芯鞘结构智能调温纳米纤维的制备及其性能研究

作     者：王硕硕 

作者单位：浙江理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张明

授予年度：2022年

学科分类：07[理学] 08[工学] 070205[理学-凝聚态物理] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0702[理学-物理学] 

主      题：同轴静电纺丝 芯鞘结构 热调节 可逆热致变色 紫外防护 

摘      要：随着社会经济的快速发展,人们的物质文化生活变得丰富多彩。因此,人们对衣物的需求从单纯的蔽体保暖转变成了彰显个性、展示自我。传统纺织品无法满足这些需求,推动了对智能面料的研究。而且,随着污染的加重,绿色环保的生活理念深入人心。所以,制备性能优异的智能调温纤维迫在眉睫。智能调温纤维是将纤维制造技术和相变材料技术相结合研究出的一种新型功能性纤维。它能够根据外界温度变化做出自主调节,维持温度恒定以提高人们的舒适性,并且其在能源储存和转换方面具有潜在应用。因此,本文研究了同轴静电纺丝技术制备智能调温纤维的方法。该方法的特殊之处在于使用聚合物包封相变材料,可以一步制备出芯鞘结构的纳米纤维。不仅使纤维具有温度调节功能,而且有效解决了相变材料泄漏问题。在制备出拥有高潜热的智能调温纤维的基础上,又进行了可逆热致变色和抗紫外功能的研究。将多种功能整合到纤维中,能够更好的满足人们的需求。主要研究内容如下:（1）以聚乙烯醇缩丁醛为鞘,十八烷为芯,通过热交联和同轴静电纺丝法制备出拥有高潜热的调温纳米纤维。在鞘溶液中加入六亚甲基二异氰酸酯和β-环糊精进行热交联处理,对纳米纤维的形貌和潜热值有了很好的提升。而且,纳米纤维的力学性能与热分解性也有所改善。热循环测试证明,芯鞘结构的纳米纤维拥有良好的稳定性。（2）采用同轴静电纺丝技术制备了以聚偏二氟乙烯为鞘,十四醇为芯的调温纳米纤维。又在芯中加入结晶紫内酯和双酚A,赋予了纳米纤维可逆热致变色功能。在鞘溶液中添加氯化钠,明显地改善了纳米纤维的形貌,且使其力学性能也得到了增强。系统研究了鞘溶液浓度与芯溶液进给速率对纤维性能的影响,制备出了拥有高强度的可逆热致变色纳米纤维。该纤维不但具有智能调温功能,还可以通过颜色的转变反应温度的变化,在热防护服和热响应传感器方面具有潜在应用。（3）基于同轴静电纺丝技术,研发出抗紫外的智能调温纳米纤维膜。在聚丙烯腈中掺入氧化锌纳米颗粒,赋予了纤维优异的紫外防护性能。在纳米纤维中负载了十八烷,成功地制备出具有多种功能的纳米纤维膜。在负载十八烷后,虽然纤维对紫外线的吸收能力有所下降,但其仍有优异的紫外屏蔽性能。