一种具有日间降温功能的双层微纳纤维织物及其制备方法

本发明属于功能纺织品领域，涉及一种具有日间降温领域的双层微纳纤维织物及其制备方法，具体涉及通过微纳纤维纺纱技术制备微纳纤维纱线、再将微纳纤维纱线编织成双层微纳纤维织物，应用于日间降温纺织品领域。

背景技术：

1、当前全球气候变暖，特别是夏季强烈阳光照射的高温天气给人们户外生活和工作造成严重困扰，致使具有日间降温功能的纺织服装产品被迫切需求。在户外活动中，人体主要是通过热辐射、热传导、热对流和蒸发四种不同的散热途径来抵消热量输入，以维持让人体热稳态。尤其当皮肤温度超过35℃时，汗液蒸发是人体主要散热途径。因此，基于上述4种热量散发途径，研究者们开发了辐射制冷纺织品、高导热纺织品、热蒸发纺织品以及热对流纺织品以满足不同范围、不同情况下的个人热舒适性。例如，辐射制冷纺织品主要是具有选择性的光谱调控，使其能够通过大气透明窗口，将热量以红外辐射的形式发送到天然冷源外太空实现降温；高导热纺织品主要是依靠材料自身的高导热性质提高纺织品的导热率来实现降温效果；热蒸发纺织品主要是利用材料的吸湿能力，通过水分的快速蒸发，带走热量达到降温的效果；热对流纺织品则是通过提高纺织品与皮肤的接触空间，使空气加快对流达到降温的效果。以上4种纺织品虽然都达到了不同程度的降温效果，但是散热途径比较单一、日间降温性能差。为进一步改善纺织品降温效果和适用环境，多种散热途径结合的降温纺织品开始被研究，如：将热传导和热蒸发协同降温纺织品、辐射制冷和热蒸发协同降温纺织品等。尽管多种降温途径相结合纺织品的降温效果大大提升，但是制备工艺繁琐、成本高、且复合金属材料的纺织品穿戴舒适性差。因此，工艺简单、且具有高效日间降温功能的柔性织物具有重要的研究价值和市场应用潜力。

技术实现思路

1、针对现有降温纺织品存在局限，本发明提出一种具有日间降温功能的双层微纳纤维织物及其制备方法，即首先采用微纳纤维纺纱技术制备微纳纤维纱线、然后将微纳纤维纱线编织成双层微纳纤维织物，应用于日间降温纺织品领域。

2、为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、一种具有日间降温功能的双层微纳纤维织物，所述双层微纳纤维织物具有双层结构，即所述双层微纳纤维织物包括上层织物和下层织物；所述双层微纳纤维织物通过设计织物组织结构直接织造而成，或通过两个单层织物缝合而成；所述的上层织物和下层织物均是平纹结构，其中下层织物的经纱对应上层织物中相邻两根经纱间的缝隙，下层织物的纬纱对应上层织物中相邻两根纬纱间的缝隙。

4、进一步，所述的上层织物是由中红外发射且亲水的、导热的纱线编织而成；所述下层织物是由中红外发射且疏水的、导热的纱线编织而成；所述的直接织造而成的双层织物，其上层织物中的部分经纱或(和)纬纱要有规律地穿梭在下层织物，而下层织物中的全部经纱和纬纱不能出现在上层织物；所述缝合而成的双层织物，其缝合线与上层织物中的纱线相同，且有规律的穿过上下两层织物。

5、进一步，所述织物中的纱线均为微纳纤维纱线，可以是单纱或者股线，纱线直径分布在10-1000μm，且要具有一定的力学性能，断裂伸长率大于5％，断裂强度大于10mpa；所述微纳纤维纱线是通过微纳纤维纺纱技术制备的；所述的微纳纤维纺纱技术为湿法静电纺纱、气流纺纱或者熔喷纺纱中的任意一种，即先通过静电或气流将聚合物溶液或熔体牵伸成微纳纤维，再将微纳纤维集聚加捻成纱线或股线。

6、进一步，所述的微纳纤维可以为常规结构，也可具有凸起结构或者多孔结构，纤维直径分布在0.2-2.5μm，纤维表面凸起直径为0.2-2.5μm，纤维中孔洞直径为0.2-2.5μm。所述的聚合物溶液或熔体为单一的高分子聚合物或者一种或多种功能因子和高分子聚合物混合体。

7、本发明还提供所述的具有日间降温功能的双层微纳纤维织物的制备方法，具体包括以下步骤：

8、(1)将中红外发射且亲水型类高分子聚合物或者中红外发射且亲水型类高分子聚合物和功能因子混合一起溶解于溶剂中，于25-100℃下搅拌1-24h，得到质量分数为5％-50％聚合物纺丝溶液a；

9、(2)将中红外发射且疏水型高分子聚合物或者中红外发射且疏水型高分子聚合物和功能因子混合一起溶解于溶剂中，于25-100℃下搅拌1-24h，得到质量分数为5％-50％聚合物纺丝溶液b；

10、(3)将步骤(1)中的聚合物纺丝溶液a，置于共轭静电纺纱装置中的供料系统，利用共轭静电纺纱的方法制备乙酸纤维素微纳纤维单纱，然后将单纱加捻成股线a；

11、(4)将步骤(2)中的聚合物纺丝溶液b，置于共轭静电纺纱装置中的供料系统，利用共轭静电纺纱的方法制备聚偏氟乙烯微纳纤维单纱，然后将单纱加捻成股线b；

12、(5)将步骤(4)中的股线b编织成下层平纹织物；

13、(6)将步骤(3)中的股线a在步骤(5)中的下层平纹织物上方再编织一层织物即上层平纹织物，下层平纹织物中包含上层平纹织物中的纱线触点，从而得到具有日间降温功能的双层微纳纤维织物。

14、进一步，将步骤(3)中的股线a编织成上层平纹织物与步骤(5)所得的下层平纹织物上下错位叠放，即上层平纹织物中的经纱处于下层平纹织物的两根经纱间的缝隙，然后利用步骤(3)中的股线a穿梭在上下两层平纹织物之间，从而形成双层织物，下层平纹织物中包含上层平纹织物中的纱线触点，得到具有日间降温功能的双层微纳纤维织物。

15、进一步，所述中红外发射且亲水型类高分子聚合物包括乙酸纤维素、氟化聚乙烯、聚乙烯醇；所述中红外发射且疏水型高分子聚合物包括聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚乳酸。

16、进一步，所述步骤(1)中的溶剂为去离子水、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃thf、n,n二甲基甲酰胺dmf、n,n二甲基乙酰胺dmac、丙酮、或者thf和dmf混合溶剂、dmac和丙酮混合溶剂。

17、进一步，所述的功能因子为导热因子、凉感因子、高反射光子或者高发射光子；所述导热因子包括石墨烯片，碳纳米管，纳米银颗粒等；所述凉感因子包括：薄荷醇微胶囊、异氰酸酯、蚕丝蛋白凉感整理剂等；所述高反射光子包括：氧化锌纳米颗粒zno、二氧化钛tio2、碳酸钙等；所述高发射光子包括：二氧化硅、氮化硅si3n4、氮氧化硅等。

18、本发明还提供所述微纳纤维织物在日间降温纺织品领域中的应用。

19、本发明的有益效果：第一，特殊的双层织物结构设计、微纳纤维尺寸结构分布和材料特有中红外发射性能，使其具有高太阳光反射性能和辐射制冷性，从而获得日间辐射降温效果；第二，双层织物的亲疏水特性和下层织物中穿梭的亲水纱线触点，使其能够有效吸收汗水并将汗水快速从疏水层(下层织物)输送到亲水层(上层织物)，从而实现蒸发降温效果；第三，本发明制备的双层微纳纤维织物具有多种散热降温途径，包括日间辐射制冷降温、蒸发吸热降温、导热降温，使其能够应用于户外强日光照射条件下的人体降温；第四，工艺简单，无需二次加工处理。

技术特征：

1.一种具有日间降温功能的双层微纳纤维织物，其特征在于：所述双层微纳纤维织物具有双层结构，即所述双层微纳纤维织物包括上层织物和下层织物；所述双层微纳纤维织物通过设计织物组织结构直接织造而成，或者通过两个单层织物缝合而成；所述的上层织物和下层织物均是平纹结构，其中下层织物的经纱对应上层织物中相邻两根经纱间的缝隙，下层织物的纬纱对应上层织物中相邻两根纬纱间的缝隙；所述的上层织物是由中红外发射且亲水、导热的纱线编织而成；所述下层织物是由中红外发射且疏水、导热的纱线编织而成。

2.根据权利要求1所述的具有日间降温功能的双层微纳纤维织物，其特征在于：所述双层微纳纤维织物通过设计织物组织结构直接织造而成时，双层微纳纤维织物的上层织物中的部分经纱和/或纬纱要有规律地穿梭在下层织物，而下层织物中的全部经纱和纬纱不能出现在上层织物；所述双层微纳纤维织物通过缝合而成时，其缝合线与上层织物中的纱线相同，且有规律的穿过上下两层织物。

3.根据权利要求2所述的具有日间降温功能的双层微纳纤维织物，其特征在于：所述织物中的纱线均为微纳纤维纱线，所述微纳纤维纱线采用单纱或者股线，纱线直径分布在10-1000μm，所述微纳纤维纱线的断裂伸长率大于5％，断裂强度大于10mpa；所述微纳纤维纱线是通过微纳纤维纺纱技术制备的；所述的微纳纤维纺纱技术为湿法静电纺纱、气流纺纱或者熔喷纺纱中的任意一种，即先通过静电或气流将聚合物溶液或熔体牵伸成微纳纤维，再将微纳纤维集聚加捻成纱线或股线。

4.根据权利要求3所述的具有日间降温功能的双层微纳纤维织物，其特征在于：其特征在于：所述的微纳纤维为常规结构或具有凸起结构或者多孔结构，纤维直径分布在0.2-2.5μm，纤维表面凸起直径为0.2-2.5μm，纤维中孔洞直径为0.2-2.5μm；所述的聚合物溶液或熔体为单一的高分子聚合物或者一种或多种功能因子和高分子聚合物混合体。

5.根据权利要求1-4任一所述的具有日间降温功能的微纳纤维织物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的具有日间降温功能的微纳纤维织物的制备方法，其特征在于：将步骤(3)中的股线a编织成上层平纹织物与步骤(5)所得的下层平纹织物上下错位叠放，即上层平纹织物中的经纱处于下层平纹织物的两根经纱间的缝隙，然后利用步骤(3)中的股线a穿梭在上下两层平纹织物之间，从而形成双层织物，下层平纹织物中包含上层平纹织物中的纱线触点，得到具有日间降温功能的双层微纳纤维织物。

7.根据权利要求5所述的具有日间降温功能的微纳纤维织物的制备方法，其特征在于：所述中红外发射且亲水型类高分子聚合物包括乙酸纤维素、氟化聚乙烯、聚乙烯醇；所述中红外发射且疏水型高分子聚合物包括聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚乳酸。

8.根据权利要求5所述的具有日间降温功能的微纳纤维织物的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的溶剂为去离子水、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃thf、n,n二甲基甲酰胺dmf、n,n二甲基乙酰胺dmac、丙酮、或者thf和dmf混合溶剂、dmac和丙酮混合溶剂。

9.根据权利要求5所述的具有日间降温功能的微纳纤维织物的制备方法，其特征在于：所述的功能因子为导热因子、凉感因子、高反射光子或者高发射光子；所述导热因子包括石墨烯片，碳纳米管，纳米银颗粒；所述凉感因子包括薄荷醇微胶囊、异氰酸酯、蚕丝蛋白凉感整理剂；所述高反射光子包括氧化锌纳米颗粒zno、二氧化钛tio2、碳酸钙；所述高发射光子包括二氧化硅、氮化硅si3n4、氮氧化硅。

10.根据权利要求1-4任一所述的具有日间降温功能的双层微纳纤维织物的应用，其特征在于：所述双层微纳纤维织物应用于日间降温纺织品领域。

技术总结
本发明公开了一种具有日间降温功能的双层微纳纤维织物及其制备方法。先通过微纳纤维纺纱技术制备微纳纤维纱线、再将微纳纤维纱线编织成双层微纳纤维织物。该双层微纳纤维织物中，下层织物的经纱对应上层织物中相邻两根经纱间的缝隙，下层织物的纬纱对应上层织物中相邻两根纬纱间的缝隙；且上层织物具有亲水性、中红外高发射性和高导热性，下层织物具有疏水性、中红外高发射性和高导热性；下层织物中要包含亲水触点。特殊的双层织物结构设计、微纳纤维尺寸结构分布和材料特有的辐射制冷性能，使得该织物集日间辐射制冷、蒸发吸热、导热等多降温途径于一体，不仅有助于提高降温性能，而且柔软可穿戴，能够应用于户外强日光照射条件下的人体降温。

技术研发人员：周玉嫚,苑保奎,齐庆欢,张庆,师晓含,高艳菲,徐洋洋,李伟涛
受保护的技术使用者：中原工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15