一种全天候、多场景制冷纤维素织物及其制备方法

本发明公开一种全天候、多场景制冷纤维素织物及其制备方法，涉及光学、纺织和材料科学与工程的。

背景技术：

1、织物作为人体与外界环境的一层保护屏障，随着科技的快速发展和生活水平的不断进步，人们对其的需求也从单纯的蔽体遮羞提高为具备更多功能性的织物，如具备快速排汗等功能。当人体长期处于高温环境时，极易发生中暑现象，影响个人健康。

2、被动辐射制冷技术是一种不消耗任何能量的制冷技术，主要依赖于材料的优异光管理能力，包括高的太阳光反射率和中红外光发射率。通过高效反射太阳光，可以降低材料对太阳光的吸收，进而避免太阳光对物体的过度加热。同时基于优秀的中红外光发射性能，材料可以把热量通过大气“透明窗口”(8～13μm)直接发射到超冷外层空间，最终实现材料温度的自发降低，且无需外界能量的消耗。

3、纤维素是自然界中最为丰富的生物资源之一，其材料自身在“大气窗口”内有较高的发射率。通过进一步引入纳米材料可以调控纤维素纤维的微纳结构，提升其在可见光-近红外(vis-nir)波段的反射率，进而抑制太阳能量的吸收，实现纤维素的宽波段光管理能力。纳米sio2的成本相对低廉，易大量制备。依据米氏散射理论，尺寸分布于200～1600nm的sio2纳米颗粒可以利用多个米氏共振的集体效应，高效地产生覆盖整个可见光-近红外(vis-nir)波段所需的散射峰。sio2分子中的si—o键在9.5μm处呈现显著的吸收峰，即发射中红外光。因此，sio2在中红外波段具有较高的发射率，能够以红外热辐射的方式，通过大气窗口将热量散发至宇宙空间。

4、具有快速传输水分的织物能够在快速排出汗液的同时，保持皮肤表面的干燥，从而降低温度以提高人体在高温状况下的舒适程度。其基本原理是利用两面不对称梯度结构(一面具有疏水性，另一面具有亲水性)，以实现液体由疏水面向亲水面的定向传输。穿着时，疏水面朝向人体皮肤，这样液体就能从人体皮肤快速传输至外部的周围环境，保持皮肤干燥的同时降低温度，提高穿着舒适性。

5、现有的具有快速排汗功能的织物可以通过多层结构来实现快速排汗功能，如专利cn208403362u“一种单向导湿面料”，报道了一种在棉布表面涂覆一层吸水材料的单向导湿面料，但两种材料的结合力较差，因此面料单向导湿性能的稳定性较差。专利cn112252019b通过激光直写的方式对织物单侧表面进行加工，制造织物两面不同的疏水性，但多层结构直接的相互作用力差会导致其结合不牢固，使用寿命短，且用激光直写的方式对织物单侧表面进行加工也存在造价相对高昂的问题。

6、目前多功能面料产品越来越受到重视，多功能即具有两种或两种以上的功能。集辐射制冷和快速稳定排汗功能于一体的织物未见报道。

技术实现思路

1、针对目前集辐射制冷和快速排汗功能于一体的织物较少的情况，本发明提供了一种具有较高稳定性的全天候、多场景制冷纤维素织物及其制备方法。

2、为实现上述目的，本发明采用如下具体技术方案为：

3、一种全天候、多场景制冷纤维素织物的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)对纤维素织物进行化学处理，使纤维素表面原位生长sio2；

5、(2)在反应后的纤维素织物单面均匀喷涂碱性溶液；

6、(3)在纤维素织物另外一面均匀喷涂醋酸纤维素，即制备全天候、多场景制冷纤维素。

7、进一步地：

8、步骤(1)所述的化学处理，是将纤维素织物置于正硅酸乙酯的水-乙醇溶液中，并加入氨水反应。

9、步骤(1)中sio2的粒径为200nm～2000nm。

10、步骤(2)所述碱性溶液为koh、naoh或lioh，所述碱性溶液的浓度为5wt％-20wt％。

11、步骤(3)所述醋酸纤维素的喷涂量为0.05-1g/cm2。

12、本发明还提供如所述制备方法制得的全天候、多场景制冷纤维素。

13、本发明的技术原理如下：

14、二氧化硅的原位生长可以实现其与纤维素织物的牢固结合，从而赋予纤维素织物的长期工作稳定性和耐久性。依据米氏散射理论，二氧化硅的纳米颗粒可以高效地产生覆盖整个可见光-近红外(vis-nir)波段所需的散射峰，使其在可见光波段具有良好的反射率，又因二氧化硅纳米颗粒和纤维素在中红外波段有优秀的发射率，这赋予织物辐射制冷的室外晴天条件下的降温效果。碱性溶液的单侧处理可以构筑单面亲水的纤维素织物；醋酸纤维素的单侧喷涂处理可以构筑单面疏水的纤维素织物，因此制备的纤维素织物同时具有亲水侧和疏水侧，可以实现人体汗液的快速蒸发，通过汗液蒸发可以实现人体温度的有效降低。

15、与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

16、(1)本发明通过原位生长手段在纤维素织物表面负载二氧化硅，可以提高二氧化硅与纤维素织物之间的作用力和结合效果，赋予自发降温纤维素织物性能的长期稳定性，所得纺织品制冷性能好，不仅在“大气窗口”波段具有较高的发射率，并且在太阳光谱区具有高反射率。

17、(2)本发明利用醋酸纤维素赋予纤维素织物疏水性能；利用碱液处理提高纤维素织物的亲水性能，构建同时具有疏水侧和亲水侧的纤维素织物，从而达到高效定向输送液体的效果。稳定性高，而且具有良好的排汗性，可以实现纤维素织物的全天候、多场景的降温功能，且经过多次使用以及水洗后仍保持良好的制冷效果。

18、(3)本发明利用正硅酸乙酯水解并在纤维素织物表面原位生长二氧化硅纳米颗粒，并同时在纤维素织物一面喷涂醋酸纤维素、另外一面喷涂碱性溶液的手段制备全天候制冷纤维素织物的方法，制备的纤维素织物可以通过辐射制冷实现降温功能(室外的晴天场景)，也可以通过汗液定向快速传输实现降温功能(室外多云和室内场景)，因此实现了纤维素织物的全天候、多场景的自发降温功能。

技术特征：

1.一种全天候、多场景制冷纤维素的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的化学处理，是将纤维素织物置于正硅酸乙酯的水-乙醇溶液中，并加入氨水反应。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中sio2的粒径为200nm～2000nm。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述碱性溶液为koh、naoh或lioh，所述碱性溶液的浓度为5wt％-20wt％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述醋酸纤维素的喷涂量为0.05-1g/cm2。

6.如权利要求1-5中任意一项所述制备方法制得的全天候、多场景制冷纤维素。

技术总结本发明公开了一种全天候、多场景制冷纤维素的制备方法，涉及光学、纺织和材料科学与工程的技术领域。本发明的制备方法包括以下步骤：实现二氧化硅在纤维素织物表面原位生长；在处理后的纤维素织物的一面喷涂醋酸纤维素、另外一面喷涂碱性溶液，即可得到全天候、多场景制冷纤维素。本发明的纤维素织物展现全天候、多场景的降温制冷效果。本发明方法工艺简单，操作容易，原料来源丰富，成本低廉且无毒，安全性高；所制备的全天候、多场景的纤维素织物兼具降温性能和排汗性能，稳定性高，透气亲肤。技术研发人员：陈礼辉,汤锋洁,李建国,黄六莲受保护的技术使用者：福建农林大学技术研发日：技术公布日：2024/5/12