一种导湿快干的吸湿发热纤维海绵材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种导湿快干的吸湿发热纤维海绵材料及其制备方法，所述的吸湿发热纤维海绵材料由三层组成，具有梯度孔径结构，底层为具有大孔径的半亲水纤维海绵材料，中层为具有中等大小孔径结构的吸湿发热纤维海绵材料，上层为具有小孔径结构的亲水纤维海绵材料，且上层具有局部闭孔结构，可进一步降低上层纤维海绵内部孔径，避免吸湿发热纤维层产生的热量散失。通过将不同密度的纤维分散液在同一模具内依次冷冻成型，并辐射交联，随后干燥得到纤维海绵材料。本发明专利技术制得的导湿快干的纤维海绵材料具有优异的压缩回弹性能和保暖性能，压缩回弹率大于95％，克罗值可达2～4clo。

【技术实现步骤摘要】
一种导湿快干的吸湿发热纤维海绵材料及其制备方法
本专利技术属于服装保暖材料
，涉及一种导湿快干的吸湿发热纤维海绵材料及其制备方法。
技术介绍
服装保暖材料根据保暖方式的不同分为消极保暖材料和积极保暖材料。其中消极保暖材料包括天然纤维保暖絮片和合成纤维保暖絮片，这些材料都具有蓬松的立体结构和多孔结构，可以存储较多的静止空气，防止热量的流失和隔绝与外界冷空气的对流。吸湿发热保暖材料作为积极保暖材料中的一种，其所含的纤维具有强吸水基团，纤维通过吸收水分可产生大量的热，从而达到主动发热供暖的效果。但是为实现高效保暖，消极保暖材料多是通过增加厚度和重量的方式，从而带来厚重、穿着者行动不便的问题。有研究者通过将具有吸湿发热改性的烯腈纤维层的复合纤维层与具有蓄能保温纤维层的复合纤维层叠加复合一种具有吸湿发热蓄温保暖的填充絮片。另有研究者开发了一种具有储热发热功能的纤维面料，由超细摇粒绒内吸热层、涂有吸湿发热剂的羊毛纤维吸湿层、中空纤维储热层和棉纤维外表层四部分组成。上述材料虽然可实现吸湿发热效果，但是由于材料本身特性及结构的限制，其透湿快干性能差，且绒类材料的弹性不足，易使穿着者产生穿着不适感，同时吸湿发热纤维层外层纤维多为普通纤维层，其孔径较大，易造成吸湿发热产生的热量损失，无法起到高效保暖的作用。因此，需要开发一种可以有效阻止热量散失的导湿快干吸湿发热纤维海绵材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种导湿快干的吸湿发热纤维海绵材料及其制备方法。>为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种导湿快干的吸湿发热纤维海绵材料，所述导湿快干的吸湿发热纤维海绵材料由三层组成，具有梯度孔径结构，底层为具有大孔径的半亲水纤维海绵材料，中层为具有中等大小孔径的吸湿发热纤维海绵材料，上层为具有小孔径的亲水纤维海绵材料，且上层具有局部闭孔结构，可避免吸湿发热纤维层产生的热量散失；所述大孔径为100～500μm，中等大小孔径为10～100μm，小孔径为1～10μm；所述导湿快干的吸湿发热纤维海绵材料具有优异的压缩回弹性能和保暖性能，压缩回弹率大于95％，克罗值为2～4clo。作为优选的技术方案：如上所述的导湿快干的吸湿发热纤维海绵材料，所述半亲水纤维、吸湿发热纤维或亲水纤维的平均直径为10nm～50μm，半亲水纤维、吸湿发热纤维或亲水纤维的平均长径比为20～50000；其中，直径为半亲水纤维＞吸湿发热纤维＞亲水纤维。本专利技术还提供制备如上所述的导湿快干的吸湿发热纤维海绵材料的方法，分别将所述半亲水纤维、吸湿发热纤维和亲水纤维通过纤维分散液在同一模具内冷冻成型以及通过纤维间的辐射交联形成相互连接的块状体，之后进行加热干燥处理制得导湿快干的吸湿发热纤维海绵材料，其中，纤维间的辐射交联赋予海绵材料良好的力学性能。作为优选的技术方案：如上所述的方法，具体制备步骤为：第一步：将半亲水纤维分散在对其不溶的溶剂内，获得低密度均质纤维分散液；将吸湿发热纤维分散在对其不溶的溶剂内，获得中密度均质纤维分散液；将亲水纤维分散在对其不溶的溶剂内，获得高密度均质纤维分散液，同时在高密度均质纤维分散液中加入极稀浓度高分子聚合物溶液；第二步：首先将第一步制备的低密度均质纤维分散液注入预模型中进行冷冻成型处理，获得低密度均质纤维分散液冷冻块；再将第一步制备的中密度均质纤维分散液直接倒在低密度均质纤维分散液冷冻块上，进行冷冻成型处理，获得二层梯度密度纤维分散液冷冻块；最后将第一步制备的高密度均质纤维分散液倒在二层梯度密度纤维分散液冷冻块上，进行冷冻成型处理，获得三层梯度密度的纤维分散液冷冻块；第三步：对第二步中得到的三层梯度密度的纤维分散液冷冻块进行低温辐射交联处理，得到交联后梯度密度的纤维分散液冷冻块；第四步：对第三步中得到的交联后梯度密度的纤维分散液冷冻块进行常压(一个标准大气压)加热干燥处理，去除溶剂后得到具有梯度孔径和局部闭孔结构(主要是指纤维海绵最上层具有局部闭孔结构)的吸湿发热纤维海绵材料。经过上述前两步的工序后，三层冷冻块已经成为一体，形成一块具有不同层密度的纤维冷冻体。例如，将中密度纤维分散液直接倒在低密度纤维分散液冷冻块上，冷冻块表面会微溶，随后与中密度纤维分散液一同被冷冻成型，两层成为一个块状体。第三步中通过低温辐射交联处理使整个冷冻块的纤维内的高分子链间发生交联，交联后纤维间相互粘结，再经过常压干燥处理(加热)得到纤维海绵块状体。在冷冻过程中，极稀浓度高分子聚合物溶液中的溶剂形成冰晶，高分子链被冰晶排挤聚集，搭接在均质纤维分散液内的纤维框架上，经交联处理后常压干燥形成高分子聚合物薄膜。这一过程的实现需要聚合物分子链与纤维框架间具有尺寸适配性，因此高分子薄膜通常在纤维间距较小的纤维交叉点附近形成，将纤维相互搭接形成网孔的部分封闭，形成局部闭孔结构，从而降低纤维框架的孔径，减少空气流动，有利于储存大量静止空气，避免吸湿发热纤维层产生的热量耗散。如上所述的方法，第一步中半亲水纤维分散液的质量分数为0.1～10wt％，吸湿发热纤维分散液的质量分数为15～30wt％，亲水纤维分散液的质量分数为35～50wt％；所述的半亲水纤维为吸水率为0.1～6％的纤维，如聚乙烯醇缩丁醛纤维、聚丙交酯纤维、聚乳酸乙醇酸纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、聚氨酯纤维、聚对苯二甲酸乙二酯纤维、聚对苯二甲酸丁二酯纤维、聚对苯二甲酸丙二酯纤维、聚丙烯纤维和聚酰胺纤维中的一种以上；所述亲水纤维为吸水率为8～15％的纤维，如棉纤维、蚕丝纤维和粘胶纤维中的一种以上；所述的溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、叔丁醇和丙酮中的一种以上。如上所述的方法，所述极稀浓度是指高分子聚合物的浓度小于2wt％；所述高分子聚合物为水性聚氨酯、软性聚丙烯酸酯、热塑性聚氨酯、聚四氟乙烯或热塑性聚酯。如上所述的方法，所述的冷冻成型处理温度是-196～-30℃，处理时间是1～5h。如上所述的方法，所述的辐射交联辐射量为10～200kGy，辐射时间为1～60s，辐射环境温度为-196～-30℃，辐照方式为平面静止辐照、环绕式移动辐照或360°圆圈式移动辐照。如上所述的方法，所述加热干燥温度为100～200℃，干燥时间为2～4h。有益效果：本专利技术的一种导湿快干的吸湿发热纤维海绵材料的制备方法，简单易行，低廉；制得的纤维海绵材料具有梯度孔径结构，由三层组成，底层为具有大孔径的纤维海绵材料，其孔径大小为100～500μm，中层为具有中等大小孔径结构的吸湿发热纤维海绵材料，其孔径大小为10～100μm，上层为具有小孔径结构的纤维海绵材料，其孔径大小为1～10μm；同时，纤维海绵的上层具有局部闭孔结构，内部储存大量静止空气，可避免吸湿发热纤维层产生的热量散失，纤维絮片具有优异的压缩回弹性能和保暖性能，压缩回弹率达95％以上，克罗值可达2～4clo。具体实施方式下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。应理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导湿快干的吸湿发热纤维海绵材料，其特征是：所述导湿快干的吸湿发热纤维海绵材料由三层组成，具有梯度孔径结构，底层为具有大孔径的半亲水纤维海绵材料，中层为具有中等大小孔径的吸湿发热纤维海绵材料，上层为具有小孔径的亲水纤维海绵材料，且上层具有局部闭孔结构；/n所述大孔径为100～500μm，中等大小孔径为10～100μm，小孔径为1～10μm；/n所述导湿快干的吸湿发热纤维海绵材料的压缩回弹率大于95％，克罗值为2～4clo。/n

【技术特征摘要】
1.一种导湿快干的吸湿发热纤维海绵材料，其特征是：所述导湿快干的吸湿发热纤维海绵材料由三层组成，具有梯度孔径结构，底层为具有大孔径的半亲水纤维海绵材料，中层为具有中等大小孔径的吸湿发热纤维海绵材料，上层为具有小孔径的亲水纤维海绵材料，且上层具有局部闭孔结构；
所述大孔径为100～500μm，中等大小孔径为10～100μm，小孔径为1～10μm；
所述导湿快干的吸湿发热纤维海绵材料的压缩回弹率大于95％，克罗值为2～4clo。


2.根据权利要求1所述的导湿快干的吸湿发热纤维海绵材料，其特征在于，所述半亲水纤维、吸湿发热纤维或亲水纤维的平均直径为10nm～50μm，半亲水纤维、吸湿发热纤维或亲水纤维的平均长径比为20～50000；其中，直径为半亲水纤维＞吸湿发热纤维＞亲水纤维。


3.制备如权利要求1或2所述的导湿快干的吸湿发热纤维海绵材料的方法，其特征是：分别将所述半亲水纤维、吸湿发热纤维和亲水纤维通过纤维分散液在同一模具内冷冻成型以及通过纤维间的辐射交联形成相互连接的块状体，之后进行加热干燥处理制得导湿快干的吸湿发热纤维海绵材料。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，制备步骤为：
第一步：将半亲水纤维分散在对其不溶的溶剂内，获得低密度均质纤维分散液；将吸湿发热纤维分散在对其不溶的溶剂内，获得中密度均质纤维分散液；将亲水纤维分散在对其不溶的溶剂内，获得高密度均质纤维分散液，同时在高密度均质纤维分散液中加入极稀浓度高分子聚合物溶液；
第二步：首先将第一步制备的低密度均质纤维分散液注入预模型中进行冷冻成型处理，获得低密度均质纤维分散液冷冻块；再将第一步制备的中密度均质纤维分散液直接倒在低密度均质纤维分散液...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁彬，吴红炎，王赛，斯阳，印霞，刘一涛，俞建勇，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31