用于衣物染色的高发射选择性疏水浆料及其制备方法

本发明属于新材料制备领域，具体涉及一种用于衣物染色的高发射选择性疏水浆料及其制备方法。

背景技术：

1、辐射制冷是近年来一种新兴的衣物热能管理方法，通过使织物表面同时具有高太阳光反射效果以及高大气窗口发射性能。人们在穿着这种功能衣物时，高太阳光反射效果可以降低太阳光能量入射。而在干燥的理想条件下，空气对8-13微米的热辐射几乎不吸收，从而实现高效散热，而这个波段也被称为大气窗口波段。

2、然而，在实际应用中，尤其是在炎热潮湿的环境中，空气中的水分子对全波段红外线均有一定的吸收性能，这显然会降低材料的辐射制冷效果。因此，为了保证材料性能，需要尽可能降低材料在除8-13微米以外波段的吸收性能，这将在一定程度上补偿辐射制冷效果的损失。材料在8-13微米处的发射率与材料全谱红外发射率的比值被称作发射率选择性。选择性越高，材料的辐射制冷效果越好，反之则越差。

3、实现织物表面辐射制冷功能，需要使用具有辐射制冷效果的染料，而染料中最核心的是具有辐射制冷功能的填料和浆料。此外，对于衣物来说，自清洁性能也是衣物的重要功能之一，自清洁的实现需要印刷填料表面具有疏水效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述不足，提供了一种用于制备具有辐射制冷功能和自清洁功能衣物的高发射选择性填料，适用于衣物表面染色。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一种用于衣物染色的高发射选择性疏水浆料的制备方法，包括以下步骤：

4、s1.按重量份计，称取10-30份氧化碲、20-45份氧化铌和10-35份稀土氧化物，充分混合后依次进行球磨、打粉步骤，得到前驱体粉体；

5、s2.将所述前驱体粉体进行熔炼烧结，得到熔融液；

6、s3.将所述熔融液倒入冷水中淬火，过滤烘干后，得到粗料粉体a；

7、s4.向所述粗体粉体a中加入乙醇配制成混合液，并向所述混合液中加入分散剂后进行砂磨，分别得到中值粒径不同的浆料a1、a2、a3；

8、s5.将所述浆料a1、a2和a3按比例混合后，添加改性助剂，在40℃条件下回流反应20-25h，得到所述浆料。

9、进一步的是，所述稀土氧化物包括氧化铈和/或氧化镧。

10、进一步的是，步骤s1中，所述球磨采用行星式球磨机进行，球磨机的转速为400r/min，球磨机大中小球比例为3:4:3，球磨腔体内空气、料液和球的体积比为1:1:1，球磨时间为12h。

11、进一步的是，步骤s2中，所述熔炼烧结包括五段程序，具体为：

12、第一段，从50℃均匀升至400℃，升温时间为35min；

13、第二段，于400℃下保温30min；

14、第三段，从400℃均匀升至900℃，升温时间为60min；

15、第四段，从900℃均匀升至1400℃，升温时间为120min；

16、第五段，于1400℃下保温240min。

17、进一步的是，进行所述第五段程序时，在保温180min后，对料液以60r/min的速度搅拌30min，然后继续保温至烧结结束。

18、进一步的是，步骤s4中，所述混合液中所述粗体粉体a的含量为40％；

19、和/或，步骤s4中，所述分散剂选用byk111型分散剂，所述分散剂的添加量为所述混合液质量的10-13％。

20、进一步的是，步骤s4中，所述浆料a1、a2和a3的中值粒径分别为15-25μm、5-10μm、0.3-0.7μm。

21、进一步的是，步骤s5中，所述浆料a1、a2和a3混合的比例为质量比1:0.8-1.3:0.4-0.6；

22、和/或，步骤s5中，所述改性助剂包括十七氟癸基三甲氧基硅烷；

23、和/或，步骤s5中，所述改性助剂与混合后浆料的质量比为4-6:100。

24、本发明还提供上述的制备方法得到的一种用于衣物染色的高发射选择性疏水浆料。

25、本发明还提供上述的高发射选择性、疏水浆料在服装领域的应用。

26、现有技术中，二氧化钛是最为常用的红外反射填料，但填料品质受到金红石晶型填料含量的影响，高纯度金红石晶型二氧化钛的造价十分昂贵。所以，以非晶态材料为填料可以完全避免晶型纯度对材料性能的影响，在工业生产过程中更有优势。

27、填料反射红外线的本质是与入射光发生米氏散射。一般来说，大颗粒填料对具有较长波长的红外线有较好的反射效果，小粒径填料颗粒对波长较短的入射光具有较好的反射效果。现有技术中，所使用的填料往往是经过统一的球磨或者砂磨工艺，这样获得的浆料中，填料具有均一的粒径，其对某一个波长的入射光具有较好的反射效果，对全太阳光光谱反射性能较差。

28、本发明的有益效果是：

29、1.填料的近红外反射率取决于填料本身的折射率和对光线的吸收率，高发近红外反射材料需要材料具有高折射率与低吸收率。碲-铌型玻璃在可见光与红外波段具有很高的透过率，常被用于制备非线性光电设备；而以镧铈等稀土材料形成的镧-铌玻璃具有很高的折射率。基于此，本发明以稀土材料改性碲-铌型玻璃材料，可以同时发挥出材料的高折射率效果与低吸收性能，从而使材料具有高的近红外反射性能；此外，碲-铌型玻璃对近红外和3-8μm波段处具有较低的吸收效率，而稀土材料形成的氧化物在3-8μm同样具有较低的吸收率，因此，以稀土改性碲-铌型玻璃后，可以实现在可见光、近红外线以及3-8μm波段低吸收，在8-14μm波段处高发射的效果，即实现高选择性效果。

30、2.本发明在生产过程中，通过工艺控制，先将粉体材料加工成具有一定粒径大小的中间体原料，然后将各个粒径分布的粉体按照一定的含量进行配比，最终得到具有多个粒径分布的填料产品，该填料可以对全波段太阳光都产生优异的反射效果。

31、3.在填料浆料最后的生产过程中，通过十七氟癸基三甲氧基硅烷，实现了填料表面疏水化改性，将该填料用于配制丝网印刷用印花染料时，可以使衣物呈现超疏水和自清洁效果。

技术特征：

1.一种用于衣物染色的高发射选择性疏水浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于衣物染色的高发射选择性疏水浆料的制备方法，其特征在于，所述稀土氧化物包括氧化铈和/或氧化镧。

3.根据权利要求1所述的一种用于衣物染色的高发射选择性疏水浆料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述球磨采用行星式球磨机进行，球磨机的转速为400r/min，球磨机大中小球比例为3:4:3，球磨腔体内空气、料液和球的体积比为1:1:1，球磨时间为12h。

4.根据权利要求1所述的一种用于衣物染色的高发射选择性疏水浆料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述熔炼烧结包括五段程序，具体为：

5.根据权利要求4所述的一种用于衣物染色的高发射选择性疏水浆料的制备方法，其特征在于，进行所述第五段程序时，在保温180min后，对料液以60r/min的速度搅拌30min，然后继续保温至烧结结束。

6.根据权利要求1所述的一种用于衣物染色的高发射选择性疏水浆料的制备方法，其特征在于，步骤s4中，所述混合液中所述粗体粉体a的含量为40％；

7.根据权利要求1所述的一种用于衣物染色的高发射选择性疏水浆料的制备方法，其特征在于，步骤s4中，所述浆料a1、a2和a3的中值粒径分别为15-25μm、5-10μm、0.3-0.7μm。

8.根据权利要求1所述的一种用于衣物染色的高发射选择性疏水浆料的制备方法，其特征在于，步骤s5中，所述浆料a1、a2和a3混合的比例为质量比1:0.8-1.3:0.4-0.6；

9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法得到的一种用于衣物染色的高发射选择性疏水浆料。

10.根据权利要求9所述的高发射选择性、疏水浆料在服装领域的应用。

技术总结本发明属于新材料制备领域，具体涉及一种用于衣物染色的高发射选择性疏水浆料及其制备方法，方法包括以下步骤：S1.称取10‑30份氧化碲、20‑45份氧化铌和10‑35份稀土氧化物，充分混合后依次进行球磨、打粉步骤；S2.将得到的前驱体粉体进行熔炼烧结，得到熔融液；S3.熔融液经淬火、过滤、烘干后，得到粗料粉体A；S4.对所述粗体粉体A进行砂磨，分别得到中值粒径不同的浆料A1、A2、A3；S5；将所述浆料A1、A2和A3按比例混合后，进行疏水改性，得到所述浆料。该浆料可实现在可见光、近红外线以及3‑8μm波段低吸收，在8‑14μm波段处高发射的效果，具备优良的辐射制冷效果。技术研发人员：张骞,潘文龙,张俊辉,吴德平,邓杰,颜世强,宋军,邓冰受保护的技术使用者：中国地质科学院矿产综合利用研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/29