一种智能控温保暖面料及其制备方法与流程

本发明涉及控温保暖，c09d5/00，尤其涉及一种智能控温保暖面料及其制备方法。

背景技术：

1、传统的吸光发热面料主要以吸收红外光达到发热效果，以满足人们在冬天的保暖需求，但是无法满足人们对于环境温度变化的需求，经常会出现面料过热的现象，影响用户的使用体验，因此面料控温就显得十分有必要。现有的控温面料大部分是利用相变材料相变时的吸放热作用将面料温度维持在相变温度，仅靠这种相变材料控温升温和散热效率差，无法实现面料温度的快速调节，因此需要一种新型的控温技术实现面料温度的智能快速调控。二氧化钒具有一级相变特性，可感应外部环境的变化对太阳光的波段选择性透过或屏蔽，从而实现控温效果，但是二氧化钒粉体较差的分散性限制了其应用，控温性能也不能很好地满足实际需要，另外，其晶相转变时会伴随颜色的改变，也限制了其在对颜色有较高要求的织物上的应用。

2、中国专利cn111074637b公开了一种吸光发热运动面料及其制备方法，通过二氧化钛、氧化锆和氧化铝三者共同起到吸光发热助剂的作用，具有良好的吸热发光性，但是其面料的发热效果是固定的，并不能够根据环境进行调节。中国专利cn112501922a公开了一种蓄热保暖面料及其制备方法，其面料中含有相变微胶囊，在环境温度高时材料吸热并储存热量，温度低时热能将降低，维持面料温度稳定；但是这种相变材料存在相变损失的风险，其织物的蓄热保暖效果不稳定。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明首先提供了一种智能控温保暖面料，包括吸光发热面料本体和涂覆于其表面的红外辐射调节层。

2、进一步地，按照重量份计，所述红外辐射调节层的原料包括：红外辐射调节材料5-80份、高分子树脂50-100份、ph调节剂0.1-2份、消泡剂0.1-1份、分散剂0.5-3份、水40-60份。

3、优选地，按照重量份计，所述红外辐射调节层的原料包括：红外辐射调节材料5-50份、高分子树脂50-90份、ph调节剂0.1-2份、消泡剂0.1-1份、分散剂0.5-2份、水45-60份。

4、进一步地，所述红外辐射调节材料为介孔磷酸锆包裹的二氧化钒，所述二氧化钒的结构为v1-xmxo2，0≤x≤0.5，m选自碱土金属、稀土金属、过渡族金属元素、in、sn、sb、bi中的至少一种。

5、优选地，所述v1-xmxo2中0.1≤x≤0.3，m选自稀土元素、mo、w、ru、nb、v、ti、co、sn、sb、bi中的至少一种。

6、在一种优选的实施方式中，所述m为w和nb。

7、进一步地，所述v1-xmxo2的制备方法包括：(1)将钒源溶于h2o2溶液中，再加入还原剂和助分散剂溶解，搅拌一段时间后加入掺杂剂离子进行超声，制备混合溶液；

8、(2)将混合溶液水热反应制备前驱体，水热温度为220-320℃，保温48-72h；过滤、洗涤、干燥，得粉体；

9、(3)在保护气氛下，将(2)的粉体在600-800℃烧结2-4h即可。

10、进一步地，所述钒源为+5价钒，包括但不限于v2o5、nh4vo3、navo3中的任意一种。

11、进一步地，所述还原剂包括但不限于草酸、尿素、水合肼中的任意一种。

12、进一步地，所述助分散剂选自季铵盐、聚乙烯醇、醇醚、含氟表面活性剂中的任意一种。

13、在一种优选的实施方式中，所述季铵盐为c4-c20的季铵盐，包括烷基季铵盐、醚基季铵盐、酰胺基季铵盐、杂环结构季铵盐中的任意一种或几种。

14、在一种优选的实施方式中，所述季铵盐为c4-c20的烷基季铵盐，包括但不限于辛基三甲基氯化铵、己基三甲基溴化铵、十二烷基基三甲基氯化铵中的至少一种。

15、进一步地，所述助分散剂的用量为钒源摩尔量的2.5-15％。

16、进一步地，所述助分散剂的用量为钒源摩尔量的2.5-10％。

17、在一种优选的实施方式中，所述掺杂剂为钨酸铵和五氯化铌，钒源、钨酸铵和五氯化铌的摩尔比为(70-100)：(6-20)：(2-15)。

18、更优选地，所述钒源、钨酸铵和五氯化铌的摩尔比为(80-90)：(8-15)：(2-12)。

19、进一步地，所述介孔磷酸锆包裹的二氧化钒的制备方法为：将磷酸锆加入甲胺的水溶液中搅拌，再向其中加入表面活性剂、插层剂和二氧化钒粉体搅拌，调节ph为8-9，搅拌后过滤、洗涤、干燥，将滤饼在530-600℃下煅烧4-6h，得介孔磷酸锆包裹的二氧化钒。

20、利用甲胺对磷酸锆产生分层作用，反应过程中插层剂插入磷酸锆的层状结构中，通过控制各物质的浓度、用量等来调控磷酸锆的介孔尺寸，从而形成孔隙适中的包覆层，避免包覆层过于致密而影响核心二氧化钒材料的红外调控效果，进而更有利于调控作用的发挥。

21、进一步地，所述甲胺的水溶液的浓度为0.1-0.5mol/l。

22、进一步地，所述表面活性剂选自聚乙烯吡咯烷酮、长链烷基季铵盐、有机硅表面活性剂、磺酸盐中的至少一种。

23、优选地，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮和长链烷基季铵盐，两者质量比为(0.5-2.5)：1。

24、进一步地，所述长链烷基季铵盐包括但不限于二甲基双十八烷基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、四庚基溴化铵、四正辛基溴化铵、二甲基二辛基氯化铵中的任意一种。

25、优选地，所述长链烷基季铵盐为十六烷基三甲基溴化铵。

26、进一步地，所述表面活性剂与磷酸锆的质量比为(0.2-5)：1；优选为(1.4-3.2)：1。

27、进一步地，所述插层剂为硅源、铝源、钛源中的至少一种。

28、进一步地，所述硅源包括但不限于正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷、硅胶、硅酸铝中的任意一种。

29、进一步地，所述铝源包括但不限于氢氧化铝、硝酸铝、硫酸铝、偏铝酸钠、异丙醇铝中的至少一种。

30、进一步地，所述钛源包括但不限于钛酸乙酯、钛酸正丙酯、钛酸异丙酯、钛酸正丁酯中的至少一种。

31、在一种优选的实施方式中，所述插层剂为正硅酸乙酯，磷酸锆：插层剂：二氧化钒粉体的质量比为1：(0.3-0.8)：(0.1-0.7)；进一步优选为1：(0.4-0.7)：(0.2-0.5)。

32、进一步地，所述红外辐射调节材料为表面改性剂改性的介孔磷酸锆包裹二氧化钒粉体，表面改性剂为3-(三甲氧基甲硅烷基)-1-丙硫醇、3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺、3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基-2-甲基-2-丙烯酸酯、n-(β-氨乙基-γ-氨丙基)三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

33、在一种优选的实施方式中，所述表面改性剂为3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺。

34、进一步地，所述表面改性剂用量占介孔磷酸锆包裹二氧化钒粉体质量的1-25％。

35、在一种优选的实施方式中，所述表面改性剂用量占介孔磷酸锆包裹二氧化钒粉体质量的3-8％。

36、进一步地，所述高分子树脂为丙烯酸乳液、丙烯酸酯乳液、聚丙烯酸乳液、聚氨酯乳液和有机硅乳液中的一种或多种。

37、优选地，所述高分子树脂为聚氨酯树脂，25℃粘度为10000-18000，数均分子量为50000-120000。

38、进一步地，所述ph调节剂选自三乙醇胺、氨水和amp-95中的任意一种；优选为amp-95。

39、进一步地，所述消泡剂包括但不限于tego foamex 825、foamex822、foamex 845、foamex 1488、byk-012、byk-016、byk-020、byk-088、byk-072、byk-085、surfynol df-75中的至少一种。

40、进一步地，所述分散剂包括但不限于byk-9076、byk-9077、wet kl245、wet kl280、wet 250、wet 260、wet 265、wet 265、disperbyk-190、disperbyk-191、disperbyk-2010、disperbyk-2090、disperbyk-2091中的至少一种。

41、进一步地，所述吸光发热面料本体的材质包括但不限于尼龙、氨纶纤维、腈纶纤维、涤纶纤维、棉纤维、麻纤维、莫代尔纤维、纱线中的至少一种。

42、优选为，所述吸光发热面料本体为纱线，选自钨青铜类抗菌发热纱线，碳素类抗菌发热纱线和碳化锆类抗菌发热纱线中的一种或多种。

43、进一步地，所述智能控温保暖面料的制备方法为：

44、s1、称取红外辐射调节层的原料并混匀，将其涂覆于吸光发热面料本体上，涂覆厚度为0.1-0.4mm；

45、s2、将面料置于烘箱中预烘干，再固化烘干。

46、进一步地，所述步骤s1中，涂覆采用浸涂、滚涂、刷涂中的任意一种。

47、进一步地，所述步骤s2中，所述预烘干温度为90-100℃，烘干时间为0.5-1.5h；固化温度为70-80℃，固化时间为12-20h。

48、有益效果

49、1、本技术利用二氧化钒的晶相转变特性实现对其红外光吸收的调节，通过选择特定的掺杂离子进行晶格掺杂，在不损害其红外调节性能的同时还具有合适的相变温度，更好地适应日常需求；

50、2、本技术的红外辐射调节材料为表面改性的磷酸锆包裹二氧化钒粉体，使用磷酸锆对二氧化钒进行包裹可有效避免二氧化钒晶相转变时颜色变化对面料外观带来的影响，并降低二氧化钒的氧化速度，延长使用寿命，还赋予面料阻燃、抗菌的功能；另外，本技术通过对磷酸锆进行分层和插层处理，利用表面活性剂分子链所形成的胶束将插层剂插入到磷酸锆片层结构中，使其具有合适的孔径分布，并协同插层剂的共同作用储存内核产生的红外热量，提高材料的保温控温效果；

51、3、本技术对磷酸锆包裹的二氧化钒粉体进行表面改性，通过表面接枝的分子长链提高粉体在涂料体系中的分散性和相容性，并增加红外辐射调节层对面料的附着，所制备的面料具有优异的保温控温效果。