[發明專利]一種石墨烯微膠囊、智能調溫纖維及其制備方法

在審

• 申請號: 201810351130.8
• 申請日: 2018-04-18
• 公開（公告）號: CN108499497A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 張征標;許日鵬;王雙成;呂冬生;唐地源
• 申請（專利權）人: 濟南圣泉集團股份有限公司
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02;D01F1/10;D01F2/08;D01F6/54
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 舒暢

本發明提供了一種石墨烯微膠囊、智能調溫纖維及其制備方法。一種石墨烯微膠囊，由芯材和殼材組成，芯材為石墨烯材料，殼材為合成高分子或天然高分子材料；芯材的含量優選為15wt％～60wt％；其制備方法為：將石墨烯材料的水分散液和殼材原料混合、乳化，形成懸浮液；石墨烯的水分散液由去離子水、石墨烯和表面活性劑組成；殼材原料為：合成高分子的預聚物或天然高分子材料；向懸浮液中加入固化劑或引發劑，發生固化反應，過濾，干燥即得石墨烯微膠囊。本發明對石墨烯的微膠囊化，不僅提高了石墨烯在基材中的分散性和相容性，也提高了微膠囊的導熱和儲熱性能，優化了紡絲工藝，提升了石墨烯改性纖維表面的光滑性。

技術領域

本發明涉及材料技術領域，尤其是涉及一種石墨烯微膠囊、智能調溫纖維及其制備方法。

背景技術

智能蓄熱調溫纖維是將纖維制造技術與相變蓄熱材料技術相結合進而開發出來的一種新型功能性產品，俗稱空調纖維，具有雙向調溫作用。傳統的涼爽、保溫纖維在溫度調節作用上都是隔離式、被動地、無法自動調節控制，其本質仍然是普通的差別化纖維或普通纖維。智能調溫纖維具有智能調溫的效果，可以根據環境溫度的變化釋放和吸收熱量。含有相變材料的織物在溫度升高時，相變材料從固態變為液態，吸收熱量，從而降低體表溫度。相反，當環境溫度降低時，相變材料從液態變為固態，放出熱量，從而減少了人體向環境釋放的熱量，從而維持人體的正常溫度，可以使人體始終保持著一種舒適的狀態。智能調溫纖維材料可以是智能地、主動地控制周圍的溫度，并且可以在溫度振蕩的環境中反復循環使用，從而改變了傳統保溫纖維只具有單向溫度調節功能的不足。

專利申請CN106567253A公開了一種調溫蓄熱竹纖維及其制備方法，使用十二醇為芯材，聚甲基丙烯酸甲酯和相應改性劑為殼層制備相變納米微膠囊，采用浸漬法將微膠囊固定于竹纖維的表面。專利申請CN104562269A公開了一種蓄熱調溫腈綸基纖維的制備方法，使用水性相變材料微膠囊懸浮液、硫氰酸鈉水溶液和少量紡絲原液進行紡絲，但在配方的設計中沒有考慮熱傳導對調溫蓄熱纖維功能的影響，因而限制了纖維的應用。專利申請CN107022801A公開了一種蓄熱恒溫纖維的制備方法及其制備面料的方法，使用相變材料微膠囊和光熱轉換陶瓷微粉進行聚丙烯的熔融紡絲，并在面料的后處理中使用微膠囊，得到調溫蓄熱面料。專利申請CN103243406A提出了一種熔融紡絲法制備智能調溫纖維的方法，首先制備石墨烯、硫化銅和聚乙二醇的三元復合相變介質，然后將其與聚合物基質共混制備紡絲級切片，然后經熔融紡絲制備智能調溫纖維。

目前智能蓄熱調溫纖維的制備方法主要有：中空纖維浸漬法、熔融復合紡絲法、微膠囊法三種，其中中空纖維浸漬法存在纖維封端困難，相變物質易滲出或洗出而殘留在纖維表面；熔融復合紡絲法存在相變材料可紡性低，需加入增塑才能進行紡絲的問題；微膠囊復合紡絲法是目前制備相變纖維最常用的方法，在微膠囊的包覆下，相變材料與外界環境隔絕，保證了其在加工溫度下的穩定性，但是工藝復雜，纖維質量難以保證，調溫性能不穩定。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種石墨烯微膠囊，該微膠囊通過殼材將石墨烯隔離開，避免了石墨烯材料引入纖維團聚、分散不均勻導致纖維質量不穩定的問題，而且可以與相變微膠囊、纖維紡絲液通過濕法紡絲的方式制得智能調溫纖維，避免了中空纖維浸漬法、熔融復合紡絲法等工藝流程復雜的問題。

本發明的第二目的在于提供上述石墨烯微膠囊的制備方法，該制備方法利用乳液聚合的方式將石墨烯材料包裹在高分子殼材內，降低了石墨烯微膠囊與纖維紡絲液的混合難度。

本發明的第三目的在于提供一種智能調溫纖維，該智能調溫纖維集合了石墨烯微膠囊和相變微膠囊的雙重優點，具有較高的導熱系數以及穩定的儲熱調溫性能。

本發明的第四目的在于提供上述智能調溫纖維的制備方法，該制備方法采用了濕法紡絲的技術，不需要對石墨烯或相變微膠囊預先化學預處理，因此工藝流程簡單、生產效率高，質量監控難度更低。