CN114892309A - 一种无源保暖多材料微结构纤维、织物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无源保暖多材料微结构纤维、织物及其制备方法。该无源保暖多材料微结构纤维，芯层的材料包括第一聚合物和保暖功能性材料，保暖功能性材料包括亲水性二氧化硅气凝胶颗粒等。本发明采用同轴湿法纺丝工艺结合冷冻干燥技术制备气凝胶纤维，在纤维芯层引入亲水性二氧化硅气凝胶颗粒等保暖功能性材料，使得在湿法纺丝过程中溶剂交换更容易进行，形成许多细长条的通道，纤维的截面最终得到放射状孔隙结构，并且纤维的孔隙结构不易塌陷。纤维内可以包含更多的空气导致编织成织物具有较低的导热系数；本发明制备得到的保暖多材料微结构纤维是皮芯结构，芯层中的气凝胶颗粒粉末不会轻易泄露，皮层是纯聚合物，因此纤维具有优异的力学性能。

Description

一种无源保暖多材料微结构纤维、织物及其制备方法
技术领域
本发明涉及及纤维织物技术领域，尤其涉及一种无源保暖多材料微结构纤维、织物及其制备方法。
背景技术
随着人类历史的发展，衣服已成为人类生活中不可或缺的基础防护，在酷热的环境中隔绝外部热量或在严寒的环境中提供保暖，从而满足人类基本的热舒适需求。基于建筑供暖、通风和空调(HVAC)系统创造舒适环境的方法需要对整个建筑空间进行加热或冷却，存在能源的低效利用、难以满足人体舒适性等多方面的问题。“个人热管理”是基于人体个性化需求，可以实现人体局部微环境加热或冷却的技术，正逐渐成为个性化的人体热管理方案。
人体-服装-环境热传递机制包括四种模式，分别为对流途径，传导，辐射以及蒸发。当人在室内环境静止时，人体所发出的中红外(IR)波长范围内的辐射发射率约为0.98，波长范围主要为7-14μm，占据了总热量损失的主要部分。除此之外，空气的导热系数远远低于纤维聚合物和复合材料等，表明多孔结构的纤维对传热过程的贡献比较大，而固定空气对织物的保暖影响更为显着。因此在上述四种传热机制当中，由纤维和夹带空气组成的多孔纺织品的热传导和阻挡人体所发出的中红外辐射对人体保暖至关重要。
目前气凝胶纤维的制备中存在诸多缺陷，例如现有技术中采用单轴结构存在气凝胶泄露的问题。而现有技术中公开的具有皮芯结构的二氧化硅气凝胶与高聚物的杂化纤维及其制备方法和应用，制备皮芯结构纤维工艺复杂，孔隙结构容易塌陷。现有技术中公开的一种纱线编织成织物以及设置在织物上的低发射率材料层，但是纺织品整体的隔热能力较低。
基于目前的气凝胶纤维存在的缺陷，有必要对此进行改进。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种无源保暖多材料微结构纤维、织物及其制备方法，以解决或部分解决现有技术中存在的问题。
第一方面，本发明提供了一种无源保暖多材料微结构纤维，包括芯层和包层，所述包层包覆在所述芯层外周；
所述芯层的材料包括第一聚合物和保暖功能性材料；
所述包层的材料为第二聚合物，所述保暖功能性材料包括亲水性二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶、氧化钛气凝胶、石墨烯气凝胶中的至少一种。
优选的是，所述的无源保暖多材料微结构纤维，所述第一聚合物包括聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯醛、聚丙烯酰胺、聚丙烯亚胺、聚丙烯酸羟酯、聚丙烯酸酯丁烯腈、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚酰亚胺中的至少一种。
优选的是，所述的无源保暖多材料微结构纤维，所述第二聚合物包括聚氨酯、聚乳酸、聚己内酯、聚酰胺、聚酸酐、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯醛、聚丙烯酰胺、聚丙烯亚胺、聚丙烯酸羟酯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚酰亚胺中的至少一种。
第二方面，本发明还提供了一种所述的无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将第二聚合物加入至溶剂中，配制得到包层溶液；
将第一聚合物加入至溶剂中，然后加入保暖功能性材料，制备得到芯层溶液；
将包层溶液、芯层溶液注入湿法纺丝设备的同轴纺丝针头内并经过同轴纺丝针头挤出，并在凝固浴中凝固，形成初纺纤维；
将初纺纤维置于叔丁醇溶液中浸泡，再经过冷冻干燥，即得无源保暖多材料微结构纤维。
优选的是，所述的无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，将第二聚合物加入至溶剂中使第二聚合物的质量分数为5～30％；
将第一聚合物加入至溶剂中使第一聚合物的质量分数为5～30％；
保暖功能性材料的质量为第一聚合物质量和保暖功能性材料质量之和的10～70％。
优选的是，所述的无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，将初纺纤维置于叔丁醇溶液中浸泡，再经过冷冻干燥，即得无源保暖多材料微结构纤维具体为：将初纺纤维置于质量浓度为20～30％的叔丁醇溶液中浸泡20～30h，然后于-60～-80℃下干燥2～5h，即得无源保暖多材料微结构纤维。
优选的是，所述的无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，所述溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种；
所述凝固浴为水。
第三方面，本发明还提供了一种保暖织物，采用所述的无源保暖多材料微结构纤维或所述的制备制备方法制备得到的无源保暖多材料微结构纤维经过编织得到。
优选的是，所述的保暖织物，所述织物表面还设有涂层，所述涂层的材料为金属或金属氧化物。
优选的是，所述的保暖织物，所述涂层的厚度为0.1～1000nm，在7～14μm波长范围内所述涂层表面发射率为10～70％。
本发明的一种无源保暖多材料微结构纤维、织物及其制备方法，相对于现有技术具有以下有益效果：
1、本发明的无源保暖多材料微结构纤维，采用同轴湿法纺丝工艺结合冷冻干燥技术制备气凝胶纤维，在纤维芯层引入保暖功能性材料，如亲水性二氧化硅气凝胶颗粒，使得在湿法纺丝过程中溶剂交换更容易进行，形成许多细长条的通道，纤维的截面最终得到放射状孔隙结构，并且纤维的孔隙结构不易塌陷。纤维内可以包含更多的空气导致编织成织物具有较低的导热系数，纤维最终得到放射状孔隙结构；本发明制备得到的无源保暖多材料微结构纤维是皮芯结构，芯层中的气凝胶颗粒粉末不会轻易泄露，皮层是纯聚合物，因此纤维具有优异的力学性能；
2、本发明的保暖织物，由本发明的无源保暖多材料微结构纤维经过经纬编织即得到因而具有较低的导热系数；本发明的保暖织物表面还设有涂层，该涂层的设置使保暖织物在7～14μm波长范围内有较低的发射率，可反射人体红外辐射，更有效地减少热量损失，使模拟人体皮肤表面温度得到提高；本申请的织物与没有覆盖其他织物的模拟人体皮肤相比温度增加了至少20％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的无源保暖多材料微结构纤维的截面结构示意图；
图2为本发明的保暖织物的结构示意图；
图3为本发明实施例1中制备得到的无源保暖多材料微结构纤维的截面SEM图。
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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供了一种无源保暖多材料微结构纤维，如图1所示，包括芯层1和包层2，包层2包覆在芯层1外周；
芯层1的材料包括第一聚合物和和保暖功能性材料；
包层2的材料为第二聚合物，保暖功能性材料包括亲水性二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶、氧化钛气凝胶、石墨烯气凝胶中的至少一种。
需要说明的是，本申请的无源保暖多材料微结构纤维是皮芯结构，芯层引入保暖功能性材料，具体的，保暖功能性材料包括亲水性二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶、氧化钛气凝胶、石墨烯气凝胶中的至少一种，优选的，保暖功能性材料为亲水性二氧化硅气凝胶颗粒，使得在湿法纺丝过程中溶剂交换更容易进行，形成许多细长条的通道，纤维的截面最终得到放射状孔隙结构，并且纤维的孔隙结构不易塌陷，纤维内可以包含更多的空气导致编织成织物具有较低的导热系数，纤维最终得到放射状孔隙结构；本申请制备得到的无源保暖多材料微结构纤维是皮芯结构，芯层中的气凝胶颗粒粉末不会轻易泄露，皮层是纯聚合物，因此纤维具有优异的力学性能。
在一些实施例中，第一聚合物包括聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯醛、聚丙烯酰胺、聚丙烯亚胺、聚丙烯酸羟酯、聚丙烯酸酯丁烯腈、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚酰亚胺中的至少一种，优选的，第一聚合物为聚氨酯。
在一些实施例中，第二聚合物包括聚氨酯、聚乳酸、聚己内酯、聚酰胺、聚酸酐、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯醛、聚丙烯酰胺、聚丙烯亚胺、聚丙烯酸羟酯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚酰亚胺中的至少一种，优选的，第二聚合物为聚氨酯。
在一些实施例中，无源保暖多材料微结构纤维的直径为1～1000μm，纤维的孔隙率为5～99％，纤维密度为0.01～0.6g/ml，纤维的断裂伸长率为50～500％，纤维的拉伸强度为1～4MPa。优选地，无源保暖多材料微结构纤维的直径为300～600μm，孔隙率为70～90％，密度为0.1～0.4g/ml，纤维的断裂伸长率为400～500％，纤维的拉伸强度为2～4MPa。
基于同一发明构思，本申请还提供了一种上述的无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、将第二聚合物加入至溶剂中，配制得到包层溶液；
S2、将第一聚合物加入至溶剂中，然后加入保暖功能性材料，制备得到芯层溶液；
S3、将包层溶液、芯层溶液注入湿法纺丝设备的同轴纺丝针头内并经过同轴纺丝针头挤出，并在凝固浴中凝固，形成初纺纤维；
S4、将初纺纤维置于叔丁醇溶液中浸泡，再经过冷冻干燥，即得无源保暖多材料微结构纤维。
需要说明的是，本申请的无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，采用同轴湿法纺丝工艺结合冷冻干燥技术制备气凝胶纤维，在纤维芯层引入保暖功能性材料，例如亲水性二氧化硅气凝胶颗粒，使得在湿法纺丝过程中溶剂交换更容易进行，形成许多细长条的通道，纤维的截面最终得到放射状孔隙结构，并且纤维的孔隙结构不易塌陷。纤维内可以包含更多的空气导致编织成织物具有较低的导热系数，纤维最终得到放射状孔隙结构；本申请制备得到的无源保暖多材料微结构纤维是皮芯结构，芯层中的气凝胶颗粒粉末不会轻易泄露，皮层是纯聚合物，因此纤维具有优异的力学性能。
在一些实施例中，将第二聚合物加入至溶剂中使第二聚合物的质量分数为5～30％；
将第一聚合物加入至溶剂中使第一聚合物的质量分数为5～30％；
保暖功能性材料的质量为第一聚合物质量和保暖功能性材料质量之和的10～70％。
在一些实施例中，将初纺纤维置于叔丁醇溶液中浸泡，再经过冷冻干燥，即得无源保暖多材料微结构纤维具体为：将初纺纤维置于质量浓度为20～30％的叔丁醇溶液中浸泡20～30h，然后于-60～-80℃下干燥2～5h，即得无源保暖多材料微结构纤维。
在一些实施例中，溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种；
凝固浴为水。
基于同一发明构思，本申请还提供了一种保暖织物，采用上述的无源保暖多材料微结构纤维或上述的制备制备方法制备得到的无源保暖多材料微结构纤维经过编织得到。
具体的，以无源保暖多材料微结构纤维作为经线或纬线，经过经纬编织即得到织物，由于该织物由无源保暖多材料微结构纤维经过编织得到，因而具有较低的导热系数。
在一些实施例中，如图2所示，保暖织物3表面还设有涂层4，涂层的材料为金属或金属氧化物，优选的，涂层的材料为银。
在一些实施例中，涂层的厚度为0.1～1000nm，优选为50～150nm；在7～14μm波长范围内涂层表面发射率为10～70％，优选为20～30％。
具体的，保暖织物表面的涂层经由气相沉积来固定到织物表面；本申请的保暖织物在7～14μm波长范围内有较低的发射率，可反射人体红外辐射，更有效地减少热量损失，使模拟人体皮肤表面温度得到提高；本申请的织物与没有覆盖其他织物的模拟人体皮肤相比温度增加了至少20％。
以下进一步以具体实施例说明本申请的无源保暖多材料微结构纤维、织物的制备方法，以下实施例、对比例中亲水性二氧化硅气凝胶颗粒、疏水性二氧化硅气凝胶颗粒均购买自大城县王权村晟科保温材料。
实施例1
本申请实施例提供了一种无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、将3g聚氨酯溶于85℃、17g的N,N-二甲基甲酰胺中，配成15wt.％的聚氨酯溶液即为包层溶液；
S2、将3g聚氨酯溶于85℃、17g的N,N-二甲基甲酰胺中，配成聚氨酯溶液，于聚氨酯溶液中加入0.33g亲水性二氧化硅气凝胶颗粒，配制得到芯层溶液；
S3、将包层溶液、芯层溶液注入湿法纺丝设备的同轴纺丝针头内并经过同轴纺丝针头挤出，并在凝固浴中凝固，形成初纺纤维；其中，凝固浴为水；
S4、将初纺纤维置于质量浓度为25％的叔丁醇溶液中，浸泡24h后将其放入-70℃环境中冷冻3h，然后放入冷冻干燥箱中冷冻干燥24h，即得无源保暖多材料微结构纤维。
本申请实施例还提供了一种保暖织物，其采用上述实施例1中制备得到的无源保暖多材料微结构纤维通过经纬编织得到。
实施例2
本申请实施例提供了一种无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，同实施例1，不同在于，步骤S2中，加入0.75g亲水性二氧化硅气凝胶颗粒，其余工艺参数均与实施例1相同。
本申请实施例还提供了一种保暖织物，其制备方法同实施例1。
实施例3
本申请实施例提供了一种无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，同实施例1，不同在于，步骤S2中，加入1.29g亲水性二氧化硅气凝胶颗粒，其余工艺参数均与实施例1相同。
本申请实施例还提供了一种保暖织物，其制备方法同实施例1。
实施例4
本申请实施例提供了一种无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，同实施例1，不同在于，步骤S2中，将2g聚氨酯溶于85℃、18g的N,N-二甲基甲酰胺中，配成聚氨酯溶液，于聚氨酯溶液中加入0.22g亲水性二氧化硅气凝胶颗粒，配制得到芯层溶液；其余工艺参数均与实施例1相同。
本申请实施例还提供了一种保暖织物，其制备方法同实施例1。
实施例5
本申请实施例提供了一种无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，同实施例4，不同在于，步骤S2中，加入0.5g亲水性二氧化硅气凝胶颗粒；其余工艺参数均与实施例4相同。
本申请实施例还提供了一种保暖织物，其制备方法同实施例4。
实施例6
本申请实施例提供了一种无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，同实施例4，不同在于，步骤S2中，加入0.86g亲水性二氧化硅气凝胶颗粒；其余工艺参数均与实施例4相同。
本申请实施例还提供了一种保暖织物，其制备方法同实施例4。
实施例7
本申请实施例提供了一种无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，同实施例4，不同在于，步骤S2中，加入1.33g亲水性二氧化硅气凝胶颗粒；其余工艺参数均与实施例4相同。
本申请实施例还提供了一种保暖织物，其制备方法同实施例4。
实施例8
本申请实施例提供了一种无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，同实施例1，不同在于，步骤S2中，将1g聚氨酯溶于85℃、19g的N,N-二甲基甲酰胺中，配成聚氨酯溶液，于聚氨酯溶液中加入0.11g亲水性二氧化硅气凝胶颗粒，配制得到芯层溶液；其余工艺参数均与实施例1相同。
本申请实施例还提供了一种保暖织物，其制备方法同实施例1。
实施例9
本申请实施例提供了一种无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，同实施例8，不同在于，步骤S2中，加入0.25g亲水性二氧化硅气凝胶颗粒；其余工艺参数均与实施例8相同。
本申请实施例还提供了一种保暖织物，其制备方法同实施例8。
实施例10
本申请实施例提供了一种无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，同实施例8，不同在于，步骤S2中，加入0.43g亲水性二氧化硅气凝胶颗粒；其余工艺参数均与实施例8相同。
本申请实施例还提供了一种保暖织物，其制备方法同实施例8。
实施例11
本申请实施例提供了一种无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，同实施例8，不同在于，步骤S2中，加入0.67g亲水性二氧化硅气凝胶颗粒；其余工艺参数均与实施例8相同。
本申请实施例还提供了一种保暖织物，其制备方法同实施例8。
实施例12
本申请实施例提供了一种无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，同实施例8，不同在于，步骤S2中，加入1g亲水性二氧化硅气凝胶颗粒；其余工艺参数均与实施例8相同。
本申请实施例还提供了一种保暖织物，其制备方法同实施例8。
实施例13
本申请实施例提供了一种无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，同实施例8，不同在于，步骤S2中，加入1.5g亲水性二氧化硅气凝胶颗粒；其余工艺参数均与实施例8相同。
本申请实施例还提供了一种保暖织物，其制备方法同实施例8。
实施例14
本申请实施例提供了一种无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，同实施例8，不同在于，步骤S2中，加入2.33g亲水性二氧化硅气凝胶颗粒；其余工艺参数均与实施例8相同。
本申请实施例还提供了一种保暖织物，其制备方法同实施例8。
实施例15
本申请实施例提供了一种无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、将3g聚氨酯溶于85℃、17g的N,N-二甲基甲酰胺中，配成15wt.％的聚氨酯溶液即为包层溶液；
S2、将1g聚氨酯溶于85℃、19g的N,N-二甲基甲酰胺中，配成聚氨酯溶液，于聚氨酯溶液中加入2.33g亲水性二氧化硅气凝胶颗粒，配制得到芯层溶液；
S3、将包层溶液、芯层溶液注入湿法纺丝设备的同轴纺丝针头内并经过同轴纺丝针头挤出，并在凝固浴中凝固，形成初纺纤维；其中，凝固浴为水
S4、将初纺纤维置于质量浓度为25％的叔丁醇溶液中，浸泡24h后将其放入-70℃环境中冷冻3h，然后放入冷冻干燥箱中冷冻干燥24h以上，即得无源保暖多材料微结构纤维。
本申请实施例还提供了一种保暖织物，包括以下步骤：
采用上述实施例15中制备得到的无源保暖多材料微结构纤维通过经纬编织成织物，然后通过磁控溅射设备在织物一侧镀50nm厚度的银。
实施例16
本申请实施例提供的无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，同实施例15。
本申请实施例提供的保暖织物，同实施例15，不同在于，通过磁控溅射设备在织物一侧镀100nm厚度的银。
实施例17
本申请实施例提供的无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，同实施例15。
本申请实施例提供的保暖织物，同实施例15，不同在于，通过磁控溅射设备在织物一侧镀150nm厚度的银。
实施例18
本申请实施例提供的无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，同实施例15。
本申请实施例提供的保暖织物，同实施例15，不同在于，通过磁控溅射设备在织物一侧镀200nm厚度的银。
对比例1
本申请实施例提供了一种保暖织物的制备方法，包括以下步骤：
S1、将3g聚氨酯溶于85℃、17g的N,N-二甲基甲酰胺中，配成15wt.％的聚氨酯溶液即为包层溶液；
S2、将3g聚氨酯溶于85℃、17g的N,N-二甲基甲酰胺中，配成聚氨酯溶液，于聚氨酯溶液中加入0.33g疏水性二氧化硅气凝胶颗粒，配制得到芯层溶液；
S3、将包层溶液、芯层溶液注入湿法纺丝设备的同轴纺丝针头内并经过同轴纺丝针头挤出，并在凝固浴中凝固，形成初纺纤维；其中，凝固浴为水
S4、将初纺纤维置于质量浓度为25％的叔丁醇溶液中，浸泡24h后将其放入-70℃环境中冷冻3h，然后放入冷冻干燥箱中冷冻干燥24h以上，得到保暖纤维；
S5、将步骤S4中的保暖纤维通过经纬编织即得保暖织物。
对比例2
本申请实施例提供了一种保暖织物的制备方法，包括以下步骤：
S1、将3g聚丙烯腈溶于85℃、17g的N,N-二甲基甲酰胺中，配成15wt.％的聚丙烯腈溶液即为包层溶液；
S2、将3g聚丙烯腈溶于85℃、17g的N,N-二甲基甲酰胺中，配成15wt.％的聚丙烯腈溶液即为芯层溶液；
S3、将包层溶液、芯层溶液注入湿法纺丝设备的同轴纺丝针头内并经过同轴纺丝针头挤出，并在凝固浴中凝固，形成初纺纤维；其中，凝固浴为水；
S4、将初纺纤维置于质量浓度为25％的叔丁醇溶液中，浸泡24h后将其放入-70℃环境中冷冻3h，然后放入冷冻干燥箱中冷冻干燥24h以上，得到保暖纤维；
S5、将步骤S4中的保暖纤维通过经纬编织即得保暖织物。
性能测试
实施例1中制备得到的无源保暖多材料微结构纤维的截面SEM图，如图3所示。从图3可以看出，保暖纤维截面呈现指状孔隙。
测试上述实施例1～17以及对比例1～2中制备得到的保暖织物的孔隙率(％)、拉伸强度(MPa)、导热率(mW/m·K)，结果如下表1所示。
具体的，孔隙率：通过压汞法进行测量，汞对一般固体不润湿(接触角大于90°)，欲使汞进入孔需施加外压，外压越大，汞能进入的孔半径越小。测量不同外压下进入孔中汞的量即可知相应孔大小的孔体积。
拉伸强度：使用万能试验机的拉伸模式来进行测量气凝胶复合纤维的力学性能力学性能按照GB 13022-1991标准测试，仪器是电子万能试验机(非金属方向)，型号为CMT4202/ZWICK/Z020。
导热率：导热率利用iXIATECH TC3000E导热系数测试仪(瞬态热线法)测定。
表1-不同实施例制备得到的保暖织物的孔隙率、拉伸强度、导热率
实施例 孔隙率(％) 拉伸强度(MPa) 导热率(mW/m·K)
实施例1 70 4.00 36.4
实施例2 74 3.40 34.7
实施例3 75 3.30 34.3
实施例4 76 3.10 34.1
实施例5 71 3.90 36.2
实施例6 78 3.05 33.7
实施例7 79 3.00 33.5
实施例8 81 2.95 33.0
实施例9 82 2.65 32.0
实施例10 72 3.90 36.0
实施例11 83 2.80 32.7
实施例12 84 2.70 32.1
实施例13 85 2.60 31.9
实施例14 86 2.40 30.0
实施例15 86 2.40 33
实施例16 87 2.40 36
实施例17 87 2.40 40
实施例18 87 2.40 47
对比例1 60 2.20 40.8
对比例2 55 2.00 45.4
从表1中可以看出，相比对比例1～2，本申请实施例1～18中制备得到的保暖织物具有较高的孔隙率、拉伸强度以及较低的导热率。
进一步的测试实施例14～18中制备得到的保暖织物的发射率(％)、覆盖模拟皮肤的温度差值(℃)，结果如下表2所示。
发射率：利用中红外漫反射积分球并结合傅里叶变换红外光谱仪对织物表面红外发射率进行测试(7～14μm内测试)。通过积分球换算将由于经纬编织造成的不平整织物表面的漫反射转化成法相反射，并通过测试分别得到反射率与透过率数据。最终通过公式(红外发射率(吸收率)＝1-反射率-透过率)计算得到织物的红外发射率。测试仪器：ThermoFisher IS50红外光谱仪、美国PIKE中红外漫反射积分球。
表2-不同实施例的保暖织物的发射率、覆盖模拟皮肤的温度差值
Figure BDA0003652929690000151
由表2可知，本申请通过在织物表面制备银涂层后，具有较低的发射率，可反射人体红外辐射，更有效地减少热量损失，使模拟人体皮肤表面温度得到提高。
上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无源保暖多材料微结构纤维，其特征在于，包括芯层和包层，所述包层包覆在所述芯层外周；
所述芯层的材料包括第一聚合物和保暖功能性材料；
所述包层的材料为第二聚合物，所述保暖功能性材料包括亲水性二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶、氧化钛气凝胶、石墨烯气凝胶中的至少一种。
2.如权利要求1所述的无源保暖多材料微结构纤维，其特征在于，所述第一聚合物包括聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯醛、聚丙烯酰胺、聚丙烯亚胺、聚丙烯酸羟酯、聚丙烯酸酯丁烯腈、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚酰亚胺中的至少一种。
3.如如权利要求1所述的无源保暖多材料微结构纤维，其特征在于，所述第二聚合物包括聚氨酯、聚乳酸、聚己内酯、聚酰胺、聚酸酐、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯醛、聚丙烯酰胺、聚丙烯亚胺、聚丙烯酸羟酯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚酰亚胺中的至少一种。
4.一种如权利要求1～3任一所述的无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将第二聚合物加入至溶剂中，配制得到包层溶液；
将第一聚合物加入至溶剂中，然后加入保暖功能性材料，制备得到芯层溶液；
将包层溶液、芯层溶液注入湿法纺丝设备的同轴纺丝针头内并经过同轴纺丝针头挤出，并在凝固浴中凝固，形成初纺纤维；
将初纺纤维置于叔丁醇溶液中浸泡，再经过冷冻干燥，即得无源保暖多材料微结构纤维。
5.如权利要求4所述的无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，其特征在于，将第二聚合物加入至溶剂中使第二聚合物的质量分数为5～30％；
将第一聚合物加入至溶剂中使第一聚合物的质量分数为5～30％；
保暖功能性材料的质量为第一聚合物质量和保暖功能性材料质量之和的10～70％。
6.如权利要求4所述的无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，其特征在于，将初纺纤维置于叔丁醇溶液中浸泡，再经过冷冻干燥，即得无源保暖多材料微结构纤维具体为：将初纺纤维置于质量浓度为20～30％的叔丁醇溶液中浸泡20～30h，然后于-60～-80℃下干燥2～5h，即得无源保暖多材料微结构纤维。
7.如权利要求4所述的无源保暖多材料微结构纤维的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种；
所述凝固浴为水。
8.一种保暖织物，其特征在于，采用如权利1～3任一所述的无源保暖多材料微结构纤维或如权利4～7任一所述的制备方法制备得到的无源保暖多材料微结构纤维经过编织得到。
9.如权利要求8所述的保暖织物，其特征在于，所述织物表面还设有涂层，所述涂层的材料为金属或金属氧化物。
10.如权利要求9所述的保暖织物，其特征在于，所述涂层的厚度为0.1～1000nm，在7～14μm波长范围内所述涂层表面发射率为10～70％。
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