[發明專利]一種聚乙二醇-聚己內酯相變纖維及其制備方法

有效

• 申請號: 202010058672.3
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111254519B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 張愛英;楊家樂;王翔;馮增國
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: D01F8/14
• 分類號: D01F8/14;D01F8/16;C09K5/06;D01D5/34;D01D5/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 張潔;周蜜

本發明涉及一種聚乙二醇?聚己內酯相變纖維及其制備方法，屬于相變納米纖維材料領域。所述纖維為核殼結構，聚乙二醇為核層，聚己內酯為殼層，其中，聚乙二醇的重均分子量為1000，聚己內酯的重均分子量為80000；以所述纖維的質量為100％計，聚乙二醇的質量分數為21～48％，聚己內酯的質量分數為52～79％。所述方法通過將聚乙二醇紡絲溶液作為內管紡絲溶液，聚己內酯紡絲溶液作為外管紡絲溶液，進行同軸靜電紡絲，去除溶劑后得到。所相變纖維呈現出完整的核殼結構且同時兼具兩種原料的特性，具有優異的熱性能和力學性能，在一定的范圍內可調節溫度，環境友好且可生物降解；可應用于醫用相變材料領域及功能性紡織材料領域。

技術領域

本發明涉及一種聚乙二醇-聚己內酯相變纖維及其制備方法，屬于相變納米纖維材料領域。

背景技術

開發制造更高效、更廉價的熱能儲存技術是解決能源問題的一個十分重要的選擇。相變儲能材料即相變材料，是一種具有蓄熱和溫度調節功能的材料，它是利用相變介質在相變過程中釋放或吸收潛熱的特性來實現的。相變纖維是將相變材料添加到纖維載體，其中纖維載體作為支撐材料起到提供機械性能的作用，相變材料則起到熱能儲存釋放的作用。

聚乙二醇由于熱量密度高、相變期間體積變化小、化學穩定性好、環境友好、過冷度低且成本低廉等特點而表現出作為相變材料的潛力。然而，聚乙二醇相變過程屬于固-液相變，在相變過程會涉及到泄漏問題。為此，目前研究主要通過溶膠-凝膠、微膠囊等方法將聚乙二醇進行包覆。上述方法得到的相變材料焓值較低且制備工藝復雜，很難實現產業化，且制備得到相變材料實際應用價值較低。靜電紡絲技術的實驗設備和操作簡單，可直接得到纖維膜，有尺寸超細、比表面積大、熱學性能好等獨特優勢，且同軸靜電紡絲中相變材料被高分子支撐材料固定，可以很好地解決了材料相變過程易泄漏的問題。然而由于聚乙二醇本身的特性，聚乙二醇與高分子材料進行同軸靜電紡絲時很難實現對聚乙二醇的有效包覆，限制了聚乙二醇作為相變材料的應用。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種聚乙二醇-聚己內酯相變纖維及其制備方法，所述相變纖維以聚乙二醇作為核層、聚己內酯作為殼層對聚乙二醇進行包覆，形成一種核殼結構的納米纖維，有效改善了聚乙二醇的泄漏問題且具有較高的相變焓，同時賦予其優異的力學性能。

本發明的目的通過以下技術方案實現。

一種聚乙二醇-聚己內酯相變纖維，所述纖維為核殼結構，聚乙二醇為核層，聚己內酯為殼層，其中，聚乙二醇的重均分子量(M_W)為1000，聚己內酯的重均分子量(M_W)為80000；以所述纖維的質量為100％計，聚乙二醇的質量分數為21～48％，聚己內酯的質量分數為52～79％。

優選的，所述纖維的直徑為300～2850nm。

一種聚乙二醇-聚己內酯相變纖維的制備方法，所述方法具體步驟如下：

(1)在室溫下，將聚乙二醇加入到N,N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷的混合溶劑1中，混合均勻，得到聚乙二醇紡絲溶液；

(2)在室溫下，將聚己內酯加入到N,N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷的混合溶劑2中，混合均勻，得到聚己內酯紡絲溶液；

(3)以聚乙二醇紡絲溶液為內管紡絲溶液，以聚己內酯紡絲溶液為外管紡絲溶液，于溫度為25～30℃，相對濕度為10～20％的環境下進行同軸靜電紡絲，紡絲結束后真空干燥去除N,N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷，得到一種聚乙二醇-聚己內酯相變纖維；

其中，混合溶劑1和混合溶劑2中N,N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷的體積比分別為1:1和3:7；

同軸靜電紡絲的條件為：紡絲電壓為18KV；接收距離為13～15cm；內管紡絲溶液與外管紡絲溶液的注射速度之比為0.09～0.13。

優選的，步驟(1)中，所述聚乙二醇紡絲溶液中聚乙二醇質量濃度為30～70％。