[發明專利]一種利用同軸靜電紡絲技術制備核殼結構的相變儲熱纖維膜的方法

在審

• 申請號: 201810298468.1
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108570766A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 徐剛;陸源;肖秀娣;郇昌夢;詹勇軍;程浩亮;蒲澤偉;萬溧
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所;西藏自治區能源研究示范中心
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728;D04H1/4382;D01D5/34;D01F8/18;D01F8/10
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 方燕;莫瑤江

本發明提供一種利用同軸靜電紡絲技術制備核殼結構的相變儲熱纖維膜的方法，包括如下步驟：(1)將相變材料加入到第一溶劑中攪拌至完全溶解，得到核層溶液；(2)將高分子材料加入到第二溶劑中攪拌至完全溶解，得到殼層溶液；(3)將步驟(1)得到的核層溶液和步驟(2)中得到的殼層溶液分別注入同軸靜電紡絲裝置的兩個溶液通道，調節同軸靜電紡絲參數進行靜電紡絲，得到核殼結構的相變儲熱纖維膜。本發明提出的相變儲熱纖維膜的制備方法簡單，設備和技術成熟，所用原料無毒無害、來源廣泛、生產成本低，相變儲熱纖維膜可用于節能建筑材料，相變儲熱系統以及功能性織物等領域，為相變儲熱材料的開發提供了新思路。

技術領域：

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種利用同軸靜電紡絲技術制備核殼結構的相變儲熱纖維膜的方法。

背景技術：

隨著人們環保意識的逐漸增強，進一步促進了儲能材料的發展。相變儲能材料因具有儲能密度大，溫度恒定，過程易控，可重復使用等優點，具有很大的發展潛力。近年來也成為了國內外能源利用方面的研究熱點。相變儲能材料可分為有機、無機以及混合相變儲能材料。無機材料包括水合鹽、金屬合金等；有機材料包括石蠟、羧酸、酯類以及多元醇等。

石蠟廣泛存在與自然界，常溫下大多為固態。石蠟無確定的分子式，通式為C_nH_2n+2，碳原子數越大，熔沸點越高。石蠟主要是由烷烴構成，屬于烴類的混合物，無固定的熔點。石蠟在外界溫度較高時能吸收外界熱量由固態變為液態，當外界溫度下降時石蠟又從液態變成固態，釋放能量，保持溫度的穩定。故石蠟是一種重要的有機相變儲能材料。

但是，由于石蠟高溫下呈液態，具有一定的流動性。容易泄露是目前石蠟相關材料遇到的最大的問題之一。目前研究中主要的解決方法主要包括：溶膠凝膠、微膠囊等方法將石蠟進行包覆。

發明內容：

本發明的目的是提供一種利用同軸靜電紡絲技術制備核殼結構的相變儲熱纖維膜的方法，本發明通過調節核層溶液和殼層溶液的質量濃度和推送速度將相變材料包裹在高分子纖維中，以獲得不同潛熱值的相變儲熱纖維膜，很好地解決了相變材料高溫相變后易泄露的問題。

本發明的第一個目的是提供了一種利用同軸靜電紡絲技術制備核殼結構的相變儲熱纖維膜的方法，包括如下步驟：

(1)將相變材料加入到第一溶劑中攪拌至完全溶解，得到核層溶液，所述的核層溶液中相變材料的質量濃度為10％～60％；

(2)將高分子材料加入到第二溶劑中攪拌至完全溶解，得到殼層溶液，所述的殼層溶液中高分子材料的質量濃度為6％～25％；

(3)將步驟(1)得到的核層溶液和步驟(2)中得到的殼層溶液分別注入同軸靜電紡絲裝置的兩個溶液通道，調節同軸靜電紡絲參數進行靜電紡絲，得到核殼結構的相變儲熱纖維膜，所述的靜電紡絲的條件為：紡絲電壓為5～30kV，接收距離為5～25cm，核層溶液的推送速度為0.1～5mL/h，殼層溶液的推送速度為0.2～5mL/h；

其中，所述的相變材料選自石蠟、正十四烷、正十六烷、正十八烷、正二十烷、正二十二烷、正二十四烷、正二十六烷、正二十八烷、正三十烷、豆油蠟、植物油和動物蠟中的一種。

同軸靜電紡絲是一種簡單可控的包裹石蠟的方法，它由兩個或多個溶液通道組成。兩個通道分別灌注石蠟和高分子溶液。溶液在高壓的條件下形成射流，經溶劑揮發固化沉積。靜電紡絲技術是近20年來發展起來的一種新型微納米纖維材料的制備技術。由于工藝流程簡單，工藝參數易調，制備的材料質量輕、直徑小、表面積大、網絡結構獨特，因此在能源、化工、生物等各個領域具有廣泛的應用的前景。