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

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。

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。

背景技术

相变材料是一种能在相对恒定的温度下通过相变储存和释放大量潜热的材料，能够有效地储存和利用热能。包含相变材料的相变纤维可以通过相变材料的可逆相变为周围环境提供恒温的舒适微气候，在温度调节、热能储存、电能/太阳能收集、建筑内部热舒适和智能调温纺织品等方面具有巨大的应用潜力。近年来，研究者们主要通过中空纤维浸渍法和湿法纺丝制备相变纤维，如论文(Li XX,Li Q,Hu J,Li RR,Lin JY,***-sheathphase change fibersviacoaxialwet ***.2022；247:110346；NiuZX,Qi SY,Shuaib SSA,***,stimuli-responsive andself-cleaningphase change fiberforthermal energy ***.2022；228:109431)。与复杂的中空纤维浸渍法相比，湿法纺丝简单有效。但将相变材料直接分散在聚合物溶液中得到纺丝液并通过湿法纺丝制备相变纤维存在纺丝过程中相变材料大量泄漏的问题，导致纤维热容量较低，仅为98.6-124.5J/g，在实际应用中存在局限性。

在实际应用中，相变纤维应具有优良的柔韧性和拉伸性，以承受人类日常活动中的弯曲、拉伸和扭转变形以及编织过程中产生的应变。目前为止，研究者们基于高弹性聚合物基材采用单轴或同轴湿法纺丝制备了柔性可拉伸的相变纤维，然而，拉伸时，纤维中处于固态的相变材料会碎裂，聚合物基材和相变材料发生不同步变形，因此，固-液相变材料在固体状态下的刚性使得弹性相变纤维的制备非常具有挑战性。

为此，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。

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）。

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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