CN108903100B - 一种智能性服装新材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种智能性服装新材料，包含以下重量组份的原料：棉纤维40‑50份、聚丙烯腈纤维20‑30份、尼龙纤维10‑20份、相变材料微胶囊8‑10份、造孔剂4‑6份、抗菌剂3‑5份。本申请还公开了所述智能性服装新材料的制备方法。本申请通过合理控制各原料之间的配比，合理控制制备条件而制备出的智能性服装新材料，具有良好的蓄热和调温功能。该相变微胶囊，表面光滑，分散性良好，微胶囊的包覆率为60.3‑69.6％，并且具有良好的形变能力。该智能性服装新材料的弹性、耐晒性、透气性、吸湿性、耐碱性、柔软性、防褶皱、防止起球和抗静电性均良好，使运动过程中更加舒适、安全、健康，非常适合市场推广。

Description

一种智能性服装新材料及其制备方法

技术领域

本申请属于服装材料技术领域，具体地说，涉及一种智能性服装新材料及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的进步以及人们活动领域的扩展，依靠增加织物厚度来提高保暖效率的方式，已经不能满足人们对保暖织物的高效、保暖、舒适和便捷的综合要求。利用相变材料在相变时能够吸收或是释放大量的热量，来调节织物内“微环境”的温度的特性，使得相变材料在具有储能调温功能的保暖织物上的应用研究受到关注。

据科学测试表明，人体感觉最舒适的皮肤温度为33.4℃。如果身体任何部位的皮肤温度与最舒适皮肤温度之间的温度差在-1.5℃至-3.0℃这个范围内，人体就会感觉不冷不热，但如果这个温度差超过-4.5℃，人体将有或冷或热的感觉。而用这种特殊材料制作的衣服，能够保证把这个温度差控制在-3℃左右，所以会让穿着的人感到非常舒适。

相变材料是近些年来所开发的一种新型材料，它利用相变材料在相变过程中的吸热或放热，进行热能的存储或释放，从而达到调控环境温度和对热量加以利用的目的。将相变材料做成微胶囊，利用相变材料的相变潜热来实现能量的储存和利用，是近年来纺织材料科学领域中一个十分活跃的前沿研究方向。目前，在微胶囊相变材料的制备过程中多选用三聚氰胺甲醛树脂(MF)、脲醛树脂(UF)作为壁材，所制备的微胶囊强度较高、耐热性能好。然而，当使用MF和UF做壁材时会存在游离甲醛的释放问题，从而给环境和健康带来不良影响。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种智能性服装新材料及其制备方法，所述智能性服装新材料具有良好的蓄热和调温功能，使运动过程中更加舒适、安全、健康，而且微胶囊的包覆率高，且具有良好的形变能力，避免微胶囊易堵网的问题。

为了解决上述技术问题，本申请第一方面通过以下技术方案得以实现：

一种智能性服装新材料，包含以下重量组份的原料：棉纤维40-50份、聚丙烯腈纤维20-30份、尼龙纤维10-20份、相变材料微胶囊8-10份、造孔剂4-6份、抗菌剂3-5份。

本申请通过合理控制各纤维材料之间的配比，采用棉纤维、聚丙烯腈纤维和尼龙纤维三者混纺，制备获得的一种智能性服装新材料的弹性、耐晒性、透气性、吸湿性、耐碱性、柔软性、防褶皱、防止起球和抗静电性好均良好；进一步弥补了聚丙烯腈纤维耐碱性差、棉纤维易褶皱和尼龙纤维易产生静电的缺陷。

结合第一方面，在一种可能的实施例中，包含以下重量组份的原料：棉纤维45份、聚丙烯腈纤维25份、尼龙纤维15份、相变材料微胶囊9份、造孔剂5份、抗菌剂4份。

结合第一方面，在一种可能的实施例中，所述相变材料微胶囊的芯材为硬脂酸正丁酯、硬脂酸异丁酯、环氧硬脂酸丁酯、石蜡烃、正十四烷烃、正十六烷烃、正十八烷烃、正二十烷烃中的一种或多种混合；优选硬脂酸正丁酯、硬脂酸异丁酯、石蜡烃、正十八烷烃中一种。

所述相变材料微胶囊的芯材具有无相分离、无腐蚀性、耐用和价廉的优势。

结合第一方面，在一种可能的实施例中，所述相变材料微胶囊的壁材为聚脲树脂、氨基树脂、环氧化端羟基聚丁二烯、聚乙烯、聚酰胺中一种或多种混合；优选聚脲树脂、氨基树脂和环氧化端羟基聚丁二烯。

所述壁材因以其制备的弹性体具有优异的力学性能,良好的耐油和耐水性能、耐酸碱、耐磨性能、室温稳定性好，可改善微胶囊的可形变性，以便在制备调温纤维的过程中微胶囊能顺利地通过喷丝孔，同时具有良好的耐热、耐候性，较好的力学性能以及密封性，满足制备调温纤维的需要。

该壁材无残留甲醛，对环境和人体不会造成伤害，不会造成调温纤维堵网的问题。

结合第一方面，在一种可能的实施例中，所述相变材料微胶囊的芯材与壁材重量比为2-1:1，优选1.5:1。按照该芯材与壁材重量比所制备的微胶囊具有良好的包封率和稳定性。

结合第一方面，在一种可能的实施例中，所述相变材料微胶囊采用界面聚合法制备，所述相变材料微胶囊的直径为2-10μm。

结合第一方面，在一种可能的实施例中，所述造孔剂为聚乙二醇，所述聚乙二醇的分子量为4000-6000。

所述造孔剂为聚乙二醇，分子量为4000-6000，因所述聚乙二醇的链结构排列规整、结晶性能，能够改善本申请智能性服装新材料的防褶皱、防止起球和抗静电性。

结合第一方面，在一种可能的实施例中，所述抗菌剂为碳酸锂。

所述碳酸锂抗菌剂具有缓释长效性、耐热性、安全性和广谱性。

本申请第二方面提供一种智能性服装新材料的制备方法，步骤如下：

1)以硬脂酸正丁酯、硬脂酸异丁酯、环氧硬脂酸丁酯、石蜡烃、正十四烷烃、正十六烷烃、正十八烷烃、正二十烷烃中的一种或多种混合为芯材；以聚脲树脂、氨基树脂、环氧化端羟基聚丁二烯、聚乙烯、聚酰胺中一种或多种混合为壁材，采用界面聚合法制备相变微胶囊。

2)步骤1)制备的微胶囊掺入棉纤维、聚丙烯腈纤维、尼龙纤维中，慢慢加入造孔剂和抗菌剂，制成调温智能性服装新材料。

结合第二方面，在一种可能的实施例中，所述界面聚合法制备相变材料微胶囊步骤如下：

先将步骤1)的芯材和壁材按照重量组份分别加入适量甲苯中制成均匀的溶液，然后搅拌状态下缓慢加入到适量的乳化剂OP-10的水相中，并1000rpm的转速下持续搅拌15min，形成均匀的水包油型乳液，室温反应0.5-1h后，升温至60-70℃保温反应1-2h，降温，即得相变材料微胶囊。

该制备方法操作简单，环保，适合工业化大生产。

与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果：

1)本申请通过合理控制各反应物之间的配比，合理控制制备条件而制备出的智能性服装新材料，具有良好的蓄热和调温功能。该智能性服装新材料的弹性、耐晒性、透气性、吸湿性、耐碱性、柔软性、防褶皱、防止起球和抗静电性均良好，使运动过程中更加舒适、安全、健康，非常适合市场推广。

2)本申请制备的相变微胶囊，表面光滑，分散性良好，微胶囊的包覆率为60.3-69.6％，并且具有良好的形变能力。

当然，实施本申请的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

具体实施方式

以下将通过实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

本申请中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备，均来自市售产品。本申请中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例1

本实施例第一方面提供一种智能性服装新材料，由下述重量份的原料组成：棉纤维45份、聚丙烯腈纤维25份、尼龙纤维15份、相变材料微胶囊9份、造孔剂5份、抗菌剂4份。

所述相变材料微胶囊的芯材为硬脂酸正丁酯；

所述相变材料微胶囊的壁材为聚脲树脂；

所述相变材料微胶囊的芯材与壁材重量比为1.5:1。

所述相变材料微胶囊采用界面聚合法制备，所述相变材料微胶囊的直径为2-10μm。

所述造孔剂为聚乙二醇，所述聚乙二醇的分子量为6000。

所述抗菌剂为碳酸锂。

本实施例第二方面提供一种智能性服装新材料的制备方法，步骤如下：

1)以硬脂酸正丁酯为芯材；以聚脲树脂为壁材，采用界面聚合法制备相变微胶囊；

2)步骤1)制备的微胶囊掺入棉纤维、聚丙烯腈纤维、尼龙纤维中，慢慢加入造孔剂和抗菌剂，制成调温智能性服装新材料。

所述界面聚合法制备相变材料微胶囊步骤如下：

先将步骤1)的芯材和壁材按照重量组份分别加入适量甲苯中制成均匀的溶液，然后搅拌状态下缓慢加入到适量的乳化剂OP-10的水相中，并1000rpm的转速下持续搅拌15min，形成均匀的水包油型乳液，室温反应0.75h后，升温至65℃保温反应1.5h，降温，即得相变材料微胶囊。

对本实施例的智能性服装新材料采用常规方法进行性能测试，该微胶囊相变材料相变温度为25.1℃，相变焓102J/g，储热效果明显；热重分析表明耐热温度为171℃，经20次冷热循环仍保持良好稳定性，微胶囊包封率为69.6％，包封率高，稳定性好，适用于长期保存和使用。

实施例2

本实施例的一种智能性服装新材料及其制备方法与实施例1相类似，其区别仅在于：

棉纤维40份、聚丙烯腈纤维20份、尼龙纤维10份、相变材料微胶囊8份、造孔剂4份、抗菌剂3份。

所述相变材料微胶囊的芯材为硬脂酸异丁酯；

所述相变材料微胶囊的壁材为氨基树脂；

所述相变材料微胶囊的芯材与壁材重量比为1:1。

所述聚乙二醇的分子量为4000。

本实施例第二方面提供一种智能性服装新材料的制备方法，步骤如下：

1)以硬脂酸异丁酯为芯材；以氨基树脂为壁材，采用界面聚合法制备相变微胶囊；

2)步骤1)制备的微胶囊掺入棉纤维、聚丙烯腈纤维、尼龙纤维中，慢慢加入造孔剂和抗菌剂，制成调温智能性服装新材料。

所述界面聚合法制备相变材料微胶囊步骤如下：

先将步骤1)的芯材和壁材按照重量组份分别加入适量甲苯中制成均匀的溶液，然后搅拌状态下缓慢加入到适量的乳化剂OP-10的水相中，并1000rpm的转速下持续搅拌15min，形成均匀的水包油型乳液，室温反应0.5h后，升温至60℃保温反应1h，降温，即得相变材料微胶囊。

对本实施例的智能性服装新材料采用常规方法进行性能测试，该微胶囊相变材料相变温度为23.6℃，相变焓95J/g，储热效果明显；热重分析表明耐热温度为165℃，经20次冷热循环仍保持良好稳定性，微胶囊包封率为62.5％，包封率高，稳定性好，适用于长期保存和使用。

实施例3

本实施例的一种智能性服装新材料及其制备方法与实施例1相类似，其区别仅在于：

棉纤维40份、聚丙烯腈纤维20份、尼龙纤维10份、相变材料微胶囊8份、造孔剂4份、抗菌剂3份。

所述相变材料微胶囊的芯材为石蜡烃；

所述相变材料微胶囊的壁材为环氧化端羟基聚丁二烯；

所述相变材料微胶囊的芯材与壁材重量比为2:1。

所述聚乙二醇的分子量为5000。

本实施例第二方面提供一种智能性服装新材料的制备方法，步骤如下：

1)以石蜡烃为芯材；以环氧化端羟基聚丁二烯为壁材，采用界面聚合法制备相变微胶囊；

2)步骤1)制备的微胶囊掺入棉纤维、聚丙烯腈纤维、尼龙纤维中，慢慢加入造孔剂和抗菌剂，制成调温智能性服装新材料。

所述界面聚合法制备相变材料微胶囊步骤如下：

先将步骤1)的芯材和壁材按照重量组份分别加入适量甲苯中制成均匀的溶液，然后搅拌状态下缓慢加入到适量的乳化剂OP-10的水相中，并1000rpm的转速下持续搅拌15min，形成均匀的水包油型乳液，室温反应1h后，升温至70℃保温反应2h，降温，即得相变材料微胶囊。

对本实施例的智能性服装新材料采用常规方法进行性能测试，该微胶囊相变材料相变温度为20.3℃，相变焓91J/g，储热效果明显；热重分析表明耐热温度为159℃，经20次冷热循环仍保持良好稳定性，微胶囊包封率为60.3％，包封率高，稳定性好，适用于长期保存和使用。

实施例4

本实施例的一种智能性服装新材料及其制备方法与实施例1相类似，其区别仅在于：

所述相变材料微胶囊的芯材为正十八烷烃；

所述相变材料微胶囊的壁材为环氧化端羟基聚丁二烯；

本实施例第二方面提供一种智能性服装新材料的制备方法，步骤如下：

1)以正十八烷烃为芯材；以环氧化端羟基聚丁二烯为壁材，采用界面聚合法制备相变微胶囊；

2)步骤1)制备的微胶囊掺入棉纤维、聚丙烯腈纤维、尼龙纤维中，慢慢加入造孔剂和抗菌剂，制成调温智能性服装新材料。

本实施例的相变材料微胶囊制备方法参照实施例1。

对本实施例的智能性服装新材料采用常规方法进行性能测试，该微胶囊相变材料相变温度为24.8℃，相变焓99J/g，储热效果明显；热重分析表明耐热温度为169℃，经20次冷热循环仍保持良好稳定性，微胶囊包封率为67.8％，包封率高，稳定性好，适用于长期保存和使用。

与现有技术相比，本申请实施例可以获得包括以下技术效果：

1)本申请通过合理控制各反应物之间的配比，合理控制制备条件而制备出的智能性服装新材料，具有良好的蓄热和调温功能。该智能性服装新材料的弹性、耐晒性、透气性、吸湿性、耐碱性、柔软性、防褶皱、防止起球和抗静电性均良好，使运动过程中更加舒适、安全、健康，非常适合市场推广。

2)本申请制备的相变微胶囊，表面光滑，分散性良好，微胶囊的包覆率为60.3-69.6％，并且具有良好的形变能力。

本申请还存在其它多种可实施的技术方案，在此不做一一列举，本申请权利要求中要求保护的技术方案都是可以实施的。

本申请说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知常识。

如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (1)

1.一种智能性服装新材料的制备方法，由下述重量份的原料组成：棉纤维45份、聚丙烯腈纤维25份、尼龙纤维15份、相变材料微胶囊9份、造孔剂5份、抗菌剂4份； 其中棉纤维、聚丙烯腈纤 维和尼龙纤维三者混纺；

所述相变材料微胶囊的芯材为正十八烷烃；

所述相变材料微胶囊的壁材为环氧化端羟基聚丁二烯；

所述相变材料微胶囊的芯材与壁材重量比为1.5:1；

所述相变材料微胶囊采用界面聚合法制备，所述相变材料微胶囊的直径为2-10μm；所述造孔剂为聚乙二醇，所述聚乙二醇的分子量为6000；

所述抗菌剂为碳酸锂；

所述智能性服装新材料的制备方法，步骤如下：

1)以正十八烷烃为芯材；以环氧化端羟基聚丁二烯为壁材，采用界面聚合法制备相变材料微胶囊；

2)步骤1)制备的相变材料微胶囊掺入棉纤维、聚丙烯腈纤维、尼龙纤维中， 慢慢加入造孔剂和抗菌剂，制成调温智能性服装新材料；所述界面聚合法制备相变材料微胶囊步骤如下：

先将步骤1)的芯材和壁材按照重量组份分别加入到适量甲苯中制成均匀的溶液，然后在搅拌状态下缓慢加入到适量的乳化剂OP-10的水相中，并1000rpm的转速下持续搅拌15min，形成均匀的水包油型乳液，室温反应0.75h后，升温至65℃保温反应1.5h，降温，即得相变材料微胶囊；

所述相变材料微胶囊相变温度为24.8℃，相变焓99J/g，储热效果明显；热重分析表明耐热温度为169℃，经20次冷热循环仍保持良好稳定性，相变材料微胶囊包封率为 67.8％，包封率高，稳定性好，适用于长期保存和使用。