一种稀土基吸光隔热中空纤维及其制备方法和应用与流程

本发明属于纺织织造，尤其是涉及一种稀土基吸光隔热中空纤维及其制备方法和应用。

背景技术：

1、夏季太阳的暴晒，导致房屋、帐篷和汽车等封闭空间中热量聚集，形成难以散热的高温环境，这不仅威胁着人们的身心健康，也增加了暖通空调的制冷能耗。针对这一问题，户外隔热帐篷、隔热车衣、室内隔热窗帘等非穿戴隔热纺织品的需求日益上升。目前，织物的隔热功能主要从调整织造技术和添加光功能组分两种途径实现。调整织造技术，可以在不添加其他材料的情况下，通过改变织物结构，达到透气和凉感的目的，织物的舒适感更高，但其隔热降温效果较差，也带来了较高的织造成本和技术要求。根据光功能组分的不同作用，可以分为反射型降温织物和辐射型降温织物两种，反射型织物需要反射太阳光中绝大部分的热量，通常为白色，织物颜色较为局限，此外，反射性质受到材料粒径的限制，为保证织物的力学性能，要求无机材料有较小的粒径，而粒径较小的纳米粒子近红外反射能力较差，隔热效果不佳；辐射型织物在白天会受到大气中其他物质的影响，制冷效果不佳，晚上有较为显著的降温效果，但却在没有热源的夜晚流失了空间中的温度，对温度的调节作用不太符合预期效果。

2、铯钨青铜可以通过局域表面等离子共振效应和小极化子吸收作用吸收太阳光中的大部分热量，在隔热玻璃以及透明隔热膜中有着广泛的应用，但这类近红外吸收材料在隔热织物中的应用是比较少的。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种稀土基吸光隔热中空纤维及其制备方法和应用。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

2、本发明的第一方面，提供了一种稀土基吸光隔热中空纤维，按重量百分比计算，包括以下组分：吸光辐射粉体0.1%~10%、基材粉体85%~95%、助剂1%~10%；

3、所述吸光辐射粉体，按重量百分比计算，包括以下组分：稀土高熵固溶体20%~40%、铯钨青铜60%~80%。

4、所述的稀土高熵固溶体为氧化镧、氧化铈、氧化钇、氧化锆和氧化铁的复合物，氧化镧、氧化铈、氧化钇、氧化锆和氧化铁的摩尔比为1：（0.5~2）：（0.5~2）：（0.5~2）：（0.5~2）。

5、所述的铯钨青铜中钨原子与铯原子的比例为1：（0.05~0.33）。

6、优选的，所述稀土高熵固溶体的制备方法包括以下步骤：

7、（1）将氧化镧、氧化铈、氧化钇、氧化锆和氧化铁均匀分散到去离子水中，以200~500 r/min的转速球磨12 h~24 h；

8、（2）将步骤（1）得到的分散液抽滤干燥，800~1500 ℃煅烧，得到稀土高熵固溶体。

9、优选的，所述铯钨青铜的制备方法包括以下步骤：

10、（a）将钨酸铵、碳酸铯和去离子水加入到球磨机中，以400~800 r/min的转速球磨10-12 h，抽滤后，放入180~200 ℃的烘箱中干燥12 h；

11、（b）将步骤（a）得到的干燥后的粉体放入管式炉中，连续通入含量为5%的氢氮混合气，在200 ℃下除水1~2 h，再在500 ℃下还原4~10 h，以1 ℃/min的降温速率，将管式炉降至室温，得到铯钨青铜。

12、优选地，所述的基材粉体选自聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、聚丙烯腈、聚酰胺、乙烯-辛烯共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚氨酯、聚乙烯醇中的一种或几种。

13、优选的，所述的助剂为分散剂、抗氧剂、爽滑剂、脱模剂中的一种或几种。

14、本发明的第二方面，提供了上述稀土基吸光隔热中空纤维的制备方法，包括如下步骤：

15、（ⅰ）将稀土高熵固溶体、铯钨青铜和助剂分散到去离子水中，用砂磨机进行高速剪切，使功能组分粒度在100 nm~800 nm 之间，得到稀土吸光辐射浆料；

16、（ⅱ）通过减压蒸馏的方式浓缩步骤（ⅰ）得的稀土吸光辐射浆料，向其中加入基材粉体，混合均匀后，在100~130℃烘干，含水量低于200 ppm后，进行熔融挤出造粒，熔融温度为150-350℃，挤出速度为100-300 r/min，切粒速度为10~30 m/min，得到稀土吸光辐射母粒；

17、（ⅲ）将步骤（ⅱ）所得到的稀土吸光辐射母粒进行干燥处理，含水率低于 200 ppm后，用环形中空喷丝板通过熔融纺丝工艺制备稀土基吸光隔热中空纤维，纺丝温度为150-350℃，卷绕速度为1800-5000 m/min。

18、本发明的第三方面，还提供了上述稀土基吸光隔热中空纤维在家纺、产业用纺织品和户外面料等非服用纺织品领域的应用。

19、相对于现有技术，本发明具有以下优势：

20、（1）该面料采用吸收-辐射-阻热的模式，包括吸光组分、辐射组分和阻热保温组分。普通面料无法防止近红外光的透过，无法阻挡热量的主要来源，吸光组分具有优异的近红外屏蔽能力，稀土高熵固溶体与铯钨青铜共同作用，可以高效吸收可见光和近红外光，减少热量透过，起到热屏蔽的作用；稀土高熵固溶体的远红外发射率大于95%，可以通过辐射将吸收的热量传递到太空中，高效散热；成纤聚合物以中空纤维的形式存在，可以将吸收的热量阻挡在面料表面，防止热量传递到面料里侧，更好地保证了面料内部的低温环境，表面热量通过热对流的形式释放到环境中。

21、（2）本发明的稀土基吸光隔热中空纤维制备方便，成本较低，制备工艺简单，易于放大生产。

技术特征：

1.一种稀土基吸光隔热中空纤维，其特征在于：按重量百分比计算，包括以下组分：吸光辐射粉体0.1%~10%、基材粉体85%~95%、助剂1%~10%；

2.根据权利要求1所述的稀土基吸光隔热中空纤维，其特征在于：所述稀土高熵固溶体的制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的稀土基吸光隔热中空纤维，其特征在于：所述铯钨青铜的制备方法包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的稀土基吸光隔热中空纤维，其特征在于：所述的基材粉体选自聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、聚丙烯腈、聚酰胺、乙烯-辛烯共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚氨酯、聚乙烯醇中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的稀土基吸光隔热中空纤维，其特征在于：所述的助剂为分散剂、抗氧剂、爽滑剂、脱模剂中的一种或几种。

6.权利要求1-5任一所述的稀土基吸光隔热中空纤维的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

7.权利要求1-5任一所述的稀土基吸光隔热中空纤维在制备非服用纺织品领域的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述非服用纺织品为家用纺织品、产业用纺织品或户外面料。

技术总结
本发明提供了一种稀土基吸光隔热中空纤维及其制备方法和应用，所述稀土基吸光隔热中空纤维，按重量百分比计算，包括以下组分：吸光辐射粉体0.1%~10%、基材粉体85%~95%、助剂1%~10%，所述吸光辐射粉体包括稀土高熵固溶体和铯钨青铜。纤维中的稀土高熵固溶体与铯钨青铜共同作用，可以高效吸收可见光和近红外光，减少热量透过，起到热屏蔽的作用。

技术研发人员：时文婧,成颖,孟子征,周华杰,阚丽欣,李璐,张光睿,马肖,王晓娟,唐学明,马昊
受保护的技术使用者：天津包钢稀土研究院有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15