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具有湿热调控功能的织物及其制备方法和应用技术

技术编号:41201832 阅读:2 留言:0更新日期:2024-05-07 22:28
本申请属于材料技术领域,尤其涉及一种具有湿热调控功能的织物及其制备方法和应用。包括步骤:将聚合物模板溶液在洁净后的织物基材一表面进行图案化处理,使聚合物在所述织物基材一表面形成固化图案,得到图案化基材;采用包括金属纳米颗粒和粘合剂的金属纳米材料混合溶液对图案化基材进行浸渍处理,固化处理使金属纳米材料负载到所述图案化基材表面,得到复合基材;去除固化图案,得到同时具有动辐射冷却能力和单向液体传递功能且透气性好的具有湿热调控功能的织物。实现对人体热与湿舒适的同时调控,人体所产生的汗液可以通过蒸发移除,又可以直接传递出织物表面,且对阳光的高反射率与自身热量的高发射率使得人体表面温度进一步降低。

【技术实现步骤摘要】

本申请属于材料,尤其涉及一种具有湿热调控功能的织物及其制备方法和应用


技术介绍

1、湿热舒适性是服装织物最主要的性能要求之一,对人们的生活、健康和工作有着重要影响。目前全球气候异常加剧,国内外很多地区处于极端高温。在高温、高湿情况下,湿热管理服装织物对广大市民和包括医护人员和建筑工人在内的多种工作者具有重要的意义,特别是高效导汗功能织物将有效减少汗液聚集,维持透气凉爽,降低中暑和热射病带来的健康风险。近年来,空调是现代人类生活中不可或缺的一部分,但其在炎热地区的能源消耗占据了全部能源消耗的20%至30%。为了降低空调能耗并能够保持个人舒适,开发一种有效的被动式个人降温纺织品引起了广泛关注。被动式制冷服装被认为是利用可持续能源实现人体热舒适的解决方案之一。基于被动冷却的服装包括液体冷却服装、相变材料服装、蒸发冷却服装,但是过高的温度、出汗和工作时间都会导致这些被动冷却服装的冷却效果降低。

2、依靠将外界辐射热的反射与将人体所产生的热量向外界发射是实现人体被动降温的重要方法。人体所产生的热量与宇宙大气窗口处于同一波长范围内,因此,被动降温服装在中红外波段(8-13μm)范围内应具有更高的发射率或透射率,有效的帮助人体热量向太空中辐射;而在紫外线、可见光与近红外(0.15-4μm)的波长范围内应具有较高的反射率,以减少阳光的热量被服装吸收。然而,在以往的辐射冷却工作中,出汗的影响一直被忽视,必须注意的是,出汗不仅会降低衣服的透气性和水气透过性,增加衣服的粘附力,而且会对表面的反射率产生很大影响,当人体汗液接触高反射率和高发射率的织物表面时,冷却效果会大大降低,因此在开发被动辐射冷却的织物时应考虑液体对性能的影响。


技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种具有湿热调控功能的织物及其制备方法和应用,旨在一定程度上解决现有织物难以同时实现被动排汗与辐射冷却的问题。

2、为实现上述申请目的,本申请采用的技术方案如下:

3、第一方面,本申请提供一种具有湿热调控功能的织物的制备方法,包括以下步骤:

4、制备聚合物模板溶液;

5、将所述聚合物模板溶液在洁净后的织物基材一表面进行图案化处理,使聚合物在所述织物基材一表面形成固化图案,得到图案化基材;

6、制备包括金属纳米颗粒、粘合剂和有机溶剂的金属纳米材料混合溶液;

7、采用所述金属纳米材料混合溶液对所述图案化基材进行浸渍处理,固化处理使金属纳米材料负载到所述图案化基材表面,得到复合基材;

8、去除所述复合基材中固化图案,得到具有湿热调控功能的织物。

9、第二方面,本申请提供一种上述方法制备的具有湿热调控功能的织物,所述具有湿热调控功能的织物包括织物基材和负载在所述织物基材表面的金属纳米材料,所述金属纳米材料在所述织物基材的一表面形成图案化负载,在所述织物基材的另一表面形成全负载,所述金属纳米材料包括金属纳米颗粒和粘合剂。

10、第三方面,本申请提供一种服饰,所述服饰中包含有上述方法制备的具有湿热调控功能的织物或者上述的具有湿热调控功能的织物。

11、本申请第一方面提供的具有湿热调控功能的织物的制备方法,通过模板牺牲法,使金属纳米材料在织物基材一表面形成均匀负载,而在织物基材的另一表面形成图案化负载,在该表面负载有金属纳米材料的区域具有疏水性,构成疏水区域,而去除聚合物图案化模板后重新裸露的织物表面具有亲水性,形成亲水区域,该亲水区域形成单向液体传递区域。其中,疏水区域中负载的金属纳米材料既具有疏水性能,又具有高紫外光、可见光与近红外反射率及中红外发射率,可以实现对入射光的高米尔散射以提高反射率,使织物达到被动辐射冷却能力,依靠金属纳米材料实现对太阳光的反射及人体热量的向外传递。亲水区域表面未负载金属纳米材料具有亲水性,而与亲水区域相对的织物背面负载有金属纳米材料具有疏水性,因而构成局部单向液体传递,人体皮肤表面产生的汗液通过被动单向液体传递从皮肤侧传递至衣物的外表面,降低湿润状态下织物对皮肤的粘附力,在保证人体产生的汗液能够及时的排到织物表面的同时能够降低人体皮肤温度。通过被动辐射冷却能力和单向液体传递两种协同作用,得到同时具有被动排汗与辐射冷却的透气织物,实现人体动态热湿调控。

12、本申请第二方面提供的具有湿热调控功能的织物,金属纳米材料在所述织物基材的一表面形成图案化负载,在所述织物基材的另一表面形成全负载,其中,负载有金属纳米材料的区域具有疏水性,构成疏水区域,负载的金属纳米颗粒具有高紫外光、可见光与近红外反射率及中红外发射率,可以实现对入射光的高米尔散射以提高反射率,使织物达到被动辐射冷却能力,实现对太阳光的反射及人体热量的向外传递。而织物基材形成图案化负载的表面未负载金属纳米材料的区域具有亲水性,形成亲水区域,而与亲水区域相对的织物背面负载有金属纳米材料具有疏水性,因而构成局部单向液体传递,人体皮肤表面产生的汗液通过被动单向液体传递从皮肤侧传递至衣物的外表面,降低湿润状态下织物对皮肤的粘附力,在保证人体产生的汗液能够及时的排到织物表面的同时能够降低人体皮肤温度。

13、本申请第三方面提供的服饰,由于采用了上述具有湿热调控功能的织物,同时具有动辐射冷却能力和单向液体传递功能,且透气性好。从而使得服饰具有对人体热与湿舒适的同时调控能力,人体所产生的汗液可以通过蒸发移除,同时又可以直接传递出服饰表面,对阳光的高反射率与自身热量的高发射率使得人体表面温度进一步降低,实现人体动态热湿调控。

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【技术保护点】

1.一种具有湿热调控功能的织物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的具有湿热调控功能的织物的制备方法,其特征在于,所述聚合物模板溶液中模板材料包括聚乙烯醇、变性淀粉、聚丙烯酸类浆料、热塑性聚氨酯中的至少一种;

3.如权利要求2所述的具有湿热调控功能的织物的制备方法,其特征在于,所述图案化处理的步骤包括:采用所述聚合物模板溶液对所述织物基材一表面进行图案化印刷,干燥使聚合物模板材料在所述织物基材一表面固化形成图案;

4.如权利要求1~3任一项所述的具有湿热调控功能的织物的制备方法,其特征在于,所述金属纳米颗粒选自表面钝化处理的金属纳米颗粒;

5.如权利要求4所述的具有湿热调控功能的织物的制备方法,其特征在于,对所述金属纳米颗粒进行表面钝化处理的步骤包括:将所述金属纳米颗粒和长碳链化合物溶解在溶剂中进行混合处理,分离干燥得到所述表面钝化处理的金属纳米颗粒;

6.如权利要求5所述的具有湿热调控功能的织物的制备方法,其特征在于,所述长碳链化合物包括硬脂酸、十七氟癸基三甲氧基硅烷、全氟辛基三氯硅烷、甲基丙烯酸十二氟庚酯、硅烷偶联剂中的至少一种;

7.如权利要求1、5或6所述的具有湿热调控功能的织物的制备方法,其特征在于,所述浸渍处理的步骤包括:将所述图案化基材浸润到所述金属纳米材料混合溶液中1~3分钟后取出晾干,重复浸润3~10次;

8.一种如权利要求1~7任一项所述方法制备的具有湿热调控功能的织物,其特征在于,所述具有湿热调控功能的织物包括织物基材和负载在所述织物基材表面的金属纳米材料,所述金属纳米材料在所述织物基材的一表面形成图案化负载,在所述织物基材的另一表面形成全负载,所述金属纳米材料包括金属纳米颗粒和粘合剂。

9.如权利要求8所述的具有湿热调控功能的织物,其特征在于,所述图案化负载的形状包括规则或不规则的图形;

10.一种服饰,其特征在于,所述服饰中包含有如权利要求1~7任一项所述方法制备的具有湿热调控功能的织物或者如权利要求8~9任一项所述的具有湿热调控功能的织物。

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【技术特征摘要】

1.一种具有湿热调控功能的织物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的具有湿热调控功能的织物的制备方法,其特征在于,所述聚合物模板溶液中模板材料包括聚乙烯醇、变性淀粉、聚丙烯酸类浆料、热塑性聚氨酯中的至少一种;

3.如权利要求2所述的具有湿热调控功能的织物的制备方法,其特征在于,所述图案化处理的步骤包括:采用所述聚合物模板溶液对所述织物基材一表面进行图案化印刷,干燥使聚合物模板材料在所述织物基材一表面固化形成图案;

4.如权利要求1~3任一项所述的具有湿热调控功能的织物的制备方法,其特征在于,所述金属纳米颗粒选自表面钝化处理的金属纳米颗粒;

5.如权利要求4所述的具有湿热调控功能的织物的制备方法,其特征在于,对所述金属纳米颗粒进行表面钝化处理的步骤包括:将所述金属纳米颗粒和长碳链化合物溶解在溶剂中进行混合处理,分离干燥得到所述表面钝化处理的金属纳米颗粒;

6.如权利要求5所述的具有湿热调控功能的织物的制备方法,其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员:寿大华顾宇恒
申请(专利权)人:香港理工大学
类型:发明
国别省市:

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