[發明專利]一種室外輻射熱管理微納米纖維膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202111489892.2
• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN114318678B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 康翼鴻;喻學鋒;何睿;黃湛;賈寶泉
• 申請（專利權）人: 武漢中科先進材料科技有限公司
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728;D01D5/00;D04H13/00;C23C14/20;C23C14/35;D01F6/22;D01F8/10;D01F1/10;D06M11/83;D06M11/56;D06M11/65;D01F6/10;D01F6/16;D06M101/26
• 代理公司: 武漢高得專利代理事務所(普通合伙) 42268
• 代理人: 姜璐

本發明公開了一種室外輻射熱管理微納米纖維膜，包括保溫層和散熱層，所述保溫層為沉積有金屬層的納米纖維膜，散熱層為摻有相變亞微米級球體和納米級球體的納米纖維膜，通過簡單的翻面，最終得到具有保溫、散熱功能的超薄熱輻射管理纖維膜，當保溫面朝外時，纖維膜處于保溫模式，當散熱面朝外時，纖維膜處于散熱模式。本發明不僅保溫/降溫效果好，且所用原料價廉易得，制備方法簡單，可應用于大面積保暖和降溫。

技術領域

本發明屬于新材料技術領域，涉及一種室外輻射熱管理微納米纖維膜及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著生活水平的不斷提高，人們對于服裝的冷熱舒適性和輕薄需求越來越高。室外熱管理主要是以調控室外人體與環境的熱交換方式實現對人體的熱管理，包括保溫和散熱，其中室外熱來源主要為太陽光的吸收，室外人體的散熱途徑有熱傳導、熱對流和熱輻射。傳統的室外熱管理材料主要依賴于熱傳導和對流方式實現，如低熱導率的厚款羽絨服、高對流的鼓風襯衣等，存在材料較厚，能耗高、效率低等缺陷，而通過熱輻射調節的較少。

據了解，在300K溫度下，人體一般輻射率＞0.85，對應的凈輻射散熱功率達150W/m²，占據65%的散熱量。且由于大氣窗口的存在，輻射散熱是室外人體散熱的重要途徑。

傳統的輻射熱管理面料僅具備保溫或者散熱其中的一個功能，難以適應由于室外溫度受太陽光照、大氣窗口、風速等各方面因素影響所發生的巨大變化，因此，對于室外個人防護的需求不僅僅停留在單一功能的個人熱管理材料，對于單一織物實現多功能個人熱管理的需求日益增長。

發明內容

本發明針對本專利針對傳統織物保溫/散熱功能單一、輻射熱管理織物僅適用于室內的缺陷，設計出一種適用于室外的由單一纖維膜來實現人體散熱與保溫的材料。采用靜電紡絲、溶液法、沉積法將保溫層和散熱層制備到單一纖維膜中，結合被動保溫和被動散熱實現全天候保溫/散熱功能，保證高性能的同時降低成本，且容易制備。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明首先提供一種室外輻射熱管理微納米纖維膜，包括保溫層和散熱層，所述保溫層為沉積有金屬層的納米纖維膜，散熱層為摻有相變亞微米級球體和納米級球體的納米纖維膜，通過簡單的翻面，最終得到具有保溫、散熱功能的超薄熱輻射管理纖維膜。當保溫面朝外時，纖維膜處于保溫模式，當散熱面朝外時，纖維膜處于散熱模式。

具體的，所述相變亞微米級球體為相變微膠囊，殼材為SiO₂，芯材為正十七烷、正十八烷、正十九烷、正二十烷中的任意一種，粒徑為0.2-0.8um。

具體的，所述納米級球體為TiO₂、Al₂O₃、SiO、?SiC、BaSO₄中的任意一種。

本發明還提供上述室外輻射熱管理微納米纖維膜的制備方法，包括如下步驟：

1）保溫層制備：配制高聚物紡絲液Ⅰ，通過靜電紡絲沉積一層納米纖維膜，放入烘箱烘干；采用低溫磁控濺射技術在上述烘干纖維膜的一面沉積一層金屬膜，而后浸漬于溶液中，置換反應后取出用去離子水清洗，而后用氮氣吹干，得到保溫層；

2）散熱層制備：配制高聚物紡絲液Ⅱ，通過靜電紡絲在保溫層遠離Zn-Cu膜的一側沉積一層納米纖維膜；

3）放入烘箱烘干，得到得到保溫層和散熱層分布于兩側的纖維膜。

優選的，步驟1）中高聚物紡絲液Ⅰ的配制方法如下：稱取高聚物溶解于溶劑中，通過磁力攪拌分散均勻。

具體的，所述高聚物濃度為2-20%。所述高聚物為PS、PVC、PMMA中的任意一種，所述溶劑為THF、DMF、DMAc、甲苯中的任意一種或兩種以上的混合。