一种智能调温的蚕丝纤维及其制备方法与流程

本发明涉及相变纤维领域。

背景技术：

1、相变纤维技术是基于相变材料技术提出的，tringle公司在1987年率先验证了在纺织纤维中复合相变材料的可能性，在这之后美国gateway公司将相变纤维应用于服装产业上，是采用在纺丝液中加入包埋石蜡的微胶囊，通过湿法纺丝得到含相变微胶囊的腈纶纤维。

2、目前已经实现商业化的微胶囊法制备相变纤维技术主要适合于溶液纺丝，制备过程复杂，过程不易控制，成本普遍较高，且产量低，限制了相变纤维的应用。同时相变微胶囊在反复热胀冷缩的过程中会引起破裂，导致相变纤维的使用寿命低。中空纤维浸渍法是将纺制成的中空纤维浸没于含有相变物质的溶液中，待pcm充满其中空部分后，再经过干燥并利用特殊技术封闭纤维两端，防止pcm的泄露。中空纤维浸渍法的优点是可供选择的pcm较多，且能够很好地解决固－液pcm的泄露问题，而缺点是使用的封端技术困难，且制得纤维的内径较大，这便会导致未进入纤维内部的相变介质，容易被洗出或渗出，寿命普遍较短，因而限制了其在某些领域上的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对现有技术当中存在的问题，公开了一种蚕丝纤维的制备方法，其特征在于，步骤如下：

2、步骤一、将无机多孔材料和相变材料混合，形成混合溶液；

3、步骤二、采用物理方法，使得无机多孔材料和相变材料能够充分混合，并使得相变材料能够嵌入到无机多孔材料的孔中；

4、步骤三、加入改性剂，并进行改性处理，所述的改性剂能够对无机多孔材料的表面进行改性，以抑制相变材料从无机多孔材料的孔中溢出；

5、步骤四、将无机多孔材料和相变材料的混合物从溶液分离，得到定型相变材料；

6、步骤五、将定型相变材料和丝素蛋白溶液混合，溶液纺丝或者静电纺丝制备蚕丝纤维,其中定型相变材料与丝素蛋白的质量百分比为0.17—0.22，丝素蛋白溶液浓度为28％—35％。

7、在优选的方案当中，所述的无机多孔材料选自气相二氧化硅纳米颗粒、碳气凝胶、膨胀石墨、石墨烯、有机金属框架材料、高岭土、有机蒙脱土、介孔碳、分子筛、活性炭等。

8、在优选的方案当中，所述的相变材料.是固-液相变材料，即利用材料固液相转变的相变焓，是有机的固体-液体相变材料，包括石蜡类材料、脂肪酸、醇和乙二醇及其衍生物等，具体得一个方案中采用聚乙二醇、正十八烷的一种。

9、在优选的方案当中，所述的改性剂为含氧化合物，所述的含氧化合物在无机多孔材料的改性过程中能够引入含氧基团并产生氢键。

10、在优选的方案当中，所述的物理方法为混合溶液进行超声处理，并用搅拌器搅拌。

11、在优选的方案当中，所述的改性处理包括使得改性剂和无机多孔材料混合，并进行超声辐照。

12、在优选的方案当中，所述的改性剂为硅醇类化合物、酸醇类化合物、氨基硅烷类化合物、酮和醚类化合物、酰胺类化合物的一种或多种的混合物。本申请使用一些含氧的化合物作为改性剂，这些化合物在表面杂交过程中能够引入含氧基团。可用于无机多孔材料的表面杂交，同时还能产生氢键，在表面产生物理缠结、氢键作用等多重化学、物理固载作用，使定形相变材料形成类似固-固相变的稳定相变结构，解决固-液相变材料的易泄露问题

13、在具体得实施例当中，硅醇类化合物可采用甲硅烷醇、乙硅烷醇等，这些化合物含有硅-氧-氢键，可以在表面反应中引入羟基。酸醇类化合物采用含有羧基的有机酸，如甲酸、乙酸，或含有醇基的酸，如甲醇、乙醇，这些化合物可以在表面反应中引入羟基或羧基。氨基硅烷类化合物可采用氨基甲硅烷、氨基乙硅烷等，这些化合物含有氨基和硅-氧-氢键，可以引入氨基和羟基。酮和醚类化合物为含有羰基的有机酮或醚类化合物，如丙酮、二甲醚，可以在表面反应中引入含氧的官能团。酰胺类化合物为含有酰胺基团的化合物，如丙酰胺、乙酰胺，它们可以在改性中引入酰胺基团。

14、本申请还公开了智能调温的蚕丝纤维，包括有定型相变材料和蚕丝纤维基体，定型相变材料分散到蚕丝纤维基体当中，所述的定型相变材料包括有无机多孔材料、相变材料、改性剂，相变材料嵌入到无机多孔材料的孔中，改性剂在无机多孔材料表面杂化，对无机多孔材料的孔表面进行阻隔(类似于在孔形成栅栏结构)，以抑制无机多孔材料孔内的相变材料流出。

15、发明人发现，将固液相变材料嵌入到多孔材料当中，并加入到丝素蛋白溶液进行纺丝的时候，在该尺寸下，相变材料容易在多孔材料中泄露，造成纺丝不稳定，为了解决该问题，本申请通过多孔结构载体与相变材料结合，并进行表面改性处理，以多孔材料负载相变材料，将相变物质固载于孔隙内，然后通过表面改性，形成互穿网络形式的定形相变材料，限制相变物质液相时的流动，能够适应熔融、剪切等高温和剧烈的加工环境，再与丝素蛋白溶液复合纺丝，兼具液相无渗漏、流程短、成本低的优点。

16、表面改性为相变物质固载于多孔材料孔隙内后，通过掺杂其他元素或化合物，如硫元素、氮元素、氧元素等；如带羟基-oh、氨基-nh2的化合物等；在表面产生物理缠结、氢键作用、多孔吸附等多重化学、物理固载作用，使定形相变材料形成类似固-固相变的稳定相变结构，解决固-液相变材料的易泄露问题，同时又具有高于固-固相变的相变焓及适宜相变温度。

17、本申请的多孔负载材料负载两种或两种以上的相变材料，其中不同相变材料之间的相转变温度大于20℃以上，这样可以使制备的相变储能纤维在更宽的温度范围内具有储能和智能调温的功能。

技术特征：

1.一种蚕丝纤维的制备方法，其特征在于，步骤如下：

2.根据权利要求1所述的蚕丝纤维的制备方法，其特征在于，所述的无机多孔材料选自石墨烯、气相二氧化硅、膨胀石墨、气凝胶材料的一种或多种的混合物。

3.根据权利要求1所述的蚕丝纤维的制备方法，其特征在于，所述的相变材料选自聚乙二醇、正十八烷、正二十烷烃、棕榈酸、赤藓糖醇等的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的蚕丝纤维的制备方法，其特征在于，所述的改性剂为含氧化合物，所述的含氧化合物在无机多孔材料的改性过程中能够引入含氧基团并产生氢键。

5.根据权利要求1所述的蚕丝纤维的制备方法，其特征在于，所述的物理方法为混合溶液进行超声处理，并用搅拌器搅拌。

6.根据权利要求1所述的蚕丝纤维的制备方法，其特征在于，所述的改性处理包括使得改性剂和无机多孔材料混合，并进行超声辐照。

7.根据权利要求1所述的蚕丝纤维的制备方法，其特征在于，所述的改性剂为硅醇类化合物、酸醇类化合物、氨基硅烷类化合物、酮和醚类化合物、酰胺类化合物的一种或多种的混合物。

8.智能调温的蚕丝纤维，其特征在于，包括有定型相变材料和蚕丝纤维基体，定型相变材料分散到蚕丝纤维基体当中，所述的定型相变材料包括有无机多孔材料、相变材料、改性剂，相变材料嵌入到无机多孔材料的孔中，改性剂在无机多孔材料表面杂化，对无机多孔材料的孔表面进行阻隔，以抑制无机多孔材料孔内的相变材料流出。

9.智能调温的蚕丝纤维的制备方法，其特征在于，按照权利要求1-7任一项所述的方法制备蚕丝纤维。

技术总结本申请公开了一种蚕丝纤维的制备方法，属于纤维领域，步骤如下：步骤一、将无机多孔材料和相变材料混合，形成混合溶液；步骤二、采用物理方法，使得无机多孔材料和相变材料能够充分混合，并使得相变材料能够嵌入到无机多孔材料的孔中；步骤三、加入改性剂，并进行改性处理，所述的改性剂能够对无机多孔材料的表面进行改性，以抑制相变材料从无机多孔材料的孔中溢出；步骤四、将无机多孔材料和相变材料的混合物从溶液分离，得到定型相变材料；步骤五、将定型相变材料和丝素蛋白溶液混合，溶液纺丝或者静电纺丝制备蚕丝纤维。技术研发人员：覃俊受保护的技术使用者：成都纺织高等专科学校技术研发日：技术公布日：2024/6/13