科创中国
一种弹性相变纤维及其制备方法
发布时间: 2023-10-24
基本信息
合作方式：
技术转让
成果类型：
发明专利
行业领域：
新材料技术
成果介绍
本发明属于相变纤维材料领域,具体涉及一种弹性相变纤维及其制备方法。其制备方法包括:皮层纺丝液制备,芯层相变材料乳液制备和皮芯结构相变纤维制备。所述皮层纺丝液为弹性聚合物溶液,芯层相变材料乳液中分散相为相变材料,连续相为含弹性聚合物溶液和稳定剂的溶液,将分散相加入连续相中形成稳定的乳液。分别以乳液和弹性聚合物溶液为内、外相纺丝液进行同轴湿法纺丝,置于水中浸泡,冷冻干燥后获得弹性相变纤维。本发明制得的纤维呈皮芯结构,具有优异的拉伸性能和极高的热容量、极低的相变材料泄露率以及高稳定性和可重复使用性,在一定温度范围内能实现双向温度调节,在热能储存与智能调温材料领域具有非常广阔的应用前景
成果亮点
本发明所要解决的技术问题在于改善湿法纺丝过程中相变材料的泄露问题，提高相变纤维的可重复使用性以及制备一种具有可拉伸性、高热容和高稳定性的弹性相变纤维。
为解决上述技术问题，一种弹性相变纤维及其制备方法。本发明基于高内相乳液策略，将相变材料(分散相)封装在弹性聚合物(连续相)中，这种相变材料乳液作为芯层纺丝液，再以弹性聚合物溶液作为皮层纺丝液，通过同轴湿法纺丝进一步封装芯层中的相变材料，制备了弹性相变纤维，利用该方法制备的相变纤维具有优异的拉伸性能和极高的热容量、极低的相变材料泄露率以及高稳定性和可重复使用性。
团队介绍
发明人：
曹慧 张涛 赵燕 苏州大学坐落于素有“人间天堂”之称的历史文化名城苏州，是国家“211工程”“2011计划”首批入列高校，是教育部与江苏省人民政府共建“双一流”建设高校、国家航天局共建高校，是江苏省属重点综合性大学。苏州大学前身是Soochow University（东吴大学，1900年创办），开现代高等教育之先河，融中西文化之菁华，是中国最早以现代大学学科体系举办的大学。在中国高等教育史上，东吴大学是最早开展研究生教育并授予硕士学位、最先开展法学（英美法）专业教育，也是第一家创办学报的大学。1952年中国大陆院系调整，由东吴大学之文理学院、苏南文化教育学院、江南大学之数理系合并组建苏南师范学院，同年更名为江苏师范学院。1982年，学校更复名苏州大学（Soochow University）。
成果资料
产业化落地方案
成果综合评价报告
评价单位：- (-) 评价时间：2023-11-14
刘全
苏州大学
教授
综合评价
本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明以相变材料作为分散相，以含弹性聚合物溶液和稳定剂的混合液作为连续相，将分散相加入连续相中合成稳定的相变材料乳液作为芯层纺丝液，相变材料首先被包封在芯层的弹性聚合物中；再以弹性聚合物溶液为皮层纺丝液，皮层的弹性聚合物对芯层进行进一步的封装；采用同轴湿法纺丝技术制备了弹性相变纤维。与将相变材料直接加入弹性聚合物溶液中进行湿法纺丝制备的相变纤维不同，本发明制备的相变纤维实现了内外层弹性聚合物对相变材料的双层封装，能更加有效地防止相变材料在纺丝过程中的泄露，保证相变纤维中的高相变材料含量，从而具有极高的热容量；与以弹性聚合物溶液为皮层纺丝液，纯相变材料为芯层纺丝液的同轴湿法纺丝不同，本发明制备的相变纤维由于内、外层均含有弹性聚合物，因而具有更好的柔韧性，而且由于芯层乳液连续相中的聚合物对分散相的相变材料进行包覆，在承受应变时，极大地缓和了固-液相变材料在固体状态下的刚性，改善了拉伸时纤维内、外层的不同步变形情况，提升了相变材料的柔韧性和拉伸性能，同时也极大地降低了芯层相变材料的泄露率。
本发明制备得到的弹性相变纤维为皮芯结构；所得纤维具有极高的热容量(储热密度可达204.0J/g)，在室温下具有优异的拉伸性能(可弯曲、打结、卷绕、编织和拉伸，断裂时拉伸应变高达623.9％，极限应力高达3.5MPa)，极低的相变材料泄露率(垂直状态下不超过3.3％)，和100次加热-冷却循环的高稳定性及可重复使用性。
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