一种相变材料气凝胶聚酯纤维的制备方法及其制备装置与流程

本发明属于聚酯纤维加工，具体涉及一种相变材料气凝胶聚酯纤维的制备方法及其制备装置。

背景技术：

1、在纺织材料领域，传统的聚酯纤维具有高强、高模、保型性好、尺寸稳定性高以及性价比高等优异性能，是理想的纤维材料，主要用来织造面料或者作为填充物保暖用，其整个产量居合成纤维之首。虽然具有优良的机械性能和加工性能，但在保温性能、热湿舒适性等方面仍有待提升。因此，开发一种新型复合相变材料气凝胶聚酯纤维及其制备方法，具有重要的实用价值和市场前景。

2、相变材料是一种能够在特定温度范围内吸收和释放大量潜热的物质。通过将相变材料引入纺织纤维中，可以实现对温度的调节和控制，提高纤维的保温性能。气凝胶则是一种具有纳米多孔网络结构的固体材料，其孔隙中充满了气态分散介质，使得气凝胶具有极低的导热系数和优异的保温性能。将气凝胶与相变材料相结合，可以制备出具有优异保温性能和储热能力的复合相变材料。

3、气凝胶以其卓越的隔热性能，结合相变复合材料的优势，在热学领域展现出独特魅力。气凝胶骨架颗粒微小，多孔结构使其内部孔径小于空气分子自由程，有效阻断热量传递。而相变复合材料则能在特定温度范围内吸收和释放大量潜热，调节温度波动。两者结合，不仅增强了隔热效果，还提高了热稳定性。在应用中，复合相变材料气凝胶纤维可将热量存储在相变材料中，并通过气凝胶的隔热作用减少热量流失。因此，复合相变材料气凝胶纤维的研发和应用，将为热学领域带来新的突破和机遇。

4、例如在公开号为cn112410922a，名称为一种含气凝胶聚酯纤维的制备方法的中国发明专利申请中，虽然通过气凝胶纤维用于纺织面料、填充物等多个领域的使用，有效阻断热量传递，但是单纯通过气凝胶纤维不能很好的对实现对温度的调节和控制，提高纤维的保温性能，所以需要在气凝胶纤维中添加相变材料，相变材料在制备的过程中需要对乳液进行烘干，现有的直接放入烘箱中，由于烘箱内在烘干的过程中先对乳液的上表面进行烘干，然后进行内部烘干，在上表面烘干之后形成的干燥粉末容易阻挡内部乳液烘干，使得烘干效率降低，所以现在需要一种相变材料气凝胶聚酯纤维的制备方法及其制备装置。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的一种相变材料气凝胶聚酯纤维的制备方法及其制备装置。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

3、一种相变材料气凝胶聚酯纤维的制备装置，所述制备装置包括上、下贯穿的制备筒，所述制备筒的内侧壁固定设置有多个向内竖向凸起的凸起条，所述制备筒的外侧壁设置有加热组件，所述制备筒的底部密封滑动设置有下密封板以及密封滑动在上部的上密封板，所述上密封板与下密封板之间连接有搅拌机构，所述下密封板的下侧设置有驱动搅拌组件转动的第一伺服电机，所述制备筒的上端设置有摆动组件以及与摆动组件连接带动下密封板在制备筒内侧密封升降滑动的传动组件。

4、作为本发明的进一步优化方案，所述搅拌机构包括活动设置在下密封板上侧中心的转动杆以及套设在转动杆上端且固定设置在上密封板下侧中心的轴承，所述转动杆的外侧壁开设有若干竖向设置的滑槽以及滑动设置在滑槽内侧的滑块，若干所述滑块的一侧均水平固定连接有水平搅拌杆，所述水平搅拌杆的上侧活动设置有搅拌组件，所述第一伺服电机的底部固定设置有升降底座以及固定设置在升降底座上侧且与转动杆转动连接的限位支架，所述下密封板的下侧固定设置有若干驱动限位支架升降的电动伸缩杆。

5、作为本发明的进一步优化方案，所述搅拌组件包括固定设置在水平搅拌杆中部上侧的连接底座以及转动设置在连接底座上侧的滑筒，所述滑筒的圆周等距设置有若干第一搅拌杆，所述滑筒的上端竖向滑动设置有自转杆，所述滑筒的内侧底部固定设置有与自转杆下端固定连接的弹簧，所述自转杆的上端圆周等距设置有若干第二搅拌杆，所述上密封板的下侧设置有在转动杆在转动时自动带动自转杆转动的齿轮组件。

6、作为本发明的进一步优化方案，所述齿轮组件包括固定套设在自转杆上端的齿轮，所述上密封板的下侧开设有环形槽以及固定设置在环形槽内侧且与齿轮啮合的齿环。

7、作为本发明的进一步优化方案，所述摆动组件包括固定设置在制备筒上端的顶板以及固定设置在顶板上侧的固定底座，所述固定底座的上端一侧转动设置有转盘，所述固定底座的一侧固定设置有驱动转盘转动的第二伺服电机，所述转盘的偏心位置固定设置有偏心杆以及转动套设在偏心杆上的连杆，所述连杆的下端转动设置有驱动传动组件上、下往复运动的连接座，所述制备筒的底部圆周设置有环形收集箱。

8、作为本发明的进一步优化方案，所述传动组件包括固定套设在连接座两侧的横向传动杆以及转动设置在横向传动杆两端的第一竖向传动杆，两个所述第一竖向传动杆的下端均螺纹套接有螺纹套筒，两个所述螺纹套筒的下端均螺纹套接有第二竖向传动杆，两个所述第二竖向传动杆的下端共同转动设置有在制备筒下端升降运动的升降板，所述升降板的上侧固定设置有若干与下密封板下表面固定连接的连接杆。

9、作为本发明的进一步优化方案，所述加热组件包括固定套设在制备筒外侧壁的防护筒以及设置在防护筒内侧的若干加热管，所述防护筒的外侧设置有与若干加热管电性连接的控制面板，所述制备筒的前侧设置有观察窗以及固定设置在制备筒前、后侧的支撑底座。

10、作为本发明的进一步优化方案，所述下密封板的上表面固定设置有圆锥筒，所述水平搅拌杆的下侧固定设置有与圆锥筒圆锥面贴合的刮板，所述上密封板的上侧设置有进料管、排气管、乙醇管与试剂管，所述进料管、排气管、乙醇管与试剂管上均设置有电磁阀，所述上密封板的下侧设置有ph计以及与ph计电性连接的导线。

11、一种相变材料气凝胶聚酯纤维的制备方法，包括如下步骤：

12、s1：采用界面缩聚法，制得相变微胶囊；

13、上述界面缩聚法为：首先将正十六烷和硅酸四乙酯质量比为10:1-9通过进料管倒入制备筒中，然后通过第一伺服电机带动转动杆转动，使得转动杆上的水平搅拌杆以及滑筒绕着转动杆转动，进行混合搅拌；接着通过试剂管在混合溶液中滴入0.5wt％peo-ppo-peo表面活性剂，形成水包油乳液，乳液的粒径为1.290-2.280μm，通过加热组件使得制备筒内侧的温度维持在60-70℃；然后通过试剂管加入1.0mo l/lhcl溶液，调控ph值，ph值为3.5-6.0；最后通过乙醇管在混合乳液加入30wt％乙醇水溶液对产物进行洗涤，干燥制得相变微胶囊，相变微胶囊粒径为1.691-2.280μm；

14、s2：将相变微胶囊与气凝胶微球混合，得到混合粉体；

15、上述相变微胶囊1-20质量份，气凝胶微球10-60质量份，所述气凝胶微球采用二氧化硅气凝胶微球，二氧化硅气凝胶微球的平均粒径为20-80nm、孔隙率80％-95％、比表面积200-900m2/g、表观密度0.2-0.8g/cm3和含水率小于100ppm；

16、s3：将步骤s2中的混合粉体与第一聚酯粉体混合均匀，得到混合粉体；

17、上述混合粉体5-40质量份，第一聚酯粉体60-90质量份；

18、s4：将步骤s3中的混合粉体与第二聚酯粉体充分混合后加入螺杆挤出机中挤出，冷却切粒，得到含有相变材料气凝胶的聚酯纤维母粒；

19、上述混合粉体10-50质量份，第二聚酯粉体50-80质量份；

20、s5：将步骤s4中的聚酯纤维母粒与第三聚酯粉体充分混合后，在熔融纺丝机进行纺丝；

21、上述聚酯纤维母粒10-50质量份，第三聚酯粉体50-90质量份，第一聚酯粉体、第二聚酯粉体与第三聚酯粉体的平均粒径均小于20μm，含水率小于100ppm。

22、本发明的有益效果在于：

23、1、本发明中，通过将相变微胶囊引入纺织纤维中，可以实现对温度的调节和控制，提高聚酯纤维的保温性能，相变材料气凝胶聚酯纤维结合了相变材料的热调控能力和气凝胶的优异隔热性能，实现了良好的热舒适性，选用气凝胶微球作为改性填料，其粒径与形状可控，可多级混合，提高纺丝质量，制备的复合相变材料气凝胶聚酯纤维可用于纺织面料、填充物等多个领域的使用，提升保温性能，拓宽气凝胶在纺织领域的大范围应用。

24、2、本发明中，通过设置在制备筒内侧壁的凸起条，可以增大制备筒与乳液的接触面积，进而提高烘干面积，使得乳液的烘干效率提高，进而提高相变微胶囊的制备效率，并且通过下密封板上、下往复运动，就可以使得下密封板上侧的乳液连续黏附在凸起条上，使得乳液烘干效率进一步提高，并且在乳液黏附在凸起条上的过程中，还可以通过第一伺服电机带动转动杆转动，使得转动杆上的水平搅拌杆、第一搅拌杆与第二搅拌杆将乳液进行混合搅拌，提高混合的均匀性，使得后续制备的纤维更加均匀，并且通过齿环与齿轮，可以在水平搅拌杆带动其上侧的自转杆公转的同时还可以自转，使得第一搅拌杆与第二搅拌杆在公转的同时还可以自转，进而提高乳液的搅拌效果，使得乳液烘干的更快，使得制备的相变微胶囊更加均匀，便于提高后续聚酯纤维的保温性能。

25、3、本发明中，通过电动伸缩杆可以带动第一伺服电机以及转动杆下降，带动转动杆上端的上密封板在制备筒的内侧下滑，由于上密封板与凸起条密封滑动，就可以在上密封板下滑的过程中将凸起条上干燥的固体层挤掉，使得固体层落入下密封板的上侧边缘，便于下一次下密封板将新的乳液推高，便于乳液黏附在新的凸起条上，对剩余的乳液进行烘干，提高烘干效率。