[发明专利]具有吸收红外线功能的纤维、其制法及纺织品

说明书

技术领域

本发明涉及一种纤维材料，特别涉及一种具有吸收红外线功能的纤维材料。

背景技术

一般的天然或合成纤维要达到较佳的保暖效果，通常需使用经纬密度高的织物或增加织物的厚度，但是这些方式会使得纺织成品的透气性变差且重量增加。

另外，在纺织成品中还可以使用动物羽绒作为充填物，或使用人造的中空或多孔性纤维来制成纺织成品，以达到保暖且轻量化的效果。然而，此类纺织成品具有高蓬松性，会造成使用者活动的不便。

因此，业界亟需一种纤维材料，其可以使得纤维及其制成的纺织品具有保暖性，并同时具有轻量化以及避免纺织成品过度蓬松的特性，以克服上述缺点。

目前已有人利用碳化锆粉体添加分散于纤维内的做法来制备纺织品，其吸收红外线的性能优异(红外线能量可转换为热能，导致纺织品温度上升，达到保暖效果)，但是因为其纺织品是深黑色且价格非常昂贵，导致应用受到了很大的限制。因此，研发浅色系和生产成本较低的吸收红外线功能纺织品，是目前的重点方向。

氧化锌是一种半导体材料，其禁带宽度(energy gap)于室温下为3.37eV，随着氧化锌粉体的尺寸减小，其禁带宽度会逐渐增加，为了提升其电气或光学性质，通常掺杂第IIIA至VA族的元素。氧化锌或掺杂第IIIA至VA族元素的氧化锌通常应用在与半导体产业相关的产业上，例如导电材料、压电材料、气体探测器或太阳能电池等。

发明内容

本发明提供一种具有吸收红外线功能的纤维，此纤维包括纤维主体，以及添加分散于纤维主体的内部的具有吸收红外线功能的粉体。

此外，本发明还提供一种具有吸收红外线功能的纺织品，其包括如上所述的具有吸收红外线功能的纤维。

另外，本发明还提供一种具有吸收红外线功能的纤维的制造方法，该方法包括：提供具有吸收红外线功能的粉体，提供至少一单体与此粉体掺合，将单体聚合，形成至少一聚合物与此粉体掺合的复合材料，以及将复合材料以纺丝工程加工，形成具有吸收红外线功能的纤维，其中粉体添加分散于纤维的内部。

本发明还提供另一种具有吸收红外线功能的纤维的制造方法，该方法包括：提供具有吸收红外线功能的粉体，提供至少一聚合物与此粉体混掺，形成聚合物与此粉体混掺的复合材料，以及将复合材料以纺丝工程加工，形成具有吸收红外线功能的纤维，其中粉体添加分散于纤维的内部。

添加本发明的具有吸收红外线功能的粉体所制成的纺织品，其颜色改变相对于未添加粉体的纺织品而言，平均可见光反射率差异只有2％左右。此性能远优于添加碳化锆粉体的纺织品(具有吸收红外线功能)，其颜色改变非常明显，平均可见光反射率差异可以达到40％以上。

具体实施方式

本发明利用具有吸收红外线功能的粉体添加分散于纤维主体的内部，使得纤维具有吸收红外线的功能，并使得利用此纤维制成的纺织品也具有吸收红外线的功能，由此达到纺织品具有吸收红外线及保暖的功效，并同时保有纺织品轻量化的优点以及避免纺织品过度蓬松的缺点。

在本发明的实施例中，具有吸收红外线功能的粉体可以是掺杂一种或一种以上第IIIA族至第VA族的金属元素的金属氧化物粉体，或者为前述掺杂有第IIIA族至第VA族的金属元素的金属氧化物粉体的组合。

在一实施例中，具有吸收红外线功能的粉体可为掺杂镓(Ga)、铝(Al)或镓和铝元素组合的氧化锌(ZnO)粉体，或者为前述掺杂不同元素的氧化锌粉体的组合。此具有掺杂元素的氧化锌粉体对于波长约在780nm以上的红外线具有吸收能力。氧化锌粉体的粒径可为约10nm至200nm，优选地为小于100nm。在一实施例中，在具有掺杂元素的氧化锌粉体中，掺杂元素的重量百分比约占锌和掺杂元素总重量的0.1至20重量百分比(wt％)。

在氧化锌粉体内掺杂镓(Ga)、铝(Al)的方法可为：

(1)将锌的硝酸盐或者硫酸盐与掺杂元素(包括镓、铝)的氯化物或硫酸盐配制成混合溶液，浓度为0.5ml/L至5.0ml/L，掺杂元素的添加摩尔量为锌和掺杂元素总摩尔量的0.1mol％至10.0mol％.

(2)将步骤(1)中所配制的混合盐溶液和碳酸氢铵溶液一起滴加到水中，将过程保持在40℃，pH值控制在7.0-7.5，同时强烈搅拌，由此生成均匀掺杂的白色碱式碳酸锌沉淀物。

(3)将上述沉淀物经过洗涤分离后烘干，所得的粉末在氢气和氩气的混合下烧结，烧节温度400℃至700℃，时间30分钟至60分钟，烧结后即得到最终的掺杂镓、铝的氧化锌粉体。