一種形變發(fā)熱纖維及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于功能紡織材料領(lǐng)域，具體涉及一種形變發(fā)熱纖維及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)熱纖維的研發(fā)一直是熱門問題，開發(fā)者普遍集中在以下兩個方面進行研究：一 是通過添加遠紅外陶瓷粉實現(xiàn)纖維自發(fā)熱，但這種發(fā)熱方法兒童、孕婦不宜用，心臟功能不 好人群也不宜使用，受到很大的限制。二是通過纖維吸濕發(fā)熱，成為紡織品對纖維有要求， 需要吸濕性好的纖維才能制成吸濕發(fā)熱纖維，在材料方面受限制。三是通過接外部電源，通 過電流產(chǎn)熱。但是接外部電源既不方便也不安全。
[0003]自發(fā)熱纖維是利用纖維自身特殊性能，在不需要外界加熱條件下發(fā)熱，它多用于 紡織品。在紡織品中運用自發(fā)熱纖維可以在冬天御寒，也可以有效保護身體寒冷部位，如做 成鞋墊，在走路時利用機械能產(chǎn)熱。中國專利公開號CN 102220651公開日期為2011年10 月19日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：一種吸濕發(fā)熱纖維及其制備方法該方法公開了：將丙烯腈、丙烯 酰胺、丙烯酸按一定比例混合，處理后濕法紡絲制得一種吸濕發(fā)熱纖維。其優(yōu)點是利用人體 以及空氣中的水蒸氣，纖維通過吸收水蒸氣使其自身發(fā)熱，達到加熱保暖效果。同時由于吸 收人體自身水蒸氣使人穿著后更加干爽舒適。但是其缺點是，對纖維要求高，需要吸濕性強 的纖維才能制成吸濕發(fā)熱纖維，同時發(fā)熱持續(xù)性也有上線，若纖維吸濕飽和就不易就產(chǎn)生 熱量了。而目前還沒有一種關(guān)于通過拉伸、回復(fù)和彎曲等形變可以發(fā)熱纖維的專利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種形變發(fā)熱纖維及其制備方法， 該纖維可形變、發(fā)熱。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明報采用的技術(shù)方案為：一種形變發(fā)熱纖維，其特征在于由 聚酯、熱塑性彈性體、壓電材料、電熱材料制備而成，各原料所占質(zhì)量百分數(shù)：
[0006] 聚酯 0-40%， 熱塑性彈性體40%-80%， 壓電材料 5%_30%， 電熱材料 5%-30%。
[0007] 各原料所占質(zhì)量百分數(shù)最佳為：聚酯1-40%，熱塑性彈性體40% -80%，壓電材料 5% -10%，電熱材料 5% -10%。
[0008] 所述的聚酯為PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯）、PBT (聚對苯二甲酸丙二醇酯）、 PTT(聚對苯二甲酸丁二醇酯）中的一種。
[0009] 所述的熱塑性彈性體為熱塑性彈性體TPEE、熱塑性彈性體ΤΡ0、熱塑性彈性體PU、 熱塑性彈性體PE-co-MAA中的一種。
[0010] 所述的壓電材料是壓電晶體和壓電陶瓷中的一種。
[0011] 所述的電熱材料為鎳鉻合金粉、鐵鋁合金粉、碳化硅粉、鉻酸鑭粉、氧化鋯粉、二硅 化鉬粉中的一種。
[0012] 所述的壓電晶體可以是水晶（石英晶體）、鎵酸鋰、鍺酸鋰、鍺酸鈦、鐵晶體管鈮酸 鋰、鉭酸鋰等中的一種。
[0013] 所述的壓電陶瓷可以是鈦酸鋇系、鋯鈦酸鉛二元系及在二元系中添加第三種 ΑΒ03(Α表示二價金屬離子，B表示四價金屬離子或幾種離子總和為正四價）型化合物和偏 鈮酸鹽系壓電陶瓷中的一種。
[0014] 上述一種形變發(fā)熱纖維的制備方法，其特征在于包括如下步驟：
[0015] 1)原料選?。喊锤髟纤假|(zhì)量百分數(shù)：聚酯0-40%，熱塑性彈性體40% -80%， 壓電材料5 % -30%，電熱材料5 % -30%，選取聚酯、熱塑性彈性體、壓電材料、電熱材料 (納米級）；
[0016] 2)將聚酯、熱塑性彈性體、壓電材料和電熱材料共混，使其共混均勻，投入雙螺桿 共混擠出，勻速牽伸，造粒，得到共混顆粒；
[0017] 3)將共混顆粒用轉(zhuǎn)鼓干燥箱干燥；
[0018] 4)將干燥的的共混顆粒用熔融紡絲機紡絲，制備得到形變發(fā)熱纖維。
[0019] 所述拉伸速率可為1500-5000m/min。紡絲速率可由所紡纖維決定低速、高速紡絲。
[0020] 本發(fā)明整個纖維以熱塑性彈性體為基材，混有聚酯便于紡絲，中間嵌有壓電材料， 當(dāng)纖維受到外界機械力拉伸、回復(fù)和彎曲等形變時，壓電材料會產(chǎn)生電勢差，纖維中還混有 一定比例的電熱材料，實現(xiàn)了由機械能轉(zhuǎn)化為電能，再由電能轉(zhuǎn)換為熱能的形變發(fā)熱效果。 其具有電流小，加熱效果溫和，無需外部電源，安全又節(jié)能，應(yīng)用廣泛等優(yōu)點。
[0021] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所選用的熱塑性彈性體，通過添加壓電材料和不同電熱 材料制備形變發(fā)熱纖維。本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0022] 由于采用了上述技術(shù)方案，將壓電材料、電熱材料與熱塑性彈性體母粒和聚酯共 混紡絲，即可得到形變發(fā)熱纖維。由于纖維中加入壓電材料，使纖維在受到拉伸、回復(fù)和彎 曲等形變時能夠產(chǎn)生電勢差，由于在紡絲過程中加入了電熱材料（鎳鉻合金、鐵鋁合金、碳 化硅、鉻酸鑭、氧化鋯、二硅化鉬等），使得當(dāng)纖維被編織成回路且產(chǎn)生電勢差時，有電流通 過。從而完成了由機械能轉(zhuǎn)化為電能，再由電能轉(zhuǎn)化為熱能的轉(zhuǎn)變。當(dāng)應(yīng)用形變發(fā)熱纖維制 成紡織品時，可按實際情況加入儲能元件，以及溫控元件，使其多余電能有效儲存起來。這 種形變發(fā)熱纖維電流小，安全性高，且不需外部電源，簡潔方便。
【具體實施方式】
[0023] 為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的 內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。
[0024] 實施例1
[0025] -種形變發(fā)熱纖維的制備方法，包括如下步驟：
[0026] 1)將壓電材料（偏鈮酸鹽系壓電陶瓷一一偏鈮酸鉀鈉）、電熱材料（二硅化鉬粉） 與熱塑性彈性體TPEE和PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯）按質(zhì)量百分數(shù)10 %、10 %、40 %、 40 %進行共混，使其混合均勻；
[0027] 2)將混合均勻的混合物放入雙螺桿擠出機熔融擠出、勻速牽伸得到偏鈮酸鉀鈉/ 二硅化鉬/TPEE/PET母粒共混纖維，再將得到的共混纖維用造粒機造粒，得到共混顆粒；
[0028] 3)得到的共混顆粒放入轉(zhuǎn)鼓干燥箱中120 °C烘8小時。
[0029] 4)將干燥后的共混顆粒放入紡絲機在270°C溫度條件下紡絲，卷繞速度3000r/ min，得到形變發(fā)熱纖維。
[0030] 將制備得到的形變發(fā)熱纖維進行拉伸彈性測試，所測得的數(shù)據(jù)如下：
[0031] 表一
[0033] 表一說明該纖維可形變、發(fā)熱。
[0034] 實施例2
[0035] -種形變發(fā)熱纖維的制備方法，包括如下步驟：
[0036] 1)將壓電材料（偏鈮酸鹽系壓電陶瓷一一偏鈮酸鉀鈉）、電熱材料（二硅化鉬粉） 與熱塑性彈性體ΤΡ0和PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯）按質(zhì)量百分數(shù)5%、5%、50%、40%進 行共混，使其混合均勻；
[0037] 2)將混合均勻的混合物放入雙螺桿擠出機熔融擠出、勻速牽伸得到偏鈮酸鉀鈉/ 二硅化鉬/TPEE/PET母粒共混纖維，再將得到的共混纖維用造粒機造粒，得到共混顆粒；
[0038] 3).得到的共混顆粒放入轉(zhuǎn)鼓干燥箱中120 °C烘8小時。
[0039] 4).將干燥后的共混顆粒放入紡絲機在270°C溫度條件下紡絲，卷繞速度3000r/ min，得到形變發(fā)熱纖維。
[0040] 將制備得到的形變發(fā)熱纖維進行拉伸彈性測試，所測得的數(shù)據(jù)如下：
[0041] 表二
[0043] 表二說明該纖維可形變、發(fā)熱。
[0044] 實施例3