一种辐射制冷纱线及其制备方法、辐射制冷织物与流程

本发明涉及功能纺织材料，特别涉及一种辐射制冷纱线及其制备方法、辐射制冷织物。

背景技术：

1、随着制冷技术的迅速发展，基于个人热管理的零能耗辐射制冷技术成为满足人体个性化热舒适需求的最优选择。辐射制冷技术通过材料的选择和结构的设计，使物体在太阳辐射0.3μm-2.5μm波段实现高反射率，在人体热辐射7μm-14μm波段实现高发射率，极大地阻挡太阳辐射热量输入的同时使人体热量经过中红外大气窗口(8μm-13μm)辐射到太空冷源，有效地实现零能耗降温目的，成为满足热舒适需求的经济节能的方法。

2、目前的辐射制冷纤维的力学性能与轻质化之间难以兼顾。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术中辐射制冷纤维的力学性能与轻质化难以兼顾，提供一种辐射制冷纱线及其制备方法、辐射制冷织物。

2、为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供一种辐射制冷纱线，包括芯层、以及包覆于所述芯层至少部分表面的皮层，所述芯层为强度大于0.35n/tex的纤维，所述皮层内具有多个微孔和反射填料，所述微孔为闭孔型结构。

3、本发明提供的辐射制冷纱线，其具有高强度的芯层和高太阳光谱反射率和大气窗口发射率的皮层；首先，本发明的皮层采用多孔+高反射粒子的皮层结构，其相较于仅添加有反射粒子的皮层结构具有更高的反射率，使得太阳光谱的反射和散射效率更高，同时，纤维本身的吸热更少。所述太阳光谱包含可见光、紫外光和红外光；其次，本发明的皮层结构因具有微孔结构，其具有更高的反射率和更低密度，可以实现辐射制冷效果更好，并且所得织物的单位克重更小，制得的织物更轻；更重要的是，相比于单一的多孔纤维结构，本发明的芯层采用高强度纤维作为骨架，并特别形成的是闭孔型结构的微孔，使得纱线的拉伸强度得到有效提高，不仅如此，相较于开孔结构，反射填料可以更多的分布于皮层靠近表面的区域，从而更进一步的提高了反射率；并且，由于采用的是闭孔型结构的微孔，使得该纱线织造形成的面料防水性能得到提高。

4、采用本发明提供的纱线制备面料，相比静电纺丝工艺制备的面料，可以实现更好或者至少相同的辐射制冷效果，然而，本发明所需的厚度更薄，生产工艺更加简易，并且可以可其他弹性纤维等进行混纺和编织，从而实现与传统的面料纤维加工过程的良好衔接，使用范围更广，可直接在已有的纺织设备进行进一步的加工。

5、在一实施例中，所述辐射制冷纱线的密度为0.3-1.1g/cm3，所述微孔的平均孔径为1-150μm；在一更佳的实施例中，所述辐射制冷纱线的密度为0.4-0.8g/cm3，所述微孔的平均孔径为10-80μm。纱线的密度和微孔的含量有关，纱线的密度越小，微孔含量越多，而热量被散射、反射的概率就越大，使太阳光谱的反射率增加，纱线的降温效果更好。同时，纱线的孔径均匀性及大小对光的反射也有较大影响，在孔径10-80μm时，光具有最大的反射率。

6、在一实施例中，所述辐射制冷纱线的纤度为30-3000d。

7、在一实施例中，所述皮层的厚度为30-800μm，所述芯层的直径为5-400μm；在一更佳的实施例中，所述皮层的厚度为50-600μm，所述芯层的直径为50-150μm。芯层和皮层采用不同材料，芯层采用强度较高，耐温性好的材料，皮层采用易发泡的弹性材料最佳。

8、在一更佳的实施例中，所述辐射制冷纱线制备的面料的太阳光谱反射率≥80％，所述皮层的大气窗口发射率≥85％。

9、本发明的第二方面提供一种辐射制冷纱线的制备方法，包含如下步骤：

10、将反射填料、聚合物树脂和其他助剂混合，得到混合料；

11、将所述混合料熔融发泡挤出并包覆于纤维表面，得到皮芯结构的辐射制冷纱线。

12、需要说明的是，将反射填料、聚合物树脂和其他助剂通过熔融发泡挤出并包覆在纤维表面中，也即在熔融包覆的同时进行发泡，所述发泡工艺有多种，例如包括但不限于超临界发泡、化学发泡、拉伸致孔等，并且可以通过调节发泡的工艺参数来调整皮层中微孔的比例及包覆层的厚度。

13、此外，本发明提供的制备方法相较于现有技术，其制备过程中无需使用溶剂刻蚀产生多孔结构，更加环保，同时具有更低的成本。

14、在一实施例中，所述纤维为单股或多股纤维材料加捻形成的连续长纤维；

15、所述纤维材料选自涤纶、丙纶、锦纶、腈纶、碳纤维、玻纤、芳香族聚酰胺共聚纤维、杂环族聚酰胺纤维、石墨纤维、碳化硅纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、聚苯硫醚纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的至少一种。

16、在一实施例中，所述反射填料选自tio2、sio2、baso4、sic、caco3、zno中的至少一种；

17、所述聚合物树脂选自聚丙烯、氯乙烯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚己二醇、聚偏二氯乙烯、聚全氟乙丙烯、乙烯－四氟乙烯共聚物、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚甲醛、聚酯、聚氨酯醚、聚醚砜、聚酰胺、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-甲酸乙烯共聚物、乙烯和丙烯共聚物、乙烯和α烯烃共聚物、乙烯基弹性体、丙烯基弹性体、烯烃类热塑性弹性体、苯乙烯系热塑性弹性体中的至少一种；

18、较佳的，应对不同辐射制冷纱线的功能性需求，所述其他助剂可以是选自发泡剂、发泡助剂、紫外阻隔助剂、抗氧剂、抗菌剂、色粉、扩链剂中的一种或多种，以制得具备除前述效果外的其他功能的纱线。

19、在一实施例中，所述反射填料、聚合物树脂和其他助剂的重量比为(0.1-25):(70-99.8):(0.1-5)；在一更佳的实施例中，所述反射填料、聚合物树脂和其他助剂的质量比为(0.1-10)：(77-99.8):(0.1-3)。

20、本发明的第三方面提供一种辐射制冷织物，由上述的辐射制冷纱线或者上述方法制得的辐射制冷纱线织造而成。

21、所述织造方法包括但不限于针织、梭织和/或机织，也即可以将上的辐射制冷纱线通过针织、梭织和/或机织制得辐射制冷织物。

22、本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种辐射制冷纱线，包括芯层、以及包覆于所述芯层至少部分表面的皮层，其特征在于：所述芯层为强度大于0.35n/tex的纤维，所述皮层内具有多个微孔和反射填料，所述微孔为闭孔型结构。

2.根据权利要求1所述的辐射制冷纱线，其特征在于：所述辐射制冷纱线的密度为0.3-1.1g/cm3，所述微孔的平均孔径为1-150μm。

3.根据权利要求1所述的辐射制冷纱线，其特征在于，所述辐射制冷纱线的纤度为30-3000d。

4.根据权利要求1所述的辐射制冷纱线，其特征在于：所述皮层的厚度为30-800μm，所述芯层的直径为5-400μm。

5.一种辐射制冷纱线的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

6.根据权利要求5所述的辐射制冷纱线的制备方法，其特征在于：所述纤维为单股或多股纤维材料加捻形成的连续长纤维；

7.根据权利要求5所述的辐射制冷纱线的制备方法，其特征在于：所述反射填料选自tio2、sio2、baso4、sic、caco3、zno中的至少一种。

8.根据权利要求5所述的辐射制冷纱线的制备方法，其特征在于：所述聚合物树脂选自聚丙烯、氯乙烯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚己二醇、聚偏二氯乙烯、聚全氟乙丙烯、乙烯－四氟乙烯共聚物、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚甲醛、聚酯、聚氨酯醚、聚醚砜、聚酰胺、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-甲酸乙烯共聚物、乙烯和丙烯共聚物、乙烯和α烯烃共聚物、乙烯基弹性体、丙烯基弹性体、烯烃类热塑性弹性体、苯乙烯系热塑性弹性体中的至少一种。

9.根据权利要求5所述的辐射制冷纱线的制备方法，其特征在于：所述反射填料、聚合物树脂和其他助剂的重量比为(0.1-25):(70-99.8):(0.1-5)。

10.一种辐射制冷织物，其特征在于：由权利要求1-5任一项所述的辐射制冷纱线或者权利要求6-9任一项所述的方法制得的辐射制冷纱线织造而成。

技术总结本发明涉及功能纺织材料技术领域，特别涉及一种辐射制冷纱线及其制备方法、辐射制冷织物。该辐射制冷纱线包括芯层、以及包覆于所述芯层至少部分表面的皮层，其特征在于：所述芯层为强度大于0.35N/tex的纤维，所述皮层内具有多个微孔和反射填料，所述微孔为闭孔型结构。本发明通过设计特殊的纱线结构，可以得到反射率更高、质地更轻且力学性能更优的辐射制冷纱线及其织物。技术研发人员：王明辉,谢彬,王秋波,陈鹏受保护的技术使用者：东莞澳中新材料科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/17