气凝胶相变保暖材料及其制备方法与流程

本发明属于服装功能性材料领域，具体涉及一种气凝胶相变保暖材料及其制备方法。

背景技术：

使用较多的服装保暖材料主要为棉絮、羽绒等絮片。为达到较高的保暖效果，必须增加絮片的厚度，这就导致保暖服装过于蓬松，进而导致穿着者显得臃肿甚至行动不便，从而限制服装保暖性的进一步提高。近几年来，随着纺织技术水平的提高，人们对保暖服装的要求也越来越高，都希望服装保暖材料不仅保暖性优异、轻便灵活，而且能够缓冲外界的温度变化对人体的影响。

由于相变纤维具有智能调温功能，当外界温度发生急剧变化时，纤维中的相变微胶囊会发生固-液或固-固相转变而释放或存储热量，进而缓冲外界的温度变化对人体的影响，从而为人体营造舒适的微气候环境，因此，相变纤维在服装保暖领域具有巨大的应用潜能。

目前，使用相变纤维制造服装保暖材料的方法，通常是将相变纤维和普通纤维混合并经梳理、铺网、针刺得到保暖絮片。但是，使用相变纤维和普通纤维混合加工成的保暖絮片存在着如下问题：相变纤维表面的相变微胶囊容易在生产和使用过程中发生脱落，极大地降低了保暖絮片的智能调温功能；而且，这种保暖絮片的透气性和柔软性相对较差，极大地降低了保暖服装的穿着舒适性。

技术实现要素：

本发明是针对上述现有技术的缺点而进行的，目的在于提供一种气凝胶相变保暖材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

<方案一>

本发明提供了一种气凝胶相变保暖材料，其特征在于，包括：隔热层，为气凝胶海绵状结构；以及保暖层，通过预定的粘结方式复合在隔热层的一个侧面上，其中，保暖层包含依次设置并通过无纺针刺方式相互连接的导湿纤维网层、蓄热纤维网层以及隔热纤维网层，该隔热纤维网层与隔热层相连接，导湿纤维网层用于与人体相接触，导湿纤维网层为由普通纤维、异形中空超细纤维以及卷曲纤维制成的纤维网层，蓄热纤维网层为由相变纤维素纤维制成的纤维网层，隔热纤维网层为由气凝胶聚酰亚胺纤维制成的纤维网层。

本发明提供的气凝胶相变保暖材料，还可以具有这样的特征：还包括：防水透湿层，通过预定的粘结方式复合在隔热层的另一个侧面上。

本发明提供的气凝胶相变保暖材料，还可以具有这样的特征：其中，防水透湿层为由腈纶纤维无纺絮片以及复合在该腈纶纤维无纺絮片的侧面上的防水透湿膜构成的复合层，或者经防水整理的机织物或针织物。

本发明提供的气凝胶相变保暖材料，还可以具有这样的特征：其中，在导湿纤维网层中，普通纤维、异形中空超细纤维以及卷曲纤维的质量百分比为：55～80％：15～35％：5～10％，普通纤维、异形中空超细纤维以及卷曲纤维的纤度分别为1.2～1.5dtex、0.7～0.9dtex、0.7～0.9dtex，卷曲纤维的卷曲率为10～15％。

本发明提供的气凝胶相变保暖材料，还可以具有这样的特征：其中，相变纤维素纤维含有纤维素纤维以及掺入在该纤维素纤维的内部的相变微胶囊，相变微胶囊为在15～35℃发生相变的固-液相变微胶囊，该固-液相变微胶囊的平均粒径为2～5微米，焓值保有率为20～99％，相变微胶囊的质量百分比含量为10～15％。

本发明提供的气凝胶相变保暖材料，还可以具有这样的特征：其中，气凝胶聚酰亚胺纤维含有聚酰亚胺纤维以及包裹在该聚酰亚胺纤维的表面的气凝胶膜，气凝胶膜的质量百分比含量为10～20％。

本发明提供的气凝胶相变保暖材料，还可以具有这样的特征：其中，导湿纤维网层的厚度为0.3～0.5mm，针刺密度为20～30刺/cm²。

本发明提供的气凝胶相变保暖材料，还可以具有这样的特征：其中，隔热层包含气凝胶、相变微胶囊以及发泡材料，隔热层中相变微胶囊的质量百分比含量为5～10％。

本发明提供的气凝胶相变保暖材料，还可以具有这样的特征：其中，预定的粘结方式为不连续粘结方式。

<方案二>

本发明还提供了一种气凝胶相变保暖材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，采用无纺针刺技术制备保暖层，是根据以下步骤来实现：

分别将1.2～1.5dtex普通纤维、0.7～0.9dtex异形中空超细纤维以及0.7～0.9dtex卷曲纤维按照质量百分比为55～80％：15～35％：5～10％进行混合、开松，然后经梳理得到导湿纤维网层，该导湿纤维网层的面密度为50～150g/m²；

将1.5～2dtex相变粘胶纤维进行开松，然后经梳理得到蓄热纤维网层，该蓄热纤维网层的面密度为20～100g/m²；

将1.5～2dtex气凝胶聚酰亚胺纤维进行开松，然后经梳理得到隔热纤维网层，该隔热纤维网层的面密度为30～120g/m²；

将导湿纤维网层、蓄热纤维网层以及隔热纤维网层依次铺网并且按照预定的针刺条件进行无纺针刺加固，得到絮片；

将絮片进行切边、打卷和包装，制得保暖层；

步骤二，将二氧化硅气凝胶粉末、相变微胶囊以及聚酰亚胺粉末按照质量百分比为50～70％：5～10％：30～45％进行混合，然后经发泡得到多孔海绵状结构的隔热层，该隔热层的厚度为0.3～0.5mm；

步骤三，将0.9～1.2dtex腈纶纤维进行开松并经梳理、铺网和针刺得到克重50～150g/m²的腈纶纤维无纺絮片，然后采用常规的热熔层压复合方法将腈纶无纺絮片与防水透湿膜进行复合，得到防水透湿层，该防水透湿层的厚度为1～2.5mm；

步骤四，在步骤二得到的隔热层的两个侧面或者步骤一得到的保暖层、步骤三得到的防水透湿层各自用于与隔热层复合的侧面都布设粘结剂，然后将保暖层、隔热层以及防水透湿层依次组合叠加在一起，并在温度120～180℃、压力1.5～3.5kg/cm²的条件下热熔层压8～18秒，得到气凝胶相变保暖材料。

发明作用与效果

根据本发明所涉及的气凝胶相变保暖材料及其制备方法，因为具有隔热层以及保暖层，隔热层为气凝胶海绵结构，保暖层通过预定的粘结方式复合在隔热层的一个侧面上并且包含依次设置并通过无纺针刺方式相互连接的导湿纤维网层、蓄热纤维网层以及隔热纤维网层，该隔热纤维网层与隔热层相连接，导湿纤维网层用于与人体相接触，导湿纤维网层为由普通纤维、异形中空超细纤维以及卷曲纤维制成的纤维网层，蓄热纤维网层为由相变纤维素纤维制成的纤维网层，隔热纤维网层为由气凝胶聚酰亚胺纤维制成的纤维网层，所以，本发明不仅具有保暖性优异、整体轻盈柔软且导湿快干的特性，而且避免了现有保暖絮片中的相变微胶囊容易脱落的问题，从而有效地保证气凝胶相变保暖材料的智能调温功能。

附图说明

图1是本发明的实施例中气凝胶相变保暖材料的横截面结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

实施例

图1是本发明的实施例中气凝胶相变保暖材料的横截面结构示意图。

如图1所示，本实施例中的气凝胶相变保暖材料100包括依次设置并通过预定的粘结方式相复合的保暖层10、隔热层20以及防水透湿层30。

如图1所示，保暖层10为相变保暖絮片层，包含依次设置并通过无纺针刺方式相互连接的导湿纤维网层11、蓄热纤维网层12以及隔热纤维网层13，本实施例中，保暖层10的厚度为0.3～0.5mm，针刺密度为20～30刺/cm²。

导湿纤维网层11用于与人体相接触，由质量百分比为55～80％的普通纤维、15～35％的异形中空超细纤维以及5～10％的卷曲纤维制成。本实施中，普通纤维为纤度1.2～1.5dtex、长度30～40mm的涤纶纤维，异形中空超细纤维为纤度0.7～0.9dtex、长度30～40mm的异形中空超细涤纶纤维，卷曲纤维为纤度0.7～0.9dtex、长度为30～40mm、卷曲率为10～15％的涤纶卷曲纤维；导湿纤维网层11的面密度分别为50～150g/m²。

蓄热纤维网层12由相变纤维素纤维制成，相变纤维素纤维含有纤维素纤维以及掺入在该纤维素纤维的内部的相变微胶囊，纤维素纤维和相变微胶囊的质量百分比为85～90％：10～15％。相变微胶囊为在15～35℃发生相变的固-液相变微胶囊，该固-液相变微胶囊的平均粒径为2～5微米，焓值保有率为20～99％。本实施例中，相变纤维素纤维为纤度1.5～2dtex的相变粘胶纤维，相变微胶囊为二氧化硅包裹石蜡的微胶囊；蓄热纤维网层12的面密度为20～100g/m²。

隔热纤维网层13与隔热层20相连接，由气凝胶聚酰亚胺纤维制成。气凝胶聚酰亚胺纤维采用浸渍技术制成，含有聚酰亚胺纤维以及包裹在该聚酰亚胺纤维的表面的气凝胶膜，其中，聚酰亚胺纤维和气凝胶膜的质量百分比为80～90％：10～20％。本实施例中，气凝胶聚酰亚胺纤维的纤度为1.5～2dtex，长度为30～40mm；气凝胶膜为二氧化硅气凝胶膜；隔热纤维网层13的面密度为30～120g/m²。

如图1所示，隔热层20为厚度0.3～0.5mm的气凝胶海绵状结构，由质量百分比为50～70％的气凝胶、5～10％的相变微胶囊以及30～45％的发泡材料制成。气凝胶为二氧化硅气凝胶以及碳气凝胶中的任意一种，优选二氧化硅气凝胶；发泡材料为聚酰亚胺、聚氨酯以及丁腈橡胶中的任意一种，优选聚酰亚胺。本实施例中，隔热层20中的相变微胶囊和蓄热纤维网层12中的相变微胶囊相同。当然，根据实际需要，隔热层20中的相变微胶囊和蓄热纤维网层12中的相变微胶囊也可以不同。

如图1所示，防水透湿层30为由腈纶纤维无纺絮片以及复合在该腈纶纤维无纺絮片的侧面上的防水透湿膜构成的复合层。本实施例中，腈纶纤维的纤度为0.9～1.2dtex，长度30～40mm；腈纶纤维无纺絮片的厚度为1～2.5mm，面密度50～150g/m²。当然，根据实际需要，防水透湿层30也可以为经防水整理的机织物或针织物。

上述的预定的粘结方式可以为连续粘结方式，也可以为不连续粘结方式。连续粘结方式是在相邻层之间形成一层完整或近乎完整的粘结剂层，而不连续粘结方式则是在相邻层之间以离散点状粘结剂、平行线状粘结剂或网状粘结剂等方式复合在一起。本实施例中，气凝胶相变保暖材料100的各层之间采用不连续粘结方式进行复合。下面以采用eva热熔胶网膜作为粘结剂为例，来进行说明。

本实施例中的气凝胶相变保暖材料100的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，采用无纺针刺技术制备保暖层10，是根据以下步骤来实现：

步骤1.1，分别将3.33dtex涤纶纤维、0.78dtex异形中空超细涤纶纤维以及0.78dtex涤纶卷曲纤维按照质量百分比为65％：30％：5％进行混合、开松，然后经梳理得到导湿纤维网层11，该导湿纤维网层11的面密度为80g/m²。

步骤1.2，将1.67dtex相变粘胶纤维进行开松，然后经梳理得到蓄热纤维网层12，该蓄热纤维网层12的面密度为60g/m²。

步骤1.3，将1.67dtex气凝胶聚酰亚胺纤维进行开松，然后经梳理得到隔热纤维网层13，该隔热纤维网层13的面密度为40g/m²。

步骤1.4，将步骤1.1得到的导湿纤维网层11、步骤1.2得到的蓄热纤维网层12以及步骤1.3得到的隔热纤维网层13依次铺网并且按照预定的针刺条件进行无纺针刺加固，得到絮片。本实施例中，预定的针刺条件为：刺针直径为0.8mm，针刺密度为25刺/cm²。

步骤1.5，将步骤1.4得到的絮片进行切边、打卷和包装，制得保暖层10，该保暖层10的厚度为0.4mm。

步骤二，将二氧化硅气凝胶粉末、相变微胶囊以及聚酰亚胺粉末按照质量百分比为55％:8％：37％进行混合，然后经发泡得到多孔海绵状结构的隔热层20，该隔热层20的厚度为0.5mm。

步骤三，将1.11dtex腈纶纤维进行开松并经梳理、铺网和针刺得到克重95g/m²的腈纶纤维无纺絮片，然后采用常规的热熔层压复合方法将腈纶无纺絮片与防水透湿膜进行复合，得到防水透湿层30，该防水透湿层30的厚度为1.5mm。

步骤四，在步骤二得到的隔热层20的两个侧面或者步骤一得到的保暖层10、步骤三得到的防水透湿层30各自用于与隔热层20复合的侧面都平铺eva热熔胶网膜，然后将保暖层10、隔热层20以及防水透湿层30依次组合叠加在一起，并在温度150℃、压力2.5kg/cm²的条件下热熔层压10秒，得到气凝胶相变保暖材料100。

实施例的作用与效果

根据本实施例所涉及的气凝胶相变保暖材料及其制备方法，因为具有隔热层以及保暖层，隔热层为气凝胶海绵结构，保暖层通过预定的粘结方式复合在隔热层的一个侧面上并且包含依次设置并通过无纺针刺方式相互连接的导湿纤维网层、蓄热纤维网层以及隔热纤维网层，该隔热纤维网层与隔热层相连接，导湿纤维网层用于与人体相接触，导湿纤维网层为由普通纤维、异形中空超细纤维以及卷曲纤维制成的纤维网层，蓄热纤维网层为由相变纤维素纤维制成的纤维网层，隔热纤维网层为由气凝胶聚酰亚胺纤维制成的纤维网层，所以，本实施例不仅具有保暖性优异、整体轻盈柔软且导湿快干的特性，而且避免了现有技术中相变微胶囊容易脱落的问题，从而有效地保证气凝胶相变保暖材料的智能调温功能。

另外，因为还具有防水透湿层，该防水透湿层复合在隔热层的另一个侧面上，防水透湿层为由腈纶纤维无纺絮片以及复合在该腈纶纤维无纺絮片的侧面上的防水透湿膜构成的复合层，或者经防水整理的机织物或针织物，所以，本实施例既能防雨防风，又能排汗透气，进而使得保暖服装穿着舒适。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。