CN206015379U

CN206015379U - 一种智能控温纺织品

Info

Publication number: CN206015379U
Application number: CN201620712590.5U
Authority: CN
Inventors: 高彦峰; 孙怡婷; 卢霄玛
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2016-07-07
Filing date: 2016-07-07
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2026-07-07

Abstract

本实用新型涉及一种智能控温纺织品，所述纺织品包含纺织基体以及均匀粘附于所述纺织基体的纤维表面的由锐钛矿二氧化钛包覆二氧化钒复合纳微粉体、或/和二氧化钛粉体形成的粉体。本实用新型提供的VO₂基智能控温纺织品具有良好的协同功能，包括控温、透气和耐久性。同时，本实用新型提供的纺织品还具有光催化自清洁和超疏水性能。

Description

一种智能控温纺织品

技术领域

本实用新型属于纺织材料领域，具体来说，涉及一种具有智能控温、光催化自清洁和超疏水功能的纺织品。

背景技术

随着社会水平的不断提高，人们对于服装的面料的要求也越来越高。传统纺织品的主要功能是保持人体在寒冷气候下的温暖、干爽和阻隔炎热气候下的阳光照射。据世界卫生组织报告，目前在工业化国家，20～50％的劳动力正面临着在严峻温度环境下工作的困境，这个比例在发展中国家和新兴工业化国家可能更高。当处在这些非常态的温度下，服装带来的生理舒适就显得尤为重要，例如，户外工作服和专业运动服。

近年来，功能性纺织品技术开始飞速发展，其中尤以智能控温型纺织品为代表。早期的研究是通过液体和空气的循环进行温度调节。然而，这种依靠大量能源和自组装处理器的温度控制，使纺织品制作工艺繁琐且难以清洗。长期以来，如何开发可智能控温、易清洗且便携的纺织品，一直困扰着科学家们。

在1980年代末，相变材料引起了科学家的注意。当前的智能控温型纺织品使用具有高吸收潜热的相变材料，以热的形式在液固相变过程中储存或释放能量。这个过程是自发的，不需要额外能源。同时，利用吸附技术还可以使衣服变轻薄、重量减轻。基于这些优点，把相变材料与纺织品相结合经历了蓬勃的发展。常见的相变材料有石蜡(或正烷烃)，水合盐，脂肪酸和混合或共晶的有机和无机化合物。

尽管如此，这些相变材料仍然面临着一系列的问题，包括衣服的耐久性和材料渗出的危害。材料的渗出会导致纺织品或环境被污染、皮肤中毒或相变材料失效。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种整理剂分布均匀，粘附性高，耐水洗度强的且具有智能控温、光催化自洁和超疏水功能的纺织品。

本实用新型提供了一种智能控温纺织品，所述纺织品包含纺织基体以及均匀粘附于所述纺织基体的纤维表面的由锐钛矿二氧化钛包覆二氧化钒复合纳微粉体、或/和二氧化钛粉体形成的粉体。

作为固-固相变材料，VO₂或许是解决这一问题的好方法。VO₂在68℃的相变温度下发生金属-绝缘体的转变，晶体结构发生单斜相和四方相的转变，并伴随着强烈的光学性质变化。VO₂在低于相变温度的近红外光区是透明的，而高于相变温度时则呈现半透明状态。金属-绝缘体的转变仅受环境温度的影响，且变化迅速，通常在10^-12(1ps)。更重要的是，金属-绝缘体的转变温度可以降低到接近室温，这一性质可以被利用来智能调节占据大部分太阳光谱能量的红外辐射。此外，作为固-固相变材料，VO₂不会产生液体或气体，也没有固-液相变材料的缺点。本实用新型提供的VO₂基智能控温纺织品具有良好的协同功能，包括控温、透气和耐久性。同时，本实用新型提供的纺织品还具有光催化自清洁和超疏水性能。

较佳地，所述纺织基体纤维表面粘附的粉体含量为1～50wt％，优选为8～20wt％。

较佳地，所述二氧化钛粉体为粒径为20～30nm的P25二氧化钛粉或/和粒径为25～1200nm的锐钛矿二氧化钛粉体。

较佳地，所述锐钛矿二氧化钛包覆二氧化钒复合纳微粉体中二氧化钒具有M结晶构造。

较佳地，所述锐钛矿二氧化钛包覆二氧化钒复合纳微粉体中二氧化钒粒径为20～100nm。

较佳地，所述锐钛矿二氧化钛包覆二氧化钒复合纳微粉体中所述锐钛矿二氧化钛包覆层的厚度为20～60nm。

附图说明

图1为本实用新型制备的智能控温纺织品和空白纺织基体的对比示意图。

具体实施方式

以下通过下述实施方式进一步说明本实用新型，应理解，下述实施方式仅用于说明本实用新型，而非限制本实用新型。

本实用新型是使用氢氧化钠对纺织基体(例如，纺织基体的材料可为纯棉、涤纶或蔴等)进行前处理，再通过一定方式将以氧化钛包覆氧化钒复合粉体、或/和二氧化钛粉体为基础的整理剂固着在纺织品上，使其具有智能控温、光催化自清洁和超疏水三种功能。所述纺织品包含纺织基体以及均匀粘附于所述纺织基体的纤维表面的由锐钛矿二氧化钛包覆二氧化钒复合纳微粉体、或/和二氧化钛粉体形成的粉体。参见图1，图1中标记“1”为粘附有粉体(例如，锐钛矿二氧化钛包覆二氧化钒复合纳微粉体、或/和二氧化钛粉体形成的粉体)的纺织基体，标记“2”为没有粘附粉体粉体(例如，锐钛矿二氧化钛包覆二氧化钒复合纳微粉体、或/和二氧化钛粉体形成的粉体)的空白纺织基体。其中，所述纺织基体纤维表面粘附的粉体含量可为1～50wt％。较佳地，所述纺织品中锐钛矿二氧化钛包覆二氧化钒复合纳微粉体的含量为8～20wt％。含量过低，调控效果不好；含量过高，布样整体透过率下降，调控效果也会相应降低。其中，所述锐钛矿二氧化钛包覆二氧化钒复合纳微粉体中二氧化钒具有M结晶构造且粒径可为20～100nm。锐钛矿二氧化钛包覆层的厚度可为20～60nm。以下示例性地说明本实用新型提供的具有智能控温、光催化自清洁和超疏水功能的纺织品的制备方法。

锐钛矿二氧化钛包覆二氧化钒复合纳微粉体的制备。利用化学包覆法，制备锐钛矿型氧化钛包覆二氧化钒复合纳微粉体。

整理剂的制备。本实用新型中将所述锐钛矿二氧化钛包覆二氧化钒复合纳微粉体或/和二氧化钛粉体(例如，粒径为20～50nm的P25二氧化钛粉、粒径为25～1200nm的锐钛矿二氧化钛粉体等。还可优选粒径为100～1200nm的锐钛矿二氧化钛粉体，更粒径为100～120nm的锐钛矿二氧化钛粉体)、无水乙醇以1：12：100的比例均匀混合，得到整理剂。不同粒径的二氧化钛的加入可以形成微观多级结构，增强纺织品的疏水效果；同时由于氧化钛是锐钛矿型的，还可以使纺织品额外获得光催化自清洁效果。

纺织基体的前处理。将纺织基体放入质量分数为5-15％的氢氧化钠溶液中，在50-100℃下水浴处理30-120分钟、清洗并烘干后得到前处理的纺织基体。经前处理后得到的纺织品褪去了纱线上的浆料、杂质且表面更加粗糙，改善了纺织品的加工性能，有利于整理剂的吸附和扩散。作为一个示例，将纺织基体加入无水乙醇中充分浸泡，置于超声清洗机中超声，超声清洗机的输出功率为80～600W，超声时间为1～50min。将超声后的纺织基体用去离子水反复清洗，加入浓度为5％～15％的肥皂液，水浴30～120min，温度50～100℃。将氢氧化钠溶解在去离子水中，形成质量分数为5％～15％的氢氧化钠溶液，把皂化后的纺织基体加入该溶液中，水浴30～120min，温度50～100℃。将纺织基体清洗后在50～100℃烘干12～48h。

以下示例性地说明本实用新型提供的利用溶剂热法制备纺织品。

将整理剂加入到反应釜中，使其浸没前处理后的纺织基体。浸没30min后进行均相反应，然后在80～120℃下反应2小时，再通过轧焙烘处理得到所述纺织品。具体而言，将反应后的纺织品取出后进行辊轧，轧液率保持在70％～90％。再将辊轧后的纺织品在50～80℃下预烘干，然后再在120～140℃下烘焙。

以下示例性地说明本实用新型提供的利用浸涂法制备具有智能控温、光催化自清洁和超疏水功能的纺织品。

将前处理后的纺织基体完全浸没在所得整理剂中，在20～600W下超声处理10～50分钟，使整理剂进入纺织品纱线内部，与纺织纤维结合。然后再通过轧焙烘处理，得到所述纺织品。具体而言，将浸没整理液后的纺织品取出后进行辊轧，轧液率保持在70％～90％。再将辊轧后的纺织品在50～80℃下预烘干，然后再在120～140℃下烘焙。

以下示例性地说明本实用新型提供的利用喷涂法制备具有智能控温、光催化自清洁和超疏水功能的纺织品。

采用喷涂方法在前处理后的纺织基体表面喷一层粘结剂，其目的是粘附整理剂颗粒，提高耐洗度和耐磨性能。再将所得整理剂喷涂在纺织基体表面，得到所述纺织品。其中，粘结剂可为3M喷胶。粘结剂的喷涂量一般取决于纺织品种类和厚度。

下面进一步例举实施例以详细说明本实用新型。同样应理解，以下实施例只用于对本实用新型进行进一步说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据本实用新型的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本实用新型的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。

实施例1

一种具有智能控温、光催化自清洁和超疏水功能纺织品的溶剂热结合工艺：

(1)50g无水乙醇，加入全氟辛基三乙氧基硅烷0.75g，磁力搅拌2h；

(2)向(1)中加入VO₂@TiO₂复合粉0.2g，100nm锐钛矿TiO₂ 3g，TiO₂P25 3g磁力搅拌10h；

(3)将6～8g棉布片清洗干净，与(2)中整理剂一起装入水热釜中，使整理剂浸没棉布片，在100℃均相反应2h，取出纺织品，50℃烘干。经过与前处理的棉布片相比，质量增加的部分应为VO₂@TiO₂复合粉、100nm锐钛矿TiO₂，25nm TiO₂P25，可得锐钛矿二氧化钛包覆二氧化钒复合纳微粉体和二氧化钛粉体掺杂含量为13wt％。

对所制得纺织品进行了高、低温透过率，光催化自清洁，超疏水及其耐磨性，实际控温效果，和透气性测试，结果表明：纺织品光催化自清洁性能优良，光线充足的情况下20小时便可基本清除亚甲基蓝污渍；对去离子水的静态接触角在150°左右，即使用800CW的砂纸打磨50个循环后，对去离子水的静态接触角也基本不变；在实际控温效果测试中可以很好的实际调控太阳能；纺织品透气性与未处理纺织品相比几乎不变。

Claims

1.一种智能控温纺织品，其特征在于，所述纺织品包含褪去了纱线上的浆料的纺织基体以及进入所述纺织基体的纱线内部与纤维结合的由锐钛矿二氧化钛包覆二氧化钒复合纳微粉体、或/和二氧化钛粉体形成的粉体。

2.根据权利要求1所述的纺织品，其特征在于，所述粉体含量为1～50wt%。

3.根据权利要求2所述的纺织品，其特征在于，所述二氧化钛粉体为粒径为20～30nm的P25二氧化钛粉或/和粒径为25～1200nm 的锐钛矿二氧化钛粉体。

4.根据权利要求1所述的纺织品，其特征在于，所述锐钛矿二氧化钛包覆二氧化钒复合纳微粉体中二氧化钒具有M结晶构造。

5.根据权利要求1或4所述的纺织品，其特征在于，所述锐钛矿二氧化钛包覆二氧化钒复合纳微粉体中二氧化钒粒径为20～100nm。

6.根据权利要求1所述的纺织品，其特征在于，所述锐钛矿二氧化钛包覆二氧化钒复合纳微粉体中所述锐钛矿二氧化钛包覆层的厚度为20～60nm。