CN111231447A - 一种防辐射面料及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防辐射面料及其生产工艺，涉及功能性面料的技术领域，其包括基布层，所述基布层上设置有面料层，所述基布层与所述面料层之间设置有防辐射层，所述防辐射层，按照质量份数计，包括如下原料：纳米银纤维30～40份、聚苯硫醚纤维15～20份、竹纤维10～15份、纳米硫酸钡3～5份、纳米二氧化钛2～3份、稀土化合物1～3份、聚丙烯腈4～8份以及聚氨酯5～10份。本发明制备的防辐射面料具有防辐射效果优异、耐洗涤的效果，适合作为贴身服装的面料使用。

Description

一种防辐射面料及其生产工艺
技术领域
本发明涉及功能性面料的技术领域，尤其是涉及一种防辐射面料及其生产工艺。
背景技术
随着现代高科技产物和电器设备的快速发展，在给人们的生活、工作带来便利、高效的同时，也给人们带来了许多危害，一种看不见、摸不着的新污染源引起了世界各地的污染，这便是称之为“隐形杀手”的电磁辐射，电磁辐射已经成为继水污染、大气污染和噪音污染后影响人类健康的第四大污染源。电磁辐射主要通过磁场影响人体内部组织的微磁场平衡，进而影响人的身体健康。电磁辐射所衍生的能量主要取决于电磁辐射源频率的高度，一般频率值越高，所产生的能量也就越大，对人体的伤害程度也随之增加。因此，人们在追求健康环保生活的同时，会选择具有防电磁辐射功能的服装。
申请公布号为CN108468127A的中国专利，公开一种防辐射面料，该防辐射面料由彩银纤维、桑蚕丝纤维、金属纤维、涤纶纤维以及棉麻纤维交织而成，其中彩银纤维含量为30～40％、桑蚕丝纤维为20～30％、金属纤维为20～25％、涤纶纤维为10～15％、棉麻纤维5～10％。该发明中的彩银纤维和金属纤维具有防辐射功能，因此采用彩银纤维与其它纤维交织而成的面料具有防辐射功能。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：防辐射面料只能做外衣，如果做贴身服装，一方面汗液对防辐射服的彩银纤维及其它金属纤维有腐蚀作用，另一方面频繁洗涤，都会导致防辐射面料的防辐射效果显著下降。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种防辐射面料，具有防辐射效果优异、耐洗涤的效果，适合作为贴身服装的面料使用；本发明的目的之二是提供一种防辐射面料的生产工艺，具有生产工艺简单，生产出的防辐射面料，防辐射性能优异且能够长期稳定使用。
本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：一种防辐射面料，包括基布层，所述基布层上设置有面料层，所述基布层与所述面料层之间设置有防辐射层，所述防辐射层，按照质量份数计，包括如下原料：纳米银纤维30～40份、聚苯硫醚纤维15～20份、竹纤维10～15份、纳米硫酸钡3～5份、纳米二氧化钛2～3份、稀土化合物1～3份、聚丙烯腈4～8份以及聚氨酯5～10份。
通过采用上述技术方案，防辐射层能够提供优异的防辐射效果，且防辐射层设置在基布层与面料层之间，不会直接与皮肤接触，能够减少汗液对防辐射层的影响。
纳米银纤维具有优异的防电磁辐射性能，还具有抗菌除臭的优点，在温暖潮湿的环境中，银离子有很高的生物活性，很容易和其它物质结合，让细菌的蛋白质凝固，使其不能呼吸，从而起到抗菌的效果。此外，纳米银纤维还有很好的抗静电效果，可以迅速消除衣物上因摩擦而产生的静电，使人体感受到无静电的舒适感。聚苯硫醚纤维具有穿着舒适、耐高温性以及阻燃性能。
稀土元素在形成稀土化合物中时，4f、5d、6s、6p均可以作为价轨道，价电子在多空间方向上均有伸展，使得价电子的空间覆盖范围更广，能够增加康普顿散射的几率。由于特殊的4f电子层，可以形成许多种能级跃迁，消耗大量能量，从而减弱了高能射线对人体的危害；同时稀土化合物对低能和中能射线的吸收能力也较强，且稀土化合物重量轻，用于制作防辐射层，具有防辐射性能优异、质量轻的效果。
纳米二氧化钛的纳米表面效应，会使得纳米二氧化钛微粒表面原子的畸形，引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化，产生新的光学性能，能够吸收紫外线，减小紫外线对人体的伤害。
聚丙烯腈弹性好、保暖性高、耐晒性能优良，聚丙烯腈软化温度在190～230℃，耐热水洗涤，将聚丙烯腈作为防辐射层的组分，能够提高防辐射层的耐久性。
聚氨酯的弹性好、耐磨，当电离辐射作用于聚氨酯时，其分子内部会产生电离和激发，导致聚氨酯主链的断裂裂解、分子间形成化学键交联和其它的化学物理变化，交联和裂解是聚氨酯的主要辐射效应；另外聚氨酯在辐射照射的情况下，性能依然稳定，依旧能够保持优异的弹性盒耐磨性能。
纳米硫酸钡既具有一定的防辐射效果，又能提高稀土化合物在防辐射层的分散程度。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述稀土化合物为氧化镧、氧化铈、丙烯酸镧中的一种。
通过采用上述技术方案，氧化镧、氧化铈或丙烯酸镧对射线具有良好的吸收作用，。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述基布层为棉纤维编织而成。
通过采用上述技术方案，棉纤维柔软且吸湿透气性好，与身体直接接触，更舒适。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述面料层与所述防辐射层之间设置有透气层。
通过采用上述技术方案，设置透气层，能够加速汗液蒸发，减少汗液对防辐射面料的损坏；另外透气性能好，能够提高人体的舒适度。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述透气层为麻纤维编织而成。
通过采用上述技术方案，麻纤维吸湿、散热、透气性能好，出汗后不贴身，适合作为贴身服装的面料使用。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述面料层由棉纤维和聚酰胺纤维混纺而成。
通过采用上述技术方案，棉纤维的吸湿透气性好，作为面料层能够使得防辐射面料整体柔软，穿着更舒适；聚酰胺纤维的耐磨性能优异，面料层与其他衣物接触时，会由于人体的行动等使得面料层与其他衣物之间发生摩擦，面料层中混纺有聚酰胺纤维，既能保证面料的柔软舒适性，又能提高面料的耐磨性能。
本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：一种防辐射面料的生产工艺，具体包括如下步骤：
步骤1、基布层经过蒸纱定型，然后将防辐射层的各原料熔融共混均匀，将共混料涂覆在基布层上，涂覆厚度控制在0.5～1mm，涂覆结束后再附上透气层，经过加压复合、定型处理；
步骤2、面料层贴合在透气层上，经过加压定型，得到防辐射面料。
通过采用上述技术方案，基布层经过蒸纱定型后，可以有效避免回捻作用，使得基布层表面更平整，防辐射层原料熔融共混均匀后，涂覆在基布层上，使得防辐射面料各处的防辐射性能一致，不会造成局部不均的现象发生，本发明生产出的防辐射面料，防辐射性能优异，不仅提高了防辐射面料的耐洗性，洗涤后不会减弱其防辐射效果；又能能够改善防辐射面料的舒适性，且面料生产成本低。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述蒸纱定型的温度为80～100℃，时间为40～60min。
通过采用上述技术方案，蒸纱定型温度设置在80～100℃，时间控制在40～60min，使得基布层纤维大分子间联系得以松弛，然后在新的位置上重新组合，从而消除纤维疲劳和静电，稳定捻度，防止在后道工序中产生小辫子扭结现象。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.防辐射层能够提供优异的防辐射效果，且防辐射层设置在基布层与面料层之间，不会直接与皮肤接触，能够减少汗液对防辐射层的影响，基布层采用棉纤维编织而成，使得防辐射面料柔软舒适；设置透气层，能够加速汗液蒸发，减少汗液对防辐射面料的损坏；另外透气性能好，能够提高人体的舒适度；面料层既能保证面料的柔软舒适性，又能提高面料的耐磨性能；
2.纳米银纤维具有优异的防电磁辐射性能，还具有抗菌除臭的优点，在温暖潮湿的环境中，银离子有很高的生物活性，很容易和其它物质结合，让细菌的蛋白质凝固，使其不能呼吸，从而起到抗菌的效果。此外，纳米银纤维还有很好的抗静电效果，可以迅速消除衣物上因摩擦而产生的静电，使人体感受到无静电的舒适感；
3.稀土元素在形成稀土化合物中时，4f、5d、6s、6p均可以作为价轨道，价电子在多空间方向上均有伸展，使得价电子的空间覆盖范围更广，能够增加康普顿散射的几率。由于特殊的4f电子层，可以形成许多种能级跃迁，消耗大量能量，从而减弱了高能射线对人体的危害；同时稀土化合物对低能和中能射线的吸收能力也较强，且稀土化合物重量轻，用于制作防辐射层，具有防辐射性能优异、质量轻的效果；
4.基布层经过蒸纱定型后，可以有效避免回捻作用，使得基布层表面更平整，防辐射层原料熔融共混均匀后，涂覆在基布层上，使得防辐射面料各处的防辐射性能一致，不会造成局部不均的现象发生，本发明生产出的防辐射面料，防辐射性能优异，不仅提高了防辐射面料的耐洗性，洗涤后不会减弱其防辐射效果；又能能够改善防辐射面料的舒适性，且面料生产成本低。
附图说明
图1是本发明防辐射面料的结构示意图。
附图说明：1、基布层；2、防辐射层；3、透气层；4、面料层。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种防辐射面料，包括基布层1，基布层1为棉纤维编织而成，基布层1上设置有面料层4，面料层4由棉纤维和聚酰胺纤维混纺而成，其中棉纤维占80％，聚酰胺纤维占20％；面料层4与基布层1之间设置有防辐射层2；
防辐射层包括以下原料：纳米银纤维30kg、聚苯硫醚纤维20kg、竹纤维10kg、纳米硫酸钡3kg、纳米二氧化钛2kg、氧化镧1kg、聚丙烯腈4kg以及聚氨酯5kg。
该防辐射面料的生产工艺，包括如下步骤：
步骤1、基布层经过蒸纱定型，蒸纱定型温度为80℃，时间控制在60min然后将防辐射层的各原料在220℃下熔融共混均匀，将共混料涂覆在基布层上，涂覆厚度控制在0.5mm，涂覆结束后再附上面料层，经过加压复合、定型处理，得到防辐射面料。
实施例2
一种防辐射面料，包括基布层1，基布层1为棉纤维编织而成，基布层1上设置有面料层4，面料层4由棉纤维和聚酰胺纤维混纺而成，其中棉纤维占80％，聚酰胺纤维占20％；面料层4与基布层1之间设置有防辐射层2，面料层4与防辐射层2之间还设置有透气层3，透气层3由麻纤维编织而成；
防辐射层包括以下原料：纳米银纤维35kg、聚苯硫醚纤维15kg、竹纤维15kg、纳米硫酸钡4kg、纳米二氧化钛3kg、氧化铈2kg、聚丙烯腈8kg以及聚氨酯10kg。
该防辐射面料的生产工艺，包括如下步骤：
步骤1、基布层经过蒸纱定型，蒸纱定型温度为100℃，时间控制在40min然后将防辐射层的各原料在220℃下熔融共混均匀，将共混料涂覆在基布层上，涂覆厚度控制在0.5mm，涂覆结束后再附上透气层，经过加压复合、定型处理；
步骤2、面料层贴合在透气层上，经过加压定型，得到防辐射面料。
实施例3
一种防辐射面料，包括基布层1，基布层1为棉纤维编织而成，基布层1上设置有面料层4，面料层4由棉纤维和聚酰胺纤维混纺而成，其中棉纤维占80％，聚酰胺纤维占20％；面料层4与基布层1之间设置有防辐射层2，面料层4与防辐射层2之间还设置有透气层3，透气层3由麻纤维编织而成；
防辐射层包括以下原料：纳米银纤维40kg、聚苯硫醚纤维16kg、竹纤维14kg、纳米硫酸钡5kg、纳米二氧化钛2kg、丙烯酸镧3kg、聚丙烯腈6kg以及聚氨酯9kg。
该防辐射面料的生产工艺，包括如下步骤：
步骤1、基布层经过蒸纱定型，蒸纱定型温度为90℃，时间控制在50min然后将防辐射层的各原料在220℃下熔融共混均匀，将共混料涂覆在基布层上，涂覆厚度控制在0.5mm，涂覆结束后再附上透气层，经过加压复合、定型处理；
步骤2、面料层贴合在透气层上，经过加压定型，得到防辐射面料。
实施例4
一种防辐射面料，包括基布层1，基布层1为棉纤维编织而成，基布层1上设置有面料层4，面料层4由棉纤维和聚酰胺纤维混纺而成，其中棉纤维占80％，聚酰胺纤维占20％；面料层4与基布层1之间设置有防辐射层2，面料层4与防辐射层2之间还设置有透气层3，透气层3由麻纤维编织而成；
防辐射层包括以下原料：纳米银纤维33kg、聚苯硫醚纤维18kg、竹纤维12kg、纳米硫酸钡5kg、纳米二氧化钛3kg、丙烯酸镧2.5kg、聚丙烯腈7kg以及聚氨酯7kg。
该防辐射面料的生产工艺，包括如下步骤：
步骤1、基布层经过蒸纱定型，蒸纱定型温度为90℃，时间控制在50min然后将防辐射层的各原料在220℃下熔融共混均匀，将共混料涂覆在基布层上，涂覆厚度控制在1mm，涂覆结束后再附上透气层，经过加压复合、定型处理；
步骤2、面料层贴合在透气层上，经过加压定型，得到防辐射面料。
实施例5
一种防辐射面料，包括基布层1，基布层1为棉纤维编织而成，基布层1上设置有面料层4，面料层4由棉纤维和聚酰胺纤维混纺而成，其中棉纤维占80％，聚酰胺纤维占20％；面料层4与基布层1之间设置有防辐射层2，面料层4与防辐射层2之间还设置有透气层3，透气层3由麻纤维编织而成；
防辐射层包括以下原料：纳米银纤维35kg、聚苯硫醚纤维17kg、竹纤维13kg、纳米硫酸钡4kg、纳米二氧化钛2.5kg、氧化铈2kg、聚丙烯腈6kg以及聚氨酯8kg。
该防辐射面料的生产工艺，包括如下步骤：
步骤1、基布层经过蒸纱定型，蒸纱定型温度为100℃，时间控制在40min然后将防辐射层的各原料在220℃下熔融共混均匀，将共混料涂覆在基布层上，涂覆厚度控制在0.8mm，涂覆结束后再附上透气层，经过加压复合、定型处理；
步骤2、面料层贴合在透气层上，经过加压定型，得到防辐射面料。
对比例1
一种防辐射面料，与实施例5的区别在于纳米银纤维的质量为28kg，其它同实施例5。
对比例2
一种防辐射面料，与实施例5的区别在于纳米银纤维的质量为42kg，其它同实施例5。
对比例3
一种防辐射面料，与实施例5的区别在于丙烯酸镧的质量为0.5kg，其它同实施例5。
对比例4
一种防辐射面料，与实施例5的区别在于丙烯酸镧的质量为3.2kg，其它同实施例5。
对比例5
一种防辐射面料，包括棉纤维50％、麻纤维20％、聚酰胺纤维5％以及防辐射纤维25％，其中防辐射包括以下原料：纳米银纤维35kg、聚苯硫醚纤维17kg、竹纤维13kg、纳米硫酸钡4kg、纳米二氧化钛2.5kg、氧化铈2kg、聚丙烯腈6kg以及聚氨酯8kg。
该防辐射面料的生产工艺，包括如下步骤：
步骤1、防辐射纤维的制备：防辐射纤维的各原料在220℃下熔融共混均匀，然后将共混料在双螺杆混合挤出仪上纺丝，纺丝温度为200℃，喷丝孔直径为0.1mm，螺杆转速为50r/min；
步骤2、将棉纤维、麻纤维、聚酰胺纤维以及步骤1制备的防辐射纤维混纺，生产出防辐射面料。
性能测试
防电磁波辐射性能测试：参照ASTMD4935-99《平面材料电磁波屏蔽效能标准测试法》进行测试，分别在30MHz、950MHz、1950MHz、2950MHz频率下进行测试；
洗涤后的防辐射性能：将实施例和对比例制备的防辐射面料在相同条件下洗涤，洗涤条件为50cm×50cm的面料浸泡到500mL水中，然后以1000r/min速度转动洗涤，洗涤结束烘干；分别测试洗涤后24h、48h、72h后在2950MHz频率下的防辐射性能。
表1为性能测试结果
Figure BDA0002366310410000071
根据性能测试结果表明，实施例5制备的防辐射面料的防辐射性能最好，实施例1～实施例3比较说明，丙烯酸镧加入到防辐射层中，对面料的防辐射性能提高最明显，说明丙烯酸镧与聚丙烯腈及聚氨酯的相容性更好，丙烯酸镧的分散更均匀。
实施例1～实施例5制备的防辐射面料，经过持续洗涤后，防辐射性能降低很少，依旧保持优异的防辐射效果，对比例5制备的防辐射面料，经过水洗后，防辐射性能大幅降低。
根据实施例5与对比例1和对比例2的结果表明，纳米氧化银含量高，能够增加防辐射面料的防辐射效果，但是增加到一定含量后，防辐射性能趋于平缓，因此从成本角度考虑，不再继续增加纳米氧化银的含量。
根据实施例5与对比例3和对比例4的结果表明，稀土化合物含量高，能够增加防辐射面料的防辐射效果，但是增加到一定含量后，防辐射性能趋于平缓，因此从成本角度考虑，不再继续增加稀土化合物的含量。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，并非对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种防辐射面料，包括基布层(1)，其特征在于：所述基布层(1)上设置有面料层(4)，所述基布层(1)与所述面料层(4)之间设置有防辐射层(2)，所述防辐射层(2)，按照质量份数计，包括如下原料：纳米银纤维30～40份、聚苯硫醚纤维15～20份、竹纤维10～15份、纳米硫酸钡3～5份、纳米二氧化钛2～3份、稀土化合物1～3份、聚丙烯腈4～8份以及聚氨酯5～10份。
2.根据权利要求1所述的一种防辐射面料，其特征在于：所述稀土化合物为氧化镧、氧化铈、丙烯酸镧中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种防辐射面料，其特征在于：所述基布层(1)为棉纤维编织而成。
4.根据权利要求1所述的一种防辐射面料，其特征在于：所述面料层(4)与所述防辐射层(2)之间设置有透气层(3)。
5.根据权利要求4所述的一种防辐射面料，其特征在于：所述透气层(3)为麻纤维编织而成。
6.根据权利要求1所述的一种防辐射面料，其特征在于：所述面料层(4)由棉纤维和聚酰胺纤维混纺而成。
7.一种防辐射面料的生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、基布层经过蒸纱定型，然后将防辐射层的各原料熔融共混均匀，将共混料涂覆
在基布层上，涂覆厚度控制在0.5～1mm，涂覆结束后再附上透气层，经过加压复合、定型处理；
步骤2、面料层贴合在透气层上，经过加压定型，得到防辐射面料。
8.根据权利要求7所述的一种防辐射面料的生产工艺，其特征在于：所述蒸纱定型的温度为80～100℃，时间为40～60min。
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