一种基于二氧化钒和聚乳酸的无纺布、制备方法及应用与流程

本发明涉及功能性无纺材料，特别涉及一种基于二氧化钒和聚乳酸的无纺布、制备方法及应用。

背景技术：

1、随着社会发展水平的提高，消费者对可调节透光、透热的“智能窗”的需求日益增加。“智能窗”通过感知环境的变化，自发调整其透光性能，从而实现对室内温度的调节。换言之，其在环境温度低时，具有较高的光线透过率；反之，环境温度高时，具有较低的光线透过率。

2、二氧化钒具有多种晶型，当温度高于68℃时，由m相向r相转变，透光率会明显降低，从而起到隔热的作用。当温度低于68℃时，便会转变为高透过率的m相，提升光热的摄入量。通过掺杂、降低粉体尺寸等手段可进一步调控二氧化钒的相变温度，目前已可以将相变温度调控至室温附近，显示了二氧化钒材料在“智能窗”领域广阔的应用空间。然而，二氧化钒作为智能窗材料面临阻隔效率不够高、容易被氧化失效等问题，往往需要进行改性、包覆或者其它手段以提升综合性能。同时，二氧化钒作为粉末态物质，无法单独作为材料使用，往往需要与高分子材料复合。将二氧化钒与无纺布组合有望作为合适的智能窗材料。

3、目前已有一些研究成功制备了二氧化钒或其它的金属氧化物复合无纺布，例如cn102587149a公开了一种复合无纺布，包括三层，该三层是中间层和分别位于中间层两侧的第一表面层和第二表面层，其中，第一表面层皮芯纤维含有二氧化钒，中间层所用原料为带有相变调温微胶囊的七孔中空聚酯纤维，此无纺布能根据外界红外线的变化对红外线进行投射或反射具有控温作用。cn113215728a公开了一种基于氧化铜/氧化石墨烯复合抗菌纳米材料的无纺布及其制备方法，制备方法包括制备氧化铜/氧化石墨烯复合纳米材料改性聚乳酸、制备纺丝原液和静电纺丝成膜。其中，静电纺丝是一种特殊的纤维织造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝，可以获得实心、空心、核-壳结构的特殊纤维。

4、因此，使用静电纺丝制备基于二氧化钒的无纺布具有可行性，二氧化钒/无纺布复合材料还能包覆二氧化钒保证使用的稳定性。然而，关于静电纺丝制备基于二氧化钒的无纺布的研究较少。提供基于静电纺丝制备二氧化钒基无纺布是很有必要的。

技术实现思路

1、本发明使用静电纺丝制备内芯为m相二氧化钒，外层为聚乳酸纤维的无纺布，聚乳酸纤维具有绿色、环保等显著优势，纤维芯中的二氧化钒可以发挥其相变功能，随环境温度的变化调整光的透过率。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种基于二氧化钒和聚乳酸的无纺布，包括内芯和外层；

3、其中，内芯为m相二氧化钒；

4、外层为聚乳酸纤维；

5、所述m相二氧化钒与所述聚乳酸纤维的质量比为1:10-1:20。

6、进一步地，所述m相二氧化钒的直径在100nm以下。

7、本发明还提供了上述的无纺布的制备方法，包括，

8、将m相二氧化钒、表面活性剂和第一溶剂混合形成二氧化钒分散液；

9、将聚乳酸溶解于第二溶剂形成聚乳酸溶液；

10、将所述二氧化钒分散液和所述聚乳酸溶液通过静电纺丝制备基于二氧化钒和聚乳酸的无纺布。

11、进一步地，所述将所述二氧化钒分散液和所述聚乳酸溶液通过静电纺丝制备基于二氧化钒和聚乳酸的无纺布包括，

12、将所述二氧化钒分散液和所述聚乳酸溶液接静电纺丝机的同轴喷头，以所述二氧化钒分散液为内层和所述聚乳酸溶液为外层，静电纺丝制备基于二氧化钒和聚乳酸的无纺布。

13、进一步地，所述二氧化钒分散液中m相二氧化钒、表面活性剂和第一溶剂的质量比为1:1:10-20。

14、进一步地，所述聚乳酸溶液的浓度为5-10wt.％。

15、进一步地，所述表面活性剂包括聚甲基吡咯烷酮。

16、进一步地，所述第一溶剂包括乙醇。

17、进一步地，所述第二溶剂包括氯仿。

18、本发明也提供了上述的无纺布的应用，用于根据环境变化调控光透过率。

19、相对于现有技术，本发明具有以下的有益效果：

20、本发明通过静电纺丝制备内含二氧化钒的聚乳酸无纺布，聚乳酸纤维具有绿色、环保等显著优势，纤维芯中的二氧化钒可以发挥其相变功能，随环境温度的变化调整光的透过率。可将本发明的复合无纺布应用于农业、装饰、汽车等需要根据环境变化调控光透过率的领域。

21、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的步骤或流程来实现和获得。

技术特征：

1.一种基于二氧化钒和聚乳酸的无纺布，其特征在于，包括内芯和外层；

2.根据权利要求1所述的无纺布，其特征在于，所述m相二氧化钒的直径在100nm以下。

3.一种权利要求1所述的无纺布的制备方法，其特征在于，包括，

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述将所述二氧化钒分散液和所述聚乳酸溶液通过静电纺丝制备基于二氧化钒和聚乳酸的无纺布包括，

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述二氧化钒分散液中m相二氧化钒、表面活性剂和第一溶剂的质量比为1:1:10-20。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚乳酸溶液的浓度为5-10wt.％。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂包括聚甲基吡咯烷酮。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂包括乙醇。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第二溶剂包括氯仿。

10.一种权利要求1所述的无纺布的应用，其特征在于，用于根据环境变化调控光透过率。

技术总结
本发明公开了一种基于二氧化钒和聚乳酸的无纺布、制备方法及应用，所述无纺布包括内芯和外层；其中，内芯为M相二氧化钒；外层为聚乳酸纤维；所述M相二氧化钒与所述聚乳酸纤维的质量比为1:10‑1:20。所述制备方法包括，将M相二氧化钒、表面活性剂和第一溶剂混合形成二氧化钒分散液；将聚乳酸溶解于第二溶剂形成聚乳酸溶液；将所述二氧化钒分散液和所述聚乳酸溶液通过静电纺丝制备基于二氧化钒和聚乳酸的无纺布。本发明制备内含二氧化钒的聚乳酸无纺布，聚乳酸纤维具有绿色、环保的优势，纤维芯中的二氧化钒可以发挥其相变功能，随环境温度的变化调整光的透过率。本发明的复合无纺布可应用于农业、装饰、汽车等需要根据环境变化调控光透过率的领域。

技术研发人员：李德福,丁治天,文俊维,李道玉
受保护的技术使用者：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13