【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及智能纖維，具體涉及一種芯鞘型彈性應變感應調溫纖維的制備方法及應用。
技術介紹
1、智能纖維包括能量收集型智能纖維、能量收集/存儲型纖維、智能發(fā)光纖維和纖維型智能傳感器四大方向，智能纖維在運動感應、個人健康監(jiān)測、智能機器人和人機交互方面都有著廣泛的應用，但是智能纖維的產品穩(wěn)定性以及工業(yè)生產方面仍然存在較多困難需要攻克。
2、調溫纖維屬于能量收集和釋放型的一類智能纖維，該纖維主要是通過一定的方式負載相變材料，利用相變材料在相變過程中吸收和釋放潛熱來調節(jié)溫度；將調溫纖維嵌入或編織到紡織品中，能提高紡織品的穿著舒適性，但是負載相變材料的方式不同，以及纖維制備工藝的差異，調溫纖維普遍存在相變材料的泄露問題，造成相變調溫材料的耐久性較差。為解決相變材料泄露的問題，公開號cn?113235299a的專利技術專利申請公開了一種通過冷凍干燥方法制備多孔聚氨酯纖維，再采用真空浸漬的方法將相變材料填充于多孔結構中，有效防止了相變材料的泄露，但是該方法復雜，不易于工業(yè)化，且功能單一。
3、另外一種傳感器型的智能纖維，智能纖維的改進點主要集中在如何賦予纖維導電性能，達到對電信號的響應和傳輸，傳感器型的智能纖維一般是通過微弱電信號來監(jiān)測人體的各種生理信號，實現(xiàn)了個人健康狀況監(jiān)測，尤其在生物醫(yī)學領域，已經從基本醫(yī)療保健監(jiān)測逐漸轉到對疾病的臨床評估應用。如公開號cn?106705829a的專利技術專利申請公開了一種通過將纖維螺旋纏繞在芯紗線上以獲得螺旋狀雙包覆結構的纖維，然后在該纖維上涂覆導電層以獲得柔性可穿戴導電纖維傳感
4、可以看出，現(xiàn)有的方法在制備具有智能化感應功能的復合纖維大多都是采用后整理方法賦予纖維調溫性能和導電性能，該后整理方法在制備工藝上對設備要求較高，制備得到的纖維存在不穩(wěn)定性和耐久性較差的問題。
技術實現(xiàn)思路
1、基于現(xiàn)有技術及材料的不足，本專利技術通過“一步式”同軸濕法紡絲工藝成功制備出具有芯鞘型彈性應變感應調溫復合功能智能纖維，制備工藝簡單，易于工業(yè)化生產，該纖維能有效的避免相變材料的泄露問題，同時纖維具有優(yōu)異的導電性能，并且使用壽命長久，適合應用于智能穿戴和生物醫(yī)藥材料領域。
2、本專利技術的構思在于提供一種芯鞘型彈性應變感應調溫復合功能智能纖維，該智能纖維包括了芯層和鞘層結構，其中芯層添加了導電填料賦予纖維高導電性，芯層中還添加了相變填料，使纖維兼具調溫功能，能夠有效調節(jié)體感溫度；另外芯層材料中創(chuàng)造性的加入了彈性體，彈性體能夠將想變材料進行均勻分散，同時保證導電材料的分散，使得纖維能夠展現(xiàn)出優(yōu)異且耐久的導電性能。
3、具體的，彈性體可以展現(xiàn)出作為粘結劑的作用，將導電填料與相變填料緊密連接和固著，同時彈性體一方面能夠防止相變材料的泄露，另一方面還能將導電纖維進行均勻分散，達到賦予纖維導電性能的目的，最后彈性體材料還能適配“一步式”同軸濕法紡絲工藝，使得智能纖維芯層間隙減少，進而賦予纖維良好的應變感應性能。
4、本專利技術芯鞘型彈性應變感應調溫復合功能智能纖維可作為柔性可穿戴應變傳感器，而擁有導電調溫功能、應變靈敏性、循環(huán)穩(wěn)定性和穿著舒適性等各方面的優(yōu)異性能，在人體熱管理和健康監(jiān)測中具有廣泛的應用前景。
5、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術提供了一種芯鞘型彈性應變感應調溫復合功能智能纖維，所述智能纖維芯層和鞘層結構，其中芯層為導電調溫芯層，所述鞘層為彈性體鞘層；
6、所述的導電調溫芯層至少包括導電填料和相變填料的芯層；
7、在一些實施例中，所述的導電填料占芯層質量的1％～5％，優(yōu)選的為2％～4％；
8、需要說明的是，此處的芯層是指芯鞘型彈性應變感應調溫復合功能智能纖維成品中芯層的，而并不是指形成芯層的紡絲液，或原料重量，在紡絲原液中還存在溶劑，但是在纖維成型的過程中溶劑會去除，纖維從而固化成型，本專利技術申請文件中與智能纖維相關的芯層都是指成品中纖維的芯層。
9、所述導電填料為碳材料或金屬材料；
10、所述的碳材料為碳納米管、石墨烯、石墨中的一種或多種；所述的金屬材料為液態(tài)金屬、金屬粉體、金屬線中的一種或多種；
11、優(yōu)選的導電填料為碳材料，更為優(yōu)選的碳材料為多壁碳納米管；
12、進一步的，所述的多壁碳納米管的管徑為20nm～40nm，長度為10μm～20μm。
13、本專利技術發(fā)現(xiàn)在導電填料的質量百分比低于1％容易無法形成導電網絡，表現(xiàn)出無導電性能或導電性能較差(電阻較大，纖維發(fā)熱明顯)，但同時也發(fā)現(xiàn)在導電填料用量高于5％時紡絲液的粘度會受到較大影響，紡絲液粘度不利于紡絲成型；并且由于導電填料為粉狀且體積小，在混料過程中用量過大的導電填料容易團聚現(xiàn)象，導致分散受到不利影響，雖然加大了導電填料的使用，但是達不到增加導電性能的目的，甚至會出現(xiàn)導電性降低的現(xiàn)象。本專利技術通過不斷的調整，發(fā)現(xiàn)本方案使用的規(guī)格的導電填料在質量百分比在2％～4％范圍時，纖維的電導率高且可紡性好。
14、在一些實施例中，所述的相變填料占芯層質量的60％～65％；
15、所述相變填料為脂肪醇、脂肪烴、脂肪酸、聚乙二醇，優(yōu)選的相變填料為脂肪烴；
16、進一步的，所述的相變填料的相變溫度為20℃～40℃；
17、進一步的，所述的相變填料占芯層質量的60％～65％；
18、相變填料的質量百分比低于60％時調溫效果不明顯，高于65％影響纖維的導電性；
19、所述的導電調溫芯層中還可以包括彈性體；
20、進一步的，所述的彈性體占芯層質量的35％-60％；
21、本專利技術發(fā)現(xiàn)在導電調溫芯層中，如果單純的包括相變材料和導電填料，最終制備得到的智能纖維難以保證出導電性能或者展現(xiàn)出的導電性能不穩(wěn)定，即會出現(xiàn)長絲纖維中局部并不具備導電性能，或電阻率過高的現(xiàn)象；同時也發(fā)現(xiàn)在長期的使用過程中，相變材料的泄露難以避免；而通過在芯層中創(chuàng)造性的添加彈性體的加入使導電填料和相變填料連接緊密，芯層彈性體與鞘層彈性體一致，提高芯層與鞘層的相容性，且提高了纖維的應變感應性能；當芯層中不添加彈性體時，芯層可能會出現(xiàn)空心結構，纖維芯層容易泄露，纖維雖然具有導電性，但其形變后導電性不穩(wěn)定或不具有導電性；當芯層中彈性體占比為35％-40％時，纖維芯層連接緊密，不會出現(xiàn)空心結構，纖維在形變多次后依舊具有導電性，且纖維的芯層不泄露。
22、所述彈性體材料為熱塑性彈性體材料；
23、本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種芯鞘型彈性應變感應調溫復合功能智能纖維，其特征在于，該纖維包括導電調溫芯層和彈性體鞘層；
2.如權利要求1所述的芯鞘型彈性應變感應調溫復合功能智能纖維，其特征在于，
3.如權利要求1所述的芯鞘型彈性應變感應調溫復合功能智能纖維，其特征在于，
4.如權利要求1所述的芯鞘型彈性應變感應調溫復合功能智能纖維，其特征在于，
5.如權利要求1-4任一項所述的芯鞘型彈性應變感應調溫復合功能智能纖維其特征在于，
6.如權利要求5所述的芯鞘型彈性應變感應調溫復合功能智能纖維，其特征在于，
7.如權利要求1所述的芯鞘型彈性應變感應調溫復合功能智能纖維，其特征在于，
8.如權利要求6-7任一項所述的芯鞘型彈性應變感應調溫復合功能智能纖維，其特征在于，
9.一種制備如權利要求1-8任一項的芯鞘型彈性應變感應調溫復合功能智能纖維的方法，所述的方法利用同軸濕法紡絲工藝制備獲得；
10.如權利要求9所述的制備芯鞘型彈性應變感應調溫復合功能智能纖維的方法，其特征在于，
【技術特征摘要】
1.一種芯鞘型彈性應變感應調溫復合功能智能纖維，其特征在于，該纖維包括導電調溫芯層和彈性體鞘層；
2.如權利要求1所述的芯鞘型彈性應變感應調溫復合功能智能纖維，其特征在于，
3.如權利要求1所述的芯鞘型彈性應變感應調溫復合功能智能纖維，其特征在于，
4.如權利要求1所述的芯鞘型彈性應變感應調溫復合功能智能纖維，其特征在于，
5.如權利要求1-4任一項所述的芯鞘型彈性應變感應調溫復合功能智能纖維其特征在于，
6.如權利要求...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：趙瑾朝，黃樂平，龔書瑤，
申請(專利權)人：武漢紡織大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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