一种保温布料
技术领域
本发明属于特种纺织品技术领域，具体涉及一种保温布料。
背景技术
目前，保暖层服装以其内部滞留的空气来保持人体体温。聚积的空气层越厚，保暖的效果也越好，因此穿几件轻而宽松的衣服会比单一件厚重的衣服来得保暖，因为前者的穿法所蓄积的空气保温层较厚。目前羽绒制品是被公认为最好的保温层，而且易压缩、重量较轻，便于携带。但是，由于羽绒制品的面料无法做到完全隔绝空气，所以外界的冷空气以及人体散发的热空气都会与羽绒制品内所蓄积的空气接触而产生热交换，导致热量损失；羊毛制品的防风性差，易吸附灰尘，怕虫咬，湿了以后不易干燥，且重量会变大许多。抓绒制品是目前最为流行人造材质，它各方面的性能基本上都超过了羊毛制品。它是一种轻便且性能优越的能普遍适用的保温产品，但是其缺点也是防风性较差。此外，随着科技的进步，各类电子产品走进人们生活中的方方面面，由电子产品等产生的电磁波辐射会扰乱人体的生理规律，成为了影响人们健康的一大隐患。目前市面上存在各种各样的防辐射服，其原理是利用电磁屏蔽或电磁反射原理，一般是在服装材料中加入金属导体，或涂覆导电涂层来实现，但此类防辐射服装通常存在金属污染问题，且重量较重，保暖效果差。随着技术发展，石墨烯纤维有可能成为代替金属导体成为新一代防辐射服材料，但石墨烯纤维本身具有亲油性，使用过程中人体分泌的油脂如果与石墨烯纤维接触将很难清洗，且石墨烯纤维保温性能也还不够理想。由此可知，研发一种既具有优异防风保温作用，又可有效屏蔽电磁波辐射的保温布料应当具有较大的经济价值与社会意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种保温布料，布料的贴合度高，料面轻薄，手感柔软，具有较高的保温防潮、抗蠕变、耐高温、耐腐蚀等性能，还具有促进和改善血液循环、强化新陈代谢、提高免疫功能、消炎镇痛等保健功能，同时还可降低电磁辐射对人体的侵害。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
第一项，本发明提供一种兼具保温与防辐射功能的丙纶纤维和/或长丝，其包括：
中空的丙纶纤维和/或长丝本体；
位于所述本体中空空腔中的若干碳纤维和聚氨酯纤维；以及
填充在本体与若干碳纤维和聚氨酯纤维间的涤纶丝环绕层，
其中，所述涤纶丝环绕层与碳纤维和聚氨酯纤维以及丙纶纤维和/或长丝本体之间具有孔隙。
所述兼具保温与防辐射功能的丙纶纤维和/或长丝中，内置的所述若干碳纤维和聚氨酯纤维通过被涤纶丝环绕层与丙纶纤维和/或长丝本体与外界隔离，避免与油脂、空气、水分、氧化物等接触，碳纤维和聚氨酯纤维有利于增加丙纶纤维和/或长丝的轴向强度、模量以及耐磨性，碳纤维为丙纶纤维和/或长丝带来有益的抗蠕变性、耐高温性、耐腐蚀性和电磁屏蔽性，丙纶纤维和/或长丝本体与其内置的若干碳纤维和聚氨酯纤维的离散结构、涤纶丝环绕层与碳纤维和聚氨酯纤维以及丙纶纤维和/或长丝本体之间具有的孔隙结构可以大大增加所述丙纶纤维和/或长丝的保温性能，纤维和/或长丝和/或布料两侧的冷热对流被阻挡在上述离散结构与孔隙结构两侧，使得所述丙纶纤维和/或长丝具有非常优异的保温功能。
本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，这些其他组分赋予纤维和/或长丝和/或布料不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。
在本发明发明内容和优选实施例中，所述涤纶丝环绕层中以涤纶丝环绕层重量总计含有0.1～25‰的纳米级锆粉和0.1～25‰的纳米级钡粉。所述涤纶丝环绕层中含有的纳米级锆粉具有较为优异的化学稳定性、热稳定性以及与涤纶高结合度等优点，此外，还可以增加丙纶纤维和/或长丝的远红外线发射性能，由此衍生出由本发明的丙纶纤维和/或长丝制备得到的布料和/或衣物同样具备较强的远红外线发射性能，衣物发射出的远红外线与人体(人体是红外线发射体)发射的红外线产生共振，共振不仅可以活化人体内的水分子，还可激活生物大分子的活性，促进和改善血液循环，增强新陈代谢，提高人体免疫功能，增加组织的再生能力，具有消炎消肿与镇痛的作用，从而赋予了布料和/或衣物以保健功能。纳米级钡粉较大的钡原子序数可有效降低穿越所述丙纶纤维和/或长丝的电磁辐射的强度，可大大抑制电磁辐射同人体发生光电效应、康普顿效应和电子对效应的概率，从而保护人体免受辐射的损害。
在本发明发明内容和优选实施例中，所述纳米级锆粉的粒径是10～500nm。
在本发明发明内容和优选实施例中，所述纳米级锆粉可以是任何已知的含锆材料，可以是无机锆材，也可以是有机锆材，包括二氧化锆、四氧化锆、氯氧化锆、斜锆石、锆英石和硅酸锆的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合是：二氧化锆与四氧化锆，氯氧化锆与硅酸锆，斜锆石与硅酸锆，斜锆石、锆英石与硅酸锆，优选是锆英石或硅酸锆，更优选是硅酸锆。
在本发明发明内容和优选实施例中，所述纳米级钡粉是粒径是10～500nm。
在本发明发明内容和优选实施例中，所述纳米级钡粉可以是任何已知的含钡材料，可以是无机钡材，也可以是有机钡材，包括醋酸钡、钛酸钡、碳酸钡、过氧化钡、氯酸钡、氯化钡、硝酸钡、硫酸钡和重晶石的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合是：醋酸钡与钛酸钡的组合，氯酸钡与氯化钡的组合，硝酸钡与硫酸钡的组合，硫酸钡与重晶石的组合，硝酸钡、硫酸钡与重晶石的组合，过氧化钡、氯酸钡和重晶石的组合，优选是硫酸钡或重晶石，更优选是重晶石。
在本发明发明内容和优选实施例中，所述涤纶丝环绕层与碳纤维和聚氨酯纤维以及丙纶纤维和/或长丝本体之间的孔隙结构占据所述丙纶纤维和/或长丝本体中空空腔的至少10％，例如可以为10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％。
第二项，本发明还提供一种含有第一项所述兼具保温与防辐射功能的丙纶纤维和/或长丝的保温布料，其包括：
含有所述丙纶纤维和/或长丝的表层布料；
底层布料；以及
介于所述表层布料和底层布料间的聚合物多孔膜层。较为柔软细致的底层布料适合接触人体皮肤，表层布料中的兼具保温与防辐射功能的丙纶纤维和/或长丝可带来较为优异的保温性能、抗蠕变性、耐高温性、耐腐蚀性等，纳米级锆粉赋予了布料较强的远红外线发射性能，从而是布料具有促进和改善血液循环、强化新陈代谢、提高免疫功能、消炎镇痛等保健功能，纳米级钡粉择可使人体免受辐射的损害；介于所述表层布料和底层布料间的聚合物多孔膜层保持布料透气性的同时不影响布料表面的平整度，而且其较为细小的孔隙可为布料带来较高效率的隔热防热功能，使得所述保温布料冬暖夏凉，且可适合多种特种使用场景，大大拓宽了布料的应用领域。
在本发明发明内容和优选实施例中，所述表层布料的经纱和/或纬纱由所述兼具保温与防辐射功能的丙纶纤维和/或长丝构成。
在本发明发明内容和优选实施例中，所述聚合物多孔膜层的材料选自聚碳酸酯、聚硅氧烷、聚丙烯晴、氟纤维、聚氨酯、醋酸纤维素、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚萘二甲酸并二醇酯和聚苯醚的任意一种以及至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合是：聚碳酸酯与聚氨酯的组合，聚对苯二甲酸丙二醇酯与聚萘二甲酸并二醇酯的组合，聚硅氧烷与聚丙烯晴的组合，酸纤维素、聚对苯二甲酸丙二醇酯与聚萘二甲酸并二醇酯的组合，优选是聚碳酸酯。
在本发明发明内容和优选实施例中，所述聚合物多孔膜层的孔径为150～400nm，可以但不局限于150nm、175nm、200nm、225nm、250nm、275nm、300nm、325nm、350nm、375nm、400nm。
在本发明发明内容和优选实施例中，所述底层布料选自棉布、丝绸、麻布、羊毛和化纤中的任意一种以及至少两种的混纺布料，优选棉布。
第三项，本发明提供第二项所述保温布料的制备方法，具体包括：
1)获取含有第一项所述丙纶纤维和/或长丝的表层布料；
2)获取底层布料；
3)将聚合物、有机溶剂混合，得到聚合物分散液，将所述聚合物分散液涂覆于步骤1)获取的表层布料上并固化，除去溶剂得带有聚合物多孔膜的表层布料；
4)通过贴合机将底层布料贴合至表层布料带有聚合物多孔膜的一侧即得。
保温布料的制备方法简单，表层布料、聚合物多孔膜、底层布料的贴合度高，制备速度快，且料面轻薄，手感柔软，悬垂性能良好，保温面料不仅具有较高的保温防潮、抗蠕变、耐高温、耐腐蚀等性能，还具有促进和改善血液循环、强化新陈代谢、提高免疫功能、消炎镇痛等保健功能，同时还可使人体免受电磁辐射的损害，可使保温面料适合多种特种使用场景，大大拓宽了布料的应用领域。
本发明的有益效果为：
1)本发明的丙纶纤维和/或长丝中，内置的若干碳纤维和聚氨酯纤维通过被涤纶丝环绕层与丙纶纤维和/或长丝本体与外界隔离，避免与油脂、空气、水分、氧化物等接触；
2)丙纶纤维和/或长丝本体与其内置的碳纤维和聚氨酯纤维的离散结构、涤纶丝环绕层与碳纤维和聚氨酯纤维以及丙纶纤维和/或长丝本体之间具有的孔隙结构可以大大增加所述丙纶纤维和/或长丝的保温性能，纤维和/或长丝和/或布料两侧的冷热对流被阻挡在上述离散结构与孔隙结构两侧，使得所述丙纶纤维和/或长丝具有非常优异的保温功能；
3)纳米级钡粉较大的钡原子序数可有效降低穿越所述丙纶纤维和/或长丝的电磁辐射的强度，可大大抑制电磁辐射同人体发生光电效应、康普顿效应和电子对效应的概率，从而保护人体免受辐射的损害。
4)保温布料的制备方法简单，表层布料、聚合物多孔膜、底层布料的贴合度高，制备速度快，且料面轻薄，手感柔软，悬垂性能良好，保温布料不仅具有较高的保温防潮、抗蠕变、耐高温、耐腐蚀等性能，还具有促进和改善血液循环、强化新陈代谢、提高免疫功能、消炎镇痛等保健功能，同时还可使人体免受电磁辐射的损害，可使保温布料适合多种特种使用场景，大大拓宽了布料的应用领域。
本发明采用了上述技术方案提供一种保温布料，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。
附图说明
图1为本发明的丙纶纤维和/或长丝的结构示意图；
图2为本发明的实施例和对比实施例各布料对电磁辐射的屏蔽效能示意图。
附图标记：图1中，1、丙纶纤维和/或长丝本体；2、碳纤维；3、聚氨酯纤维；4、孔隙。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步详细描述：
实施例1：
本实施例提供一种含有保温布料，其包括：
含有兼具保温与防辐射功能的丙纶纤维和/或长丝的表层布料；
材质为羊毛的底层布料；以及
介于所述表层布料和底层布料间的聚合物多孔膜层，所述聚合物多孔膜层材料是聚对苯二甲酸丙二醇酯，聚合物多孔膜层的孔径是200nm。较为柔软细致的底层布料适合接触人体皮肤，表层布料中的兼具保温与防辐射功能的丙纶纤维和/或长丝可带来较为优异的保温性能、抗蠕变性、耐高温性、耐腐蚀性等，纳米级锆粉赋予了布料较强的远红外线发射性能，从而是布料具有促进和改善血液循环、强化新陈代谢、提高免疫功能、消炎镇痛等保健功能，纳米级钡粉择可使人体免受辐射的损害；介于所述表层布料和底层布料间的聚合物多孔膜层保持布料透气性的同时不影响布料表面的平整度，而且其较为细小的孔隙可为布料带来较高效率的隔热防热功能，使得所述保温布料冬暖夏凉，且可适合多种特种使用场景，大大拓宽了布料的应用领域。
上述保温布料的制备方法，具体包括：
1)获取含有所述丙纶纤维和/或长丝的表层布料；
2)获取底层布料；
3)将聚合物、有机溶剂混合，得到聚合物分散液，将所述聚合物分散液涂覆于步骤1)获取的表层布料上并固化，除去溶剂得带有聚合物多孔膜的表层布料；
4)通过贴合机将底层布料贴合至表层布料带有聚合物多孔膜的一侧即得。
上述兼具保温与防辐射功能的丙纶纤维和/或长丝如图1所示，其包括：
中空的丙纶纤维和/或长丝本体；
位于所述本体中空空腔中的若干碳纤维和聚氨酯纤维；以及
填充在本体与若干碳纤维和聚氨酯纤维间的涤纶丝环绕层，
其中，所述涤纶丝环绕层与碳纤维和聚氨酯纤维以及丙纶纤维和/或长丝本体之间具有孔隙，所述孔隙结构占据丙纶纤维和/或长丝本体中空空腔的10％。
其中，所述涤纶丝环绕层中以涤纶丝环绕层重量总计含有1‰的纳米级锆粉和1‰的纳米级钡粉，所述纳米级锆粉和纳米级钡粉的粒径均是200nm，所述纳米级锆粉是斜锆石，所述纳米级钡粉是重晶石。
所述兼具保温与防辐射功能的丙纶纤维和/或长丝中，内置的所述若干碳纤维和聚氨酯纤维通过被涤纶丝环绕层与丙纶纤维和/或长丝本体与外界隔离，避免与油脂、空气、水分、氧化物等接触，碳纤维和聚氨酯纤维有利于增加丙纶纤维和/或长丝的轴向强度、模量以及耐磨性，碳纤维为丙纶纤维和/或长丝带来有益的抗蠕变性、耐高温性、耐腐蚀性和电磁屏蔽性，丙纶纤维和/或长丝本体与其内置的若干碳纤维和聚氨酯纤维的离散结构、涤纶丝环绕层与碳纤维和聚氨酯纤维以及丙纶纤维和/或长丝本体之间具有的孔隙结构可以大大增加所述丙纶纤维和/或长丝的保温性能，纤维和/或长丝和/或布料两侧的冷热对流被阻挡在上述离散结构与孔隙结构两侧，使得所述丙纶纤维和/或长丝具有非常优异的保温功能。
实施例2：
本实施例提供一种兼具保温与防辐射功能的丙纶纤维和/或长丝，其包括：
中空的丙纶纤维和/或长丝本体；
位于所述本体中空空腔中的若干碳纤维和聚氨酯纤维；以及
填充在本体与若干碳纤维和聚氨酯纤维间的涤纶丝环绕层，
其中，所述涤纶丝环绕层与碳纤维和聚氨酯纤维以及丙纶纤维和/或长丝本体之间具有孔隙。
所述兼具保温与防辐射功能的丙纶纤维和/或长丝中，内置的所述若干碳纤维和聚氨酯纤维通过被涤纶丝环绕层与丙纶纤维和/或长丝本体与外界隔离，避免与油脂、空气、水分、氧化物等接触，碳纤维和聚氨酯纤维有利于增加丙纶纤维和/或长丝的轴向强度、模量以及耐磨性，碳纤维为丙纶纤维和/或长丝带来有益的抗蠕变性、耐高温性、耐腐蚀性和电磁屏蔽性，丙纶纤维和/或长丝本体与其内置的若干碳纤维和聚氨酯纤维的离散结构、涤纶丝环绕层与碳纤维和聚氨酯纤维以及丙纶纤维和/或长丝本体之间具有的孔隙结构可以大大增加所述丙纶纤维和/或长丝的保温性能，纤维和/或长丝和/或布料两侧的冷热对流被阻挡在上述离散结构与孔隙结构两侧，使得所述丙纶纤维和/或长丝具有非常优异的保温功能。
所述涤纶丝环绕层中以涤纶丝环绕层重量总计含有25‰的纳米级锆粉和25‰的纳米级钡粉。所述涤纶丝环绕层中含有的纳米级锆粉具有较为优异的化学稳定性、热稳定性以及与涤纶高结合度等优点，此外，还可以增加丙纶纤维和/或长丝的远红外线发射性能，由此衍生出由本发明的丙纶纤维和/或长丝制备得到的布料和/或衣物同样具备较强的远红外线发射性能，衣物发射出的远红外线与人体(人体是红外线发射体)发射的红外线产生共振，共振不仅可以活化人体内的水分子，还可激活生物大分子的活性，促进和改善血液循环，增强新陈代谢，提高人体免疫功能，增加组织的再生能力，具有消炎消肿与镇痛的作用，从而赋予了布料和/或衣物以保健功能。纳米级钡粉较大的钡原子序数可有效降低穿越所述丙纶纤维和/或长丝的电磁辐射的强度，可大大抑制电磁辐射同人体发生光电效应、康普顿效应和电子对效应的概率，从而保护人体免受辐射的损害。
所述纳米级锆粉的粒径是150nm。
所述纳米级锆粉是硅酸锆。
所述纳米级钡粉是粒径是150nm。
所述纳米级钡粉是重晶石。
所述涤纶丝环绕层与碳纤维和聚氨酯纤维以及丙纶纤维和/或长丝本体之间的孔隙结构占据所述丙纶纤维和/或长丝本体中空空腔的20％。
本实施例还提供一种含有上述兼具保温与防辐射功能的丙纶纤维和/或长丝的保温布料，其包括：
含有所述丙纶纤维和/或长丝的表层布料；
底层布料；以及
介于所述表层布料和底层布料间的聚合物多孔膜层。较为柔软细致的底层布料适合接触人体皮肤，表层布料中的兼具保温与防辐射功能的丙纶纤维和/或长丝可带来较为优异的保温性能、抗蠕变性、耐高温性、耐腐蚀性等，纳米级锆粉赋予了布料较强的远红外线发射性能，从而是布料具有促进和改善血液循环、强化新陈代谢、提高免疫功能、消炎镇痛等保健功能，纳米级钡粉择可使人体免受辐射的损害；介于所述表层布料和底层布料间的聚合物多孔膜层保持布料透气性的同时不影响布料表面的平整度，而且其较为细小的孔隙可为布料带来较高效率的隔热防热功能，使得所述保温布料冬暖夏凉，且可适合多种特种使用场景，大大拓宽了布料的应用领域。
所述表层布料的经纱和纬纱由所述兼具保温与防辐射功能的丙纶纤维和/或长丝构成。
所述聚合物多孔膜层的材料是聚碳酸酯。
所述聚合物多孔膜层的孔径为300nm。
所述底层布料是棉布。
本实施例提供上述保温布料的制备方法，具体包括：
1)获取含有第一项所述丙纶纤维和/或长丝的表层布料；
2)获取底层布料；
3)将聚合物、有机溶剂混合，得到聚合物分散液，将所述聚合物分散液涂覆于步骤1)获取的表层布料上并固化，除去溶剂得带有聚合物多孔膜的表层布料；
4)通过贴合机将底层布料贴合至表层布料带有聚合物多孔膜的一侧即得。
保温布料的制备方法简单，表层布料、聚合物多孔膜、底层布料的贴合度高，制备速度快，且料面轻薄，手感柔软，悬垂性能良好，保温面料不仅具有较高的保温防潮、抗蠕变、耐高温、耐腐蚀等性能，还具有促进和改善血液循环、强化新陈代谢、提高免疫功能、消炎镇痛等保健功能，同时还可使人体免受电磁辐射的损害，可使保温面料适合多种特种使用场景，大大拓宽了布料的应用领域。
对比实施例V3：
对比实施例V3与实施例2基本相同，不同之处在于对比实施例V3中，所述丙纶纤维和/或长丝本体的中空空腔中不含任何纤维组织。
对比实施例V4：
对比实施例V4与实施例2基本相同，不同之处在于对比实施例V4中，所述涤纶丝环绕层与碳纤维和聚氨酯纤维以及丙纶纤维和/或长丝本体之间填充密实，不具有孔隙结构。
对比实施例V5：
对比实施例V5与实施例2基本相同，不同之处在于对比实施例V5中，所述涤纶丝环绕层中以涤纶丝环绕层重量总计仅含有25‰的纳米级锆粉。
对比实施例V6：
对比实施例V6与实施例2基本相同，不同之处在于对比实施例V6中，所述涤纶丝环绕层中以涤纶丝环绕层重量总计仅含有25‰的纳米级钡粉。
对比实施例V7：
对比实施例V7与实施例2基本相同，不同之处在于对比实施例V7中，所述涤纶丝环绕层中以涤纶丝环绕层中不含有纳米级锆粉以及纳米级钡粉。
测试例：
A、通过将实施例1～2以及对比实施例V3～V7中的布料覆盖在开口的玻璃瓶(玻璃瓶内装有干燥剂)内，计算单位面积单位时间内干燥剂质量的增加量来评定其透气性，测试结果如表1所示；
B、保温功能通过热台实验来评定，将实施例1～2以及对比实施例V3～V7中的布料放在一定温度的热台上，布料内侧接触热台，测试热台表面与布料上表面温度差ΔT，布料上表面温度低于热台温度，温差越大证明布料的保温性能越好，测试结果如表1所示；
C、采用法向全辐射发射率校准系统测试布料的远红外线发射性能，测试结果如表1所示；
D、采用法兰同轴测试法将实施例1～2以及对比实施例V3～V7中的布料夹持在DR-913型织物电磁防辐射性能测试仪的夹具口，试样规格为直径15cm的圆形，测试范围500KHz～1.5GHZ，试验温度20℃，相对湿度57％，电磁屏蔽效率SE表征了布料对某一频率电磁波的削弱程度，该值随着电磁波频率的变化而变化，其测试结果如图2所示。
表1实施例1～2以及对比实施例V3～V7中布料的理化性质
由表1可知，无论在透气性还是保温性能方面，本发明的优选实施例1～2均明显优于对比实施例V3～V7，说明本发明的保温布料具有较为优异的保温性能与透气性能，同时优选实施例1～2中的布料也具备较强的远红外线发射性能，从而赋予了保温布料以保健功能，此外，由图2可知，本发明的优选实施例1～2中的保温布料对200KHz～1.5GHZ的电磁辐射具有较强的屏蔽作用，可有效减少上述频段的电磁辐射对人体的损害。
上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
