一种隔热保暖复合面料、制备方法及在服饰上的应用与流程
本发明涉及多层复合面料，具体涉及一种隔热保暖复合面料、制备方法及在服饰上的应用。
背景技术：
1、体温的调节在维持人体的正常功能中起着关键作用。传统的保暖服装其保暖原理主要是以阻止身体所发出的热逃逸为主，但是普通的天然纤维或合成纤维导热系数较高，保暖性能一般，通常采用增加厚度和重量来达到更好的保暖效果，影响了服饰的轻量化发展。
2、气凝胶作为一类纳米多孔结构的固体材料，具有低导热系数、高比表面积、低密度等优点，在轻质隔热应用领域中有着独特的优越性，现有技术中主要是通过在面料中以混纺或喷涂方式加入气凝胶纳米颗粒，或是将气凝胶块体材料作为芯层夹在两层织物之间，起到隔热保暖的作用。现有技术如中国专利申请cn109130405a公开了一种隔热覆盖物及其制备方法，利用由气凝胶与发泡材料制成的复合材料做中间层，选取合适的里层面料与外层面料进行多层贴合，形成一种可直接裁剪制作各种纺织品的气凝胶复合面料，气凝胶粉末不会溢出，提高了气凝胶材料使用的灵活性。其中间层采用的是将气凝胶与发泡材料混合，一同发泡制成多孔的气凝胶复合材料，虽然提高了复合面料的隔热性能，但是面料本身储能蓄热调温能力有待提高，并且面料抗菌性能欠佳，限制了应用。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种隔热保暖复合面料、制备方法及在服饰上的应用，该复合面料具有抗菌效果，隔热性能优异，并且能够储能调温，具有持久的蓄热保暖效果，可以应用于冬装服饰。
2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
3、一种隔热保暖复合面料的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤一、制备里层面料和外层面料；
5、将棉纤维、羧甲基壳聚糖、l-精氨酸、水混合，浸渍，浸渍结束后取出，反应，反应结束后，干燥，得到改性棉纤维；将中空涤纶纤维、1,6-己二胺、水混合，浸渍，反应，反应结束后取出，洗涤至中性，干燥，得到改性中空涤纶纤维；
6、将改性中空涤纶纤维纺成纱线作为经纱，将改性棉纤维纺成纱线作为纬纱，机织，得到改性中空涤纶/棉面料；
7、将改性中空涤纶/棉面料浸渍在抗菌整理剂中，浸渍，浸渍结束后，烘焙，干燥，分别得到里层面料和外层面料；
8、其中，抗菌整理剂包括以下步骤制备而成：
9、步骤（1）、将乙醇水溶液与3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷混合，加入调节剂调节ph值，加入纳米碳化锆，超声分散，反应，反应结束后，抽滤，洗涤，干燥，得到环氧基纳米碳化锆；
10、步骤（2）、将十二烷基二甲基叔胺与3-溴-1-丙醇混合，反应，反应结束后，洗涤，抽滤，取滤饼，干燥，得到抗菌剂；将环氧基纳米碳化锆、抗菌剂、异丙醇混合，反应，反应结束后，过滤，洗涤，得到抗菌功能化纳米碳化锆；将抗菌功能化纳米碳化锆与水混合，得到抗菌整理剂；
11、步骤二、制备中间层材料；
12、将二十烷加热至融化，将改性纤维素气凝胶浸渍在二十烷中，浸渍结束后取出，得到中间层材料；
13、其中，改性纤维素气凝胶包括以下步骤制备而成：
14、步骤（1）、将异氰酸酯预聚体与氨基纳米二氧化硅混合，反应，反应结束后，加入八氟戊醇，继续反应，反应结束后，加入咪唑，再次反应，反应结束后，冷却，得到封闭型异氰酸酯；
15、步骤（2）、将醋酸纤维素、丙酮、n,n-二甲基甲酰胺混合，搅拌至完全溶解，静置，加入封闭型异氰酸酯混合均匀，得到改性纤维素纺丝液；将改性纤维素纺丝液注入静电纺丝设备的注射器中，通过静电纺丝仪器纺丝，纺丝后，干燥，得到改性纤维素纳米纤维膜；
16、将改性纤维素纳米纤维膜剪切破碎，加入水，均质分散，得到改性纤维素纳米纤维分散液，冷冻干燥，干燥后，反应，得到改性纤维素气凝胶；
17、步骤三、将里层面料、中间层材料、面层面料复合，得到隔热保暖复合面料。
18、优选地，所述步骤一中：棉纤维、羧甲基壳聚糖、l-精氨酸、水的质量比为10:0.3-0.4:0.3-0.4:150-180；制备改性棉纤维时，浸渍条件为：在室温下浸渍2-3h，反应条件为：在170-180℃温度下反应3-4min；中空涤纶纤维、1,6-己二胺、水的质量比为10:1.5-1.8:150-180；制备改性中空涤纶纤维时，浸渍条件为：在60-70℃温度下浸渍40-60min，反应条件为：在150-160℃温度下反应10-15min。
19、优选地，所述步骤一中：改性中空涤纶纤维纺成的纱线纱支数为英制支数40-60s；改性棉纤维纺成的纱线纱支数为英制支数40-60s；改性中空涤纶/棉面料的克重为120-140g/m2；改性中空涤纶/棉面料与抗菌整理剂的浴比为1:10-15；浸渍操作为：在室温下浸渍20-30min，二浸二轧，轧余率为78-82％；烘焙条件为：在100-120℃温度下烘焙3-5min。
20、优选地，所述步骤一抗菌整理剂的制备中，步骤（1）中：乙醇水溶液、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、纳米碳化锆的质量比为100:6-8:1-1.5，乙醇水溶液为50vol％乙醇水溶液；反应条件为：在ph值为4-4.5、55-65℃温度下反应2-3h。
21、优选地，调节剂包括1mol/l乙酸水溶液。
22、优选地，所述步骤一抗菌整理剂的制备中，步骤（2）中：十二烷基二甲基叔胺与3-溴-1-丙醇的质量比为2-2.1:1.4-1.6；制备抗菌剂时，反应条件为：在60-70℃温度下反应12-14h；环氧基纳米碳化锆、抗菌剂、异丙醇的质量比为1-1.2:1:80-100；制备抗菌功能化纳米碳化锆时，反应条件为：在70-80℃温度下反应3-4h；抗菌功能化纳米碳化锆与水的质量比为1:40-50。
23、优选地，制备抗菌剂时，洗涤操作中所用洗涤剂包括乙醚。
24、优选地，所述步骤二中：改性纤维素气凝胶与二十烷的固液比为1:4-5；浸渍条件为：在40-45℃温度下真空浸渍30-40h；中间层材料的厚度为0.3-0.4mm。
25、优选地，所述步骤二改性纤维素气凝胶的制备中，步骤（1）中：异氰酸酯预聚体、八氟戊醇、氨基纳米二氧化硅、咪唑的质量比为30:3.9-4:1.8-2:5-6；反应条件为：在氮气氛围中、55-65℃温度下反应1-2h；继续反应条件为：在氮气氛围中、70-75℃温度下继续反应2-3h；再次反应条件为：在氮气氛围中、50-60℃温度下再次反应3-4h。
26、优选地，所述步骤二改性纤维素气凝胶的制备中，步骤（2）中：醋酸纤维素、丙酮、n,n-二甲基甲酰胺、封闭型异氰酸酯的质量比为10:28-30:28-30:8-10；在静电纺丝操作中，改性纤维素纺丝液的推进速度为1.0ml/h，纺丝电压为20kv，纺丝针头到接收屏的距离为15cm；静电纺丝的接受屏为铝箔。
27、优选地，所述步骤二改性纤维素气凝胶的制备中，步骤（2）中：改性纤维素纳米纤维膜与水的质量比为1:15-18；冷冻干燥操作包括：将改性纤维素纳米纤维分散液在-80℃温度下冷冻4-4.5h，冷冻后，在冷冻干燥机中以温度-80℃、压强0.5pa的条件下冷冻干燥45-48h；反应条件为：在140-150℃温度下反应4-5h。
28、优选地，一种采用如上所述的隔热保暖复合面料的制备方法制备得到的隔热保暖复合面料。
29、优选地，一种采用如上所述的隔热保暖复合面料在服饰上的应用。
30、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
31、本发明通过制备改性中空涤纶/棉面料，将其浸轧含有抗菌功能化纳米碳化锆的抗菌整理剂，制得具有抗菌性和吸光发热功能的里层面料和外层面料；通过制备改性纤维素气凝胶，将其与相变材料二十烷复合，得到的中间层材料与里层面料和外层面料复合，制得的复合面料具有抗菌效果，隔热性能优异，并且能够储能调温，具有持久的蓄热保暖效果，可以应用于冬装服饰。
32、纳米碳化锆是一种光热转换材料，能够增强面料的吸光发热功能；本发明将纳米碳化锆通过环氧硅烷偶联剂进行表面修饰，得到环氧基纳米碳化锆，通过十二烷基二甲基叔胺与3-溴-1-丙醇发生季铵化反应，得到具有羟基活性基团的有机季铵盐抗菌剂，将其与环氧基纳米碳化锆混合发生开环反应，使抗菌剂与作为载体的纳米碳化锆通过化学键接枝复合，不仅可以改善纳米碳化锆的分散性，还可以改善抗菌剂的稳定性，使其不易迁移，得到的抗菌功能化纳米碳化锆具有持久抗菌性和吸光发热功能；
33、本发明将棉纤维与羧甲基壳聚糖、l-精氨酸混合，通过棉纤维表面的羟基与羧甲基壳聚糖和l-精氨酸表面的羧基发生酯化反应，使具有抗菌性的羧甲基壳聚糖与l-精氨酸负载在棉纤维表面，制得具有抗菌功能的改性棉纤维；利用1,6-己二胺对中空涤纶纤维进行表面处理，引入氨基活性基团，制得具有氨基的改性中空涤纶纤维；分别将改性中空涤纶纤维和改性棉纤维纺纱线，机织后得到改性中空涤纶/棉面料，将其浸轧抗菌整理剂，抗菌整理剂中抗菌功能化纳米碳化锆表面未反应完全的环氧基可以与改性中空涤纶/棉面料表面的活性基团在浸轧过程中进一步发生开环反应，从而将有机抗菌组分和无机载体纳米碳化锆牢固在面料表面，得到的里层面料和外层面料不仅具有持久抗菌性，还具有持久的蓄热保暖效果。
34、聚合物气凝胶具有低导热系数、高比表面积、低密度等优点，作为一种轻质隔热材料可以提高面料的隔热保暖效果；纤维素纳米纤维气凝胶在具有低密度、低导热系数的同时具有更好的柔韧性，将其作为复合面料的保暖夹层可以有效提高面料的隔热保暖能力；本发明通过异氰酸酯预聚体的异氰酸酯基团与氨基纳米二氧化硅的氨基发生反应，反应后加入八氟戊醇和咪唑进行封端，得到封闭型异氰酸酯，刚性粒子纳米二氧化硅和具有疏水性的八氟戊醇的引入使封闭型异氰酸酯具有更好的力学性能和疏水性；将封闭型聚氨酯作为交联剂引入纤维素纺丝液中，通过静电纺丝、破碎均质、冷冻干燥、原位交联，得到具有更好力学性能和疏水性能的改性纤维素气凝胶；其中，咪唑作为封闭剂可以将异氰酸酯基团暂时封闭，在高温中则可以解开封闭并重新释放出异氰酸酯基团，在原位交联的过程中，封闭型异氰酸酯的异氰酸酯基团与醋酸纤维素的羟基反应形成交联结构，改善了改性纤维素气凝胶的柔韧性和疏水性，可以更好的应用于复合面料的保暖夹层中；
35、本发明中的中间层材料是由改性纤维素气凝胶与相变材料二十烷通过真空浸渍复合制得的，将里层面料、中间层材料、外层面料复合，得到隔热保暖复合面料；其中，中间层材料由于含有相变材料，当外层面料与里层面料吸光发热，环境温度高于相变材料的相变温度时，中间层材料可以先将热量吸收储存，在环境温度下降至低于相变温度时，中间层材料则会缓慢释放储存的能量，以达到储能调温、发热保暖的效果，使制得的隔热保暖复合面料不仅隔热性能优异，同时能够储能调温，具有持久的蓄热保暖效果。
技术特征：
1.一种隔热保暖复合面料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种隔热保暖复合面料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，改性棉纤维和改性中空涤纶纤维包括以下步骤制备而成：
3.根据权利要求1所述的一种隔热保暖复合面料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中：改性中空涤纶纤维纺成的纱线纱支数为英制支数40-60s；改性棉纤维纺成的纱线纱支数为英制支数40-60s；改性中空涤纶/棉面料的克重为120-140g/m2；改性中空涤纶/棉面料与抗菌整理剂的浴比为1:10-15；浸渍操作为：在室温下浸渍20-30min，二浸二轧，轧余率为78-82％；烘焙条件为：在100-120℃温度下烘焙3-5min。
4.根据权利要求1所述的一种隔热保暖复合面料的制备方法，其特征在于，所述步骤一抗菌整理剂的制备中，环氧基纳米碳化锆包括以下步骤制备而成：
5.根据权利要求1所述的一种隔热保暖复合面料的制备方法，其特征在于，所述步骤一抗菌整理剂的制备中：十二烷基二甲基叔胺与3-溴-1-丙醇的质量比为2-2.1:1.4-1.6；制备抗菌剂时，反应条件为：在60-70℃温度下反应12-14h；环氧基纳米碳化锆、抗菌剂、异丙醇的质量比为1-1.2:1:80-100；制备抗菌功能化纳米碳化锆时，反应条件为：在70-80℃温度下反应3-4h；抗菌功能化纳米碳化锆与水的质量比为1:40-50。
6.根据权利要求1所述的一种隔热保暖复合面料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中：改性纤维素气凝胶与二十烷的固液比为1:4-5；浸渍条件为：在40-45℃温度下真空浸渍30-40h；中间层材料的厚度为0.3-0.4mm。
7.根据权利要求1所述的一种隔热保暖复合面料的制备方法，其特征在于，所述步骤一改性纤维素气凝胶的制备中，封闭型异氰酸酯包括以下步骤制备而成：
8.根据权利要求1所述的一种隔热保暖复合面料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，改性纤维素气凝胶包括以下步骤制备而成：
9.一种采用如权利要求1-8任一项所述的一种隔热保暖复合面料的制备方法制备得到的隔热保暖复合面料。
10.一种如权利要求9所述的隔热保暖复合面料在服饰上的应用。
技术总结
本发明涉及多层复合面料技术领域，且公开了一种隔热保暖复合面料、制备方法及在服饰上的应用。制备方法包括：将改性中空涤纶/棉面料浸轧抗菌整理剂，分别得到里层面料和外层面料；将改性纤维素气凝胶浸渍在二十烷中，浸渍结束后取出，得到中间层材料；将里层面料、中间层材料、面层面料复合，得到隔热保暖复合面料；该复合面料具有抗菌效果，隔热性能优异，并且能够储能调温，具有持久的蓄热保暖效果，可以应用于冬装服饰。
技术研发人员：彭佳飞,徐洪斌,杨晋平,芮银萍,林彬
受保护的技术使用者：浙江酷趣智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23