的共聚物、或者所述均聚物的共混物中烷基的碳原子数η = 12 40时，制成的纤维的功能效果较理想。正烷基中碳原 子数η < 12的聚(3-烷基噻吩)中的烷基不能发生结晶，难以发挥相变储能作用；相反，对 于正烷基中碳原子数η > 40的聚(3-烷基噻吩)，其相变温度较高，同样难以实现本发明目 的的相变储能作用。几种聚(3-烷基噻吩)的熔融性能如表1示。表1几种聚(3-烷基噻吩)的熔融性能表
权利要求
一种储热调温纤维，该纤维以梳形聚合物相变材料为A成分，以成纤聚合物为B成分，经熔融复合纺丝方法制成；所述的梳形聚合物相变材料为聚(3 烷基噻吩)的均聚物、或摩尔比为20∶80～80∶20的两种3 烷基噻吩的共聚物、或混合质量比为20∶80～80∶20的两种聚(3 烷基噻吩)均聚物的共混物；所述的成纤聚合物包括共聚丙烯腈、共聚酯、共聚酰胺、聚丙烯和聚酰胺中的至少一种；所述A成分在纤维中的质量百分含量为20～60％，所述B成分在纤维中的质量百分含量为80～40％。
2.根据权利要求1所述的储热调温纤维，其特征在于选用两种聚(3-烷基噻吩)均聚 物的共混物作为纤维的A成分时，应当使一种梳形聚合物相变材料的放热温度与另一种梳 形聚合物相变材料的吸热温度不重叠。
3.根据权利要求1或2所述的储热调温纤维，其特征在于所述的储热调温纤维的吸放 热温度在25 60°C，储热量彡19J/g，耐热稳定性彡245°C，表面比电阻< 104Q.cm，抽提 后纤维的质量损失率<6%。
全文摘要
本发明公开一种储热调温纤维，该纤维以梳形聚合物相变材料为A成分，以成纤聚合物为B成分，经熔融复合纺丝方法制成；所述的梳形聚合物相变材料为聚(3-烷基噻吩)的均聚物、或摩尔比为20∶80～80∶20的两种3-烷基噻吩的共聚物、或混合质量比为20∶80～80∶20的两种聚(3-烷基噻吩)均聚物的共混物；所述的成纤聚合物包括共聚丙烯腈、共聚酯、共聚酰胺、聚丙烯和聚酰胺中的至少一种；所述A成分在纤维中的质量百分含量为20～60％，所述B成分在纤维中的质量百分含量为80～40％。该纤维除具有良好的储热调温性能外，还具有抗静电、低渗漏、热稳定性好等特点。
文档编号D01F8/00GK101949070SQ20101029750
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者尹亿平, 张兴祥, 李剑华, 牛建津, 石海峰 申请人:天津工业大学