专利名称：一种可控温度相变感应纤维及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种功能性纺织纤维材料，具体为一种以丝素/聚乙二醇混合溶液为纺丝原液，经静电纺丝获得可控温度相变感应纤维的技术。
背景技术：
可控温度相变感应纺织品是一种具有温度感应及自动调节功能的纺织材料，它可以在外界环境温度变化时，通过相变材料感应进行热量吸收或放出转换，激发启动吸热或放热，主动有效地控制和调节人体体表温度，达到服用舒适型效果的目的。目前，国内外主要通过以下几种技术途径来制备获得具有上述功能的纺织产品，(I)微胶囊涂层法，将微胶囊与黏合剂、分散剂及消泡剂混合后制得相变涂料，涂覆于织物上，经干燥洗涤后而获得具有相变调温性能的织物；(2)微胶囊填充织物法，是将微胶囊化的相变材料直接或间接填充到织物的夹层中而获得调温制品；(3)复合纺丝法，制成皮芯层的聚合物复合；(4)微胶囊纺丝法，将直径在5 u m以下的相变材料微胶囊分散于聚合物熔体或者溶液中，经纺丝而得到相变调温纤维。但用上述工艺技术方法和设备来制备获得这种织物的透气性不好、手感粗糙，相变材料分散不均匀，易不断渗透流失，使用后不耐洗涤，调温性能和调温效果较差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种在外界环境温度变化时，可通过相变材料感应吸收或放出热量转换功能，具有双向温度相变感应调节和适应性功能，并可以在温度振荡环境中反复循环使用的可控温度相变感应纤维及制备方法。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种可控温度相变感应纤维的制备方法，按质量比9 7:1 3，将蚕丝丝素制得的再生丝素膜与聚乙二醇混合，溶解于六氟异丙醇溶液中，经真空消泡、过滤后，制得浓度为6 20% w/w的共混纺丝液；采用静电纺丝工艺，控制喷丝容器喷射头到液体凝固收集网间的距离为10 15cm，高压电源的电压为5 9kv，得到一种微纳米纤维毡，即可控温度相变感应纤维。所述的聚乙二醇的平均分子量为1000 10000中的一种。采用上述制备方法得到的可控温度相变感应纤维。本发明以蚕丝丝素和聚乙二醇为原料，其发明原理是利用蚕丝丝素是一种多孔性蛋白质纤维，具有亲水性和疏水性以及基本组成单位都是氨基酸的特点；而聚乙二醇是一种有机高分子类相变材料，具有较高的结晶度，相变潜热大，且其感应相变温度恰好在人们感觉舒适的范围内的特征，本发明以一定比例的蚕丝丝素/聚乙二醇混合溶液为纺丝原液，经静电纺丝获得可控温度相变感应纤维，它具有良好的吸湿、散湿性能和含气、透气性能以及很高的附加值，在外界环境温度变化时，具有智能可控的调温作用，且可反复循环使用。与现有技术相比，由于采用了本发明技术方案，产生的有益效果是提供的纺织纤维材料在外界环境温度变化时，具有双向温度相变感应调节功能，该相变潜热高，常温可调节的合适相变温度变化范围及相变热，相变体积变化小，化学和物理性质稳定，适宜的热传导系数，对热变化的响应快，能较快地吸收和释放热量；热效率高，相转变过程完全可逆，可循环使用；使产品具有良好的吸湿、散湿性能和含气、透气性能以及很高的附加值。
图I和图3是本发明实施例提供的样品的扫描电镜图(放大倍数为10000倍)；
图2和图4是本发明实施例提供的不同质量比例SF/PEG共混纤维样品的DSC降温曲线图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
实施例I 丝素膜的制备
(I)蚕丝的脱胶
称取一定量的桑蚕丝，用0.5%。(w/w)的碳酸钠溶液脱胶，浴比(丝素和溶液的质量t匕)为1:20，在沸水中煮30min，之后用去离子水洗涤，如此反复进行3次，以除去丝素表面丝胶而得到纯丝素。脱胶后的纯丝素置于烘箱内，100°C恒温下烘4h，备用。(2) SF 的溶解
将脱胶后的桑蚕丝溶于LiBr:C2H50H=40:60(W/W)溶液中，浴比为1: 5，置于(80 ±2) °C的水浴锅内恒温搅拌，直至完全溶解即得SF溶液。(3) SF溶液的透析
将冷却后的SF溶液注入8000道尔顿 14000道尔顿的透析袋中，两头封口，先用自来水流动透析2d，再用去离子水透析ld，每小时换一次去离子水，透析完过滤掉溶液中的杂质，得到纯SF水溶液。(4)再生SF膜的制备
将透析好的SF水溶液置于20cmX IOcm的玻璃皿中，室温干燥3d，得到再生SF膜。将制得的再生SF膜与分子量ff = 10000的PEG分别以8 :2和7:3 (w/w)比例混
合后放入HFIP溶液中，密封置于恒温水浴振荡器(水温25°C )，溶解5d，制得SF/PEG比例不同的共混液。经不锈钢滤网过滤，真空消泡后制得纯净的含量为10%(w/w)的共混纺丝液。将上述制造的SF/PEG混合溶液倒入注射器中，调整注射器针头到液体凝固收集浴间的距离为12cm，高压电源的电压为7kv，注射器推进速度为0. 40ml/h。纺丝液在该工艺参数下形成射流，射流经过牵伸，溶剂挥发后最终在液体凝固收集浴中形成类似无纺布的微纳米纤维毡。参见附图1，它是本实施例制备的SF/PEG比例为8:2共混纤维样品的扫描电镜图(放大倍数为10000倍)。用DSC差示扫描量热仪分析纤维的热性能，试样量在4mg左右，粉末状，用高纯氮气保护，氮气流量40mL/min，扫描温度为100 (TC，降温速率为10°C/min。参见附图2，它是本实施例按SF/PEG比例分别为8:2和7:3制备的样品的DSC曲线图，由图2可以看到，它们的相转变温度分别为38. 6°C和54. 2°C。实施例2
将按实施例I制得的再生SF膜与分子量J = 4000的PEG分别以8 :2和7:3 (w/w)比
例混合后放入HFIP溶液中，密封置于恒温水浴振荡器(水温25°C )，溶解5d，制得SF/PEG不同比例共混液。经不锈钢滤网过滤，真空消泡后制得纯净的含量为16%(w/w)的共混纺丝液。将上述制造的SF/PEG混合溶液倒入注射器中，调整注射器针头到液体凝固收集浴间的距离为12cm，高压电源的电压为7kv，注射器推进速度为0. 40ml/h。纺丝液在该工艺参 数下形成射流，射流经过牵伸，溶剂挥发后最终在液体凝固收集浴中形成类似无纺布的微纳米纤维毡。参见附图3，它是本实施例制备的SF/PEG比例为7:3共混纤维样品的扫描电镜图(放大倍数为10000倍)。参见附图4，它是本实施例制备的SF/PEG比例分别为8:2和7:3的降温DSC曲线图，相转变温度分别为42. 8°C和54. 6°C。
权利要求
1.一种可控温度相变感应纤维的制备方法，其特征在于按质量比9 7:1 3，将蚕丝丝素制得的再生丝素膜与聚乙二醇混合，溶解于六氟异丙醇溶液中，经真空消泡、过滤后，制得浓度为6 20% w/w的共混纺丝液；采用静电纺丝工艺，控制喷丝容器喷射头到液体凝固收集网间的距离为10 15cm，高压电源的电压为5 9kv，得到一种微纳米纤维毡，即可控温度相变感应纤维。
2.根据权利要求I所述的一种可控温度相变感应纤维的制备方法，其特征在于所述的聚乙二醇的平均分子量为1000 10000中的一种。
3.采用权利要求I的制备方法得到的可控温度相变感应纤维。
全文摘要
本发明涉及一种功能性纺织纤维材料，具体为一种可控温度相变感应纤维及其制备方法。按质量比9～7:1～3，将蚕丝丝素制得的再生丝素膜与聚乙二醇混合，溶解于六氟异丙醇溶液中，经真空消泡、过滤后，制得浓度为6～20%w/w的共混纺丝液；采用静电纺丝工艺，控制喷丝容器喷射头到液体凝固收集网间的距离为10～15cm，高压电源的电压为5～9kv，得到一种微纳米纤维毡，即可控温度相变感应纤维。在外界环境温度变化时，它可通过相变材料感应吸收或放出热量转换功能，具有双向温度相变感应调节和适应性功能，并可以在温度振荡环境中反复循环使用。
文档编号D01D5/00GK102677220SQ20121016204
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月23日 优先权日2012年5月23日
发明者左保齐, 管新海 申请人:苏州大学