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一种相变温控纤维、纱线和织物及其应用

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-10-16 13:52:19

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 王正伦 | 2023-10-16 13:52:19

一种相变温控纤维,其特征在于,所述相变温控纤维包括微结构纤维基体、相变材料和疏水层,所述疏水层包裹所述微结构纤维基体,所述微结构纤维基体包括三维连通孔,所述相变材料填充所述三维连通孔,其中所述三维连通孔为两个或两个以上的孔相互连通的三维结构;所述三维连通孔包括定向叠层三维连通孔,所述定向叠层三维连通孔占所述三维连通孔的比例为70~95%;所述微结构纤维基体的孔隙率为70~88%;所述定向叠层三维连通孔占所述微结构纤维基体总孔隙的比例为60~88%;所述微结构纤维基体的材料为天然高分子材料或合成高分子材料,所述天然高分子材料包括淀粉、壳聚糖、蚕丝蛋白中的至少一种,所述合成高分子材料选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯硫醚、聚丁烯对苯二酸酯、聚醚醚酮、聚砜、聚碳酸酯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸乙酯、间苯二甲酸酯磺酸钠共聚物、丙烯酸酯共聚物、聚对苯二甲酸丙二酯、聚乙烯醇、氟树脂改性的聚甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇缩乙醛、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸丁酯中的至少一种。

本发明提供一种相变温控纤维,其特征在于,所述相变温控纤维包括微结构纤维基体和相变材料,所述微结构纤维基体包括三维连通孔,所述相变材料填充所述三维连通孔,其中所述三维连通孔为两个或两个以上的孔相互连通的三维结构。与现有技术相比,具有以下优势:首先,通过纤维结构设计提高相变材料填充负载量、相变材料循环稳定性能。其次,通过纤维表面处理和纤维内部掺杂技术,实现纤维良好的耐水性能以及机械性能。最后,本发明所提出的相变复合疏水温控纤维在温度调控功能方面,兼具保暖与降温功能;在材料选择方面,具有普适性,可采用绝大部分商用纤维材料,适合工业放大应用,同时可根据实际需要设计不同的材料。在织物成型方面,相变温控织物可由相变纤维直接编织而成,也可先制备纱线再编织成织物。

个人热管理技术的目标是仅局部加热或冷却人体,以高效节能的方式保持个人舒适度,由于不会通过HVAC(供暖、通风和空调)系统对整个建筑空间进行加热或冷却而浪费多余的能量,因此受到人们广泛的关注。

个人热量管理和可穿戴纺织品的结合被认为是将热量调节功能纳入人们日常生活的最有前途的策略之一。如今,有几种纺织品可以主动提供不同级别的个人热管理,如:气/液冷却(CN110301696A,CN106174783A)和电热纺织品(CN108708184A,CN110344248A,CN110042522A,CN103215729A)等。但是,在实际应用中,这些纺织品的热调节能力会受到限制,如:体积大、重量重、工作时间有限、功耗和成本高以及稳定性差。

为解决这些局限性,杜邦公司开发了CoolMax和Thermolite两种功能纤维。CoolMax采用吸湿透气性能良好的聚酯作为纤维材料,该纤维异型结构利于增加纤维的透气性和比表面积,并利用纤维表面的导湿通道,将皮肤表面的汗液快速吸收,并传输至纤维表面,迅速蒸发。Thermolite同样选用聚酯做为原料,在保证良好透湿、透气性能的前提下,将纤维结构设计为能包含更多空气,降低材料导热系数,同时保持衣物轻盈性的中空结构。上述功能纤维仅具有单一的降温或保暖功能,难以适应多变气候环境。

华中科技大学(Huazhong University of Science and Technology),简称华中大、华科大 ,位于湖北省武汉市,是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流”“985工程”“211工程”、入选“强基计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0,是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地,为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟 、国际应用科技开发协作网 、全球能源互联网大学联盟成员。

本发明与现有技术相比,具有以下优势:首先,通过纤维结构设计提高相变材料填充负载量、相变材料循环稳定性能。其次,通过纤维表面处理和纤维内部掺杂技术,实现纤维良好的耐水性能以及机械性能。最后,本发明所提出的相变复合疏水温控纤维在温度调控功能方面,兼具保暖与降温功能;在材料选择方面,具有普适性,可采用绝大部分商用纤维材料,适合工业放大应用,同时可根据实际需要设计不同的材料。

本专利成果采用技术转让,技术入股,技术合作等成果转化方式,希望进一步实现该专利的有益效果,有兴趣皆可面议。