一种可用于人体热管理的柔性织物材料及其制备方法

1.本发明属于聚合物功能材料领域，具体涉及人体热管理柔性织物材料的制备方法，更具体地涉及一种可用于人体热管理的柔性偶氮苯织物复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，人体热管理技术成为研究者们的研究对象。人体热管理技术是通过衣物对人体热量调节为目的，减少建筑物采暖能耗，降低能源消耗。织物是人体与环境进行热交换的界面，在人体与环境的热交换中起着关键的作用。高性能织物为提高人体热舒适度和降低能源消耗提供了有效途径。太阳能作为一种绿色可持续发展的绿色清洁能源，受到广泛研究，太阳热能自古以来在人体热管理中占据重要地位，实现可控的太阳热能转化和存储并应用于人体热管理具有重要意义。偶氮苯材料是一种研究较为广泛的太阳能热燃料，它能将太阳能转化为化学能存储，在特定刺激下将存储的化学能以热的形式释放。偶氮苯及其衍生物可以发生光致顺反异构，稳态为反式偶氮苯，能量较低；亚稳态为顺式偶氮苯，能量较高，二者在太阳光照的条件下可以互相转化。因此偶氮苯及其衍生物材料符合人体热管理材料的需求，有望与织物复合，建立闭环太阳能可控存储和释放的系统并应用于人体热管理领域。
3.偶氮苯及其衍生物材料和织物模板的较好的复合是制备可用于人体热管理的柔性织物材料的基础，较差的相容性可能导致偶氮苯及其衍生物材料使用过程中脱模，导致较差的热管理性能和循环性能。在偶氮苯及其衍生物分子和织物模板之间引入分子间作用力和氢键，可以增大偶氮苯及其衍生物材料在织物模板表面的附着力，进而得到偶氮苯织物复合材料。同时，可调控的分子间作用力和氢键能增大偶氮苯及其衍生物分子的顺反异构体之间的能级差，进而提高其光储热能量密度。织物模板可进一步提高偶氮苯衍生物的光储热性能。鉴于此，本发明涉及一种可用于人体热管理的柔性织物材料的制备方法，从而为人体热管理器件的设计和新型材料的开发提供了新策略。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种可用于人体热管理的柔性织物材料的制备方法。
5.本发明采用以下技术方案：本发明涉及的一种可用于人体热管理的柔性织物材料的制备方法，其步骤如下：
6.步骤一：含特定官能团的偶氮苯衍生物分子制备：将有机酰氯分子和含官能团的偶氮苯分子，以四氢呋喃为溶剂，在低温无水无氧条件下，均匀搅拌反应1-10h，经过滤得到含有酰胺键或酯键官能团的偶氮苯衍生物，即含特定官能团的偶氮苯衍生物分子。
7.步骤二：偶氮苯织物复合材料的制备：上述所得含特定官能团的偶氮苯衍生物分子溶于二氯甲烷中，后将商用的织物模板聚酰胺或聚氨酯等浸泡于上述溶液中1-24h，由于存在分子间作用力或氢键，得到偶氮苯织物复合材料。
8.步骤三：可用于人体热管理柔性织物材料的制备：将偶氮苯织物复合材料浸入聚
二甲基硅氧烷中浸泡1-10min，后置于20-120℃条件下固化干燥。得到可用于人体热管理的柔性偶氮苯织物复合材料。
9.进一步地，所述步骤一中有机酰氯分子为乙酰氯、丙酰氯、苯甲酰氯、丙烯酰氯、甲基丙烯酰氯中的一种。
10.进一步地，所述步骤一中含官能团的偶氮苯分子为4-氨基偶氮苯、4-羟基偶氮苯、4-氨基-4
′‑
羟基偶氮苯、4-羟基-4
′‑
羟基偶氮苯、4-氨基-4
′‑
氨基偶氮苯中的一种。
11.进一步地，所述步骤一中有机酰氯分子和含官能团的偶氮苯分子的摩尔比为1∶1～10∶1。
12.进一步地，所述步骤一中反应时间选择在1-10h。
13.进一步地，所述步骤二中织物模板为聚酰胺、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯织物中的一种。
14.进一步地，所述步骤二中浸泡时间选择在1-24h。
15.进一步地，所述制备方法所制得的可用于人体热管理柔性织物材料在人体热管理领域的应用。
16.综上所述，本发明的有益效果是：本发明设计合成的偶氮苯衍生物织物复合材料可应用于人体热管理领域。可调控的分子间作用力和氢键能增大偶氮苯及其衍生物分子的顺反异构体之间的能级差，进而提高其光储热能量密度。织物模板可进一步提高偶氮苯衍生物的光储热性能。本发明设计合成的人体热管理柔性织物材料，可在寒冷环境下对人体进行供暖，调节人体体温，节约能源，具有重要意义和应用前景。
附图说明
17.图1为实施例1中含特定官能团的偶氮苯衍生物分子的核磁氢谱图(氘代二甲基亚砜)。
18.图2为织物模板的扫描电子显微镜(sem)图。
19.图3为偶氮苯织物复合材料的扫描电子显微镜(sem)图。
20.图4为可用于人体热管理柔性织物材料的扫描电子显微镜(sem)图。
21.图5为偶氮苯衍生物分子光储热材料的差示扫描量热(dsc)图。
22.图6为可用于人体热管理柔性织物材料的红外热像图。
具体实施方式
23.以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。
24.实施例1
25.1)含特定官能团的偶氮苯衍生物分子制备：将有0.1mol丙烯酰氯和0.05mol量的4-氨基偶氮苯分子，加入100ml四氢呋喃溶剂中，在低温无水无氧条件下，均匀搅拌反应10h，经过滤得到含有酰胺键官能团的偶氮苯衍生物，即含特定官能团的偶氮苯衍生物分子。
26.2)偶氮苯织物复合材料的制备：上述1g含特定官能团的偶氮苯衍生物分子溶于2ml二氯甲烷中，后将1cm
×
1cm商用的织物模板聚酰胺浸泡于上述溶液中10h，由于存在分
子间作用力或氢键，得到偶氮苯织物复合材料。
27.3)可用于人体热管理柔性织物材料的制备：将偶氮苯织物复合材料浸入聚二甲基硅氧烷中浸泡5min，后置于80℃条件下固化干燥。得到可用于人体热管理的柔性偶氮苯织物复合材料。
28.实施例2
29.1)含特定官能团的偶氮苯衍生物分子制备：将有0.1mol丙烯酰氯和0.05mol量的4-羟基偶氮苯分子，加入100ml四氢呋喃溶剂中，在低温无水无氧条件下，均匀搅拌反应10h，经过滤得到含有酯键官能团的偶氮苯衍生物，即含特定官能团的偶氮苯衍生物分子。
30.2)偶氮苯织物复合材料的制备：上述1g含特定官能团的偶氮苯衍生物分子溶于2ml二氯甲烷中，后将1cm
×
1cm商用的织物模板聚氨酯浸泡于上述溶液中10h，由于存在分子间作用力或氢键，得到偶氮苯织物复合材料。
31.3)可用于人体热管理柔性织物材料的制备：将偶氮苯织物复合材料浸入聚二甲基硅氧烷中浸泡5min，后置于80℃条件下固化干燥。得到可用于人体热管理的柔性偶氮苯织物复合材料。
32.实施例3
33.1)含特定官能团的偶氮苯衍生物分子制备：将有0.2mol甲基丙烯酰氯和0.05mol量的4-氨基偶氮苯分子，加入100ml四氢呋喃溶剂中，在低温无水无氧条件下，均匀搅拌反应5h，经过滤得到含有酰胺键官能团的偶氮苯衍生物，即含特定官能团的偶氮苯衍生物分子。
34.2)偶氮苯织物复合材料的制备：上述0.5g含特定官能团的偶氮苯衍生物分子溶于2ml二氯甲烷中，后将1cm
×
1cm商用的织物模板聚酰胺浸泡于上述溶液中10h，由于存在分子间作用力或氢键，得到偶氮苯织物复合材料。
35.3)可用于人体热管理柔性织物材料的制备：将偶氮苯织物复合材料浸入聚二甲基硅氧烷中浸泡5min，后置于80℃条件下固化干燥。得到可用于人体热管理的柔性偶氮苯织物复合材料。
36.综上所述，本发明提供了一种可用于人体热管理的柔性织物材料的制备方法。
37.本发明实施例1中的含特定官能团的偶氮苯衍生物分子通过核磁氢谱(图1)得到证明。
38.本发明实施例中的织物模板结构通过sem图(图2)得到证明。
39.本发明实施例中的可用于人体热管理柔性织物材料结构通过sem图(图4)得到证明。
40.本发明实施例中的偶氮苯衍生物分子光储热材料的储热能量密度通过dsc(图5)得到证明。
41.以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。