[發明專利]一種相變溫控纖維、紗線和織物及其應用

有效

• 申請號: 202010680812.0
• 申請日: 2020-07-15
• 公開（公告）號: CN111826965B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 陶光明;吳嘉威;曾少寧
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: D06M15/643
• 分類號: D06M15/643;D06M15/53;D01F6/04;D01F1/02;D01F11/04;D06M101/20
• 代理公司: 北京彩和律師事務所 11688
• 代理人: 閆桑田;劉磊

本發明提供一種相變溫控纖維，其特征在于，所述相變溫控纖維包括微結構纖維基體和相變材料，所述微結構纖維基體包括三維連通孔，所述相變材料填充所述三維連通孔，其中所述三維連通孔為兩個或兩個以上的孔相互連通的三維結構。與現有技術相比，具有以下優勢：首先，通過纖維結構設計提高相變材料填充負載量、相變材料循環穩定性能。其次，通過纖維表面處理和纖維內部摻雜技術，實現纖維良好的耐水性能以及機械性能。最后，本發明所提出的相變復合疏水溫控纖維在溫度調控功能方面，兼具保暖與降溫功能；在材料選擇方面，具有普適性，可采用絕大部分商用纖維材料，適合工業放大應用，同時可根據實際需要設計不同的材料。在織物成型方面，相變溫控織物可由相變纖維直接編織而成，也可先制備紗線再編織成織物。

技術領域

本發明屬于智能溫控纖維技術領域，特別涉及一種相變溫控纖維、紗線和織物及其應用。

背景技術

個人熱管理技術的目標是僅局部加熱或冷卻人體，以高效節能的方式保持個人舒適度，由于不會通過HVAC(供暖、通風和空調)系統對整個建筑空間進行加熱或冷卻而浪費多余的能量，因此受到人們廣泛的關注。

個人熱量管理和可穿戴紡織品的結合被認為是將熱量調節功能納入人們日常生活的最有前途的策略之一。如今，有幾種紡織品可以主動提供不同級別的個人熱管理，如：氣/液冷卻(CN110301696A，CN106174783A)和電熱紡織品(CN108708184A，CN110344248A，CN110042522A，CN103215729A)等。但是，在實際應用中，這些紡織品的熱調節能力會受到限制，如：體積大、重量重、工作時間有限、功耗和成本高以及穩定性差。

為解決這些局限性，杜邦公司開發了CoolMax和Thermolite兩種功能纖維。CoolMax采用吸濕透氣性能良好的聚酯作為纖維材料，該纖維異型結構利于增加纖維的透氣性和比表面積，并利用纖維表面的導濕通道，將皮膚表面的汗液快速吸收，并傳輸至纖維表面，迅速蒸發。Thermolite同樣選用聚酯做為原料，在保證良好透濕、透氣性能的前提下，將纖維結構設計為能包含更多空氣，降低材料導熱系數，同時保持衣物輕盈性的中空結構。上述功能纖維僅具有單一的降溫或保暖功能，難以適應多變氣候環境。

相變纖維是將相變材料技術與纖維制造技術相結合的一種新型功能性產品，具有雙向溫度調控作用。當外界環境溫度升高時，纖維中包含的相變材料從固態變為液態，吸收熱量儲存于纖維內部；當環境溫度下降時，相變材料從液態變成固態，釋放儲存的熱量，在一定時間內維持人體與所穿戴紡織品之間“微環境”的溫度基本恒定，從而防止熱應激反應，在外界環境條件變化時滿足人體熱舒適性需求。

目前蓄熱調溫纖維的制備方法有微膠囊濕法紡絲法、中空纖維填充法、涂層法、熔紡復合紡絲法、微膠囊復合紡絲法等等。微膠囊濕法紡絲法(中國專利：CN 110820068 A、CN106048761 A)存在制備過程污染大，工序繁雜的問題；中空纖維填充法(中國專利：CN103710964 A)存在相變材料易泄露的缺點；纖維表面涂層法(如：美國Outlast公司專利：US8404341 B2、US 2010/0015869 A1；中國專利：CN 207072156 U)存在表面功能涂層材料耐磨性差以及易受到環境濕度影響(不耐水洗)等問題。美國Outlast公司(專利號：US7666500 B2)以及中國專利(專利號：CN 101906670 B)公開了一種熔紡型固-液復合相變纖維的紡絲設備及其制備方法，將液態相變材料直接以液態的形式儲存在纖維內部，會導致相變復合纖維循環穩定性差的問題。微膠囊復合紡絲法(美國Outlast公司專利：US 2017/01301 12 A1；中國專利：CN 109234825 A、CN 110820068 A、CN 106048761 A)是將一定量的相變材料微膠囊添加到紡絲液中，通過噴絲板擠出制備纖維，此方法能有效解決相變材料易泄露、不耐水洗、循環穩定性能差等缺點，但是存在相變材料的有效含量低的問題。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供一種相變溫控纖維。

具體來說，本發明涉及如下方面：