【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能纤维领域，尤其是涉及一种共沉淀法合成纳米多孔稀土硅酸盐保温纤维及其制备方法。
技术介绍
1、随着社会经济的持续繁荣以及现代生活方式的演变，民众对户外休闲活动的兴趣与日俱增，这不仅反映了生活质量的提升，也彰显了对自然体验与健康追求的向往。随之而来的是消费者对功能性户外纺织品的期望显著提高，尤其是具备卓越保温隔热性能的产品，它们在满足保暖需求的同时，亦需兼顾舒适度与耐用性。
2、鉴于此，开发一种新型纤维面料，其不仅具备出色的保温效果，同时确保良好的拉伸强度与优异的隔热性能，已成为行业内的迫切需求。此类面料旨在为户外爱好者提供全方位的保护，使其在严寒或酷热环境中仍能保持身体舒适，进而提升户外活动的整体体验。然而，当前市场上的主流保温面料多依赖于表面涂层技术以实现保温功能。尽管这一方法在一定程度上达到了预期效果，但涂层处理往往导致面料质地偏重，且在长期使用过程中易受环境因素影响，如湿度、温度变化等，造成耐候性下降，影响穿着体验与使用寿命。
3、为克服上述局限，科研团队正致力于探索创新解决方案，其中，采用气凝胶氧化硅、玻璃微珠及热膨胀球等材料制备的保温纤维面料展现了巨大潜力。尽管这些材料理论上可提供优异的保温性能，但其颗粒尺寸较大，难以进行精细加工，进而影响纤维的拉伸强度，限制了它们在实际产品中的广泛应用。
4、针对这一挑战，深入研究与技术创新显得尤为关键。优化材料配方、改进加工工艺以及开发新型复合材料将是突破现有瓶颈的重要途径。通过精准控制材料粒径、增强纤维间结合力以及提高面料整体结
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术旨在提出一种共沉淀法合成纳米多孔稀土硅酸盐保温纤维及其制备方法，以解决现有技术中硅酸稀土制备过程复杂、成本高，保温纤维导热系数高、保温效果差、纤维拉伸强度低等缺陷。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种共沉淀法合成纳米多孔稀土硅酸盐保温纤维，由包括如下重量份数的组分经过熔融纺丝工艺制备得到：2-15份纳米级多孔稀土硅酸盐、85-98份高分子聚酯切片；其中，纳米级多孔稀土硅酸盐的化学式为(laacebycsmd)2si2o7@kh550，0＜a,b,c,d＜1，且a+b+c+d＝1。
4、进一步，所述纳米级多孔稀土硅酸盐由如下方法制备得到：
5、1)将2-10重量份稀土氯化盐均匀分散在2-10重量份去离子水中得到稀土氯化盐溶液；
6、2)将1-5重量份硅酸钠和0.1-3重量份表面活性剂依次完全溶解于50-70℃去离子水中得到硅酸钠溶液；
7、3)再将0.1-5重量份表面活性剂溶液倒入稀土氯化盐溶液中，然后再加入酸性溶液调整ph在2-4之间，最后边搅拌边逐滴滴加硅酸钠溶液；
8、4)将反应后体系经过抽滤、洗涤、烘干得到纳米级多孔稀土硅酸盐前驱体；
9、5)将纳米级多孔稀土硅酸盐前驱体分散于无水乙醇中，加入表面改性剂超声分散，最后抽滤、冷冻烘干得到纳米级多孔稀土硅酸盐。
10、进一步，步骤1)中，稀土氯化盐溶液的固含量为50-80％，温度为50-70℃；
11、步骤3)中，表面活性剂溶液倒入稀土氯化盐溶液中，保持温度50-70℃，搅拌60-90分钟；硅酸钠溶液滴加完成后反应3-5小时；
12、步骤4)中，烘干温度为60-80℃；
13、步骤5)中，超声分散30-60min，冷冻烘干的温度为-10℃至-50℃。
14、进一步，稀土氯化盐为氯化镧、氯化钇、氯化钐以及氯化亚铈的混合物。
15、进一步，表面活性剂为柠檬酸、柠檬酸钠、十二烷基硫酸钠、乙二胺四乙酸中的一种或者多种的混合物；
16、酸性溶液为盐酸、草酸、醋酸、柠檬酸中的一种或者多种的混合物，酸性溶液的ph值为1；
17、表面改性剂为kh550。
18、进一步，硅酸钠溶液滴加速度为10-20ml·min-1，硅酸钠溶液的浓度为5-15mol/l。
19、进一步，高分子聚酯切片为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰胺、聚乙烯、聚氨酯、聚乳酸中的一种或者多种。
20、本专利技术还提供了一种如上述所述的共沉淀法合成纳米多孔稀土硅酸盐保温纤维的制备方法，该方法包括如下步骤：
21、1)将纳米级多孔稀土硅酸盐、高分子聚酯切片混合均匀，之后在烘箱中烘干，得到含水量低于300ppm的功能性高分子聚酯切片；
22、2)将步骤1)中得到的功能性高分子聚酯切片投入双螺杆挤出机中，进行熔融挤出造粒，得到保温母粒；
23、3)将步骤2)中得到的保温母粒经过熔融纺丝工艺制备出圆形保温纤维。
24、进一步，步骤1)中，烘干温度为65-90℃，烘干时间为8-15h；
25、步骤2)中，熔融挤出的温度为150-350℃，挤出速度为100-300r/min。
26、本专利技术还提供了一种如上述所述的共沉淀法合成纳米多孔稀土硅酸盐保温纤维在户外用品、服装、家居和产业用纺织品上的应用。
27、相对于现有技术，本专利技术所述的共沉淀法合成纳米多孔稀土硅酸盐保温纤维及其制备方法具有以下优势：
28、(1)本专利技术所述的纳米级多孔稀土硅酸盐是利用共沉淀法合成，该方法通过对稀土氯化盐溶液浓度(固含量)、添加表面活性剂、反应体系ph值等反应条件进行调控，最终制备出纳米级多孔稀土硅酸盐，该制备方法过程简单、粒度可控、产量大且纯度高，可直接用于造粒纺丝。
29、2)本专利技术所述的纳米级多孔稀土硅酸盐不仅物理化学性质稳定、比表面积大、导热系数低，是一种优异的保温材料，而且此纳米级多孔稀土硅酸盐表面结构包含有机-无机连结剂，可以使其与高分子聚酯切片之间形成强有力结合，不易脱落，有利于更好地发挥保温效果。
30、3)本专利技术将纳米级多孔稀土硅酸盐与高分子聚酯切片共混后，经过熔融纺丝最终形成保温纤维，采用针织或者梭织等方式制成保温面料，最后测试面料导热系数、抗拉强度和保温率，该保温面料质地轻薄，导热系数低，抗拉伸强度大且保温率高，具有优异的隔热保暖效果。
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1.一种共沉淀法合成纳米多孔稀土硅酸盐保温纤维，其特征在于：由包括如下重量份数的组分经过熔融纺丝工艺制备得到：2-15份纳米级多孔稀土硅酸盐、85-98份高分子聚酯切片；其中，纳米级多孔稀土硅酸盐的化学式为(LaaCebYcSmd)2Si2O7@KH550，0＜a,b,c,d＜1，且a+b+c+d＝1。
2.根据权利要求1所述的共沉淀法合成纳米多孔稀土硅酸盐保温纤维，其特征在于：所述纳米级多孔稀土硅酸盐由如下方法制备得到：
3.根据权利要求2所述的共沉淀法合成纳米多孔稀土硅酸盐保温纤维，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的共沉淀法合成纳米多孔稀土硅酸盐保温纤维，其特征在于：稀土氯化盐为氯化镧、氯化钇、氯化钐以及氯化亚铈的混合物。
5.根据权利要求2所述的共沉淀法合成纳米多孔稀土硅酸盐保温纤维，其特征在于：表面活性剂为柠檬酸、柠檬酸钠、十二烷基硫酸钠、乙二胺四乙酸中的一种或者多种的混合物；
6.根据权利要求2所述的共沉淀法合成纳米多孔稀土硅酸盐保温纤维，其特征在于：硅酸钠溶液滴加速度为10-20mL·min-1，硅酸钠溶
7.根据权利要求1所述的共沉淀法合成纳米多孔稀土硅酸盐保温纤维，其特征在于：高分子聚酯切片为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰胺、聚乙烯、聚氨酯、聚乳酸中的一种或者多种。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的共沉淀法合成纳米多孔稀土硅酸盐保温纤维的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的共沉淀法合成纳米多孔稀土硅酸盐保温纤维的制备方法，其特征在于：步骤1)中，烘干温度为65-90℃，烘干时间为8-15h；
10.一种如权利要求1-7任一项所述的共沉淀法合成纳米多孔稀土硅酸盐保温纤维在户外用品、服装、家居和产业用纺织品上的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种共沉淀法合成纳米多孔稀土硅酸盐保温纤维，其特征在于：由包括如下重量份数的组分经过熔融纺丝工艺制备得到：2-15份纳米级多孔稀土硅酸盐、85-98份高分子聚酯切片；其中，纳米级多孔稀土硅酸盐的化学式为(laacebycsmd)2si2o7@kh550，0＜a,b,c,d＜1，且a+b+c+d＝1。
2.根据权利要求1所述的共沉淀法合成纳米多孔稀土硅酸盐保温纤维，其特征在于：所述纳米级多孔稀土硅酸盐由如下方法制备得到：
3.根据权利要求2所述的共沉淀法合成纳米多孔稀土硅酸盐保温纤维，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的共沉淀法合成纳米多孔稀土硅酸盐保温纤维，其特征在于：稀土氯化盐为氯化镧、氯化钇、氯化钐以及氯化亚铈的混合物。
5.根据权利要求2所述的共沉淀法合成纳米多孔稀土硅酸盐保温纤维，其特征在于：表面活性剂为柠檬酸、柠檬酸钠、十二烷基硫酸钠、乙二胺四乙酸中...
【专利技术属性】
技术研发人员：周华杰，时文婧，成颖，孟子征，盛嘉宣，阚丽欣，李璐，
申请(专利权)人：天津包钢稀土研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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