一种自调温透湿防水功能纺织物及制备方法
技术领域
本发明涉及纺织品领域，公开了一种自调温透湿防水功能纺织物及制备方法。
背景技术
随着绿色、环保、健康功能性面料市场扩大规模，新型功能纤维随着纺织品向功能化发展。功能化技术集中在：纤维和纺织工艺进行改进处理；纤维复合处理；纺织结构处理；后期整理。通过功能化技术提升纺织物各种新功能，其中，防水透湿、调温织物成为一种新型高档纺织品，它集防水、透湿、透气、挡风、保暖、调温于一体，这类服装穿在身上，既能防雨防风，又能排汗透气，还能调节温度，穿着舒适，因此受到人们的普遍欢迎。
防水透湿织物能自动调节透湿性，使体内排出的汗液及时散发至外界，同时又能够抵御外界水的穿透和寒风的侵袭，从而起到透湿保暖的作用，使人体感觉非常舒适。调温纺织品是一种含有相变材料的纺织物。相变材料是一种通过相变潜热实现吸能，储能和放能的材料，当储能微单元相态发生改变时自身温度几乎维持不变，并伴随着吸收或释放大量的潜热，从而达到功能性需求。
调温纺织物主要是将相变材料置于纤维中，其调温机理可以极大地提升纺织物的舒适性。如当人体处于剧烈活动阶段会产生较多的热量，利用相变材料将这些热量储藏起来，当人体处于静止时期，相变材料储藏的热量又会缓慢地释放出来，用于维持服装内的温度恒定。将相变材料用于纺织品的技术有：中空纤维浸渍填充法、织物整理法、纺丝法和微胶囊处理法。其中，微胶囊技术的应用克服了相变物质的局限性，提高了其使用效率，应用较广。
中国发明专利申请号201410502094.2公开了一种防水保暖可调温纺织面料，它依次包括外层（1）、中间层（2）和里层（3），外层（1）和中间层（2）压合，其中外层（1）为防风防水透气膜，里层（3）为保暖层，里层（3）与中间层（2）贴合。所述中间层由面料制成，所述面料由普通纺织纤维和微胶管组成，是在普通纺织纤维中间均匀掺入微胶管，该微胶管以相变材料为芯材，以脲醛树脂为囊材。
中国发明专利申请号201811316885.0公开了智能调温防水透湿面料处理方法：（1）底涂胶；由分散剂、消泡剂、水，相变调温微胶囊粉、水性防水透湿涂层底胶、高弹脂肪族聚氨酯乳液、聚醚改性硅氧烷共聚物、三聚氰胺交联剂、氮丙啶交联剂、封端交联促进剂、异辛酸铋制得；（2）面涂胶：由分散剂、消泡剂、水、相变调温微胶囊粉、水性防水透湿涂层面胶、高弹脂肪族聚氨酯乳液、聚氨酯弹性粉、聚乙烯蜡粉、聚醚改性硅氧烷共聚物制得；（3）对面料进行拒水、轧光整理；（4）胶涂层；（5）面胶涂层。
根据上述，现有方案中用于调温防水纺织物的技术主要是将想变材料加入防水性能较好的纺织纤维而得到，但是纺织纤维直接加入使用相变材料纺丝时存在泄露析出的问题，而利用微胶囊技术加入相变材料的技术较为复杂。
发明内容
目前应用较广的调温防水纺织物中直接加入使用相变材料时存在泄露析出的问题，而将相变材料胶囊化的工艺复杂，成本高，影响了调温防水纺织物的应用。
本发明通过以下技术方案达到上述目的：
一种自调温透湿防水功能纺织物的制备方法，制备的具体过程为：
（1）先将聚乙二醇加热形成液状，然后将胶粘纤维浸入液状聚乙二醇中，浸没处理使得胶粘纤维吸附聚乙二醇，再取出胶粘纤维并送入冷冻室，使胶粘纤维吸附的聚乙二醇固化，制得吸附聚乙二醇的胶粘纤维；
（2）先将聚乙烯醇与聚四氟乙烯乳液超声分散制成复合液，然后通过雾化室将复合液粘附在吸附聚乙二醇的胶粘纤维表面，固化形成包覆层，制得载有相变材料的胶粘纤维；
（3）先将步骤（2）制得的载有相变材料的胶粘纤维与氨纶捻制得到氨纶复合纤维，然后将得到的氨纶复合纤维在喷气式织机上进行织造，制得基材织物；
（4）将步骤%20（3）制得的基材织物利用聚丙烯酸酯整理，形成柔软胶质层，即可得到一种自调温透湿防水功能纺织物。
相变材料选择聚乙二醇，优选为聚乙二醇PEG-600，因为聚乙二醇PEG-600具有良好的相转变功能，从而具有特殊的蓄热调温性能，特别是在30~35℃时具有良好的相变控温特性，将聚乙二醇PEG-600加入纺织纤维，可以将织物温度控制舒适的环境，达到良好的自调温效果。作为本发明的优选，步骤（1）所述聚乙二醇为聚乙二醇PEG-600。
将聚乙二醇加热至液状，便于胶粘纤维浸没并充分吸附，同时需要很好地控制加热温度，确保聚乙二醇的稳定性。作为本发明的优选，步骤（1）所述聚乙二醇加热的温度为50~60℃；所述浸没的时间为10~15s。
作为本发明的优选，步骤（1）所述胶粘纤维是以从天然木纤维素中提取并重塑纤维分子而得到的纤维素纤维。粘胶纤维的吸湿性符合人体皮肤的生理要求，具有光滑凉爽、透气、抗静电、防紫外线，色彩绚丽，染色牢度较好等特点。粘胶纤维具有棉的本质，丝的品质，是地道的植物纤维。利用粘胶纤维优异的吸附性，将聚乙二醇吸附其中，然后利用聚乙烯醇和聚四氟乙烯乳液的复合封闭处理，不但可以有效防止聚乙二醇的泄露，保证调温效果，而且纤维兼具透气性和防水性，赋予纺织物透气防水性能。
本发明利用聚乙烯醇和聚四氟乙烯乳液的复合乳液包覆吸附聚乙二醇的粘胶纤维，实现了对聚乙二醇的复合封闭。其中，聚乙烯醇选用1799聚乙烯醇，在98℃可以溶解，固化后常温不溶于水，与聚四氟乙烯复合不但有效防止聚乙二醇的泄露，而且复合纤维兼具透气性和防水性，赋予纤维良好的疏水性。作为本发明的优选，步骤（2）所述复合液是由聚乙烯醇、聚四氟乙烯乳液按照质量比为1:5在98℃下超声分散均匀得到，其中，所述聚乙烯醇1799聚乙烯醇，所述聚四氟乙烯乳液的固含量为40~50%。
作为本发明的优选，步骤（3）所述氨纶复合纤维中，氨纶为40~80旦尼尔；载有相变材料的胶粘纤维用量为氨纶的15-20%。
作为本发明的优选，步骤（3）所述捻制400~500T/M，S捻的要求进行。
作为本发明的优选，步骤（3）所述织造的车速为200~300r/min，气压为1~2kg。
由上述方法制备得到的一种自调温透湿防水功能纺织物，包括基材织物以及基材织物上的胶质层；
作为本发明的优选，所述基材织物为氨纶复合纤维织物；
作为本发明的优选，所述氨纶复合纤维织物是由氨纶与载有相变材料的胶粘纤维捻制、纺织而成；
作为本发明的优选，所述载有相变材料的胶粘纤维具体由如下方法制备得到：将聚乙二醇加热至成液状，然后将胶粘纤维浸入液状聚乙二醇，再将胶粘纤维送入冷冻室使吸附的聚乙二醇固化，最后通过雾化室将聚乙烯醇与聚四氟乙烯乳液的复合液粘附在胶粘纤维表面并固化形成包覆层，制得载有相变材料的胶粘纤维；
聚丙烯酸酯常作为纺织物的整理剂，经过聚丙烯酸酯整理的纺织品，挺括美观，手感好，柔软性好。作为本发明的优选，所述胶质层为聚丙烯酸酯柔软层；
作为本发明的优选，所述聚丙烯酸酯柔软层的厚度为0.1~0.5mm。
由上述方法制备得到的一种自调温透湿防水功能纺织物，其不但兼具防水、透气、透湿、自调温功能，而且柔软性好，手感佳。
本发明提供的一种自调温透湿防水功能纺织物及制备方法，将聚乙二醇加热至液状，然后将胶粘纤维浸入液状聚乙二醇，进一步将胶粘纤维送入冷冻室使吸附的聚乙二醇固化，将聚乙烯醇与聚四氟乙烯乳液超声分散为复合液，通过雾化室复合液粘附在胶粘纤维固化形成包覆层，从而得到载有相变材料的胶粘纤维；将载有相变材料的胶粘纤维与氨纶捻制得到氨纶复合纤维，进一步在喷气式织机上进行织造，得到基材织物；将基材织物利用聚丙烯酸酯整理，形成柔软胶质层，即可。
本发明提供了一种自调温透湿防水功能纺织物及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、提出了由氨纶与载有相变材料的胶粘纤维捻制纺织制备自调温透湿防水功能纺织物的方法。
2、通过将胶粘纤维浸入液状聚乙二醇吸附聚乙二醇，并在纤维表面雾化包覆聚乙烯醇和聚四氟乙烯乳液使纤维封闭，制得载有相变材料的胶粘纤维，不但有效防止聚乙二醇的泄露，而且纤维兼具透气性和防水性，再将载有相变材料的胶粘纤维与氨纶捻制纺织成氨纶复合纤维织物作为基材织物，赋予了纺织物良好的调温和防水性能。
3、通过采用聚丙烯酸酯整理织物得到的功能纺织物，得到的纺织物柔软性好，手感好。
4、本发明制得的功能纺织物兼具防水、透气、透湿、自调温功能于一身，具有良好的应用前景。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）先将聚乙二醇加热形成液状，然后将胶粘纤维浸入液状聚乙二醇中，浸没处理使得胶粘纤维吸附聚乙二醇，再取出胶粘纤维并送入冷冻室，使胶粘纤维吸附的聚乙二醇固化，制得吸附聚乙二醇的胶粘纤维；聚乙二醇为聚乙二醇PEG-600；聚乙二醇加热的温度为56℃；胶粘纤维是以从天然木纤维素中提取并重塑纤维分子而得到的纤维素纤维；浸没的时间为13s；
（2）先将聚乙烯醇与聚四氟乙烯乳液超声分散制成复合液，然后通过雾化室将复合液粘附在吸附聚乙二醇的胶粘纤维表面，固化形成包覆层，制得载有相变材料的胶粘纤维；复合液是由聚乙烯醇、聚四氟乙烯乳液按照质量比为1:5在98℃下超声分散均匀得到，其中，所述聚乙烯醇1799聚乙烯醇，所述聚四氟乙烯乳液的固含量为46%；
（3）先将步骤（2）制得的载有相变材料的胶粘纤维与氨纶捻制得到氨纶复合纤维，然后将得到的氨纶复合纤维在喷气式织机上进行织造，制得基材织物；氨纶复合纤维中，氨纶60旦尼尔、载有相变材料的胶粘纤维用量为氨纶的20%；捻制440T/M，S捻的要求进行；织造的车速为260r/min，气压为1.6kg；
（4）将步骤%20（3）制得的基材织物利用聚丙烯酸酯整理，形成柔软胶质层，即可得到一种自调温透湿防水功能纺织物；聚丙烯酸酯柔软层的厚度为0.2mm。
实施例1制得的功能纺织物，其洗涤前后的调温性能、透湿性能、防水性能如表1所示。
实施例2
（1）先将聚乙二醇加热形成液状，然后将胶粘纤维浸入液状聚乙二醇中，浸没处理使得胶粘纤维吸附聚乙二醇，再取出胶粘纤维并送入冷冻室，使胶粘纤维吸附的聚乙二醇固化，制得吸附聚乙二醇的胶粘纤维；聚乙二醇为聚乙二醇PEG-600；聚乙二醇加热的温度为52℃；胶粘纤维是以从天然木纤维素中提取并重塑纤维分子而得到的纤维素纤维；浸没的时间为11s；
（2）先将聚乙烯醇与聚四氟乙烯乳液超声分散制成复合液，然后通过雾化室将复合液粘附在吸附聚乙二醇的胶粘纤维表面，固化形成包覆层，制得载有相变材料的胶粘纤维；复合液是由聚乙烯醇、聚四氟乙烯乳液按照质量比为1:5在98℃下超声分散均匀得到，其中，所述聚乙烯醇1799聚乙烯醇，所述聚四氟乙烯乳液的固含量为42%；
（3）先将步骤（2）制得的载有相变材料的胶粘纤维与氨纶捻制得到氨纶复合纤维，然后将得到的氨纶复合纤维在喷气式织机上进行织造，制得基材织物；氨纶复合纤维中，氨纶为60旦尼尔；载有相变材料的胶粘纤维用量为氨纶的20%；捻制420T/M，S捻的要求进行；织造的车速为230r/min，气压为1.2kg；
（4）将步骤%20（3）制得的基材织物利用聚丙烯酸酯整理，形成柔软胶质层，即可得到一种自调温透湿防水功能纺织物；聚丙烯酸酯柔软层的厚度为0.1mm。
实施例2制得的功能纺织物，其洗涤前后的调温性能、透湿性能、防水性能如表1所示。
实施例3
（1）先将聚乙二醇加热形成液状，然后将胶粘纤维浸入液状聚乙二醇中，浸没处理使得胶粘纤维吸附聚乙二醇，再取出胶粘纤维并送入冷冻室，使胶粘纤维吸附的聚乙二醇固化，制得吸附聚乙二醇的胶粘纤维；聚乙二醇为聚乙二醇PEG-600；聚乙二醇加热的温度为58℃；胶粘纤维是以从天然木纤维素中提取并重塑纤维分子而得到的纤维素纤维；浸没的时间为14s；
（2）先将聚乙烯醇与聚四氟乙烯乳液超声分散制成复合液，然后通过雾化室将复合液粘附在吸附聚乙二醇的胶粘纤维表面，固化形成包覆层，制得载有相变材料的胶粘纤维；复合液是由聚乙烯醇、聚四氟乙烯乳液按照质量比为1:5在98℃下超声分散均匀得到，其中，所述聚乙烯醇1799聚乙烯醇，所述聚四氟乙烯乳液的固含量为48%；
（3）先将步骤（2）制得的载有相变材料的胶粘纤维与氨纶捻制得到氨纶复合纤维，然后将得到的氨纶复合纤维在喷气式织机上进行织造，制得基材织物；氨纶复合纤维中，氨纶为70旦尼尔；载有相变材料的胶粘纤维用量为氨纶的20%；捻制480T/M，S捻的要求进行；织造的车速为280r/min，气压为1.8kg；
（4）将步骤%20（3）制得的基材织物利用聚丙烯酸酯整理，形成柔软胶质层，即可得到一种自调温透湿防水功能纺织物；聚丙烯酸酯柔软层的厚度为0..5mm。
实施例3制得的功能纺织物，其洗涤前后的调温性能、透湿性能、防水性能如表1所示。
实施例4
（1）先将聚乙二醇加热形成液状，然后将胶粘纤维浸入液状聚乙二醇中，浸没处理使得胶粘纤维吸附聚乙二醇，再取出胶粘纤维并送入冷冻室，使胶粘纤维吸附的聚乙二醇固化，制得吸附聚乙二醇的胶粘纤维；聚乙二醇为聚乙二醇PEG-600；聚乙二醇加热的温度为60℃；胶粘纤维是以从天然木纤维素中提取并重塑纤维分子而得到的纤维素纤维；浸没的时间为15s；
（2）先将聚乙烯醇与聚四氟乙烯乳液超声分散制成复合液，然后通过雾化室将复合液粘附在吸附聚乙二醇的胶粘纤维表面，固化形成包覆层，制得载有相变材料的胶粘纤维；复合液是由聚乙烯醇、聚四氟乙烯乳液按照质量比为1:5在98℃下超声分散均匀得到，其中，所述聚乙烯醇1799聚乙烯醇，所述聚四氟乙烯乳液的固含量为50%；
（3）先将步骤（2）制得的载有相变材料的胶粘纤维与氨纶捻制得到氨纶复合纤维，然后将得到的氨纶复合纤维在喷气式织机上进行织造，制得基材织物；氨纶复合纤维中，氨纶为80旦尼尔；载有相变材料的胶粘纤维用量为氨纶的15-20%；捻制500T/M，S捻的要求进行；织造的车速为300r/min，气压为2kg；
（4）将步骤%20（3）制得的基材织物利用聚丙烯酸酯整理，形成柔软胶质层，即可得到一种自调温透湿防水功能纺织物；聚丙烯酸酯柔软层的厚度为0.2mm。
实施例4制得的功能纺织物，其洗涤前后的调温性能、透湿性能、防水性能如表1所示。
实施例5
（1）先将聚乙二醇加热形成液状，然后将胶粘纤维浸入液状聚乙二醇中，浸没处理使得胶粘纤维吸附聚乙二醇，再取出胶粘纤维并送入冷冻室，使胶粘纤维吸附的聚乙二醇固化，制得吸附聚乙二醇的胶粘纤维；聚乙二醇为聚乙二醇PEG-600；聚乙二醇加热的温度为50℃；胶粘纤维是以从天然木纤维素中提取并重塑纤维分子而得到的纤维素纤维；浸没的时间为10s；
（2）先将聚乙烯醇与聚四氟乙烯乳液超声分散制成复合液，然后通过雾化室将复合液粘附在吸附聚乙二醇的胶粘纤维表面，固化形成包覆层，制得载有相变材料的胶粘纤维；复合液是由聚乙烯醇、聚四氟乙烯乳液按照质量比为1:5在98℃下超声分散均匀得到，其中，所述聚乙烯醇1799聚乙烯醇，所述聚四氟乙烯乳液的固含量为40%；
（3）先将步骤（2）制得的载有相变材料的胶粘纤维与氨纶捻制得到氨纶复合纤维，然后将得到的氨纶复合纤维在喷气式织机上进行织造，制得基材织物；氨纶复合纤维中，氨纶为40旦尼尔；载有相变材料的胶粘纤维用量为氨纶的20%；捻制400T/M，S捻的要求进行；织造的车速为200r/min，气压为1kg；
（4）将步骤%20（3）制得的基材织物利用聚丙烯酸酯整理，形成柔软胶质层，即可得到一种自调温透湿防水功能纺织物；聚丙烯酸酯柔软层的厚度为0.5mm。
实施例5制得的功能纺织物，其洗涤前后的调温性能、透湿性能、防水性能如表1所示。
对比例1
对比例1的胶粘纤维没有进行吸附聚乙二醇的处理，其他制备条件与实施例1相同，制得的功能纺织物，其洗涤前后的调温性能、透湿性能、防水性能如表1所示。
对比例2
对比例2在对吸附相变材料的胶粘纤维雾化处理时，采用聚乙烯醇溶液，没有加入聚四氟乙烯乳液，其他制备条件与实施例1相同，制得的功能纺织物，其洗涤前后的调温性能、透湿性能、防水性能如表1所示。
对比例3
对比例3在对吸附相变材料的胶粘纤维雾化处理时，没有使用聚乙烯醇，全使用聚四氟乙烯乳液，其他制备条件与实施例1相同，制得的功能纺织物，其洗涤前后的调温性能、透湿性能、防水性能如表1所示。
上述性能指标的测试方法为：
（1）调温性能：
参考GB/T%208629-2017《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》对实施例1~5和对比例1~3的织物进行洗涤，采用A型洗衣机，利用标准洗涤剂1按照4H洗涤程序洗涤；干燥采用自然晾干48h，分别测试洗涤前后调温性能：
将织物裁切为20×20cm大小，每个样品4层自然重叠，置于相对湿度65%、20℃的恒温箱恒温1h，恒温箱大小为50×50×50cm；向恒温箱快速鼓入热风，使温度达到50℃；在50℃恒温10min，然后将织物从恒温箱取出，利用红外测温仪测试织物表面温度，通过温度变化衡量织物抑制温度上升的能力；如表1。
将织物裁切为20×20cm大小，每个样品4层自然重叠，置于恒温箱，恒温箱大小为50×50×50cm，向恒温箱快速鼓入热风使温度达到50℃，保温1h；然后将织物从恒温箱取出，置于相对湿度65%、20℃的环境，放置10min，利用红外测温仪测试织物表面温度，通过温度变化衡量织物抑制温度降低的能力，如表1。
（2）透湿性能：
参考标准GB/T12704.2-2009《纺织品%20织物透湿性试验方法第2部分：蒸发法》，采用正透湿杯，在20℃、相对湿度65%的环境下测量实施例1~5级对比例1~3的织物的透湿性。
（3）防水性能：
参考标准GB/T4744-2013《纺织品%20防水性能的检测和评价》，采用静水压法，在20℃、相对湿度65%的环境，从织物下方施加水压，测量实施例1~5级对比例1~3的织物的初始静水压和洗涤10次后的静水压，通过静水压变化衡量织物的防水能力。
由表1可见：本发明的方法制得的纺织物具有良好的调温性能和透湿性。对比例1由于没有吸附相变材料，得到的织物几乎没有调温恒温性能，表现在织物随环境温度的变化而变化。对比例2由于缺少聚四氟乙烯乳液的处理，胶黏纤维的耐水性能降低，在多次洗涤后聚乙二醇泄露析出，影响自调温效果和织物的防水性。对比例3在多次洗涤后仍然保持良好的自调温性，然而由于疏水过度，使得透湿性和透水性受到影响。
表1：
