一种智能调温型纳米纤维防水透湿膜及其制备方法和应用-凯发k8娱乐

本发明涉及静电纺丝/静电喷雾纳米功能材料，涉及一种智能调温型纳米纤维防水透湿膜及其制备方法和应用

背景技术：

1、防水透湿膜可以有效阻止液态水的渗透，同时能及时传导人体汗液湿气，维持人体皮肤与服装间微环境的湿度平衡，能有效提升人体穿着防护性与舒适性。防水透湿膜要求材料具备疏水小孔径、高孔隙率等特点，静电纺丝具有操作简单、原料来源范围广等技术优势，所获得的纳米纤维直径细(常规为100～1000nm)，适合应用于加工防水透湿膜。

2、目前静电纺丝制备的纳米纤维防水透湿膜具有一定的防水/透湿性能，但其不具备主动调温功能，无法在多变天气环境中主动调节皮肤表层微环境温度，尤其当人体身处户外环境中时，限制人体穿着舒适性。为解决上述问题，目前人们通过采用核壳纺丝中引入相变物质，例如制备的正十八烷/聚偏氟乙烯核壳相变纳米纤维防水透湿膜，这种核壳相变纳米纤维中相变物质包覆率有限，导致调温功能差；并且在服役过程中相变聚合物容易泄漏导致调温性能稳定性降低，限制了其在登山服、作战军服、骑行服等户外防护服装领域。

3、因此，亟需开发兼具优异防水透湿性能和调温性能及其稳定性的智能调温型纳米纤维防水透湿膜以满足其在户外防护服装领域的应用需求。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种智能调温型纳米纤维防水透湿膜，具备疏水连通孔道结构，具有良好的防水、透湿性能，可以调控纤维膜的厚度，大幅提升相变聚合物的加载率从而提升调温功能。

2、本发明还提供了上述智能调温型纳米纤维防水透湿膜的制备方法。

3、本发明还提供了上述智能调温型纳米纤维防水透湿膜的应用。

4、本发明的第一方面提供了一种智能调温型纳米纤维防水透湿膜，所述智能调温型纳米纤维防水透湿膜包括纳米纤维层和附着在所述纳米纤维层上的相变纳米胶囊多孔层；所述纳米纤维层由聚合物制备的纳米纤维膜组成；所述纳米纤维膜的厚度为30～100μm；所述相变纳米胶囊多孔层的厚度为50～200μm。

5、根据本发明第一方面实施例的，至少具有如下有益效果：

6、本发明所述的智能调温型纳米纤维防水透湿膜由纳米纤维层和相变纳米胶囊多孔层组成，两层都具备疏水连通孔道结构，在阻止液态水渗透同时能迅速传导汗液湿气，所以具有良好的防水、透湿性能。本发明所述的智能调温型纳米纤维防水透湿膜的耐水压≥150kpa，透湿率≥11000g m-2d-1，相变焓≥75j g-1。

7、不同于目前其他调温型防水透湿膜产品，本发明中智能调温型纳米纤维防水透湿膜可以调控纳米纤维层和相变纳米胶囊多孔层的厚度，大幅提升相变聚合物的加载率，从而提升复合膜的调温功能；其次，相变纳米胶囊中相变聚合物被皮层稳定包覆，且相变纳米胶囊又由化学交联后水性防水剂粘结形成稳定多孔层，相变材料不易泄漏，复合膜在多次升降温循环后依然具备稳定的调温性能。

8、根据本发明的一些实施方式，所述聚合物选自聚苯乙烯、氟化丙烯酸、氟化聚乙烯和氟化聚氨酯中的至少一种。

9、根据本发明的一些实施方式，所述相变纳米胶囊多孔层由纳米相变胶囊组成。

10、根据本发明的一些实施方式，所述纳米相变胶囊为以正十八烷为芯层、二氧化硅为皮层的复合结构。

11、根据本发明的一些实施方式，所述纳米相变胶囊的粒径为100～1000nm。

12、本发明的第二方面提供了上述智能调温型纳米纤维防水透湿膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

13、s1、采用静电纺丝制备所述纳米纤维层；

14、s2、配置复合分散液，以步骤s1中纳米纤维层为接收基材，采用静电喷雾工艺制得相变纳米胶囊多孔层；

15、s3、将经过步骤s2处理的复合纤维膜进行热处理，得到所述的智能调温型纳米纤维防水透湿膜。

16、根据本发明第二方面实施例的制备方法，至少具有如下有益效果：

17、本发明采用静电纺丝工艺采用静电纺丝工艺制备出具有连通孔道结构的疏水纳米纤维层，采用静电喷雾工艺制备出纳米颗粒多孔层，对复合纤维膜进行热处理，诱导水性防水剂/交联剂交联，并促进水性防水剂中疏水链段向表面迁移，形成稳定的疏水相变纳米胶囊多孔层，最终获得智能调温型纳米纤维防水透湿膜。

18、本发明的制备方法造价成本低廉，操作简单，具有优异的防水/透湿/调温性能，实现了防水透湿膜在多变天气环境中对人体温度的主动调节，不仅在炎热环境中可以降温，又能在天气变冷时保暖。本发明所述的主动调节是指再人还没有感觉寒冷或者炎热前就释放或者吸收热量。

19、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，所述采用静电纺丝为溶液静电纺丝。

20、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，所述静电纺丝的溶剂选自丙酮、n-n二甲基甲酰胺、四氯乙烷、n-n二甲基乙酰胺中的至少一种。

21、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，所述静电纺丝的溶液浓度满足：聚合物的质量分数为5～25％

22、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，所述静电纺丝的接收基材包括粘布、木浆纤维纸、铝箔纸、塑料筛网中的至少一种。

23、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，所述静电纺丝工艺参数满足：纺丝电压为1～50kv，滚筒转速为100-1000rpm，溶液灌注速度为0.5～5ml/h，接收距离为5～30cm，纺丝时间为0.5～4h。

24、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，所述复合分散液包括纳米相变胶囊、水性防水剂和交联剂。

25、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，所述复合分散液中纳米相变胶囊的质量分数为10～50％，水性防水剂的质量分数为5～20％，氮吡啶交联剂的质量分数为1～5％。

26、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，所述水性防水剂包括水性氟化丙烯酸乳液、水性氟化聚氨酯乳液、水性聚二甲基硅氧烷乳液中的至少一种。

27、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，所述交联剂为氮吡啶。

28、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，所述复合分散液还包括溶剂。

29、根据本发明的一些实施方式，所述溶剂为水。

30、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，所述静电喷雾的工艺参数包括：电压为5～30kv，滚筒转速为500-2000rpm，溶液灌注速度为1～5ml/h，接收距离为5～30cm，喷雾时间为0.5～4h。

31、根据本发明的一些实施方式，步骤s3中，所述热处理采用气流烘干工艺。

32、根据本发明的一些实施方式，步骤s3中，所述气流烘干工艺参数包括：气流温度为50～150℃，气流速率为3～10m/s，处理工艺时间为10～60min。

33、本发明的第三方面提供了上述智能调温型纳米纤维防水透湿膜和如权利要求4～9任一项制备方法制得的智能调温型纳米纤维防水透湿膜在户外防护服装领域中的应用。

34、根据本发明第三方面实施例的，至少具有如下有益效果：

35、本发明制得的智能调温型纳米纤维防水透湿膜具有优异的防水/透湿/调温性能，实现了防水透湿膜在多变天气环境中对人体温度的主动调节，不仅在炎热环境中可以降温，又能在天气变冷时保暖，在登山服、作战军服、骑行服等户外防护服装领域具有巨大的应用前景。

36、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。