专利名称：具有隔热吸汗透气防水功能的衣料及其隔热层的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种复合衣料，尤其涉及的是一种具有隔热吸汗透气防水功能的衣料。
技术背景
由于消防员在火场救援时工作环境较为恶劣，对消防员穿着的消防服要求较高。 消防服不仅要在高温、火焰和毒性气体的环境下使用，还要适用于各种低温、化学、电、辐射等环境。防护服隔热防寒效果差会直接导致消防员生命安全和健康，透气性和吸汗性差将极大的降低消防员救援时的热湿舒适性，降低工作效率，严重情况下会导致人员热疾病的发生，危及消防员生命安全。由中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室在全国范围内关于消防月艮的问卷调查(Questionnaire on Firefighters' Protective Clothing in China, Fire Technology)可知，目前使用的消防服存在的主要问题是热湿舒适性差，并且较为厚重，穿着极为不便。基于上述问题，很多学者和研究人员致力于研发新型的消防服材料，在提高隔热性能的同时，提高消防服热湿舒适性，减轻消防服的重量。但目前这种能够兼顾上述要求的消防服还未见有报道
发明内容
发明目的本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种具有隔热吸汗透气防水功能的衣料，其隔热性能好，同时具有良好的防水性、透气性和吸汗性。
本发明是通过以下技术方案实现具有隔热吸汗透气防水功能的衣料，包括外层、 隔热层和内层；所述外层包覆在隔热层外，隔热层包覆在内层外，隔热层外包覆有多孔性薄膜；所述隔热层为气凝胶复合材料。
为使得外层具有一定抗拉强度、耐火性、耐热性和防化学腐蚀性，所述外层采用诺梅克斯纤维(Nomex)与凯芙拉尔(Kevalar)的混合物、芳砜纶(PSA)、聚苯并咪唑纤维PBI或诺梅克斯纤维(Nomex )。
为更好的实现阻隔高温热传导，所述隔热层的柔性气凝胶复合材料中含有诺梅克斯纤维(Nomex)。
为了实现透气吸汗，所述气凝胶复合材料的表面布有直径为0. 3μπι-50的微孔。
所述多孔性薄膜为半透膜，半透膜可允许气体分子自由通过，水分子仅可由内层向外层单向运动，不能逆行，可以确保内层的干燥舒适。
所述内层由织物纤维材料制成，织物纤维材料选自阻燃棉纤维和阻燃竹纤维材料中的一种或多种，内层和使用者直接接触，可以提高使用者穿着的舒适度。
本发明的另一目的是提供具有隔热吸汗透气防水功能的衣料中的隔热层制作方法a、以45%-100%体积百分比的有机硅烷和0%-55%体积百分比的无机硅烷混合后作为前驱体，采用摩尔浓度为0. 0001-0. IM的酸作为酸催化剂，采用摩尔浓度为1M-13M的氨水作为碱催化剂，醇作为溶剂，制成SiO2溶胶；b、将含量为前驱体总体积的20%-40%体积百分比的诺梅克斯纤维加工处理成纤维预成型体，然后将步骤a中制备好的SiO2溶胶浸渍诺梅克斯纤维预成形体，最后老化，干燥形成气凝胶复合材料。
有益效果本发明相比现有技术具有以下优点本发明制备简便，结构简单，外层能有效阻止面料遇明火发生的燃烧，并且可阻止化学腐蚀；隔热层能有效的阻隔高温热传导，防止高温灼伤皮肤，同时还能有效的阻止外部水分进入，吸收人体表面的汗液，防止织物内部湿润，提高人体热湿舒适性，内层能够提高使用者的穿着舒适度；该复合材料适用于制作消防服、防寒服、高温手套和头盔内衬等制品，隔热层确保了良好的隔热性、透气性、防水性和吸汗性，适于在高温或低温等恶劣环境下工作的人们穿着使用。
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1如图1所示，本实施例中，该衣料包括外层1、隔热层2、内层3和多孔性薄膜；外层1包覆在隔热层2外，隔热层2包覆在内层3外，隔热层2外包覆多孔性薄膜，本实施例中多孔性薄膜采用半透膜4。
为使得外层1具有一定抗拉强度、耐火性、耐热性和防化学腐蚀性，本实施例中外层1是60%Nomex (重量百分比)和40%Kevlar (重量百分比)制成的防撕拉格子面料。该面料能有效防止遇明火对使用者产生的各种伤害，提高使用者的安全性。
本实施例中，隔热层2中的气凝胶采用溶胶-凝胶法合成，制备过程以50% (体积百分比)的甲基三甲氧基硅烷MTMS和50% (体积百分比)的正硅酸乙酯TEOS混合后作为前驱体，溶剂为无水乙醇，酸催化剂采用摩尔浓度为0. OOlM的草酸，碱催化剂采用摩尔浓度为IOM的氨水，采用常压干燥制备。制备前先将含量为总体积的20%的Nomex纤维加工处理成纤维预成型体，然后将制备好的S^2溶胶浸渍纤维预成形体，最后老化，干燥形成气凝胶。制成的气凝胶复合材料的热导率0.04W/mK。该气凝胶复合材料的表面分布有孔径为 0. 5μπι的微孔，微孔数量为每平方厘米10000个，微孔可以实现气凝胶复合材料的透气防水。该气凝胶复合材料之外覆盖半透膜4，半透膜4可允许气体分子自由通过，水分子仅可由内层3向外层1单向运动，不能逆行。该气凝胶复合材料和半透膜4的总厚度为5mm。
本实施例中，内层3采用阻燃竹纤维材料制成，内层3和使用者直接接触，可以提高使用者穿着的舒适度。
实施例2本实施例中，外层1是芳砜纶PSA制成。
隔热层2的制备过程以甲基三甲氧基硅烷MTMS作为前驱体，采用溶胶-凝胶法合成的气凝胶，酸催化剂采用摩尔浓度为0. 0001M的盐酸，碱催化剂采用摩尔浓度为5M的氨水。其中Nomex纤维含量为总体积的30%，制成的气凝胶复合材料的热导率0.021W/mK。该气凝胶复合材料的表面分布有孔径为1 μ m的微孔，微孔数量为每平方厘米7000个。该气凝胶复合材料和半透膜4的总厚度为10mm。
内层3采用阻燃棉纤维制成。其他实施方式和实施例1相同。
实施例3本实施例中外层1是50%NomeX (重量百分比)和50%Kevlar (重量百分比)制成的防撕拉格子面料。
隔热层2的，制备过程以45% (体积百分比)的二甲基二甲氧基硅烷DMDMS和55% (体积百分比)的正硅酸甲酯TMOS混合后作为前驱体，溶剂为异丙醇，采用超临界法干燥制备气凝胶，其中Nomex纤维含量为总体积的40%，制成的气凝胶复合材料的热导率0. 025W/ mK。该气凝胶复合材料的表面分布有孔径为1. 5 μ m的微孔，微孔数量为每平方厘米5000 个。该气凝胶复合材料和半透膜4的总厚度为15mm。
内层3采用阻燃棉纤维和阻燃棉纤维的混合材料制成。其他实施方式和实施例1 相同。
上述三个实施例中外层材料还可用聚苯并咪唑纤维或诺梅克斯纤维来取代；气凝胶复合材料合成的前驱体还可用桥联聚倍半硅氧烷、含笼型倍半硅氧烷、聚甲基硅倍半氧烷、水玻璃来替代。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式的限制。凡是依据本发明的技术和方法实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术和方法方案的范围内。
权利要求
1.一种具有隔热吸汗透气防水功能的衣料，其特征在于，该衣料包括外层、隔热层和内层；所述外层包覆在隔热层外，隔热层包覆在内层外，隔热层外包覆有多孔性薄膜；所述隔热层为气凝胶复合材料。
2.根据权利要求1所述的具有隔热吸汗透气防水功能的衣料，其特征在于所述外层为诺梅克斯纤维与凯芙拉尔的混合物、芳砜纶、聚苯并咪唑纤维或诺梅克斯纤维。
3.根据权利要求1所述的具有隔热吸汗透气防水功能的衣料，其特征在于所述隔热层的气凝胶复合材料中含有间位芳纶纤维。
4.根据权利要求3所述的气凝胶复合材料，其特征在于所述气凝胶复合材料的表面布有直径为0. 2 μ m-50 μ m的微孔。
5.根据权利要求1所述的具有隔热吸汗透气防水功能的衣料，其特征在于所述多孔性薄膜为半透膜。
6.根据权利要求1所述的具有隔热吸汗透气防水功能的衣料，其特征在于所述内层由织物纤维材料制成，织物纤维材料选自阻燃棉纤维和阻燃竹纤维材料中的一种或多种。
7.制作权利要求1所述隔热层的方法，其特征在于a、以45%-100%体积百分比的有机硅烷和0%-55%体积百分比的无机硅烷混合后作为前驱体，采用摩尔浓度为0. 0001-0. IM的酸作为酸催化剂，采用摩尔浓度为1M-13M的氨水作为碱催化剂，醇作为溶剂，制成S^2溶胶；b、将含量为前驱体总体积的20%-40%体积百分比的诺梅克斯纤维加工处理成纤维预成型体，然后将步骤a中制备好的SiO2溶胶浸渍诺梅克斯纤维预成形体，最后老化，干燥形成气凝胶复合材料。
全文摘要
本发明公开了一种具有隔热吸汗透气防水功能的衣料及其隔热层的制作方法，该衣料包括外层、隔热层和内层，三者依次包覆；所述隔热层为含有纤维的气凝胶复合材料，其外包覆有多孔性薄膜。本发明易于制作，结构简单，外层能有效阻止面料遇明火发生的燃烧，并且可阻止化学腐蚀；隔热层能有效的阻隔高温热传导，防止高温灼伤皮肤，同时还能有效的阻止外部水分进入，吸收人体表面的汗液，防止织物内部湿润，提高人体热湿舒适性，内层能够提高使用者的穿着舒适度；该复合材料适用于制作消防服、防寒服、高温手套和头盔内衬等制品，隔热层确保了良好的隔热性、透气性、防水性和吸汗性，适于在高温或低温等恶劣环境下工作的人们穿着使用。
文档编号B32B5/24GK102511949SQ201110453220
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者何松, 张和平, 杨晖, 漆政昆, 胡银, 黄冬梅 申请人:中国科学技术大学