[發明專利]聚丙烯腈/水滑石復合薄膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010166997.3
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111423685B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 辛斌杰;嚴慶帥;徐麗麗;臧麗然;賀炎;劉露露;周曦;于佳;黃一凡
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: C08L33/20
• 分類號: C08L33/20;C08K3/26;C08J5/18;A41D31/04
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 胡永宏

本發明提供了一種聚丙烯腈/水滑石復合薄膜及其制備方法和應用，該復合薄膜包括聚丙烯腈和均勻分散在聚丙烯腈中的水滑石顆粒，聚丙烯腈為70?99.9wt％，水滑石顆粒為0.1?30wt％，其余為雜質；該制備方法包括：將聚丙烯腈溶解于二甲基甲酰胺內，得到聚丙烯腈溶液；將聚丙烯腈溶液攪拌后并加入水滑石顆粒，得到混合原液；將混合原液通過旋轉涂膜工藝即可；本發明采用二甲基甲酰胺作為溶劑，可以充分溶解聚丙烯腈和水滑石顆粒，從而使得聚丙烯腈和水滑石顆粒能夠均勻分散；本發明的制備方法步驟簡單，工藝獨特，易于推廣；本發明通過采用旋轉涂膜技術，能夠制成輕薄均勻的薄膜，比純聚丙烯腈薄膜有更強的散熱能力和更好的熱穩定性。

技術領域

本發明屬于復合薄膜技術領域，具體涉及一種聚丙烯腈/水滑石復合薄膜及其制備方法和應用。

背景技術

自人類社會進入工業時代起，雖然化石能源為人們提供了更便利更豐富的生活，但是這些能源不是取之不盡的，依托石油發展的工業體系是不可持續的，可持續發展成了人們21世紀關心的重要問題之一。此外，大量使用能源所帶來的氣候問題，也給人們的生存帶來威脅。過去一個多世紀里，氣溫上升了大約0.6攝氏度。同時，全球海平面上升了約20厘米。這需要人們對保護環境引起重視，減少溫室氣體的排放是一個有效手段。炎熱天氣下，人們會使用像空調這種冷卻工具。人們達到冷卻的目的大約消耗全球15％的電力，這占全球溫室氣體排放量的10％。預計到2050年，人們對冷卻的需求將增長10倍，提高冷卻系統的效率是21世紀能源挑戰的關鍵部分。減少化石能源使用同時又能夠達到使人體冷卻的目的具有一定的發展前景。

熱的傳遞方式有三種，即熱對流、熱傳導和熱輻射。基于前兩種原理設計的制冷紡織材料很多，但基于熱輻射傳遞方式所涉及的制冷紡織材料卻很少。聚丙烯腈是一種應用廣泛的聚合物，通常由單體丙烯腈采用自由基聚合反應而得到。聚丙烯腈制作的薄膜的紅外發射率在0.55左右，是一種不利于輻射散熱的材料；而水滑石具有很高的紅外發射率，如鎂鋁碳酸根插層的水滑石的紅外發射率為0.968，具有很好的輻射制冷效果。

發明內容

為克服現有技術的上述缺陷，本發明的首要目的在于提供一種聚丙烯腈/水滑石復合薄膜，將高紅外發射率水滑石材料和較低紅外發射率的聚丙烯腈材料結合，進而獲得具有較高紅外發射率的紡織材料，即在實驗室采用熱板法測得純聚丙烯腈的紅外發射率為0.61，加入質量分數為5％的水滑石后，復合材料的紅外發射率提升至0.67，加入質量分數為10％的水滑石后，復合材料的紅外發射率提升至0.73，從而實現對人體輻射制冷的效果。

本發明的第二個目的是提供上述聚丙烯腈/水滑石復合薄膜的制備方法。

本發明的第三個目的是提供上述聚丙烯腈/水滑石復合薄膜的應用，同時為夏季服裝面料的選材提供更多的選擇，提高人們穿著服裝時的熱舒適性，進而減少空調的使用，節約一定的化石能源，降低環境的壓力。

為達到上述首要目的，本發明的解決方案是：

一種聚丙烯腈/水滑石復合薄膜，其包括聚丙烯腈和均勻分散在聚丙烯腈中的水滑石顆粒，聚丙烯腈的含量為70-99.9wt％，水滑石顆粒的含量為0.1-30wt％，其余為雜質，其中，水滑石顆粒的粒徑為0.01-10μm。

其中，聚丙烯腈膜成型后，水滑石顆粒會在聚丙烯腈膜中均勻分布，其中部分水滑石顆粒會分布在聚丙烯腈膜表面，由于膜表面原來是聚丙烯腈暴露在空氣中的部分變成了水滑石暴露在空氣之中，由于水滑石的紅外發射率高于聚丙烯腈，因此復合膜的紅外發射率比純聚丙烯腈膜的紅外發射率要高，輻射散熱性能更好。

為達到上述第二個目的，本發明的解決方案是：

一種上述的聚丙烯腈/水滑石復合薄膜的制備方法，其包括如下步驟：

(1)、將聚丙烯腈溶解于二甲基甲酰胺內，得到聚丙烯腈溶液；

(2)、將聚丙烯腈溶液攪拌后并加入水滑石顆粒，超聲，得到混合原液；