本發(fā)明涉及功能紡織品領域，具體涉及一種降溫纖維及織物制備方法。

背景技術：

1、被動輻射制冷是將地表物體釋放的熱量通過輻射換熱傳遞到接近絕對零度的外太空。與傳統(tǒng)的主動制冷方式相比，被動輻射制冷兼具了無能耗、綠色環(huán)保和可持續(xù)的優(yōu)點。大氣成分復雜，其中的h2o、o3、co2、云層等會對電磁波產(chǎn)生顯著的吸收、散射和反射作用，阻礙地面物體與宇宙空間和高層大氣的輻射換熱，只有在“大氣窗口”期，電磁波才能透過大氣層將熱量傳遞至太空。在大氣中各成分的綜合效應下，8-13μm波段內(nèi)的大氣輻射較低，同時大氣透射率也較高且相對穩(wěn)定，所以這一波段通常被稱為“第一大氣窗口”，具有顯著的熱力學應用價值。

2、人體皮膚是一種良好的紅外發(fā)射器，發(fā)射波長與“大氣窗口”波段基本重疊。在非運動狀態(tài)下，皮膚通過輻射途徑散發(fā)的熱量約占人體總散熱量的60％。服裝在調(diào)節(jié)不同環(huán)境下的個人熱舒適方面起著至關重要的作用。然而，傳統(tǒng)的紡織品設計大多基于熱傳導和熱對流，不可避免地阻擋人體熱輻射的透過，降低皮膚散熱效果，因此將輻射制冷技術應用于紡織領域是一種很有前景的人體戶外降溫方式，本發(fā)明設計了一種具有高的“大氣窗口”發(fā)射率和高的太陽光譜反射率的納米結構纖維及其織物，該織物具有明顯的被動降溫的效果。

技術實現(xiàn)思路

1、為了克服傳統(tǒng)紡織品存在的問題，本發(fā)明基于靜電紡絲工藝原理，制作一種具有高紅外發(fā)射率以及太陽光反射率的網(wǎng)格結構的纖維膜。本發(fā)明使用以聚丙烯、聚乙烯、聚乳酸、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚氯乙烯、聚乙基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚苯并咪唑、聚醚醚酮作為纖維原料，添加在太陽光譜中具有高折射率和低消光系數(shù)的納米顆粒，大小為0.02-50μm，包括zno、zno2、zns、caf2、caco3、siox、云母、稀土硅酸鹽、鉬酸鹽納米微粒、al2o3、tio2、baso4、fe2o3、cuo、pbco3、mgco3、mgo、bn、y2o3的一種或者多種，最后通過紡紗織造與層壓法出制作出具有多層復合結構的降溫織物。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：

3、本發(fā)明第一方面提供了一種降溫纖維及織物制備方法，包括以下步驟：

4、(1)將第一聚合物和納米顆粒預先干燥后分散于混合溶劑內(nèi)，得到靜電紡絲液，然后進行靜電紡絲得到第一纖維膜；

5、(2)將預先干燥的第二聚合物使用熔體微分靜電紡絲制得第二纖維膜；

6、(3)將第二纖維膜貼合在織物表面，然后將第一纖維膜貼合在第二纖維膜表面，制得產(chǎn)品。

7、優(yōu)選地，所述第一纖維膜的厚度為100-200μm，所述第二纖維膜的厚度為100-200μm。

8、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述第一聚合物和納米顆粒預先在真空干燥箱中40-60℃下干燥1.5-2.5h，用于去除大氣中吸收的水分，可以提高成膜質(zhì)量并使粒子均勻分散。

9、優(yōu)選地，所述第一聚合物為聚氯乙烯、聚乙基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚苯并咪唑、聚醚醚酮中的至少一種。

10、優(yōu)選地，所述納米顆粒包括zno、zno2、zns、caf2、caco3、siox、云母、稀土硅酸鹽、鉬酸鹽納米微粒、al2o3、tio2、baso4、fe2o3、cuo、pbco3、mgco3、mgo、bn、y2o3中的至少一種；所述納米顆粒的粒徑為0.02-50μm。

11、優(yōu)選地，所述第一聚合物和納米顆粒的質(zhì)量比為1：(0.5-1.5)。

12、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述混合溶劑為丙酮和有機溶劑的混合溶液；所述丙酮和有機溶劑的質(zhì)量比為1：(1-2)；所述有機溶劑為二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、二甲基氨基甲酸乙酯、三甲基胺、三甲基磷酸酯、丙烯腈、四氫呋喃中的至少一種。

13、優(yōu)選地，步驟(1)中，將干燥后的第一聚合物和納米顆粒分散于混合溶劑內(nèi)，在40-60℃下磁力攪拌6-8h，使聚合物與納米顆粒均勻分散。

14、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述靜電紡絲的參數(shù)為：紡絲電壓為15-25kv，注射泵的速度為1-7ml/h，紡絲距離為10-25cm，針內(nèi)徑0.2mm，滾筒轉(zhuǎn)速為500-700r/min，溫度為20-30℃，濕度為30％-60％，紡絲時間為1.5-2.5h。

15、優(yōu)選地，所述第二聚合物為聚乳酸、聚丙烯、聚四氟乙烯中的至少一種。

16、優(yōu)選地，步驟(2)中，所述第二聚合物預先在真空干燥箱中40-60℃下干燥1.5-2.5h，用于去除大氣中吸收的水分，可以提高成膜質(zhì)量。

17、優(yōu)選地，所述熔體微分靜電紡絲參數(shù)為：噴頭溫度設置為150-250℃，螺桿轉(zhuǎn)速為1-20r/min，紡絲電壓為40-55kv，吹風流量為100-200l/min，紡絲距離為10-22cm，滾筒轉(zhuǎn)速為500-700r/min。

18、在本發(fā)明的一些具體實施中，步驟(3)中所述織物為市場上常見的面料，如羊毛織物、棉織物、錦綸織物、絲織物、滌綸織物、聚乳酸織物、聚乙烯織物等。

19、本發(fā)明中并不限定第一纖維膜與織物，以及第二纖維膜和第一纖維膜之間的貼合方式，可采用膠水進行粘合、層壓復合。

20、本發(fā)明第二方面提供了一種降溫纖維及織物，由所述的降溫纖維及織物制備方法制備得到。

21、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

22、1、性能優(yōu)秀：相對于常規(guī)商用織物，本發(fā)明制備的織物具有更優(yōu)異的太陽光反射率和中紅外輻射率，能夠在陽光直射下讓人體皮膚溫度更低，提高人體在陽光下的熱舒適性。

23、2、制作方法簡單：相對于常規(guī)具有制冷效果的被動輻射制冷涂層的制備需要使用復雜昂貴的加工設備，如納米壓印、電子束蒸發(fā)、原子層沉積等，才能制備出具有特定結構和光學性能的納米材料或復合材料，本發(fā)明采用溶液靜電紡絲及熔體微分靜電紡絲技術，技術成本低，材料轉(zhuǎn)化率高，有大規(guī)模制備的潛力，能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。

24、3、所用材料均為工業(yè)級材料，獲取方式容易，成本低廉。

技術特征：

1.一種降溫纖維及織物制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的降溫纖維及織物制備方法，其特征在于，所述第一纖維膜的厚度為100-200μm，所述第二纖維膜的厚度為100-200μm。

3.根據(jù)權利要求1所述的降溫纖維及織物制備方法，其特征在于，所述第一聚合物為聚氯乙烯、聚乙基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚苯并咪唑、聚醚醚酮中的至少一種。

4.根據(jù)權利要求1所述的降溫纖維及織物制備方法，其特征在于，所述納米顆粒包括zno、zno2、zns、caf2、caco3、siox、云母、稀土硅酸鹽、鉬酸鹽納米微粒、al2o3、tio2、baso4、fe2o3、cuo、pbco3、mgco3、mgo、bn、y2o3中的至少一種；所述納米顆粒的粒徑為0.02-50μm。

5.根據(jù)權利要求1所述的降溫纖維及織物制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述第一聚合物和納米顆粒的質(zhì)量比為1：(0.5-1.5)。

6.根據(jù)權利要求1所述的降溫纖維及織物制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述混合溶劑為丙酮和有機溶劑的混合溶液；所述丙酮和有機溶劑的質(zhì)量比為1：(1-2)；所述有機溶劑為二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、二甲基氨基甲酸乙酯、三甲基胺、三甲基磷酸酯、丙烯腈、四氫呋喃中的至少一種。

7.根據(jù)權利要求1所述的降溫纖維及織物制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述靜電紡絲的參數(shù)為：紡絲電壓為15-25kv，注射泵的速度為1-7ml/h，紡絲距離為10-25cm，針內(nèi)徑0.2mm，滾筒轉(zhuǎn)速為500-700r/min，溫度為20-30℃，濕度為30％-60％，紡絲時間為1.5-2.5h。

8.根據(jù)權利要求1所述的降溫纖維及織物制備方法，其特征在于，所述第二聚合物為聚乳酸、聚丙烯、聚四氟乙烯中的至少一種。

9.根據(jù)權利要求1所述的降溫纖維及織物制備方法，其特征在于，所述熔體微分靜電紡絲參數(shù)為：噴頭溫度設置為150-250℃，螺桿轉(zhuǎn)速為1-20r/min，紡絲電壓為40-55kv，吹風流量為100-200l/min，紡絲距離為10-22cm，滾筒轉(zhuǎn)速為500-700r/min。

10.一種降溫纖維及織物，其特征在于，由權利要求1-9任一項所述的降溫纖維及織物制備方法制備得到。

技術總結
本發(fā)明公開了一種降溫纖維及織物制備方法，所述方法包括以下步驟：(1)將第一聚合物和納米顆粒預先干燥后分散于混合溶劑內(nèi)，得到靜電紡絲液，然后進行靜電紡絲得到第一纖維膜；(2)將預先干燥的第二聚合物使用熔體微分靜電紡絲制得第二纖維膜；(3)將第二纖維膜貼合在織物表面，然后將第一纖維膜貼合在第二纖維膜表面，制得產(chǎn)品。相對于常規(guī)商用織物，本發(fā)明制備的降溫織物具有更優(yōu)異的太陽光反射率和中紅外輻射率，能夠在陽光直射下讓人體皮膚溫度更低，提高人體在陽光下的熱舒適性。本發(fā)明采用溶液靜電紡絲及熔體微分靜電紡絲技術，技術成本低，材料轉(zhuǎn)化率高，有大規(guī)模制備的潛力，能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。

技術研發(fā)人員：朱龍潛,賀偉
受保護的技術使用者：廣州亞熵科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/10