一种储能纤维的制备方法与流程

文档序号:17639077发布日期:2019-05-11 00:33阅读:391来源:国知局
本发明涉及纺织领域,具体涉及一种储能纤维的制备方法。
背景技术
:随着工业文明的高速发展和人口的持续增加,人类对能源的需求激增,传统的能源已不能满足人类社会的发展。开发新的能源、提高已有能源利用率是解决能源危机的关键。储能材料,尤其是相变材料,可以较好的提高太阳能、海洋能等新能源的利用率,具有可观的发展前景。目前研究较多的相变材料主要是石蜡、脂肪酸和多元醇等,它们是从石油中提取的物质,使用它们意味着间接的使用化石燃料,不利于环保和可持续发展。相变纤维是利用物质相变过程中释放或吸收潜热、温度保持不变的特性开发出来的一种蓄热调温功能纤维。将其应用于纺织品中,可以吸收热量储存在纺织品内部,或放出纺织品中储存的热量,形成自己的相对独立的微气候,从而实现稳定调节功能。技术实现要素:要解决的技术问题:本发明的目的是提供一种储能纤维的制备方法,制得得到的储能纤维具有较好的调温效果。技术方案:一种储能纤维的制备方法,包括以下步骤:s1、将纳米ps分散液加入至乙醇中,搅拌均匀后,加入正硅酸乙酯和氨水,继续搅拌,反应完全后静置过滤,干燥,得到ps/sio2复合材料,最后将复合材料高温煅烧,去除ps,得到sio2空心纳米球;s2、将石蜡置于水浴中溶解后,加入步骤s1制备得到的sio2空心纳米球,不断搅拌,在恒温水浴下反应,得到负载石蜡的sio2纳米球;s3、将负载石蜡的sio2纳米球表面用甲苯处理,除去sio2纳米球表面的石蜡,然后用乙醇洗去sio2纳米球表面残留的甲苯,得到复合相变颗粒;s4、将复合相变颗粒用γ-mps处理,得到γ-mps改性的复合相变颗粒;s5、将复合相变颗粒和pet切片烘干后,按质量比共混得到的共混母粒,然后将共混母粒在纺丝机上纺制成复合相变纤维。进一步的,所述ps分散液的制备方法为配置浓度为1-2%聚乙烯吡咯烷酮水溶液,然后加入溶液质量10%的苯乙烯,在无氧环境下升温至至60-70℃,加入溶液质量0.2-0.3%的偶氮二异丁基脒盐酸盐,继续反应,得到纳米ps分散液,将纳米ps分散液用纤维素透析膜透析后,控制纳米ps分散液固含量为7-11%。进一步的,所述步骤s1中将3-5ml纳米ps分散液加入中30-50ml的乙醇中,搅拌均匀后,加入2-4ml正硅酸乙酯和4-5ml氨水,继续搅拌,反应完全后静置过滤,干燥,得到ps/sio2复合材料。进一步的,所述步骤s2中石蜡的相变温度为25-28℃。进一步的,所述步骤s2中水浴的温度为40-50℃,在恒温水浴下反应的时间为2-4h。进一步的,所述步骤s5中所述复合相变颗粒与pet质量比为1:10-15。进一步的,所述步骤s5中所述纺丝工艺参数为纺丝温度170-200℃,纺丝速度1000-1600m/min。有益效果:本发明的储能纤维的具有以下优点:通过制备sio2空心纳米球后,将相变材料负载至空心纳米球中,而由由于sio2空心纳米球在pet中不容易分散,因此通过γ-mps处理复合相变颗粒,然后和pet进行共混,这样得到纤维在同时具备调温和良好的力学性能。具体实施方式实施例1一种储能纤维的制备方法,包括以下步骤:s1、将3ml纳米ps分散液加入中30ml的乙醇中,搅拌均匀后,加入4ml正硅酸乙酯和4ml氨水,继续搅拌,反应完全后静置过滤,干燥,得到ps/sio2复合材料,最后将复合材料高温煅烧,去除ps,得到sio2空心纳米球;s2、将相变温度为25℃石蜡置于温度为40℃水浴中溶解后,加入步骤s1制备得到的sio2空心纳米球,不断搅拌,在恒温水浴下反应2h,得到负载石蜡的sio2纳米球;s3、将负载石蜡的sio2纳米球表面用甲苯处理,除去sio2纳米球表面的石蜡,然后用乙醇洗去sio2纳米球表面残留的甲苯,得到复合相变颗粒;s4、将复合相变颗粒用γ-mps处理,得到γ-mps改性的复合相变颗粒;s5、将复合相变颗粒和pet切片烘干后,按质量比1:10共混得到的共混母粒,然后将共混母粒在纺丝机上,纺丝温度170℃,纺丝速度1600m/min,纺制成复合相变纤维;其中步骤s1中ps分散液的制备方法为配置浓度为1%聚乙烯吡咯烷酮水溶液,然后加入溶液质量10%的苯乙烯,在无氧环境下升温至至60℃,加入溶液质量0.2%的偶氮二异丁基脒盐酸盐,继续反应,得到纳米ps分散液,将纳米ps分散液用纤维素透析膜透析后,控制纳米ps分散液固含量为7%。实施例2一种储能纤维的制备方法,包括以下步骤:s1、将5ml纳米ps分散液加入中50ml的乙醇中,搅拌均匀后,加入2ml正硅酸乙酯和5ml氨水,继续搅拌,反应完全后静置过滤,干燥,得到ps/sio2复合材料,最后将复合材料高温煅烧,去除ps,得到sio2空心纳米球;s2、将相变温度为28℃石蜡置于温度为50℃水浴中溶解后,加入步骤s1制备得到的sio2空心纳米球,不断搅拌,在恒温水浴下反应4h,得到负载石蜡的sio2纳米球;s3、将负载石蜡的sio2纳米球表面用甲苯处理,除去sio2纳米球表面的石蜡,然后用乙醇洗去sio2纳米球表面残留的甲苯,得到复合相变颗粒;s4、将复合相变颗粒用γ-mps处理,得到γ-mps改性的复合相变颗粒;s5、将复合相变颗粒和pet切片烘干后,按质量比1:15共混得到的共混母粒,然后将共混母粒在纺丝机上,纺丝温度170℃,纺丝速度1600m/min,纺制成复合相变纤维;其中步骤s1中ps分散液的制备方法为配置浓度为2%聚乙烯吡咯烷酮水溶液,然后加入溶液质量10%的苯乙烯,在无氧环境下升温至至70℃,加入溶液质量0.3%的偶氮二异丁基脒盐酸盐,继续反应,得到纳米ps分散液,将纳米ps分散液用纤维素透析膜透析后,控制纳米ps分散液固含量为11%。实施例3一种储能纤维的制备方法,包括以下步骤:s1、将4ml纳米ps分散液加入中35ml的乙醇中,搅拌均匀后,加入3ml正硅酸乙酯和5ml氨水,继续搅拌,反应完全后静置过滤,干燥,得到ps/sio2复合材料,最后将复合材料高温煅烧,去除ps,得到sio2空心纳米球;s2、将相变温度为25℃石蜡置于温度为45℃水浴中溶解后,加入步骤s1制备得到的sio2空心纳米球,不断搅拌,在恒温水浴下反应2h,得到负载石蜡的sio2纳米球;s3、将负载石蜡的sio2纳米球表面用甲苯处理,除去sio2纳米球表面的石蜡,然后用乙醇洗去sio2纳米球表面残留的甲苯,得到复合相变颗粒;s4、将复合相变颗粒用γ-mps处理,得到γ-mps改性的复合相变颗粒;s5、将复合相变颗粒和pet切片烘干后,按质量比1:12共混得到的共混母粒,然后将共混母粒在纺丝机上,纺丝温度180℃,纺丝速度1200m/min,纺制成复合相变纤维;其中步骤s1中ps分散液的制备方法为配置浓度为1%聚乙烯吡咯烷酮水溶液,然后加入溶液质量10%的苯乙烯,在无氧环境下升温至至60℃,加入溶液质量0.3%的偶氮二异丁基脒盐酸盐,继续反应,得到纳米ps分散液,将纳米ps分散液用纤维素透析膜透析后,控制纳米ps分散液固含量为9%。实施例4一种储能纤维的制备方法,包括以下步骤:s1、将5ml纳米ps分散液加入中45ml的乙醇中,搅拌均匀后,加入4ml正硅酸乙酯和4ml氨水,继续搅拌,反应完全后静置过滤,干燥,得到ps/sio2复合材料,最后将复合材料高温煅烧,去除ps,得到sio2空心纳米球;s2、将相变温度为28℃石蜡置于温度为50℃水浴中溶解后,加入步骤s1制备得到的sio2空心纳米球,不断搅拌,在恒温水浴下反应3h,得到负载石蜡的sio2纳米球;s3、将负载石蜡的sio2纳米球表面用甲苯处理,除去sio2纳米球表面的石蜡,然后用乙醇洗去sio2纳米球表面残留的甲苯,得到复合相变颗粒;s4、将复合相变颗粒用γ-mps处理,得到γ-mps改性的复合相变颗粒;s5、将复合相变颗粒和pet切片烘干后,按质量比1:14共混得到的共混母粒,然后将共混母粒在纺丝机上,纺丝温度190℃,纺丝速度1500m/min,纺制成复合相变纤维;其中步骤s1中ps分散液的制备方法为配置浓度为2%聚乙烯吡咯烷酮水溶液,然后加入溶液质量10%的苯乙烯,在无氧环境下升温至至70℃,加入溶液质量0.2%的偶氮二异丁基脒盐酸盐,继续反应,得到纳米ps分散液,将纳米ps分散液用纤维素透析膜透析后,控制纳米ps分散液固含量为10%。实施例5一种储能纤维的制备方法,包括以下步骤:s1、将5ml纳米ps分散液加入中40ml的乙醇中,搅拌均匀后,加入3ml正硅酸乙酯和5ml氨水,继续搅拌,反应完全后静置过滤,干燥,得到ps/sio2复合材料,最后将复合材料高温煅烧,去除ps,得到sio2空心纳米球;s2、将相变温度为26℃石蜡置于温度为45℃水浴中溶解后,加入步骤s1制备得到的sio2空心纳米球,不断搅拌,在恒温水浴下反应3h,得到负载石蜡的sio2纳米球;s3、将负载石蜡的sio2纳米球表面用甲苯处理,除去sio2纳米球表面的石蜡,然后用乙醇洗去sio2纳米球表面残留的甲苯,得到复合相变颗粒;s4、将复合相变颗粒用γ-mps处理,得到γ-mps改性的复合相变颗粒;s5、将复合相变颗粒和pet切片烘干后,按质量比1:14共混得到的共混母粒,然后将共混母粒在纺丝机上,纺丝温度190℃,纺丝速度1400m/min,纺制成复合相变纤维;其中步骤s1中ps分散液的制备方法为配置浓度为1-2%聚乙烯吡咯烷酮水溶液,然后加入溶液质量10%的苯乙烯,在无氧环境下升温至至65℃,加入溶液质量0.3%的偶氮二异丁基脒盐酸盐,继续反应,得到纳米ps分散液,将纳米ps分散液用纤维素透析膜透析后,控制纳米ps分散液固含量为10%。对比例对比例为pet和sio2空心纳米球混纺的纤维,纳米球不负载石蜡。力学性能:采用单纤强力拉伸仪进行测试。拉伸速率20mm/min,夹具距离10mm,每个试样测量20次,取其平均值;热性能:利用差示扫描量热仪样品的热学性能进行研究。实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5对比例断裂强力(cn)343635333675断裂伸长率(%)5.55.75.45.55.69.7△hm(j/g)32.131.431.531.032.0110.2△hc(j/g)29.329.028.628.529.1108.4洗涤后△hm(j/g)29.828.029.429.029.5109.5当前第1页12
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