一种基于石墨烯改性调温纤维的功能面料及其制

本发明涉及面料制备，特别涉及一种基于石墨烯改性调温纤维的功能面料及其制备方法。背景技术：1、随着科技的进步以及市场要求的提高，新型功能化纤维得到不断的发展。同时世界各国在环保领域不遗余力，循环再用、节省资源已成为全世界的目标方向，功能类纺织品的开发也深入人心，人们对纺织品需求也越来越个性化、功能化、保健化。2、相变材料在相变过程中能吸收和释放大量的相变潜热,可广泛地应用于能量贮存和温度控制领域,近20年来在欧美国家得到了迅速的发展。根据相变方式分类,相变材料可分为固-固相变材料和固-液相变材料；而按物质属性,可分为无机盐相变材料、有机小分子相变材料和高分子相变材料。不同种相变材料分别具有各自的特点,但都存在一定的应用局限性。3、微胶囊相变材料的研究是将微胶囊技术应用到相变材料中而形成的新的研究领域。微胶囊相变材料从技术上克服了相变物质的应用局限性,提高了相变材料的使用效率,拓宽了相变材料的应用领域,具有广阔的应用前景。4、微胶囊技术是一种运用成膜材料将固体或液体包覆成具有核壳结构微粒的技术,所得微粒称为微胶囊。微胶囊的粒径通常在2μm～1000μm范围内,外壳的厚度在0.2μm～10μm范围内不等。微胶囊的外形多种多样,多为球形。微胶囊技术起源于20世纪50年代,并在以后的几十年间得到了迅猛的发展。目前微胶囊技术已广泛应用于化工、医药、轻工、农业等。5、现有添加微胶囊相变材料的功能面料调温效果并不尽如人意，且在多次洗涤后效果变差，甚至不起作用，因此有待改进。技术实现思路1、本发明的目的是提供一种基于石墨烯改性调温纤维的功能面料及其制备方法，调温功能更加优异且在多次洗涤后效果更加持久。2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：3、一种基于石墨烯改性调温纤维的功能面料，其特征在于，通过填充有相变材料的涤纶中空纤维织造而成，所述相变材料包括相变基材以及分布于相变基材内的相变微胶囊，所述相变微胶囊内添加改性立体构造石墨烯粉体材料。4、优选的，所述相变基材包括两组相同质量混合的多元醇类固-固相变材料，所述多元醇类固-固相变材料选自季戊四醇、新戊二醇、三羟甲基乙烷、二羟甲基丙醇、2-氨基-2-甲基-1,3丙二醇或三羟甲基氨基甲烷中的两种。5、一种基于石墨烯改性调温纤维的功能面料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：6、s1，取立体构造石墨烯粉体材料溶解于nmp溶液中，搅拌均匀后得到悬浮液，加入硅烷偶联剂后，在磁力搅拌器中搅拌，反复离心后通过去离子水与无水乙醇洗涤，在鼓风干燥箱内干燥后加入至去离子水中超声分散，形成改性立体构造石墨烯粉体材料分散液；7、s2，取苯乙烯-马来酸酐共聚物粉末以及氢氧化钠溶解于去离子水中，水浴加热并持续搅拌，直至溶液清澈透明，再使用柠檬酸调节乳液ph值，得到乳液；8、s3，取聚氨酯丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、丙烯酸、偶氮二异丁腈以及月桂醇混合后水浴加热后搅拌，得到油相；9、s4，取上述制备的改性立体构造石墨烯粉体材料分散液，乳液以及油相三者均匀混合，在恒温水浴条件下，采用超声辐照，通过乳化机进行乳化，得到水包油乳液，将水包油乳液水浴加热，同时通过恒温水浴磁力搅拌器搅拌，随后调高水浴温度，使相变微胶囊固化，最后自然冷却反应产物直至室温，采用去离子水和无水乙醇多次抽滤冲洗，再放入恒温干燥箱中至恒重，得到改性立体构造石墨烯复合相变微胶囊；10、s5，取两组相同质量混合的多元醇类固-固相变材料研磨后混合，加热至清亮的液体后冷却，再研磨成细粉，再加入等质量的改性立体构造石墨烯复合相变微胶囊，后续加入去离子水超声分散后配置成混合溶液；11、s6，取紧密平行排列的涤纶中空纤维一端浸入混合溶液中，另一端整齐的插入开口的橡胶管中，并将涤纶中空纤维与橡胶管的接口进行密封，橡胶管与真空泵连接，启动真空泵抽真空，在观察到涤纶中空纤维上端有液体出现即停止抽真空，将填充完成后的涤纶中空纤维进行冷冻，冷冻完成后在真空干燥器内进行干燥去除水分，即可得到石墨烯改性调温纤维；12、s7，再将石墨烯改性调温纤维混纺或者与其他织物交织从而获得基于石墨烯改性调温纤维的功能面料。13、优选的，所述s1中立体构造石墨烯粉体材料、硅烷偶联剂与nmp溶液的质量体积比为：1g：(0.2～0.3)g：1ml，所述硅烷偶联剂选自kh550、kh570或kh580中的一种，所述磁力搅拌器中搅拌过程中温度控制为100℃，所述改性立体构造石墨烯粉体材料分散液中改性立体构造石墨烯粉体材料质量占比为1～1.2％。14、优选的，所述s2中苯乙烯-马来酸酐共聚物粉末、氢氧化钠以及去离子水的质量比为1：(0.45～0.63)：(50～85)，所述水浴加热温度为90℃，加热时间为2～3h，柠檬酸调节ph值至5.4～5.7。15、优选的，所述s3中聚氨酯丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、丙烯酸、偶氮二异丁腈以及月桂醇的质量比为1：(0.3～0.4)：(0.2～0.3)：(0.1～0.2)：(1.2～1.5)，水浴加热温度30～45℃，搅拌15～20min。16、优选的，所述s4中三者均匀混合后在35～40℃恒温水浴条件下，超声辐照频率为40～45khz，乳化机的转速为5000～5500r/min，乳化时间为0.5～1h，后续水包油乳液的水浴温度为80～85℃，恒温水浴磁力搅拌器的转速为800～900r/min，搅拌时间为3～4h，随后调高水浴温度至90℃并保持1h。17、优选的，所述s5中混合的多元醇类固-固相变材料或改性立体构造石墨烯复合相变微胶囊与去离子水的质量比均为1:10。18、优选的，所述s6中填充完成后的涤纶中空纤维冷冻温度为-20～-15℃，冷冻时间为1～2h。19、综上所述，本发明具有以下有益效果：20、1.改性立体构造石墨烯粉体材料具有优异的导热性能，热导率可以达到5000w/(m·k)，通过石墨烯的引入，对相变微胶囊进行改性后，可以提高相变微胶囊的导热性能，从而优化了功能纤维对于环境温度感知的灵敏程度，更有利于及时对环境温度的双向调控功能的实现，确保人体热能不随外界环境温度的骤变而散失或增加，智能地为人体提供舒适的环境。21、2.本发明通过中空纤维填充技术将相变材料与相变微胶囊填充至涤纶中空纤维的内部，避免现有技术中附着在面料外部容易在洗涤后失去作用或者被洗去，同时相变材料与相变微胶囊的填充能够使得涤纶中空纤维同时获得较低的相变温度和较高的相变焓，并拓宽相变温度范围，以满足对温度的不同需要，更具有实际应用价值。技术特征：1.一种基于石墨烯改性调温纤维的功能面料，其特征在于，通过填充有相变材料的涤纶中空纤维织造而成，所述相变材料包括相变基材以及分布于相变基材内的相变微胶囊，所述相变微胶囊内添加改性立体构造石墨烯粉体材料。2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯改性调温纤维的功能面料，其特征在于：所述相变基材包括两组相同质量混合的多元醇类固-固相变材料，所述多元醇类固-固相变材料选自季戊四醇、新戊二醇、三羟甲基乙烷、二羟甲基丙醇、2-氨基-2-甲基-1,3丙二醇或三羟甲基氨基甲烷中的两种。3.一种基于石墨烯改性调温纤维的功能面料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：4.根据权利要求3所述的一种基于石墨烯改性调温纤维的功能面料的制备方法，其特征在于：所述s1中立体构造石墨烯粉体材料、硅烷偶联剂与nmp溶液的质量体积比为：1g：（0.2~0.3）g：1ml，所述硅烷偶联剂选自kh550、kh570或kh580中的一种，所述磁力搅拌器中搅拌过程中温度控制为100℃，所述改性立体构造石墨烯粉体材料分散液中改性立体构造石墨烯粉体材料质量占比为1~1.2%。5.根据权利要求3所述的一种基于石墨烯改性调温纤维的功能面料的制备方法，其特征在于：所述s2中苯乙烯-马来酸酐共聚物粉末、氢氧化钠以及去离子水的质量比为1：（0.45~0.63）：（50~85），所述水浴加热温度为90℃，加热时间为2~3h，柠檬酸调节ph值至5.4~5.7。6.根据权利要求3所述的一种基于石墨烯改性调温纤维的功能面料的制备方法，其特征在于：所述s3中聚氨酯丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、丙烯酸、偶氮二异丁腈以及月桂醇的质量比为1：（0.3~0.4）：（0.2~0.3）：（0.1~0.2）：（1.2~1.5），水浴加热温度30~45℃，搅拌15~20min。7. 根据权利要求3所述的一种基于石墨烯改性调温纤维的功能面料的制备方法，其特征在于：所述s4中三者均匀混合后在35~40℃恒温水浴条件下，超声辐照频率为40~45khz，乳化机的转速为5000~5500r/min，乳化时间为0.5~1h，后续水包油乳液的水浴温度为80~85℃，恒温水浴磁力搅拌器的转速为800~900 r/min，搅拌时间为3~4h，随后调高水浴温度至90℃并保持1h。8.根据权利要求3所述的一种基于石墨烯改性调温纤维的功能面料的制备方法，其特征在于：所述s5中混合的多元醇类固-固相变材料或改性立体构造石墨烯复合相变微胶囊与去离子水的质量比均为1:10。9.根据权利要求3所述的一种基于石墨烯改性调温纤维的功能面料的制备方法，其特征在于：所述s6中填充完成后的涤纶中空纤维冷冻温度为-20~-15℃，冷冻时间为1~2h。技术总结本发明公开了一种基于石墨烯改性调温纤维的功能面料及其制备方法，通过填充有相变材料的涤纶中空纤维织造而成，相变材料包括相变基材以及分布于相变基材内的相变微胶囊，相变微胶囊内添加改性立体构造石墨烯粉体材料。本发明的优点在于调温功能更加优异且在多次洗涤后效果更加持久。技术研发人员：刘华兵,孙春梅受保护的技术使用者：凯盛家纺股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/27