一种生物基辐射降温织物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物基辐射降温织物及其制备方法，所述生物基辐射降温织物包括柔性基材及设置在所述柔性基材表面的丝素蛋白微球层，其中所述丝素蛋白微球层中丝素蛋白微球的粒径为0.2

【技术实现步骤摘要】
一种生物基辐射降温织物及其制备方法


[0001]本专利技术涉及功能织物加工制备
，具体涉及一种生物基辐射降温织物及其制备方法。

技术介绍

[0002]日间辐射降温技术是一种被动式降温方式，通过大气窗口(8
‑
13μm)范围内高发射率和强烈太阳光反射(0.3
‑
2.5μm)进行辐射换热，在无需任何能量输入的情况下实现低于空气温度的降温。
[0003]蚕丝是一种具有辐射降温性能的天然材料，纤维横截面上随机分布着高密度孔隙，这些孔隙的横截面尺寸与可见光和近红外波长相当，可强烈反射太阳光。同时，由于丝素蛋白化学键的多样性使得蚕丝纤维在中红外范围内达到88％的高发射率，可实现有效的辐射降温效果(Choi S H,Kim S W,Ku Z,et al.Anderson light localization in biological nanostructures of native silk.Nature communications,2018,9(1):452.)。Shi等人利用蚕丝纤维的光学特性，对蚕丝进行脱胶处理，用丝素蛋白溶液湿法纺丝制备了具有纳米结构的再生丝纤维，其太阳光反射率为73％，发射率为90％，表现出优异的辐射降温性能(Shi NN,Tsai C C,Carter M J,et al.Nanostructured fibers as a versatile photonic platform:radiative cooling and waveguiding through transverse Anderson localization.Light:Science&Applications,2018,7(1):37.)。Xiang等人通过静电纺丝素蛋白溶液，以获得具有纳米尺寸的丝素蛋白纤维膜，其纤维膜可达到96％和97％的太阳光反射率和红外发射率(Xiang B,Xu P,Chang Y,et al.Biodegradable radiative cooling membrane based on electrospun silk fibroin fiber.Polymers for Advanced Technologies,2023.)。然而上述具有辐射降温性能的再生丝纤维以及纳米纤维膜的力学性能差，极易断裂，因此限制了这类丝素蛋白基辐射降温材料在实际生活中的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决现有技术中丝素蛋白基日间辐射降温织物材料制备方法复杂、生产成本高且力学性能差等问题，提供了一种新型生物基辐射降温织物及其制备方法，通过在织物表面涂覆丝素蛋白微球层，利用丝素蛋白的高红外发射率以及特定粒径的丝素蛋白微球对太阳光的高反射率，使织物具有良好的辐射降温效果，同时还兼具高透气、透湿以及良好的力学性能。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种生物基辐射降温织物，所述生物基辐射降温织物包括柔性基材及设置在所述柔性基材表面的丝素蛋白微球层，其中，所述丝素蛋白微球层中丝素蛋白微球的粒径为0.2
‑
2μm。
[0007]本专利技术通过在织物表面制备丝素蛋白微球层，利用丝素蛋白化学键的多样性提高
织物在大气窗口(8
‑
13μm)范围内的高发射率，同时将丝素蛋白制成微球状，利用丝素蛋白微球作为反射层，并控制丝素蛋白微球的粒径，使其可对紫外、可见光以及近红外光进行反射，从而有效提高织物对太阳光的反射，使织物具有良好的辐射降温效果。另外，本专利技术制备的丝素蛋白微球层可通过氢键、范德华力等作用力直接吸附在织物表面，且由于丝素蛋白富含亲水基团，经丝素蛋白微球改性处理后的织物仍具有良好的透湿性以及透气性。
[0008]进一步地，所述柔性基材优选为亲水性较好织物，例如棉织物、毛织物、麻织物或蚕丝织物。选择亲水性好的织物作为柔性基材，更有利于提高柔性基材与丝素蛋白微球层的界面结合力。
[0009]进一步地，所述柔性基材的厚度优选为0.1
‑
1mm，例如0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm等，包括但不限于上述所列举的数值。
[0010]进一步地，所述丝素蛋白微球层的厚度为10
‑
50μm，例如10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm等。
[0011]进一步地，所述丝素蛋白微球层中包含粒径为0.4
‑
0.8μm的丝素蛋白微球，粒径在该范围内的丝素蛋白微球对太阳光的反射率最高。
[0012]在本专利技术一些优选的实施例中，所述柔性基材的厚度为0.217mm，所述丝素蛋白微球层的厚度为20μm左右。
[0013]本专利技术第二方面提供了一种第一方面所述的生物基辐射降温织物的制备方法，包括以下步骤：
[0014](1)将柔性基材进行预处理，去除柔性基材表面杂质；
[0015](2)将丝素蛋白溶液与乙醇混合，经冻融处理后得到丝素蛋白微球溶液；
[0016](3)将步骤(1)中预处理后的柔性基材浸渍于步骤(2)制备的丝素蛋白微球溶液中，浸渍后取出烘干，调控浸渍次数在柔性基材表面形成目标厚度的丝素蛋白微球层，得到所述生物基辐射降温织物。
[0017]本专利技术利用丝素蛋白自身自组装特性，通过简单的冻融法制备得到丝素蛋白微球，并通过调节乙醇的含量，来调控制备得到的丝素蛋白微球的粒径大小，然后利用简单浸渍的方法在柔性基材表面制备丝素蛋白微球层，为提高织物表面丝素蛋白微球的负载量，可通过多次浸渍的方法在织物表面制备得到目标厚度的丝素蛋白微球层。
[0018]进一步地，步骤(1)中，所述预处理具体为：将柔性基材置于非离子型去污剂溶液中，在40
‑
60℃下洗涤15min
‑
60min，然后取出柔性基材并干燥，得到预处理后的柔性基材；所述非离子型去污剂溶液中非离子型去污剂的浓度为1
‑
4g/L，所述柔性基材与非离子型去污剂溶液的浴比为1：30
‑
60。在柔性基材表面制备丝素蛋白微球层前，先对柔性基材表面进行去污处理，避免粘附在柔性基材表面的灰尘等影响丝素蛋白微球层与柔性基材表面的结合力。
[0019]进一步地，步骤(2)中，所述丝素蛋白溶液的制备方法为：将蚕丝置于碳酸钠水溶液中浸煮，浸煮后取出蚕丝并洗涤、烘干，再将烘干后的蚕丝溶解于溴化锂溶液中进行加热处理，将加热处理后得到的混合溶液进行水透析，得到丝素蛋白溶液。
[0020]进一步地，所述碳酸钠水溶液的浓度优选为0.2
‑
1wt％。
[0021]进一步地，所述浸煮的时间优选为0.5
‑
2h。
[0022]进一步地，将浸煮后取出的蚕丝用50
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物基辐射降温织物，其特征在于，所述生物基辐射降温织物包括柔性基材及设置在所述柔性基材表面的丝素蛋白微球层，其中，所述丝素蛋白微球层中丝素蛋白微球的粒径为0.2
‑
2μm。2.根据权利要求1所述的生物基辐射降温织物，其特征在于，所述柔性基材为棉织物、毛织物、麻织物或蚕丝织物。3.根据权利要求1所述的生物基辐射降温织物，其特征在于，所述柔性基材的厚度为0.1
‑
1mm；所述丝素蛋白微球层的厚度为10
‑
30μm。4.根据权利要求1所述的生物基辐射降温织物，其特征在于，所述丝素蛋白微球层中包含粒径为0.4
‑
0.8μm的丝素蛋白微球。5.一种权利要求1
‑
4任一项所述生物基辐射降温织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将柔性基材进行预处理，去除柔性基材表面杂质；(2)将丝素蛋白溶液与乙醇混合，经冻融处理后得到丝素蛋白微球溶液；(3)将步骤(1)中预处理后的柔性基材浸渍于步骤(2)制备的丝素蛋白微球溶液中，浸渍后取出烘干，调控浸渍次数在柔性基材表面形成目标厚度的丝素蛋白微球层，得到所述生物基辐射降温织物。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述预处理具体为：将柔性基材置于非离子型去污剂溶液中，在40
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：王雨婷，赵燕，张涛，张海艳，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：