一种基于泡沫碳的保温面料及其制备方法
【技术领域】：
[0001] 本发明属于纺织材料技术领域，具体涉及一种基于泡沫碳的保温面料及其制备方 法。
【背景技术】：
[0002] 泡沫碳是一种由孔泡和相互连接的孔泡壁组成的具有三维网状结构的轻质多孔 材料，根据孔泡壁的微观结构分为石墨化泡沫碳和非石墨化泡沫碳，两者都有较高的开孔 率，材料的相对密度与导电和导热性能成线性关系。非石墨化泡沫碳多为网状玻璃质结构， 有大的柱状韧带和开孔，韧带交联处形成五边形，石墨化泡沫碳为韧带式网状结构，具有相 对整齐的微孔排列和分布较窄的微孔尺寸，同时韧带致密，气泡连通，开孔率较高。
[0003] 泡沫碳的主要原料是煤炭，利用组成和结构独特的煤和煤系物来制备具有特定结 构和性能的泡沫碳，常用的原料有：煤和煤系物、有机聚合物、中间相沥青和生物材料等。与 其他复合材料相比，泡沫碳具有独特的性质，如低透射率、低膨胀系数、高导热率、高拉伸强 度和高强度/密度比等，泡沫碳作为一种新型碳材料，其独特的结构和性能在众多领域显 示了巨大的应用潜力，可替代成本较高的三维编织纤维材料，并通过与金属和非金属材料 的复合得到高性能的结构材料，用于制作隔热防火保温材料、减震材料、电极材料、储能材 料等。
[0004] 目前将泡沫碳运用于保温材料的研宄较多，中国专利CN 103373014A(公开日 2013. 10.30)公开的一种保温材料及其制备方法，该保温材料包括支撑层和夹芯层，支撑层 为碳纤维基布及其表面的毛圈，夹芯层为泡沫碳，碳纤维表面的毛圈嵌入泡沫碳中，将两者 相互结合，不易分离。中国专利CN 103692716A(公开日2014. 4. 2)公开的一种具有保温功 能的反光材料，依次包括基体、中空腔、保温层、隔离层、反光层和保护层，基体由碳纤维包 裹钢丝而成，中空腔为活性炭块，保温层是泡沫碳和碳纤维保护膜，隔离层为膨胀珍珠岩、 石灰和碳素混合而成，反光层为钛白粉、珍珠粉、玻璃球粉、柠檬酸钠和硅油，该反光材料的 使用范围广泛，受气候影响小，能在各种条件下使用，且使用寿命长。
[0005] 由上述现有技术可知，目前泡沫碳在保温方面的应用多于材料领域，在纺织领域 的应用十分少见。而且泡沫碳的保温性能远优于常规的纺织保温纤维，因此本发明将泡沫 碳技术运用于保温面料，得到保温性能优异，受气候影响小，且使用寿命长的保温面料。
【发明内容】
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[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种基于泡沫碳的保温面料及其制备方法，将泡 沫碳代替传统的纺织材料加入到面料中作为保温层，并在保温层的表面设置隔热层，经缝 衍和热压技术得到基于泡沫碳的保温面料。该保温面料的保温性能优异，受外界环境的影 响小，而且面料轻薄舒适。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
[0008] 一种基于泡沫碳的保温面料，其特征在于，所述保温材料包括保温层、隔热层、填 充层和表面面料，所述保温层的上下表面为隔热层，所述隔热层的一个表面为填充层，所述 填充层的一个表面为表面面料，所述保温层至少一层。
[0009] 优选地，所述保温层由泡沫碳构成，所述隔热层由碳纤维构成，所述填充层为三维 卷曲中空涤纶纤维，所述表面面料由棉纤维或者蚕丝纤维构成。
[0010] 本发明还提供一种基于泡沫碳的保温面料的制备方法，其特征在于：包括以下步 骤：
[0011] (1)将泡沫碳加工成厚度为3-5_的薄片作为保温层，然后在保温层的四周包覆 碳纤维隔热层，得到保温夹层；
[0012] (2)将步骤（1)制备的保温夹层的上下表面或者上下左右填充三维卷曲中空涤纶 纤维形成填充层，经衍缝和热压技术将表面面料与保温夹层和填充层紧密结合，得到基于 泡沫碳的保温面料。
[0013] 作为上述技术方案的优选，所述步骤（1)中，泡沫碳为非石墨化泡沫碳，所述非石 墨化泡沫碳的密度为0. 4-0. 6g/cm3,所述非石墨化泡沫碳的表面为平面或者曲面。
[0014] 作为上述技术方案的优选，所述步骤（1)中，碳纤维的直径为0.8-lmm，隔热层的 厚度为2-4mm。
[0015] 作为上述技术方案的优选，所述步骤（2)中，三维卷曲中空涤纶纤维的最大厚度 为 L 5-2. 5cm〇
[0016] 作为上述技术方案的优选，所述步骤（2)中，基于泡沫碳的保温面料的厚度为 2_3cm〇
[0017] 作为上述技术方案的优选，所述基于泡沫碳的保温面料可以用于服装、床上被和 户外用品。
[0018] 作为上述技术方案的优选，所述基于泡沫碳的保温面料的导热系数为 0· 03-0. 07W(m · K)。
[0019] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0020] (1)本发明制备的基于泡沫碳的保温面料采用多层结构，以平面或者曲面泡沫碳 薄片为中心层层铺设，设置隔热层、填充层和表面面料，泡沫碳作为保温层并通过隔热层和 填充层的辅助，将热量储存起来，减低保温面料的导热系数，提高保温性。
[0021] (2)本发明制备的基于泡沫碳的保温面料的填充层采用三维卷曲中空涤纶纤维， 蓬松性优良，保温性能优异，能储存大量的热量，有利于得到轻质保暖的面料。
[0022] (3)本发明采用衍缝技术和热压技术相结合，将各结构结合在一起，通过合理的配 置得到层次分明，结合紧密的保温面料。
[0023] (4)本发明制备的基于泡沫碳的保温面料的各机构的保温性优良，制备的保温面 料轻质柔软、舒适、强度高，导热系数低，可用于制备服装、床上被和户外用品。
【具体实施方式】：
[0024] 下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明 用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0025] 实施例1 :
[0026] (1)将0. 4g/cm3的非石墨化泡沫碳加工成厚度为3mm的平面薄片作为保温层，然 后在保温层的四周包覆直径为0. 8mm的碳纤维构成的厚度为2mm的隔热层，组成保温夹层。
[0027] (2)将步骤（1)制备的保温夹层的上下表面填充最大厚度为I. 5cm的三维卷曲中 空涤纶纤维形成填充层，经衍缝和热压技术将表面面料与保温夹层和填充层紧密结合，得 到厚度为2cm的基于泡沫碳的保温面料。
[0028] 实施例2 :
[0029] (1)将0. 6g/cm3的非石墨化泡沫碳加工成厚度为5mm的平面或者曲面薄片作为保 温层，然后在保温层的四周包覆直径为1mm的碳纤维构成的厚度为4_的隔热层，组成保温 夹层。
[0030] (2)将步骤（1)制备的保温夹层的上下左右填充最大厚度为2. 5cm的三维卷曲中 空涤纶纤维形成填充层，经衍缝和热压技术将表面面料与保温夹层和填充层紧密结合，得 到厚度为3cm的基于泡沫碳的保温面料。
[0031] 实施例3:
[0032] (1)将0. 5g/cm3的非石墨化泡沫碳加工成厚度为