【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能纤维，具体涉及一种辐射降温纤维及其制备方法。
技术介绍
1、辐射降温技术是以外太空(温度约3k)为冷源，通过红外大气窗口(8-14μm波段)将地面物体的热量以热辐射的形式传递至外太空，从而实现降温的一种新兴技术。被动降温的辐射降温技术不需要任何能量输入即可实现降温目的，广泛的应用辐射降温技术不仅能够有效降低暖通空调系统等主动降温手段中的电能消耗，还可以减少传统制冷手段带来的环境污染和温室效应等问题。辐射降温技术已经逐渐应用在纺织品领域，用以降低人体表面在高温环境中的温度。目前，辐射降温纺织品大多侧重于通过后整理或共混纺丝技术将具有高折射率的无机纳米粒子应用到纺织品上，实现辐射降温。此外在日间太阳光直射条件下，辐射降温纺织品也会通过吸收可见光和近红外波长的太阳能量而迅速升温。因此，理想的辐射降温纺织品还应在太阳光谱波段(0.3-2.5μm)具有高反射率，以提高日间降温能力。
2、cn110387751a公开了一种辐射自降温功能纤维织物及其制备方法，所述辐射自降温功能纤维织物是在纤维织物表面依次涂布高反射铝银层和8～14μm红外强选择性吸收辐射涂层；8～14μm红外强选择性吸收辐射涂层由对可见-近红外太阳光透明且在8～14μm红外大气窗口具有强选择性吸收辐射特性的活性纳米功能组合物和在非红外大气窗口区透明的含氟聚合物树脂溶液组成。该技术方案提供的辐射自降温功能纤维织物能够在太阳光照和无光照环境下发挥高效的辐射自降温功能，但是高反射铝银层和红外强选择性吸收辐射涂层也阻碍了人体向外传递热辐射的通道，并且涂层
3、cn110685031a公开了一种辐射制冷纤维及其制备方法、应用，所述辐射制冷纤维包括基体以及固定分布于所述基体中的功能填料，所述辐射制冷纤维中所述功能填料的质量百分数为1～17％，所述辐射制冷纤维的线密度为0.3～10dtex，所述辐射制冷纤维能够反射可见光和近红外光，以及以红外辐射方式通过大气窗口发射热量。该技术方案提供的辐射制冷纤维在保持纺织品舒适、透气的同时，通过纺织品即可实现降温，增加舒适感，但功能填料的添加不可避免地会使加工过程复杂化，破坏纤维中基体的连续状态，降低纤维的力学性能。
4、现有技术中，通过后整理技术将无机纳米粒子负载到纺织品上形成无机粒子层，具有降温性能好、工艺成熟等优点，但通过后整理的方式形成的无机粒子层阻碍了人体向外进行热辐射的通道，并且无机粒子层一旦遭到破坏会导致降温性能急剧下降，重复使用性能差。通过共混纺丝技术得到的辐射降温纤维能够避免堵塞人体热辐射通道，无机纳米粒子不容易脱落，提高了其长期使用性。然而，高含量无机纳米粒子的添加不可避免地会使加工过程复杂化，破坏成纤基体所形成的网络交联结构的连续状态，降低纤维的力学性能和穿着的舒适性(如吸水性和透湿性)，不利于实现大规模生产。
5、因此，需要开发一种力学性能好、穿着舒适性好、日间辐射降温效果好，且制备工艺简单的辐射降温纤维。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种辐射降温纤维及其制备方法。本专利技术提供的制备方法制得的辐射降温纤维具有高力学性能、高吸水和高透湿，同时还具有高的太阳光波段的反射率与高的大气窗口波段的红外发射率，能实现良好的日间辐射降温效果，本专利技术提供的制备方法制备工艺简单、还减少了传统粘胶工艺的硫污染的问题，所述辐射降温纤维制成的辐射降温纺织品具有高透气性能和穿着舒适性。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种辐射降温纤维，所述辐射降温纤维包括纤维素纤维和在纤维素纤维上原位生长的硫化锌纳米粒子。
4、本专利技术中，所述硫化锌纳米粒子原位生长在纤维素纤维上，并均匀分布在纤维素纤维中，使硫化锌纳米粒子不容易脱落，且对纤维素纤维的力学性能影响小，保证了辐射降温纤维具有高力学性能；所述硫化锌纳米粒子具有高折射率(n≈2.3)，极大的提高了纤维素纤维在太阳光波段的反射率，使辐射降温纤维具有高太阳光波段的反射率，从而减少太阳光波段热量的吸收；纤维素纤维含有大量的c-c、c-o和-oh，使得纤维素纤维在8-14μm波段的大气窗口具有较高的红外吸收峰，保证了辐射降温纤维的高红外发射率，从而将热量以热辐射的形式传递至外太空；所述纤维素纤维由于自身含有亲水基团，使辐射降温纤维具有优异的吸湿与透湿性能，制成的辐射降温纺织品具有高透气性能，保证了其制备服装穿着的舒适性。
5、优选地，所述硫化锌纳米粒子的粒径为100-2400nm，例如200nm、400nm、600nm、800nm、1000nm、1200nm、1400nm、1600nm、1800nm、2000nm或2200nm等。
6、本专利技术中，通过控制硫化锌纳米粒子的粒径在特定的范围内，制备得到的辐射降温纤维的太阳光波段的反射率更佳。
7、优选地，所述辐射降温纤维的直径为10-30μm，例如12μm、14μm、16μm、18μm、20μm、22μm、24μm、26μm或28μm等。
8、优选地，所述纤维素纤维中纤维素的质均相对分子量为20000-100000，例如20000、30000、40000、50000、60000、70000、80000或90000等。
9、第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述的辐射降温纤维的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
10、(1)将锌盐与水或碱溶液混合，得到锌盐溶液；
11、(2)将步骤(1)制得的锌盐溶液和纤维素黄原酸酯溶液混合，得到纺丝液；
12、(3)将步骤(2)制得的纺丝液经喷丝组件的喷丝孔挤出，得到纺丝细流，所述纺丝细流进入凝固浴凝固成型，牵伸，得到所述辐射降温纤维。
13、本专利技术中，通过纺丝液的设计与特定工艺的相互搭配，所述纺丝液纺丝挤出进入凝固浴发生反应，凝固成型，其中，纤维素黄原酸酯进入凝固浴后还原为纤维素纤维，黄原酸酯基团分解产生硫离子并且与溶解在纺丝液中的锌盐结合生成硫化锌纳米粒子，该过程使得硫化锌纳米粒子能够在原位生长在纤维素纤维上，均匀分布在纤维素纤维中，制备得到辐射降温纤维。此外，所述硫化锌纳米粒子的生成大量消耗了纺丝液中的游离s2-，极大减少了废气h2s的排放，减少了传统粘胶工艺的硫污染(含硫废气废水)的问题。所述制备方法简单、纤维成型工艺易调节，硫化锌纳米粒子易生成，纤维成型速度快、产量大，适合大规模的工业化生产。所述辐射降温纤维在日间辐射降温领域具有很大的优势。
14、优选地，步骤(1)所述锌盐包括碳酸锌、硼酸锌、草酸锌、柠檬酸锌、磷酸锌、氯化锌、硝酸锌、乙酰丙酮锌、丙烯酸锌、甘氨酸锌、苹果酸锌、乳酸锌或丙森锌中的任意一种或至少两种的组合。
15、优选地，步骤(1)所述锌盐和水的质量比为1:1.5-10，例本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种辐射降温纤维，其特征在于，所述辐射降温纤维包括纤维素纤维和在纤维素纤维上原位生长的硫化锌纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的辐射降温纤维，其特征在于，所述硫化锌纳米粒子的粒径为100-2400nm；
3.根据权利要求1或2所述的辐射降温纤维，其特征在于，所述纤维素纤维中纤维素的质均相对分子量为20000-100000。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的辐射降温纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述锌盐包括碳酸锌、硼酸锌、草酸锌、柠檬酸锌、磷酸锌、氯化锌、硝酸锌、乙酰丙酮锌、丙烯酸锌、甘氨酸锌、苹果酸锌、乳酸锌或丙森锌中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述锌盐和水的质量比为1:1.5-10；
7.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述纤维素黄原酸酯溶液的制备原料包括木、棉、竹或麻中任意一种或至少两种的组合制成的纤维素浆粕；
8
9.根据权利要求4-8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述凝固浴包括酸和水；
10.根据权利要求4-9任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述凝固浴的温度为50-80℃；
...【技术特征摘要】
1.一种辐射降温纤维，其特征在于，所述辐射降温纤维包括纤维素纤维和在纤维素纤维上原位生长的硫化锌纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的辐射降温纤维，其特征在于，所述硫化锌纳米粒子的粒径为100-2400nm；
3.根据权利要求1或2所述的辐射降温纤维，其特征在于，所述纤维素纤维中纤维素的质均相对分子量为20000-100000。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的辐射降温纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述锌盐包括碳酸锌、硼酸锌、草酸锌、柠檬酸锌、磷酸锌、氯化锌、硝酸锌、乙酰丙酮锌、丙烯酸锌、甘氨酸锌、苹果酸锌、乳酸锌或丙森锌中的任...
【专利技术属性】
技术研发人员：庄旭品，刘畅，请求不公布姓名，陈明月，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。