本发明属于纺织纤维加工技术领域，具体涉及一种防晒凉感纤维及其制备方法。
背景技术：
凉感纤维的开发是基于人们对夏季服装的需求，随着环境气候温度和紫外光线辐射的变化，人们对夏季衣物的功能需求也越来越集中在防晒和凉爽两个功能上，凉爽面料主要是指衣料在高温、高湿气环境下具有良好的导热、透气和快干性能，而衣料的防晒功能主要是利用衣料纤维与相应的紫外线屏蔽剂相结合阻碍紫外线的透过率，起到防晒作用，国内对同时具有防晒和凉感纤维的研究起步较晚，为了同时达到衣物防晒和凉爽的功能，多是采用单一功能的纤维制作成具有单一功能的面料，然后将面料进行另一功能叠加的后续处理，此方法不仅制造工艺复杂，而且造成面料的透气性能差，由于处理方式的差异，还会造成功能的不均匀，影响面料的整体性能。
技术实现要素：
根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种防晒凉感纤维及其制备方法，以解决上述现有技术中部分或全部不足。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种防晒凉感纤维的制备方法，具体步骤如下：
1)芯材的制备：将竹粉颗粒置于浸泡罐内，进行超声浸泡5-45min，过滤，将浸泡后的竹粉进行蒸汽爆破处理40-200s，放料，干燥，然后将干燥后的竹粉、纳米zno和表面活性剂进行研磨改性混合，最后将混合物和聚酰胺切片进行熔融共混，挤出造粒，得芯材；
2)皮材的制备：将纳米aln、tio2和交联剂搅拌混合后并超声分散10-30min，将分散后的混合物加入到增链剂中，超声分散5-20min，将增链剂混合物加入到聚氨酯预聚体，铸带切粒，得皮材；
3)熔融纺丝：将制备的芯材和皮材分别进行干燥、熔融、均化、偏心皮芯复合纺丝、冷凝和上油绕卷。
在一些可选实施例中，所述蒸汽爆破处理的操作如下，将竹粉置于反应罐内，向其中通入蒸汽，至罐压力达0.3-2.8mpa，保压反应，打开放料口的气压阀门，放料。
在一些可选实施例中，所述芯材中竹粉与纳米zno的质量比为1-3:1，且竹粉孔径是纳米zno粒径的0.5-1.5倍。
在一些可选实施例中，所述芯材的制备中熔融共混的螺杆转速为35-45r/min，入口螺杆温度190-200℃，中段螺杆温度220-260℃，出口螺杆温度210-235℃。
在一些可选实施例中，所述皮材中纳米aln、tio2质量比为1:0.7-3.1。
在一些可选实施例中，所述交联剂为硅烷偶联剂，添加量是纳米aln和纳米tio2总量的0.8-1.6％。
在一些可选实施例中，所述增链剂为乙二醇或乙二胺，添加量是聚氨酯预聚体的0.05-0.2％。
在一些可选实施例中，所述熔融纺丝中芯材纺丝的螺杆温度为230-250℃、254-259℃、264-268℃和265-270℃，纺丝温度240-265℃。
在一些可选实施例中，所述熔融纺丝中皮材纺丝的螺杆温度为150-158℃、178-188℃、190-198℃和200-215℃，纺丝温度245-265℃。
本发明还提供一种防晒凉感纤维，采用所述的防晒凉感纤维的制备方法制备而成，且芯材和皮材的体积比1:1-2.5，其中，芯材中聚酰胺占比75-90％wt,皮材中聚氨酯预聚体占比80-95％wt。
从上面所述可以看出本发明先对竹粉和纳米zno改性，然后将改性后的竹粉和纳米zno通过熔融共混的方法掺杂在聚酰胺作为芯材，由于竹粉的微孔结构具有良好的吸湿性能，纳米zno具有强的紫外线屏蔽作用，通过两者的改性掺杂提升聚酰胺作为芯材的防晒和导热吸湿作用，同时，将具有高热传导性能的纳米aln和强光吸收效应的纳米tio2进行改性后对聚氨酯进行掺杂，提高聚氨酯的导热和对光照的吸收，最后采用熔融纺丝制备出同时具有防晒和凉感的双重功效的偏心皮芯复合纤维，以解决上述现有技术中全部或部分不足。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述，本发明通过具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
本发明提供一种防晒凉感纤维的制备方法，具体步骤如下：
1)芯材的制备：将竹粉颗粒置于浸泡罐内，进行超声浸泡5-45min，过滤，将浸泡后的竹粉进行蒸汽爆破处理40-200s，放料，干燥，然后将干燥后的竹粉、纳米zno和表面活性剂进行研磨改性混合，最后将混合物和聚酰胺切片进行熔融共混，挤出造粒，得芯材；
2)皮材的制备：将纳米aln、tio2和交联剂搅拌混合后并超声分散10-30min，将分散后的混合物加入到增链剂中，超声分散5-20min，将增链剂混合物加入到聚氨酯预聚体，铸带切粒，得皮材；
3)熔融纺丝：将制备的芯材和皮材分别进行干燥、熔融、均化、偏心皮芯复合纺丝、冷凝和上油绕卷。
本发明还提供一种防晒凉感纤维，采用上述的制备方法制备而成，且芯材和皮材的体积比1:1-2.5，其中，芯材中聚酰胺占比75-90％wt,皮材中聚氨酯预聚体占比80-95％wt。
可选实施例1，本发明提供一种防晒凉感纤维的制备方法，具体步骤如下：
1)芯材的制备：将粒径1-3mm的竹粉颗粒置于浸泡罐内，加水，然后在功率50-80w，频率20khz下进行超声浸泡25min，超声的机械效应和热效应对竹粉颗粒的纤维组织进行破坏，提高竹粉的表面能，提高后续改性的效率过滤，将浸泡后的竹粉置于反应罐内，向其中通入蒸汽，至罐压力达1.5mpa，保压进行蒸汽爆破处理150s，打开放料口的气压阀门，放料，蒸汽爆破法对竹粉处理，在高压和水蒸汽的作用下，纤维素横向强度减弱，柔软可塑，瞬间的减压有利于竹粉颗粒空隙空腔的爆破，产生连贯的大空腔，有利于后续改性和纳米zno的填充。进行鼓风干燥，然后将干燥后的竹粉进行筛选，筛选出孔径是纳米zno粒径的1倍的竹粉，方便纳米zno进入到竹粉孔隙中，然后将竹粉与纳米zno按质量比为2.3:1和表面活性剂(op10)置于高速研磨机中，表面活性剂的添加量是竹粉、纳米zno总量的0.2-1.2％，在转速1500r/min进行研磨改性混合，最后将混合物和的聚酰胺切片进行熔融共混，熔融共混的螺杆转速为38r/min，入口螺杆温度195℃，中段(二区和三区)螺杆温度245℃，出口螺杆温度220℃，挤出造粒，得芯材。
2)皮材的制备：将纳米aln和纳米tio2按质量比为1:2.4和硅烷偶联剂(kh-570)，硅烷偶联剂添加量是纳米aln和纳米tio2总量的1.2％，搅拌混合后并在功率50-100w，频率25-45khz超声分散15min，将分散后的混合物加入到乙二醇增链剂中，增链剂的添加量是聚氨酯预聚体的0.13％，在功率50-100w，频率25-45khz超声分散5-20min，将增链剂混合物加入到聚氨酯预聚体，聚合反应，将制备的聚氨酯进行铸带切粒，得皮材，采用聚氨酯预聚体为异氨酸酯端基的预聚体，再次情况下，一方面有利于掺杂物的掺杂，另一方面避免了采用其他方法进行混合改性的操作繁琐性。
3)熔融纺丝：将制备的芯材在110-130℃下干燥40-48h，同时将制备的皮材在温度55-65℃下进行干燥40-48h，将干燥后的芯材和皮材分别从料仓进入双螺杆挤出机，其中，芯材的螺杆温度为245℃、257℃、266℃和268℃，皮材的螺杆温度为156℃、180℃、195℃和210℃，进行熔融、均化后，通过计量泵分别进入到偏心皮芯复合纺丝组件中进行分配，熔体在喷丝板出汇合，进行挤压纺丝，芯材的纺丝温度为250℃，皮材的纺丝温度255℃，并在风冷下进行冷却凝固，随后上油绕卷，其中，喷丝板规格l/d为2-3.8，风冷的温度为28-35℃，风速0.3-0.8m/s，湿度为76-82％。
此实施例中，制备的一种防晒凉感纤维，芯材和皮材的体积比1:2，其中，芯材中聚酰胺占比85％wt,皮材中聚氨酯预聚体占比88％wt。
在可选实施例1的基础上进行，进行参数调整的对比实验，对比实验数据如表1所示。
表1可选实施例1的对比试验
性能测试
1)纤维的导热系数测试:采用西安夏溪科技有限公司生产的tc-3000导热系数仪对实施例1-5制备的纤维室温条件下的导热率进行测试，测试方法为gb/t10297-98《非金属固体材料导热系数的测定方法热线法》。
2)力学性能测试：根据国家标准gb/t14344-2008《化学纤维长丝拉伸性能试验方法》对制备的纤维进行力学性能测试，采用的仪器诶上海新纤仪器公司生产的xl-2型复丝强伸度仪。预加张力：0.05cn/dtex；夹持距离：250mm；拉伸速度：500mm/min。
3)防紫外线性能测试：根据依照gb/t18830-2009规定进行测试，照射6h后进进行测试。测试结果如下表2。
表2可选实施例1与对比试验测试结果
从对实验的结果可以看出，在芯材和皮材中同时添加具有高导热系数和光屏蔽或吸收强的复合掺杂剂，制备出的复合纤维同时具备防晒和凉感，且在机械强度上具有提升，这是由于，添加的掺杂剂一方面通过熔融共混或聚合反应对高分子聚合物的分子链结构进行了改变，提高聚合物分子的可纺性能，同时纳米材料的表面效应和空间效应有利于在聚合物分子中形成以纳米粒子为核心的互穿网络状结构，提升纤维的机械强度，同时纳米zno，纳米aln和纳米tio2对入射光起到反射，屏蔽作用，芯皮复合具有双层反射紫外线的作用，纳米aln的高热传导率，同时提升了复合纤维的导热性，结合竹粉多孔隙结构，制备的复合纤维同时产生凉感和对阻止紫外线透过的作用(防晒作用)。
可选实施例2：在可选实施例1与对比实验1-7的研究的基础上，本发明提供一种防晒凉感纤维的制备方法，具体步骤如下：
1)芯材的制备：将粒径1-3mm的竹粉颗粒置于浸泡罐内，加水，然后在功率50-80w，频率20khz下进行超声浸泡45min，至罐压力达0.3mpa，保压进行蒸汽爆破处理400s，打开放料口的气压阀门，放料，然后将竹粉与纳米zno按质量比为1:1和表面活性剂(十二烷基磺酸钠)置于高速研磨机中，表面活性剂的添加量是竹粉、纳米zno总量的0.2-1.2％，在转速1500r/min进行研磨改性混合，最后将混合物和聚酰胺切片进行熔融共混，熔融共混的螺杆转速为35r/min，入口螺杆温度190℃，中段(二区和三区)螺杆温度220℃，出口螺杆温度210℃，挤出造粒，得芯材。
2)皮材的制备：将纳米aln和纳米tio2按质量比为1:0.7和硅烷偶联剂(kh-570)，硅烷偶联剂添加量是纳米aln和纳米tio2总量的0.8％，搅拌混合后并在功率50-100w，频率25-45khz超声分散15min，将分散后的混合物加入到乙二胺增链剂中，增链剂的添加量是聚氨酯预聚体的0.05％，在功率50-100w，频率25-45khz超声分散5-20min，将增链剂混合物加入到聚氨酯预聚体，聚合反应，将制备的聚氨酯进行铸带切粒，得皮材。
3)熔融纺丝：将制备的芯材在110-130℃下干燥40-48h，同时将制备的皮材在温度55-65℃下进行干燥40-48h，将干燥后的芯材和皮材分别从料仓进入双螺杆挤出机，其中，芯材的螺杆温度为230℃、254℃、264℃和265℃，皮材的螺杆温度为150℃、178℃、190℃和200℃，进行熔融、均化后，通过计量泵分别进入到偏心皮芯复合纺丝组件中进行分配，熔体在喷丝板出汇合，进行挤压纺丝，芯材的纺丝温度为240℃，皮材的纺丝温度245℃，并在风冷下进行冷却凝固，随后上油绕卷，其中，喷丝板规格l/d为2-3.8，风冷的温度为28-35℃，风速0.3-0.8m/s，湿度为76-82％。
此实施例中，制备的一种防晒凉感纤维，芯材和皮材的体积比1:1，其中，芯材中聚酰胺占比75％wt,皮材中聚氨酯预聚体占比80％wt。
可选实施例3，本可选实施例同可选实施例2，不同的是：本可选实施例中芯材和皮材的体积比1:2.5，其中，芯材中聚酰胺占比90％wt,皮材中聚氨酯预聚体占比95％wt。所述熔融纺丝中芯材纺丝的螺杆温度为250℃、259℃、268℃和270℃，纺丝温度265℃；所述熔融纺丝中皮材纺丝的螺杆温度为158℃、188℃、198℃和215℃，纺丝温度265℃。
对可选实施例2和3制备出的复合纤维采用上述的性能测试方法，进行性能测试，测试结果见表3。
表3可选实施例2和3的性能测试
从表3数据可以看出，改变熔融纺丝的温度和芯材与皮材的计提比对制备的复合纤维的性能具有不同程度的影响，结合可选实施例1的数据可知，在可选实施例1的制备条件下和个组分的组合下，制备的复合纤维的性能较优，产生这种现象的原因，可能是由于芯材聚合物与皮材聚合物在分子结构的差异导致，采用不同量的掺杂物，对分子链的修饰程度产生差异，影响熔融纺丝的流变性，再结合熔融纺丝过程中温度的不同，最总导致复合纤维在机械性能、防晒和导热性能上产生差异。
上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，通氧，本发明可选实施例中各成分的组合方式也不限于上述描述的。只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进和数据组合，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。