一种稀土基降温隔热异形纤维及其制备方法与流程

本发明属于纺织，尤其是涉及一种稀土基降温隔热异形纤维及其制备方法。

背景技术：

1、炎热夏季特别是桑拿天对人们户外出行带来极大的困扰，强日晒和高紫外线照射下极易对皮肤造成灼伤。日常防晒霜的涂覆仅能缓解紫外线的伤害，大部分热辐射能量不能被阻隔，因此降温隔热服装成为生活必需品，但是现有隔热服或防晒服存在一系列问题，例如轻薄型的面料隔热性能差，通过添加隔热涂层改性以后又降低了面料的透气性，使得人体散热排出的汗液难以挥发，容易粘合在皮肤表面，给穿着带来极大不适。非涂层类的隔热面料又存在厚重，穿着舒适性差的问题。

2、现有其他通过纤维改性制备的轻薄隔热面料通常存在隔热效果不好，功能组分导热系数过高引起热量快速从面料表层传递到里层，人体与面料里层直接接触容易产生烫的感觉。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种稀土基降温隔热异形纤维及其制备方法。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、本发明提供了一种稀土基降温隔热异形纤维，该异型纤维由稀土功能材料和高分子材料混合均匀后通过熔融纺丝在150-350℃条件下制得；

4、所述的稀土功能材料和高分子材料的质量比为0.1-10:90-99.9；

5、所述的稀土功能材料为(laxceyyzalo3)m·(sio2)n，其中，0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1，z+y+z=1，1.5＜m/n＜4。

6、进一步，所述的稀土功能材料的粒径为50-300nm。

7、进一步，所述的稀土功能材料由包括如下步骤的方法制成：

8、步骤1是将稀土碳酸镧、碳酸铈、碳酸钇和氧化铝均匀的分散在去离子水中，固含量为30-80%；

9、步骤2是将步骤1中得到的分散液进行球磨、抽滤、干燥、煅烧后得到铝酸稀土复合物；

10、步骤3是将所述的铝酸稀土复合物与二氧化硅分散在去离子水中，进行球磨、抽滤、干燥、煅烧、固相研磨后，得到所述的稀土功能材料。

11、进一步，所述的步骤2中的球磨步骤的转速为200-500 r/min，时间为12-24 h；所述的步骤2中的干燥步骤的温度为90-110 ℃。

12、进一步，所述的步骤2中的煅烧步骤的温度为500-1500 ℃；所述的步骤3中的煅烧步骤的温度为500-1000 ℃。

13、进一步，所述的步骤3中的球磨步骤的转速为200-500 r/min，时间为3-8 h；所述的步骤3中的干燥步骤的温度为90-110 ℃。

14、进一步，所述的高分子材料为pe、pp、pet、pla、pa、poe、pbt、ptt或tpu中的至少一种；所述的高分子材料包括第一高分子材料与第二高分子材料，所述的第一高分子材料与第二高分子材料的质量比为2:5-50；所述的第一高分子材料与第二高分子材料的材质相同。

15、本发明还提供了一种稀土基降温隔热异形纤维的制备方法，包括如下步骤：

16、步骤1是制备功能母粒：将稀土功能材料和分散剂混合后进行干燥，得到第一预混料，将第一高分子材料干燥后与所述的第一预混料进行熔融挤出造粒，得到所述的功能母粒；

17、步骤2是制备异型纤维：将所述的功能母粒和第二高分子材料进行批混、干燥，然后通过熔融纺丝工艺制得所述的稀土基降温隔热异形纤维。

18、该方法主要分为三步：第一步是筛选功能组分并进行均匀分散混合；第二步是制备降温隔热功能母粒；第三步是通过熔融纺丝技术将稀土隔热纳米材料添加到纤维中，并通过异形截面技术赋予纤维更大的比表面积，使得面料具有更好的蓬松度、透气性和隔热性能。

19、进一步，所述的步骤1中的第一预混料的含水率低于300ppm；所述的步骤1中的第一预混料的干燥步骤的温度为80-130℃，时间为8-12h；所述的步骤1中的第一高分子材料干燥后的含水率低于200ppm；所述的步骤1中的第一高分子材料的干燥步骤的温度为60-130℃，时间为8-16h；所述的步骤1中的熔融挤出步骤的温度为150-350℃，拉条水温为60-80℃，挤出速度为100-300r/min；所述的步骤1中的分散剂为聚乙烯蜡、聚酰胺蜡、石蜡或硬酯酸锌中的至少一种；所述的步骤1中的分散剂的添加量为稀土功能材料的质量的0.5-1%。

20、进一步，所述的步骤2中的批混步骤的时间为2h；所述的步骤2中的干燥步骤的温度为60-130℃，时间为8-16h；所述的步骤2中的干燥步骤完成后物料的含水率低于200ppm；所述的步骤2中的熔融纺丝步骤的纺丝温度为150-350℃，卷绕速度为1800-5000m/分钟；所述的步骤2中制得的异形纤维的截面结构为十字型、双十字型、树叶型、三角型、三叶型、扁平型、c型或中空型中的至少一种。

21、本发明还提供了一种所述的稀土基降温隔热异形纤维的应用，所述的稀土基降温隔热异形纤维在制备功能面料中的应用；所述的稀土基降温隔热异形纤维通过梭织或针织的方式制备功能面料。

22、本发明还提供了一种稀土基降温隔热异形纤维的应用，所述的纤维在制备功能面料领域中的应用；所述的纤维通过梭织或针织的方式制备功能面料。采用该纤维制备的面料具有反射太阳光热辐射和阻隔热量向皮肤直接接触的面料内侧传递的功能，同时利用异形纺丝技术，增加了纤维的比表面积，相较于同规格的隔热面料具有更好的透气性。

23、相对于现有技术，本发明具有以下优势：

24、本发明所述的稀土基降温隔热异形纤维相比于其他材料具有更高的可见-近红外反射率及远红外发射率（可见-近红外反射率大于0.85，远红外发射率大于0.95），能够大幅度提高对太阳光能量的热反射，同时对人体热量辐射具有较高的吸收和发射能力；低导热系数的二氧化硅对热量有较好的阻隔和削弱作用，能够阻隔面料表层的热量向面料内层传递；通过异形截面结构纤维的制备工艺，使得该纤维加工的面料相较于同规格普通面料具有更高的透气性和蓬松感，能够在有效隔热的前提下，将人体汗液快速导出。在上述功能相结合的情况下，该纤维制备的面料具有较好的隔热、降温和透气功能，可有效降低太阳光热辐射向面料内测的传导，面料内外侧温度为3-7℃，相较于涂层类面料，透气率提高300%以上达到（280mm/s），透湿率提高600%以上达到（9000g/（㎡•24h）），极大的提高了穿着的舒适性。

25、本发明所述的稀土基降温隔热异形纤维通过添加具有比传统隔热功能材料更高反射率、发射率和低导热系数的稀土功能材料，制备具有更大比表面积的异形纤维，该纤维制备的面料在具有较强降温隔热功能的同时，还具有更高的透气性，为夏季出行急需的降温隔热服装面料提供了一种更好的选择。

技术特征：

1.一种稀土基降温隔热异形纤维，其特征在于：该异型纤维由稀土功能材料和高分子材料混合均匀后通过熔融纺丝在150-350℃条件下制得；

2.根据权利要求1所述的稀土基降温隔热异形纤维，其特征在于：所述的稀土功能材料的粒径为50-300nm。

3.根据权利要求2所述的稀土基降温隔热异形纤维，其特征在于：所述的稀土功能材料由包括如下步骤的方法制成：

4.根据权利要求3所述的稀土基降温隔热异形纤维的制备方法，其特征在于：所述的步骤2中的球磨步骤的转速为200-500 r/min，时间为12-24 h；所述的步骤2中的干燥步骤的温度为90-110 ℃。

5.根据权利要求3所述的稀土基降温隔热异形纤维，其特征在于：所述的步骤2中的煅烧步骤的温度为500-1500 ℃；所述的步骤3中的煅烧步骤的温度为500-1000 ℃。

6.根据权利要求3所述的稀土基降温隔热异形纤维，其特征在于：所述的步骤3中的球磨步骤的转速为200-500 r/min，时间为3-8 h；所述的步骤3中的干燥步骤的温度为90-110℃。

7.根据权利要求1所述的稀土基降温隔热异形纤维，其特征在于：所述的高分子材料为pe、pp、pet、pla、pa、poe、pbt、ptt或tpu中的至少一种；所述的高分子材料包括第一高分子材料与第二高分子材料，所述的第一高分子材料与第二高分子材料的质量比为2:5-50；所述的第一高分子材料与第二高分子材料的材质相同。

8.权利要求1-7中任一项所述的稀土基降温隔热异形纤维的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的稀土基降温隔热异形纤维的制备方法，其特征在于：所述的步骤1中的第一预混料的含水率低于300ppm；所述的步骤1中的第一预混料的干燥步骤的温度为80-130℃，时间为8-12h；所述的步骤1中的第一高分子材料干燥后的含水率低于200ppm；所述的步骤1中的第一高分子材料的干燥步骤的温度为60-130℃，时间为8-16h；所述的步骤1中的熔融挤出步骤的温度为150-350℃，拉条水温为60-80℃，挤出速度为100-300r/min；所述的步骤1中的分散剂为聚乙烯蜡、聚酰胺蜡、石蜡或硬酯酸锌中的至少一种；所述的步骤1中的分散剂的添加量为稀土功能材料的质量的0.5-1%。

10.根据权利要求8所述的稀土基降温隔热异形纤维的制备方法，其特征在于：所述的步骤2中的批混步骤的时间为2h；所述的步骤2中的干燥步骤的温度为60-130℃，时间为8-16h；所述的步骤2中的干燥步骤完成后物料的含水率低于200ppm；所述的步骤2中的熔融纺丝步骤的纺丝温度为150-350℃，卷绕速度为1800-5000m/分钟；所述的步骤2中制得的异形纤维的截面结构为十字型、双十字型、树叶型、三角型、三叶型、扁平型、c型或中空型中的至少一种。

技术总结
本发明提供了一种稀土基降温隔热异形纤维及其制备方法，该异型纤维由稀土功能材料和高分子材料混合均匀后通过熔融纺丝在150‑350℃条件下制得；所述的稀土功能材料和高分子材料的质量比为0.1‑10:90‑99.9；所述的稀土功能材料为(La<subgt;x</subgt;Ce<subgt;y</subgt;Y<subgt;z</subgt;AlO<subgt;3</subgt;)m·(SiO<subgt;2</subgt;)n，其中，0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1，z+y+z=1，1.5＜m/n＜4。本发明所述的稀土基降温隔热异形纤维相比于其他材料具有更高的可见‑近红外反射率及远红外发射率（可见‑近红外反射率大于0.85，远红外发射率大于0.95），能够大幅度提高对太阳光能量的热反射，同时对人体热量辐射具有较高的吸收和发射能力。

技术研发人员：马肖,王晓娟,王钰,荣启龙,唐学明,马昊,朱俊伟,任强,时文婧,成颖,孟子征,阚丽欣
受保护的技术使用者：中纺院（天津）科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1