CN108018725A - 一种调节透光量的寒冷纱及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种调节透光量的寒冷纱及其应用，属于农业用纺织品生产技术领域。该寒冷纱包括光致变色纤维基层以及涂覆于光致变色纤维基层的表面的复合涂层。复合涂层包括抗老化涂层以及防水涂层。该寒冷纱在阳光照射时，能够根据阳光中紫外线强度自动改变织物颜色深度，从而调节透光率，增强遮阳防晒效果，并且该寒冷纱外观美观，经久耐用，应用广泛，避免了传统黑色寒冷纱功能单一、对自然光利用率不高的缺点。将其用于农林业生产中，能够提高蔬菜、花卉等植物种植过程中的透光率调控能力，降低人工照明的使用频率，节约能耗。

Description

一种调节透光量的寒冷纱及其应用
技术领域
本发明涉及农业用纺织品生产技术领域，且特别涉及一种调节透光量的寒冷纱及其应用。
背景技术
寒冷纱是以聚烯烃树脂纤维为主要原料的细网眼编织物，为一种质轻、牢固、耐老化的新型农用覆盖材料。其通常有黑、白、银灰等色，选用颜色因不同季节或用途而异。
随着社会经济的不断发展，高产能高效率成为潮流，如何利用有限的土地资源创造非同凡响的收获一直是重要课题，粮食安全亦是亘古不变的话题。而阳光对植物的作用不言而喻，利用得当对植物的生长，粮食的增产影响颇深。尤其是炎炎夏季，利用寒冷纱织物可抗旱防灾，保持土地水分，减少过多紫外线照射，促进植物生长。
但是，目前大部分寒冷纱为黑色，主要通过黑色阻隔强光，通过纱线空隙透光透气，无法自动调节透光量，实际上对阳光的有效利用率极低。
如果是花卉温室，则早晚室内昏暗，需要利用人工照明，能耗高。而且目前的寒冷纱设计较为单调，色泽单一，不美观。
因此，需要对现有的寒冷纱织物进行改进。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种调节透光量的寒冷纱，该寒冷纱在阳光照射时，能够根据阳光中紫外线强度自动改变织物颜色深度，从而调节透光率，增强遮阳防晒效果，并且该寒冷纱外观美观，经久耐用，应用广泛，避免了传统黑色寒冷纱功能单一、对自然光利用率不高的缺点。
本发明的第二目的在于提供一种上述调节透光量的寒冷纱的应用，将其用于农林业生产中，能够提高蔬菜、花卉等植物种植过程中的透光率调控能力，降低人工照明的使用频率，节约能耗。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：
本发明提出一种调节透光量的寒冷纱，该寒冷纱包括光致变色纤维基层以及涂覆于光致变色纤维基层的表面的复合涂层。
复合涂层包括抗老化涂层以及防水涂层。
本发明还提出一种上述调节透光量的寒冷纱的应用，例如可将其用于农林业生产中。
本发明较佳实施例提供的调节透光量的寒冷纱及其应用的有益效果是：
本发明较佳实施例的调节透光量的寒冷纱通过设置光致变色纤维基层，可使寒冷纱在阳光照射时，能够根据阳光中紫外线强度自动改变织物颜色深度，从而调节透光率，阻隔强光，减少过多的紫外线照射，以促进植物生长。
通过在光致变色纤维基层的表面涂覆抗老化涂层以及防水涂层不仅能够提高寒冷纱的抗老化以及防晒效果，还能提高寒冷纱的防水效果。
将上述寒冷纱用于农林业生产中，能够提高蔬菜、花卉等植物种植过程中在凌晨和傍晚的透光率，降低人工照明的使用频率，节约能耗。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的调节透光量的寒冷纱及其应用进行具体说明。
本发明实施例提供的调节透光量的寒冷纱包括光致变色纤维基层以及涂覆于光致变色纤维基层的表面的复合涂层。
其中，光致变色纤维基层能够在太阳光或紫外光等的照射下颜色发生变化，当光线消失后又可可逆性地变回原来的颜色。
本发明实施例中的光致变色纤维基层可直接由光致变色纱线编织形成，也可经在寒冷纱线的表面涂覆光致变色涂料形成。前者方法可使得寒冷纱在具备耐用以及使用寿命高等优势的前提下，提高其长时间下的功能利用率，且该方法中织造工艺多元化，可配合多种不同纱线，既耐用又美观。后者方法可使寒冷纱既具备良好光致变色的能力，工艺相对简单，成本相对较低。
上述光致变色纱线可由聚烯烃树脂纺丝原料以及光致变色材料通过纺丝而成。其中，聚烯烃树脂纺丝原料例如可以包括维纶、涤纶和丙纶中的至少一种。光致变色纤维基层由聚乙烯醇类胶料进行固定。
其中，光致变色涂料或光致变色材料的主要原料均优选为螺吡喃类化合物，该类化合物不仅具有光致变色性能，还同时具有一定的热致变色性能。此外，光致变色涂料或光致变色材料的原料还可包括偶氮本衍生物、萘氧基类衍生物以及二甲叉丁二酸苷衍生物等。
具体地，当光致变色纤维基层直接由光致变色纱线编织形成时，光致变色纤维基层包括多个由光致变色纱线编织而成的网格单元，复合涂层则涂覆于网格单元的表面。优选地，每个网格单元的长度为0.5-2mm，具体可根据应用时对应的农林产品进行调整。
作为可选地，上述多个网格单元由多根作为经线的光致变色纱线以及多根作为纬线的光致变色纱线共同编织而成。每个网格单元均可为正方形，对应地，正方形的边长为0.5-2mm。
相应地，当光致变色纤维基层经在寒冷纱线的表面涂覆光致变色涂料形成时，光致变色纤维基层包括由寒冷纱线编织而成的纱网，纱网的表面涂覆有光致变色涂料。复合涂层涂覆于涂有光致变色涂料的所述纱网的表面。可选地，纱网的网格的长度为0.5-2mm。
由于现有的寒冷纱主要通过黑色以阻隔强光，若将其用于花卉温室，容易在早晚造成室内昏暗，为解决此问题，通常需要利用人工照明，但提高了能耗。本发明实施例中通过设置光致变色纤维基层，可使寒冷纱在阳光照射时，能够根据阳光中紫外线强度自动改变织物颜色深度，从而调节透光率，阻隔强光，减少过多的紫外线照射，以促进植物生长。
但鉴于单独的光致变色纤维基层热稳定性及抗氧化性较差，且受环境影响较大，故本发明实施例的调节透光量的寒冷纱在光致变色纤维基层的表面涂覆有复合涂层。
较佳地，上述复合涂层包括抗老化涂层以及防水涂层。作为可选地，复合涂层包括厚度为0.1-0.6mm的抗老化涂层以及厚度为0.1-0.2mm的防水涂层。在该厚度范围下，能够使寒冷纱在具有较佳的防老化和防水效果的同时，还能具有较佳的透光效果。
可选地，本发明实施例中抗老化涂层涂覆于光致变色纤维基层的表面，防水涂层涂覆于抗老化涂层的表面。
作为可选地，本发明实施例中的抗老化涂层所用涂料的原料例如可包括7-14重量份的三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、7-10重量份的异氰酸酯、8-12重量份的水杨酸辛酯、3-5重量份的二苯酮和3-5重量份的抗老化母粒。
其中，三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯在本发明实施例中的抗老化涂层中主要起到提高抗氧化性能，降低或避免光致变色纤维基层在光照过程中发生氧化或降解。
异氰酸酯在本发明实施例中的抗老化涂层中主要用于起到防晒作用，其次，异氰酸酯还可起到一定的杀虫杀菌以及防水作用。作为可选地，上述异氰酸酯例如可以包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HMDI)以及赖氨酸二异氰酸酯中的至少一种。值得说明的是，异氰酸酯还具有较高强度的耐磨性和伸长率。
水杨酸辛酯中带有共轭π键，可以吸收紫外线，并将紫外线的能量转化为热释放出来从而达到防晒的目的，但由于水杨酸辛酯紫外吸收能力较小，本发明实施例中，水杨酸辛酯主要用于辅助异氰酸酯提高防晒效果。并且，将其作为防晒的原料之一，较其他大多数防晒剂更加安全且廉价。
二苯酮价廉其且化学性能较为稳定，具有较佳的防晒效果，其在本发明实施例中与异氰酸酯以及水杨酸辛酯协同提高抗老化涂层的防晒效果。其次，二苯酮还能够与异氰酸酯一同提高抗老化涂层的杀菌杀虫作用，利于农林业物种的生长。
抗老化母粒具有优异的耐候性和稳定性，将其添加于抗老化涂层中，可提高抗老化涂层的抗老化效果，并且还能改善其它原料的分散性能，使抗老化涂层组织均一。
承上，本发明实施例中通过在光致变色纤维基层的表面涂覆抗老化涂层，不仅能够提高寒冷纱的抗老化以及防晒效果，而且还能起到一定的杀虫杀菌作用。
作为可选地，本发明实施例中的防水涂层所用涂料的原料例如可包括12-18重量份的石墨烯、8-10重量份的聚异丁烯和6-7重量份的甲基丙烯酸正十二烷基酯。
其中，石墨烯具有较高的比表面积，涂料中添加石墨烯后，其在固化的过程中对聚合物缠绕，形成网状结构，增加成膜分子链，极大地增强了涂料的防水性以及粘结性，使涂料更加稳定、强度更好。同时，通过加入石墨烯，涂料的耐冲击性能以及耐摩擦性能均可有较大改善。
聚异丁烯具有良好的防水性，分散性能也较佳，其与甲基丙烯酸正十二烷基酯均用于辅助石墨烯提高防水涂层的防水作用。
承上，本发明实施例中通过在抗老化涂层的表面涂覆防水涂层，可提高寒冷纱的防水效果。
进一步地，本发明实施例中的抗老化涂层以及防水涂层均可含有透气微粒。优选地，上述透气微粒的粒径为300-700nm，此粒径下的透气微粒能够提高寒冷纱两侧的气体流通量，利于植物呼吸。优选地，透气微粒的透气量为100-120mL/(cm3·s)。
作为可选地，透气微粒的原料例如可包括有机硅树脂和/或含氟树脂。其中，有机硅树脂中的有机硅单体可包括有机氯硅烷、有机烷氧基硅烷、有机酰氧基硅烷和有机硅醇中的至少一种。含氟树脂包括含有氟烯烃的聚合物。
有机硅树脂的临界表面张力较低且成本低廉，其在制备透气微粒的过程中还可加入改性聚酯，以使改性聚酯聚集在含硅聚酯的表面，进一步降低有机硅树脂的表面张力。
本发明实施例中，可于含氟树脂中加入二氧化钛，以形成具有超疏水和自清洁性能的透气微粒。
承上，通过设置上述透气微粒，一方面有利于植物的呼吸作用，另一方面还能进一步提高复合涂层的防水性能以及抗老化性能。
此外，本发明实施例还提供了一种上述调节透光量的寒冷纱的应用，例如可将其用于农林业生产中，例如覆盖于各种塑料棚架上或温室内外，以起到有遮荫、降温、防暴雨、防虫、防寒和保温等作用。作为可选地，上述农林业的植物可包括蔬菜、花卉、林、果和食用菌。
具体地，其作用效果及原理如下：本发明实施例中的调节透光量的寒冷纱大大提高了现有寒冷纱的抗光、降温以及水土保持等能力，在夏季或紫外线密集地区，抗旱能力显著，且光致变色纱线在受到紫外线照射时可利用UVA的能量将感光分子打开，发生能级跃迁，即从不可见光到可见光，从而产生色彩变化，当失去紫外线照射或温度升高超过45℃时，感光分子键关闭，即恢复到原来的颜色，创意美观且具有环保可逆性，既保护了植物的被过多紫外线照射抑制发育，同时又保证了植物对光的吸收。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种能够调节透光量的寒冷纱，其包括光致变色纤维基层以及涂覆于光致变色纤维基层的表面的复合涂层。
其中，光致变色纤维基层由光致变色纱线编织形成，并由聚乙烯醇类胶料进行固定。光致变色纱线中光致变色材料的主要原料为螺吡喃类化合物。光致变色纤维基层包括多个由光致变色纱线编织而成的正方形网格单元，每个正方形网格单元的边长均为0.5mm。
复合涂层包括厚度为0.1mm的抗老化涂层以及厚度为0.1mm的防水涂层。抗老化涂层涂覆于光致变色纤维基层的表面，防水涂层涂覆于抗老化涂层的表面。
抗老化涂层所用涂料的原料含有7重量份的三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、7重量份的甲苯二异氰酸酯、8重量份的水杨酸辛酯、3重量份的二苯酮和3重量份的抗老化母粒。
防水涂层所用涂料的原料含有12重量份的石墨烯、8重量份的聚异丁烯和6重量份的甲基丙烯酸正十二烷基酯。
实施例2
本实施例提供一种能够调节透光量的寒冷纱，其包括光致变色纤维基层以及涂覆于光致变色纤维基层的表面的复合涂层。
其中，光致变色纤维基层由光致变色纱线编织形成，并由聚乙烯醇类胶料进行固定。光致变色纱线中光致变色材料的原料包括螺吡喃类化合物以及偶氮本衍生物。光致变色纤维基层包括多个由光致变色纱线编织而成的正方形网格单元，每个正方形网格单元的边长均为2mm。
复合涂层包括厚度为0.6mm的抗老化涂层以及厚度为0.2mm的防水涂层。抗老化涂层涂覆于光致变色纤维基层的表面，防水涂层涂覆于抗老化涂层的表面。
抗老化涂层所用涂料的原料含有14重量份的三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、10重量份的异佛尔酮二异氰酸酯、12重量份的水杨酸辛酯、5重量份的二苯酮和5重量份的抗老化母粒。
防水涂层所用涂料的原料含有18重量份的石墨烯、10重量份的聚异丁烯和7重量份的甲基丙烯酸正十二烷基酯。
实施例3
本实施例提供一种能够调节透光量的寒冷纱，其包括光致变色纤维基层以及涂覆于光致变色纤维基层的表面的复合涂层。
其中，光致变色纤维基层由光致变色纱线编织形成，并由聚乙烯醇类胶料进行固定。光致变色纱线中光致变色材料的原料包括螺吡喃类化合物以及萘氧基类衍生物。光致变色纤维基层包括多个由光致变色纱线编织而成的正方形网格单元，每个正方形网格单元的边长均为1mm。
复合涂层包括厚度为0.35mm的抗老化涂层以及厚度为0.15mm的防水涂层。抗老化涂层涂覆于光致变色纤维基层的表面，防水涂层涂覆于抗老化涂层的表面。
抗老化涂层所用涂料的原料含有10重量份的三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、8.5重量份的二苯基甲烷二异氰酸酯以及二环己基甲烷二异氰酸酯的混合物、10重量份的水杨酸辛酯、4重量份的二苯酮和4重量份的抗老化母粒。
防水涂层所用涂料的原料含有15重量份的石墨烯、9重量份的聚异丁烯和6.5重量份的甲基丙烯酸正十二烷基酯。
实施例4
本实施例提供一种能够调节透光量的寒冷纱，其与实施例3的区别在于：
光致变色纱线中光致变色材料的原料包括螺吡喃类化合物以及二甲叉丁二酸苷衍生物。
抗老化涂层所用涂料的原料含有10重量份的三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、8.5重量份的六亚甲基二异氰酸酯以及赖氨酸二异氰酸酯的混合物、10重量份的水杨酸辛酯、4重量份的二苯酮和4重量份的抗老化母粒。
防水涂层所用涂料的原料含有15重量份的石墨烯、9重量份的聚异丁烯和6.5重量份的甲基丙烯酸正十二烷基酯。
抗老化涂层和防水涂层中均含有粒径为300nm、透气量为100mL/(cm3·s)的透气微粒。透气微粒的原料包括有机硅树脂，有机硅树脂中的有机硅单体含有有机氯硅烷。
实施例5
本实施例提供一种能够调节透光量的寒冷纱，其与实施例3的区别在于：
抗老化涂层和防水涂层中均含有粒径为700nm、透气量为120mL/(cm3·s)的透气微粒。透气微粒的原料包括有机硅树脂，有机硅树脂中的有机硅单体含有有机烷氧基硅烷和有机酰氧基硅烷。
实施例6
本实施例提供一种能够调节透光量的寒冷纱，其与实施例3的区别在于：
抗老化涂层和防水涂层中均含有粒径为500nm、透气量为110mL/(cm3·s)的透气微粒。透气微粒的原料包括有机硅树脂及含氟树脂，有机硅树脂中的有机硅单体含有有机氯硅烷、有机烷氧基硅烷和有机硅醇。含氟树脂包括含有氟烯烃的聚合物。
实施例7
本实施例提供一种能够调节透光量的寒冷纱，其与实施例3的区别在于：
抗老化涂层和防水涂层中均含有粒径为500nm、透气量为110mL/(cm3·s)的透气微粒。透气微粒的原料包括含氟树脂，含氟树脂包括含有氟烯烃的聚合物。
实施例8
本实施例提供一种能够调节透光量的寒冷纱，其与实施例6的区别在于：含氟树脂中添加有二氧化钛。
实施例9-实施例16：此8组实施例分别对应实施例1-8，实施例9-16与实施例1-8的区别为：光致变色纤维基层是在寒冷纱线的表面涂覆光致变色涂料形成，并由聚乙烯醇类胶料进行固定。光致变色纤维基层包括由寒冷纱线编织而成的纱网，纱网的表面涂覆有光致变色涂料。实施例1-8中的光致变色纱线中光致变色材料对应替换成实施例9-16中的光致变色涂料。实施例1-8中的网格单元对应替换成实施例9-16中的纱网的网格。
实施例17
本实施例提供一种上述实施例1-16的能够调节透光量的寒冷纱的应用，具体地，将其覆盖于种植植物的塑料棚架上。
实施例18
本实施例提供一种上述实施例1-16的能够调节透光量的寒冷纱的应用，具体地，将其覆盖于种植植物的温室内外。
试验例
重复实施上述实施例1-16，得到足够多的能够调节透光量的寒冷纱，以市售销量最高的寒冷纱作为对照组，设置17组试验条件均相等(受试对象无明显差异)的试验组1-17以分别对应实施例1-16以及对照组的寒冷纱。具体的，受试对象为丝瓜，寒冷纱覆盖于丝瓜种植的棚架上，于相同的种植条件下种植，对比丝瓜的产量、发病率以及采收期。
通过试验，其结果显示，试验组1-16(对应实施例1-16)较试验组17(对应对照组)能够将丝瓜的采收期提前1-1.5个月，产量提高12-17％，发病率降低28-45％。且试验组4-8以及试验组12-16较试验组1-3以及试验组9-11的在丝瓜的产量、发病率以及采收期方面更具优势，说明在抗老化涂层与防水涂层中加入透气微粒能够改善丝瓜的呼吸作用，利于丝瓜生长。
另，参照《GB/T 4744-1997》以及《GB/T 4745-1997》的测定方法，对比试验组1-16与试验组17在相同条件下的防水作用，其结果显示，试验组1-16较试验组17的防水效果明显提升，且试验组4-8以及试验组12-16较试验组1-3以及试验组9-11的防水效果更佳，说明在抗老化涂层与防水涂层中加入透气微粒能够提高寒冷纱的防水效果。且试验例8以及试验例16对应的寒冷纱的防水效果最佳，说明含氟树脂中添加二氧化钛有利于提高寒冷纱的防水效果。
此外，通过对比，试验组1-16的透光率为80-90％，试验组17的透光率为74％，说明试验组1-16的寒冷纱较现有的寒冷纱的透光率更高。并且，试验组1-16较试验组17的防晒效果也更优异，且能够降低40％以上的能耗，绿色环保。
综上所述，本发明实施例提供的调节透光量的寒冷纱在阳光照射时，能够根据阳光中紫外线强度自动改变织物颜色深度，从而调节透光率，增强遮阳防晒效果，并且该寒冷纱外观美观，经久耐用，应用广泛，避免了传统黑色寒冷纱功能单一、对自然光利用率不高的缺点。将其用于农林业生产中，能够提高蔬菜、花卉等植物种植过程中的透光率调控能力，降低人工照明的使用频率，节约能耗。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种调节透光量的寒冷纱，其特征在于，所述寒冷纱包括光致变色纤维基层以及涂覆于所述光致变色纤维基层的表面的复合涂层；
所述复合涂层包括抗老化涂层以及防水涂层。
2.根据权利要求1所述的调节透光量的寒冷纱，其特征在于，所述复合涂层包括厚度为0.1-0.6mm的所述抗老化涂层以及厚度为0.1-0.2mm的所述防水涂层。
3.根据权利要求1所述的调节透光量的寒冷纱，其特征在于，所述光致变色纤维基层包括多个由光致变色纱线编织而成的网格单元，多个所述网格单元由多根作为经线的光致变色纱线以及多根作为纬线的光致变色纱线共同编织而成，所述复合涂层涂覆于所述网格单元的表面；
优选地，所述网格单元呈正方形；
优选地，每个所述网格单元的长度为0.5-2mm。
4.根据权利要求3所述的调节透光量的寒冷纱，其特征在于，所述光致变色纱线由聚烯烃树脂纺丝原料以及光致变色材料通过纺丝而成；
优选地，所述聚烯烃树脂纺丝原料包括维纶、涤纶和丙纶中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的调节透光量的寒冷纱，其特征在于，所述光致变色纤维基层包括由寒冷纱线编织而成的纱网，所述纱网的表面涂覆有光致变色涂料；所述复合涂层涂覆于涂有所述光致变色涂料的所述纱网的表面；
优选地，所述纱网的网格的长度为0.5-2mm。
6.根据权利要求1所述的调节透光量的寒冷纱，其特征在于，所述抗老化涂层所用涂料的原料包括7-14重量份的三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、7-10重量份的异氰酸酯、8-12重量份的水杨酸辛酯、3-5重量份的二苯酮和3-5重量份的抗老化母粒。
7.根据权利要求1所述的调节透光量的寒冷纱，其特征在于，所述防水涂层所用涂料的原料包括12-18重量份的石墨烯、8-10重量份的聚异丁烯和6-7重量份的甲基丙烯酸正十二烷基酯。
8.根据权利要求1所述的调节透光量的寒冷纱，其特征在于，所述抗老化涂层以及所述防水涂层均含有透气微粒；
优选地，所述透气微粒的粒径为300-700nm；
优选地，所述透气微粒的透气量为100-120mL/(cm3·s)。
9.根据权利要求8所述的调节透光量的寒冷纱，其特征在于，所述透气微粒的原料包括有机硅树脂和/或含氟树脂；
优选地，所述有机硅树脂中的有机硅单体包括有机氯硅烷、有机烷氧基硅烷、有机酰氧基硅烷和有机硅醇中的至少一种；
优选地，所述含氟树脂包括含有氟烯烃的聚合物。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的调节透光量的寒冷纱的应用，其特征在于，将所述调节透光量的寒冷纱用于农林业生产中。
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