本發(fā)明涉及一種聚氨酯包覆相變微膠囊、調(diào)溫纖維及制備方法，屬于相變微膠囊及功能性纖維。

背景技術(shù)：

1、近些年來(lái)，相變材料憑借其可以通過(guò)相變化以潛熱的形式儲(chǔ)存或釋放大量的熱量的特性在太陽(yáng)能儲(chǔ)能利用、熱調(diào)節(jié)纖維、節(jié)能建筑材料、傳熱漿料等方面得到了廣泛的研究。相變材料具有成本低、化學(xué)穩(wěn)定性好等一些列優(yōu)點(diǎn)，然而，其缺點(diǎn)也同樣明顯，相變材料在反復(fù)相變過(guò)程中總是不可避免的出現(xiàn)泄露問(wèn)題。微囊化技術(shù)通過(guò)聚合物外殼包裹芯材形成微小顆粒從而防止相變材料的泄露。微囊包裹的相變材料則可以更均勻的分散在基材當(dāng)中，使相變材料即使發(fā)生相變變化也不會(huì)收到外界材料的影響，這一技術(shù)打破了相變材料在應(yīng)用領(lǐng)域使用的限制。

2、相變微膠囊主要是由芯材和殼材組成，芯材根據(jù)其相態(tài)變化，可分為固-液、固-氣、液-氣和固-固四種形式的相變材料，其中固-液相變材料由于其相變體積變化不大、相變潛熱較高、化學(xué)穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛選用。而殼材種類繁多，大致上可分為天然高分子材料、合成高分子材料以及無(wú)機(jī)材料三類。需要注意的是，殼材作為包裹材料，不能使用在能溶解核材料的溶劑中，也不能溶解相變材料。且殼材應(yīng)具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性、耐熱性和穩(wěn)定性。此外，壁材不能與周?chē)h(huán)境發(fā)生反應(yīng)且應(yīng)具有防漏功能。最后殼材的選用要保證價(jià)格和成本低，來(lái)源豐富。

3、現(xiàn)階段將相變微膠囊應(yīng)用于纖維及服裝中多通過(guò)后處理的方式，在纖維或者布料表面涂覆一層相變微膠囊溶液。例如：中國(guó)專利申請(qǐng)cn111905662a中公開(kāi)了一種與織物纖維結(jié)合力強(qiáng)的相變微膠囊材料及制備方法和應(yīng)用，將棉纖維和腈綸纖維混合纖維浸泡在含有相變微膠囊的漿料中，并通過(guò)加熱和輥壓等工藝制備得到調(diào)溫織物。中國(guó)專利申請(qǐng)cn110438611a公開(kāi)了一種可進(jìn)行溫度調(diào)控的紗線及其制備工藝，將圣麻纖維、蜂窩纖維、棉纖維置于相變微膠囊溶液中進(jìn)行浸泡；將浸泡完成的纖維進(jìn)置于潔凈干燥的烘干裝置內(nèi)進(jìn)行烘干處理，然后纖維經(jīng)混紡工藝加工制備成紗線，從而制備出了一種具有溫度調(diào)控功能的紡織紗線。但是這些方法會(huì)導(dǎo)致獲得的調(diào)溫纖維或面料容易產(chǎn)生材料泄露的問(wèn)題，且耐水洗性較差，從而導(dǎo)致智能調(diào)溫纖維未被廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種聚氨酯包覆相變微膠囊、調(diào)溫纖維及制備方法，相變微膠囊的殼材為交聯(lián)結(jié)構(gòu)，克服了傳統(tǒng)線性聚氨酯熱穩(wěn)定性差和結(jié)構(gòu)致密性差的缺點(diǎn)，且通過(guò)將聚氨酯包覆相變微膠囊混入氨綸及tpu原液中經(jīng)紡絲獲得的調(diào)溫纖維，具有分布均勻、耐水洗性優(yōu)異及纖維手感好的優(yōu)點(diǎn)，可大大提升調(diào)溫纖維的調(diào)溫性能及使用壽命。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：一種聚氨酯包覆相變微膠囊的制備方法，所述制備方法為：

3、s1、將芯材、二異氰酸酯及擴(kuò)鏈劑混合成為油相a；在蒸餾水中加入交聯(lián)劑混合得水溶液b；將乳化劑溶解于蒸餾水中得到乳化劑溶液c；所述二異氰酸酯與所述交聯(lián)劑的質(zhì)量比為1：（0.3-1）；

4、s2、將所述油相a加入到乳化劑溶液c中，均質(zhì)處理，形成水包油乳液d；將水溶液b加入到乳液d中，在加熱及攪拌條件下，制備出相變微膠囊乳液；

5、s3、將所述相變微膠囊乳液中加入去離子水洗滌，然后干燥得到聚氨酯包覆相變微膠囊。

6、進(jìn)一步的，步驟s1中，所述芯材為正十六烷、正十八烷、相變石蠟、硬脂酸丁酯中的至少一種；

7、所述乳化劑為苯乙烯-馬來(lái)酸酐共聚物鈉鹽、聚乙烯醇、十二烷基硫酸鈉中的至少一種。

8、進(jìn)一步的，步驟s1中，所述二異氰酸酯為異氟爾酮二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯中的至少一種；

9、所述擴(kuò)鏈劑為聚天門(mén)冬氨酸酯樹(shù)脂f420、聚天門(mén)冬氨酸酯樹(shù)脂f2850、二乙烯三胺（deta）、四乙基戊二胺（tepa）中的至少一種。

10、進(jìn)一步的，步驟s1中，所述交聯(lián)劑為季戊四醇、三羥甲基丙烷、三乙醇胺中的至少一種。

11、進(jìn)一步的，所述二異氰酸酯與擴(kuò)鏈劑的質(zhì)量比為（3:1）~（1:3），所述聚氨酯包覆相變微膠囊的核殼比為（0.8-3）：1，所述乳化劑溶液c中乳化劑的質(zhì)量濃度為1wt%-3wt%。

12、進(jìn)一步的，步驟s2中，將所述油相a加入到乳化劑溶液c中，在5000rpm-10000rpm的轉(zhuǎn)速下均質(zhì)3-10min，形成水包油乳液d；將水溶液b加入到乳液d中，在40-90℃溫度條件下，在200rpm-500rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌反應(yīng)4-7h，制備出相變微膠囊乳液。

13、本發(fā)明還公開(kāi)了一種聚氨酯包覆相變微膠囊，所述聚氨酯包覆相變微膠囊為本發(fā)明所述制備方法制得。

14、本發(fā)明還公開(kāi)了一種調(diào)溫纖維的制備方法，所述制備方法為：

15、將本發(fā)明所述聚氨酯包覆相變微膠囊混入到氨綸原液，經(jīng)干法紡絲工藝得到所述調(diào)溫纖維；或者將本發(fā)明所述聚氨酯包覆相變微膠囊混入到tpu熔體中經(jīng)造粒、熔融紡絲工藝得到所述調(diào)溫纖維。

16、進(jìn)一步的，所述聚氨酯包覆相變微膠囊的加入量為所述氨綸原液或所述tpu熔體質(zhì)量的1%-2%；

17、所述干法紡絲工藝中的紡絲溫度為180-230℃；所述熔融紡絲工藝的紡絲溫度為200-220℃。

18、本發(fā)明還公開(kāi)了一種調(diào)溫纖維，所述調(diào)溫纖維為根據(jù)本發(fā)明所述制備方法制得。

19、本發(fā)明的有益效果是：

20、本發(fā)明所述聚氨酯包覆相變微膠囊以交聯(lián)聚氨酯為殼材，其交聯(lián)結(jié)構(gòu)大大提高了相變微膠囊的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)致密性，克服了傳統(tǒng)線性聚氨酯熱穩(wěn)定性差和結(jié)構(gòu)致密性差的缺點(diǎn)，本發(fā)明所述相變微膠囊具有優(yōu)異的機(jī)械性能、耐溶劑性、耐候性及生物相容性等。

21、本發(fā)明通過(guò)將聚氨酯包覆相變微膠囊混入氨綸及tpu原液中經(jīng)紡絲獲得的調(diào)溫纖維，具有分布均勻、耐水洗性優(yōu)異及纖維手感好、調(diào)溫性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，且微膠囊的聚氨酯殼材的材料性質(zhì)與纖維具有較好的相容性，可大大提高結(jié)合牢度。兩者共同作用，解決了相變微膠囊熱穩(wěn)定性和架構(gòu)致密性差的缺點(diǎn)，并提高了相變微膠囊與氨綸及tpu纖維的生物相容性和結(jié)合強(qiáng)度。

技術(shù)特征：

1.一種聚氨酯包覆相變微膠囊的制備方法，其特征在于，所述制備方法為：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種聚氨酯包覆相變微膠囊的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述芯材為正十六烷、正十八烷、相變石蠟、硬脂酸丁酯中的至少一種；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種聚氨酯包覆相變微膠囊的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述二異氰酸酯為異氟爾酮二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯中的至少一種；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種聚氨酯包覆相變微膠囊的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述交聯(lián)劑為季戊四醇、三羥甲基丙烷、三乙醇胺中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種聚氨酯包覆相變微膠囊的制備方法，其特征在于，所述二異氰酸酯與擴(kuò)鏈劑的質(zhì)量比為（3:1）~（1:3），所述聚氨酯包覆相變微膠囊的核殼比為（0.8-3）：1，所述乳化劑溶液c中乳化劑的質(zhì)量濃度為1wt%-3wt%。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種聚氨酯包覆相變微膠囊的制備方法，其特征在于，步驟s2中，將所述油相a加入到乳化劑溶液c中，在5000rpm-10000rpm的轉(zhuǎn)速下均質(zhì)3-10min，形成水包油乳液d；將水溶液b加入到乳液d中，在40-90℃溫度條件下，在200rpm-500rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌反應(yīng)4-7h，制備出相變微膠囊乳液。

7.一種聚氨酯包覆相變微膠囊，其特征在于，所述聚氨酯包覆相變微膠囊為按照權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述制備方法制得。

8.一種調(diào)溫纖維的制備方法，其特征在于，所述制備方法為：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種調(diào)溫纖維的制備方法，其特征在于，所述聚氨酯包覆相變微膠囊的加入量為所述氨綸原液或所述tpu熔體質(zhì)量的1%-2%；

10.一種調(diào)溫纖維，其特征在于，所述調(diào)溫纖維為根據(jù)權(quán)利要求8或9所述制備方法制得。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及相變微膠囊及功能性纖維技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚氨酯包覆相變微膠囊、調(diào)溫纖維及制備方法，所述聚氨酯包覆相變微膠囊以相變材料為芯材，以交聯(lián)聚氨酯為殼材，調(diào)溫纖維是將相變微膠囊混入氨綸原液或者TPU溶液中通過(guò)紡絲獲得。所述相變微膠囊以交聯(lián)聚氨酯為殼材，克服了傳統(tǒng)線性聚氨酯熱穩(wěn)定性差和結(jié)構(gòu)致密性差的缺點(diǎn)，且制備出的相變微膠囊具有優(yōu)異的機(jī)械性能、耐溶劑性、耐候性及生物相容性等。所述調(diào)溫纖維具有耐水洗性優(yōu)異及纖維手感好的優(yōu)點(diǎn)，且微膠囊的聚氨酯殼材的材料性質(zhì)與纖維具有較好的相容性，可大大提高結(jié)合牢度，解決了相變微膠囊熱穩(wěn)定性和架構(gòu)致密性差的缺點(diǎn)，并提高了相變微膠囊與纖維的生物相容性和結(jié)合強(qiáng)度。

技術(shù)研發(fā)人員：董亞潔,董順妮,江明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：煙臺(tái)泰和新材高分子新材料研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19