儲(chǔ)能復(fù)合材料、儲(chǔ)能復(fù)合纖維及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及儲(chǔ)能復(fù)合材料技術(shù)，具體而言，涉及儲(chǔ)能復(fù)合材料、儲(chǔ)能復(fù)合纖維及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)合材料是由兩種或兩種以上物質(zhì)，或具有不同性質(zhì)的同一聚合物，經(jīng)復(fù)合加工法制成的復(fù)合材料，在復(fù)合截面上存在兩種或兩種以上不相混合的物質(zhì)。利用復(fù)合加工制造技術(shù)可以獲得兼有兩種物質(zhì)特性的材料，比如兼具成本經(jīng)濟(jì)和導(dǎo)電性能的三點(diǎn)式復(fù)合材料、皮芯型抗靜電材料，利用兩種聚合物結(jié)晶收縮率不同制備具有自卷曲性能的并列式復(fù)合材料，采用兩種產(chǎn)生不同電荷的聚合物制備自消除靜電的橘瓣型復(fù)合材料。
[0003]已有專利中公開相變復(fù)合材料制備方法，如CN102605463A公開了一種制備脂肪酸/聚合物定形相變超細(xì)復(fù)合材料的制備方法；CN101353827A公開了一種多級(jí)相變復(fù)合材料；CN101845676A公開了一種具有相變儲(chǔ)能性質(zhì)和熱致變色性質(zhì)的多功能纖維及其制備方法，但其均采用靜電紡絲技術(shù)，該技術(shù)生產(chǎn)效率低，纖維直徑波動(dòng)范圍大，纖維及其織物儲(chǔ)能效率不均勻，使用過程中容易引起溫度及其他性能不均勻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種儲(chǔ)能復(fù)合材料、儲(chǔ)能復(fù)合纖維及其制備方法，以解決直徑不可控，儲(chǔ)能效率不均勻的問題。
[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種儲(chǔ)能復(fù)合材料，原料包括:以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，0-70份的聚乙二醇、紡絲級(jí)聚丙烯、納米二氧化鈦；所述聚乙二醇和部分納米二氧化鈦構(gòu)成復(fù)合材料一，所述紡絲級(jí)聚丙稀和另一部分納米二氧化鈦構(gòu)成復(fù)合材料二，所述復(fù)合材料一和所述復(fù)合材料二的質(zhì)量比為(45-70): (55-30)。
[0006]在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，所述聚乙二醇的分子量為600-6000。
[0007]在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，所述的紡絲級(jí)聚丙烯的熔融指數(shù)為20_40g/10min。
[0008]本發(fā)明還提供了一種儲(chǔ)能復(fù)合纖維，將上述的儲(chǔ)能復(fù)合材料通過熔融皮芯復(fù)合紡絲制備。
[0009]在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，所述的儲(chǔ)能復(fù)合纖維直徑為30 μ強(qiáng)度為2_5cN/dtex，在0-60°C的儲(chǔ)能熱晗為25-90J/g。
[0010]本發(fā)明另一方面還提供了一種上述儲(chǔ)能復(fù)合纖維的制備方法，其包括:
[0011]稱取原料，所述原料包括:聚乙二醇、紡絲級(jí)聚丙烯、納米二氧化鈦
[0012]將納米二氧化鈦加入到熔融的聚乙二醇中研磨混合得到二氧化鈦乙二醇懸浮液；
[0013]將所述二氧化鈦乙二醇懸浮液移入相變材料儲(chǔ)罐，由輸送管道輸送至計(jì)量栗，并由所述計(jì)量栗定量輸送至噴絲組件；
[0014]紡絲級(jí)聚丙烯與納米二氧化鈦通過高速攪拌器混合后移入螺桿擠出機(jī)輸送至計(jì)量栗，并由計(jì)量栗定量輸送至所述噴絲組件；
[0015]在140-190°C的溫度下進(jìn)行紡絲，自所述噴絲組件中獲得儲(chǔ)能復(fù)合材料原絲；
[0016]對(duì)所述儲(chǔ)能復(fù)合材料原絲進(jìn)行牽伸得到儲(chǔ)能復(fù)合纖維。
[0017]在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，在所述將納米二氧化鈦加入到熔融的聚乙二醇中研磨混合得到二氧化鈦乙二醇懸浮液中，所述研磨的溫度為60_80°C。
[0018]在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，在將納米二氧化鈦加入到熔融的聚乙二醇中研磨混合得到二氧化鈦乙二醇懸浮液中，所述納米二氧化鈦在所述聚乙二醇中的質(zhì)量含量為0-1 %。
[0019]在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，在所述紡絲級(jí)聚丙烯與二氧化鈦通過高速攪拌器混合后移入螺桿擠出機(jī)輸送至計(jì)量栗中，所述納米二氧化鈦在所述聚丙烯中的質(zhì)量含量為0-1%。
[0020]在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，在對(duì)所述儲(chǔ)能復(fù)合材料原絲進(jìn)行牽伸得到儲(chǔ)能復(fù)合纖維中，牽伸的溫度為40-70°C，牽伸的倍數(shù)為0-6倍。
[0021]在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，對(duì)所述儲(chǔ)能復(fù)合材料原絲進(jìn)行牽伸得到儲(chǔ)能復(fù)合纖維后，所述制備方法還包括:在160-180°C下，對(duì)所述儲(chǔ)能復(fù)合纖維進(jìn)行熱壓切斷。
[0022]本發(fā)明實(shí)施例提供的儲(chǔ)能復(fù)合材料、儲(chǔ)能復(fù)合纖維及其制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，選取聚乙二醇600-6000為相變材料，紡絲級(jí)聚丙烯為皮層材料，納米二氧化鈦為成核促進(jìn)劑，納米二氧化鈦增加聚乙二醇的凝固速度，納米二氧化鈦又增加聚丙烯的導(dǎo)熱率。選擇合適的復(fù)合比例來控制復(fù)合材料的儲(chǔ)能量，在一定的紡絲溫度下，通過熔融皮芯復(fù)合紡絲法開發(fā)出儲(chǔ)能復(fù)合材料。本發(fā)明的制備方法材料的直徑、相變材料復(fù)合比例和相變材料的泄露均可控，生產(chǎn)效率高，成本低，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的復(fù)合材料熱焓含量分析圖；
[0024]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2制備得到的復(fù)合材料熱焓含量分析圖；
[0025]圖3為本發(fā)明實(shí)施例3制備得到的復(fù)合材料熱焓含量分析圖；
[0026]圖4為本發(fā)明實(shí)施例4制備得到的復(fù)合材料熱焓含量分析圖；
[0027]圖5為本發(fā)明實(shí)施例5制備得到的復(fù)合材料熱焓含量分析圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面通過具體的實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0029]考慮到現(xiàn)有儲(chǔ)能復(fù)合纖維制備方法復(fù)雜，效率低，復(fù)合纖維直徑難控制，儲(chǔ)能效果差的問題，本實(shí)施例提供一種儲(chǔ)能復(fù)合材料、儲(chǔ)能復(fù)合纖維及其制備方法。
[0030]—種儲(chǔ)能復(fù)合材料，其原料包括:以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，0-70份的聚乙二醇、紡絲級(jí)聚丙稀、納米二氧化鈦；所述聚乙二醇和部分納米二氧化鈦構(gòu)成復(fù)合材料一，所述紡絲級(jí)聚丙稀和另一部分納米二氧化鈦構(gòu)成復(fù)合材料二，所述復(fù)合材料一和所述復(fù)合材料二的質(zhì)量比為(45-70):(55-30)。
[0031]該儲(chǔ)能復(fù)合材料采用熔融皮芯復(fù)合紡絲技術(shù)進(jìn)行紡絲則得到儲(chǔ)能復(fù)合纖維。
[0032]該儲(chǔ)能復(fù)合纖維的具體制備方法包括:
[0033]稱取原料，原料包括:聚乙二醇、紡絲級(jí)聚丙烯、納米二氧化鈦；
[0034]將納米二氧化鈦加入到熔融的聚乙二醇中研磨混合得到二氧化鈦乙二醇懸浮液；
[0035]將二氧化鈦乙二醇懸浮液移入相變材料儲(chǔ)罐，由輸送管道輸送至計(jì)量栗，并由計(jì)量栗定量輸送至噴絲組件；
[0036]紡絲級(jí)聚丙烯與二氧化鈦通過高速攪拌器混合后移入螺桿擠出機(jī)輸送至計(jì)量栗，并由計(jì)量栗定量輸送至噴絲組件；
[0037]在140-190°C的溫度下進(jìn)行紡絲，自噴絲組件中獲得儲(chǔ)能復(fù)合材料原絲；
[0038]對(duì)儲(chǔ)能復(fù)合材料原絲進(jìn)行牽伸得到儲(chǔ)能復(fù)合纖維。
[0039]聚乙二醇無毒、無刺激性，分解物對(duì)環(huán)境無害，具有優(yōu)良的潤滑性、保濕性、抗靜電劑及柔軟劑等，在化妝品、制藥、化纖及食品加工等行業(yè)中均有著極為廣泛的應(yīng)用，其分解溫度大于180°C，在150°C以下染整及蒸汽熨燙穩(wěn)定，少量泄漏對(duì)人體及環(huán)境均無危害。分子量為0-6000的聚乙二醇熔點(diǎn)在0-60°C，可用作相變儲(chǔ)能材料用于醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、建筑節(jié)能和服裝領(lǐng)域。聚丙烯是一種通用熱塑性樹脂，密度小，結(jié)晶度高，結(jié)構(gòu)規(guī)整，具有優(yōu)良的力學(xué)性能；抗彎曲疲勞性好，俗稱百折膠。耐熱120°C以上、耐腐蝕，制品可用沸水及蒸汽消毒是其突出優(yōu)點(diǎn)。聚丙烯除甲苯和二甲苯以外，對(duì)其它各種化學(xué)試劑都比較穩(wěn)定。
[0040]聚乙二醇作為相變材料，熱分解溫度為190°C，較低，與聚酯和聚酰胺等成纖聚合物紡絲時(shí)因溫度較高和管道中停留時(shí)間過長而發(fā)生降解，使其無法進(jìn)行紡絲。聚丙烯熔融狀態(tài)下初始凝固溫度為130°C，將其與聚乙二醇進(jìn)行復(fù)合紡絲可減少聚乙二醇的降解，可以提高復(fù)合材料的儲(chǔ)能效率。聚丙烯與聚乙二醇復(fù)合材料，可應(yīng)用于生物醫(yī)用材料、羽絨服填充物、紡織材料等方面的應(yīng)用，推動(dòng)節(jié)能材料的開發(fā)和相關(guān)領(lǐng)域的科技進(jìn)步。
[0041]本案發(fā)明人通過研究，選取聚乙二醇600-6000為相變材料，紡絲級(jí)聚丙烯為皮層材料，納米二氧化鈦為成核促進(jìn)劑，選擇合適的復(fù)合比例和紡絲溫度，通過皮芯復(fù)合紡絲法開發(fā)出儲(chǔ)能復(fù)合材料。本發(fā)明的制備方法材料的直徑、相變材料復(fù)合比例和相變材料的泄露均可控，生產(chǎn)效率高，成本低，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0042]實(shí)施例1
[0043]將納米二氧化鈦加入熔融的聚乙二醇600，在60°C混合均勻得到聚乙二醇600濃度為99%的懸浮液。將得到的懸浮液加入相變材料儲(chǔ)罐，由輸送管道輸送至計(jì)量栗，并由計(jì)量栗定量輸送至噴絲組件。將熔融指數(shù)為35(230°C，2.16Kg)的紡絲級(jí)聚丙烯加入螺桿擠出機(jī)輸送至計(jì)量栗，并由計(jì)量栗輸送至噴絲組件。懸浮液與聚丙烯復(fù)合質(zhì)量比為45/55，在170°C紡絲以120m/min卷繞得到儲(chǔ)能復(fù)合材料原絲，并將其于45°C牽伸6倍得到儲(chǔ)能復(fù)合材料成品絲。復(fù)合材料直徑為30 μ m，強(qiáng)度為2.7cN/dtex,斷裂伸長率為20.7%，相變溫度為-0.45°C和