[發(fā)明專利]碳化鋯/聚吡咯-聚氨酯復(fù)合纖維及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110428026.6
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113089123B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 嚴(yán)慶帥;辛斌杰;江燕婷;羅健;袁秀文
• 申請（專利權(quán)）人: 上海工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: D01F6/94
• 分類號: D01F6/94;D01F1/10
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 范艷靜

本發(fā)明提供了一種碳化鋯/聚吡咯?聚氨酯復(fù)合纖維及其制備方法和應(yīng)用，該復(fù)合纖維包括聚氨酯基體和碳化鋯/聚吡咯復(fù)合顆粒，碳化鋯/聚吡咯復(fù)合顆粒包括碳化鋯和聚吡咯，聚吡咯摻雜雙(三氟甲基磺酰基)亞胺鋰；制備方法包括先合成碳化鋯/聚吡咯復(fù)合顆粒，將聚氨酯溶解在二甲基甲酰胺中并攪拌，得到聚氨酯溶液，將碳化鋯/聚吡咯復(fù)合顆粒分散在聚氨酯溶液中，通過濕法紡絲工藝即可；本發(fā)明中的聚吡咯主要對近紅外的光具有較強的吸收能力，而碳化鋯不僅能夠吸收近紅外光還能夠高效吸收可見光；聚吡咯具有光熱轉(zhuǎn)換功能和電熱轉(zhuǎn)換功能，將碳化鋯/聚吡咯復(fù)合顆粒填充到聚氨酯纖維中，制得既具有吸光發(fā)熱功能又具有通電發(fā)熱功能的纖維材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合纖維技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳化鋯/聚吡咯-聚氨酯復(fù)合纖維及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

冬季，羽絨服類以保溫為目的的服裝僅能夠維持人們生存的基本熱量。以空調(diào)和暖氣等設(shè)備為基礎(chǔ)的保溫設(shè)施是人們維持體溫恒定和正常活動的另一種應(yīng)對寒冷氣候的策略。但是空調(diào)和暖氣的使用會帶來嚴(yán)重的環(huán)境危害，比如臭氧層空洞、溫室效應(yīng)等。因此，為了減少空調(diào)和暖氣的使用，具備更優(yōu)異保溫功能的紡織品具有一定的發(fā)展前景。

聚吡咯是一種既具有光熱轉(zhuǎn)換功能，又具有電熱轉(zhuǎn)換功能的半導(dǎo)體材料。雖然聚吡咯可以吸光發(fā)熱，但是聚吡咯主要吸收近紅外波段的光能。碳化鋯是具有優(yōu)異光熱轉(zhuǎn)換功能的碳化物，不僅可以吸收可見光波段的光能，還能將近紅外波段的光能吸收。目前，還幾乎沒有研究報道將兩種材料結(jié)合以研制既具有電熱功能又具有光熱轉(zhuǎn)換功能的復(fù)合顆粒。

公開號為CN111014275A中公開了一種氧化鐵-聚吡咯顆粒的制備方法，首先納米Fe₂O₃超聲分散在蒸餾水中，固液比為2g：1L，然后加入0.2-0.3倍體系固相物料質(zhì)量的聚乙烯吡咯烷酮，機械攪拌。之后，再加入體系體積0.05％的吡咯，繼續(xù)攪拌。接著，滴加體系體積20-30％的4.0g/L的氯化鐵溶液，持續(xù)攪拌5h。最后，經(jīng)過離心處理并分別用去離子水及乙醇洗滌，產(chǎn)物按料液比1：5-20加入乙醇，水浴50℃恒溫磁力攪拌，加入0.5-0.7倍體系固相物料質(zhì)量的3-巰基丙基三甲氧基硅烷，攪拌反應(yīng)1-3h，80℃烘箱干燥制得。此外，公開號為CN104004186A中公開了一種中空硫化銅/聚吡咯納米復(fù)合物，以氧化亞銅為模板，加入硫化鈉硫化氧化亞銅，經(jīng)過柯肯達(dá)爾效應(yīng)，逐漸形成中空硫化銅，然后加入吡咯單體和氧化劑，將吡咯單體氧化聚合形成聚吡咯殼層后冷凍干燥即得。但是，目前還幾乎沒有關(guān)于聚吡咯和碳化鋯復(fù)合顆粒的研究報道。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的首要目的是提供一種碳化鋯/聚吡咯-聚氨酯復(fù)合纖維。即將具有光熱轉(zhuǎn)換和電熱轉(zhuǎn)換功能的聚吡咯和具有光熱轉(zhuǎn)換效率的碳化鋯材料結(jié)合，進(jìn)而獲得具有光熱轉(zhuǎn)換和電熱轉(zhuǎn)換功能的復(fù)合顆粒，再將復(fù)合顆粒添加入力學(xué)性能優(yōu)異的聚氨酯材料中并紡成纖維，最終獲得具有光熱轉(zhuǎn)換和電熱轉(zhuǎn)換功能的碳化鋯/聚吡咯-聚氨酯復(fù)合纖維。

本發(fā)明的第二個目的是提供上述碳化鋯/聚吡咯-聚氨酯復(fù)合纖維的制備方法。

本發(fā)明的第三個目的是提供上述碳化鋯/聚吡咯-聚氨酯復(fù)合纖維的應(yīng)用。

為達(dá)到上述首要目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種碳化鋯/聚吡咯-聚氨酯復(fù)合纖維，其包括聚氨酯基體和碳化鋯/聚吡咯復(fù)合顆粒，聚氨酯的含量為90-99.9wt％，碳化鋯/聚吡咯復(fù)合顆粒的含量為0.1-10wt％。

碳化鋯/聚吡咯復(fù)合顆粒包括碳化鋯和聚吡咯，聚吡咯摻雜雙(三氟甲基磺酰基)亞胺鋰。

當(dāng)可見光和近紅外光照射到復(fù)合纖維時，聚吡咯和碳化鋯顆粒吸收光能進(jìn)而增加其內(nèi)能，然后將能量釋放出去。因此復(fù)合纖維具有光熱轉(zhuǎn)換功能。此外，摻雜有雙(三氟甲基磺酰基)亞胺鋰的聚吡咯具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，使得碳化鋯/聚吡咯顆粒具有良好的電導(dǎo)率，當(dāng)復(fù)合纖維中含有碳化鋯/聚吡咯顆粒能夠使得纖維在低電壓下具有明顯的焦耳熱效應(yīng)，在低電壓下產(chǎn)生的熱量能夠用來為人體供暖。