一种温度自适应的智能变厚度间隔针织物及其制备方法

本发明属于针织物，涉及一种温度自适应的智能变厚度间隔针织物及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，随着全球气候变暖的加剧，极端气候事件频发，使得人们对控温系统的需求日益增长。然而，传统的控温系统，如空调和暖气，不仅消耗大量电力与能源，还可能导致温室气体排放，加剧气候恶化的恶性循环。在这种情况下，开发能够根据温度变化自适应调节的织物成为了一个重要的研究方向。这类织物能够在不同环境下智能改变自身结构，以在更大的温度变化范围内保持穿着者的舒适感，有效降低室内能耗和室外排放。

2、智能温度自适应织物的研究中，间隔针织物因其独特的三维立体结构而备受关注。间隔织物通过间隔纱连接上下两个表面织物层，形成具有一定厚度的间隔层。这种结构能够在间隔层内储存大量静止空气，赋予织物优异的隔热保暖性能。然而，现有技术中的智能温度自适应间隔织物在保持间隔稳定形态方面存在挑战。

3、例如，专利申请cn117552147a公开了一种温度响应型双层接结织物及其制备方法，虽然通过机织技术利用形状记忆纱线来实现织物的温度响应性，但在实际应用中，由于织物的柔软性和缺乏足够的支撑结构，接结纱的伸长会导致间隔层的稳定性下降，无法保持稳定的间隔形态。

4、因此，开发一种能够在温度变化时通过控制针织物结构变化实现温度自适应调节，同时保持间隔稳定形态的针织物，具有重要的现实意义和应用前景。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种温度自适应的智能变厚度间隔针织物及其制备方法。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种温度自适应的智能变厚度间隔针织物，包括上织物层、下织物层以及连接上织物层与下织物层的间隔纱，一部分间隔纱为热响应纱线，另一部分间隔纱为非热响应纱线，如果间隔纱全部为热响应纱线，则织造时容易因为热响应纱线的弹性导致上织物层与下织物层贴紧，无法在低温情况下保持有间隔距离的立体形态；

4、热响应纱线具有随温度变化而发生可逆收缩的特性，使得上织物层与下织物层的间距随温度变化而发生变化；

5、当温度小于ta时，热响应纱线的长度恒定为la；当温度大于tb时，热响应纱线的长度恒定为lb；la>lb；热响应纱线为液晶弹性体纱线，ta为玻璃化转变温度，tb为相变转变温度，当温度大于等于ta且小于等于tb时，热响应纱线的长度随着温度的升高逐渐减小，随着温度的降低逐渐增大；或者，热响应纱线为形状记忆合金丝，ta为马氏体温度，tb为奥氏体温度，当温度大于等于ta且小于等于tb时，升温过程中热响应纱线的长度恒定为la，降温过程中热响应纱线的长度恒定为lb；

6、非热响应纱线的相对弯曲刚度为1×10-4-6×10-4cn·cm2/tex2；如果非热响应纱线的相对弯曲刚度过小，则无法在低温时提供支撑作用；如果非热响应纱线的相对弯曲刚度过大，则非热响应纱线无法在热响应纱线受热收缩的压力作用下弯曲，进而会导致热响应纱线收缩的力无法将上织物层和下织物层拉近，不利于针织物智能变厚度；

7、热响应纱线与非热响应纱线的数量比为1-4:1-2；在非热响应纱线能够提供足够支撑作用的前提下，热响应纱线数量越多，变厚度效果越好；若非热响应纱线数量过多，受热过程中由于间隔纱的弯曲会产生压缩厚度，不利于厚度变化；

8、间隔纱的排列密度为60-250根·cm-2；这是因为热响应纱线和非热响应纱线都相对柔软，为提供支撑作用需紧密排列。

9、作为优选的技术方案：

10、如上所述的一种温度自适应的智能变厚度间隔针织物，tb的取值范围为30-80℃。当外界环境温度升高或人体在剧烈运动后体表温度超过30℃时，人们容易感到炎热不适。本发明不仅拟用于服用面料，还可广泛应用于其他领域作为功能性织物。因此，我们设置的tb的取值范围相对较大。

11、如上所述的一种温度自适应的智能变厚度间隔针织物，当温度小于ta时，上织物层与下织物层的间距为3-60mm；当温度大于tb时，上织物层与下织物层的间距为2.4-45mm。

12、如上所述的一种温度自适应的智能变厚度间隔针织物，当温度小于ta时，热响应纱线的细度为20-500d；lb为la的0.3-0.9倍。

13、如上所述的一种温度自适应的智能变厚度间隔针织物，非热响应纱线的细度为20-100d，非热响应纱线为化纤丝(例如涤纶复丝、锦纶复丝等)。

14、如上所述的一种温度自适应的智能变厚度间隔针织物，间隔纱的排列方式为单斜、交叉或直立。

15、如上所述的一种温度自适应的智能变厚度间隔针织物，上织物层与下织物层均由面纱构成，面纱的细度大于间隔纱，如此可避免间隔纱露出织物表面，面纱的细度为20-800dtex；面纱的选择不限，只要符合产品需要和机器生产需求即可，例如涤纶长丝、锦纶长丝等。

16、本发明还提供制备如上任一项所述的一种温度自适应的智能变厚度间隔针织物的方法，在环境温度大于tb的条件下，以热响应纱线和非热响应纱线为间隔纱，将其与面纱一起进行针织纬编或针织经编制成间隔针织物，控制热响应纱线在机器张力作用下的伸长量等于热响应纱线在温度由小于ta变为大于tb时的收缩量，即得温度自适应的智能变厚度间隔针织物，其中，控制环境温度大于tb可使得热响应纱线处于收缩状态，控制热响应纱线在机器张力作用下的伸长量可使下机后室温时热响应纱线的伸长量抵消在编织时受到编织张力作用的伸长部分在下机后的回缩量，从而确保织物间隔厚度在下机后针织物的厚度保持稳定。

17、作为优选的技术方案：

18、如上所述的方法，针织纬编或针织经编采用的织机的机号为e14以上，目的是使得间隔纱的排列密度较大。

19、有益效果：

20、本发明在制备温度自适应的智能变厚度间隔针织物时采用了具有随温度变化而发生可逆收缩的特性的热响应纱线和具有特定相对弯曲刚度的非热响应纱线作为间隔纱，同时在制备过程中控制了热响应纱线与非热响应纱线的数量比以及间隔纱的排列密度，制得的温度自适应的智能变厚度间隔针织物不仅能够实现温度自适应调节，同时还能保持间隔稳定形态。

技术特征：

1.一种温度自适应的智能变厚度间隔针织物，包括上织物层、下织物层以及连接上织物层与下织物层的间隔纱，其特征在于，一部分间隔纱为热响应纱线，另一部分间隔纱为非热响应纱线；

2.根据权利要求1所述的一种温度自适应的智能变厚度间隔针织物，其特征在于，tb的取值范围为30-80℃。

3.根据权利要求1所述的一种温度自适应的智能变厚度间隔针织物，其特征在于，当温度小于ta时，上织物层与下织物层的间距为3-60mm；当温度大于tb时，上织物层与下织物层的间距为2.4-45mm。

4.根据权利要求3所述的一种温度自适应的智能变厚度间隔针织物，其特征在于，当温度小于ta时，热响应纱线的细度为20-500d；lb为la的0.3-0.9倍。

5.根据权利要求2所述的一种温度自适应的智能变厚度间隔针织物，其特征在于，非热响应纱线的细度为20-100d，非热响应纱线为化纤丝。

6.根据权利要求2所述的一种温度自适应的智能变厚度间隔针织物，其特征在于，间隔纱的排列方式为单斜、交叉或直立。

7.根据权利要求2所述的一种温度自适应的智能变厚度间隔针织物，其特征在于，上织物层与下织物层均由面纱构成，面纱的细度大于间隔纱，面纱的细度为20-800dtex。

8.制备如权利要求2～7任一项所述的一种温度自适应的智能变厚度间隔针织物的方法，其特征在于，在环境温度大于tb的条件下，以热响应纱线和非热响应纱线为间隔纱，将其与面纱一起进行针织纬编或针织经编制成间隔针织物，控制热响应纱线在机器张力作用下的伸长量等于热响应纱线在温度由小于ta变为大于tb时的收缩量，即得温度自适应的智能变厚度间隔针织物。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，针织纬编或针织经编采用的织机的机号为e14以上。

技术总结本发明属于针织物技术领域，涉及一种温度自适应的智能变厚度间隔针织物及其制备方法。温度自适应的智能变厚度间隔针织物包括上织物层、下织物层以及连接上织物层与下织物层的间隔纱，一部分间隔纱为热响应纱线，另一部分间隔纱为非热响应纱线；热响应纱线具有随温度变化而发生可逆收缩的特性；非热响应纱线的相对弯曲刚度为1×10<supgt;‑4</supgt;‑6×10<supgt;‑4</supgt;cN·cm<supgt;2</supgt;/tex<supgt;2</supgt;；热响应纱线与非热响应纱线的数量比为1‑4:1‑2；间隔纱的排列密度为60‑250根·cm<supgt;‑2</supgt;；制备方法包括以热响应纱线和非热响应纱线为间隔纱，将其与面纱一起进行针织纬编或针织经编制成间隔针织物的步骤。本发明制得的针织物能长期保持间隔稳定形态。技术研发人员：邵慧奇,姚懿宸,陈南梁,蒋金华,张野,傅婷,邵光伟,毕思伊,王轩,王文帝受保护的技术使用者：东华大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29