[发明专利]一种蓄能发热保暖纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纤维，具体涉及一种发热保暖纤维及其制备方法。

背景技术

近些年来，国内外研制开发的发热纤维主要以远红外纤维为主，通过吸收人体发射出的热量，向人体辐射一定波长范围的远红外线，可使人体局部产生温热效应。但是，由于人体所产生的热量有限，此类纤维织物的保温性能也有限，与普通服装相比提高不足1℃。因此，光能发热纤维材料成为研究的热点。

根据光波波长通常将红外光谱分为三个区域：近红外区(0.75～2.5μm)、中红外区(2.5～25μm)和远红外区(25～300μm)。红外线吸收机理是光谱匹配共振吸收，即当辐射源的辐射波长与辐射物的吸收波长一致时，该物体就吸收大量的红外辐射。人体是一种天然的红外线发射源，无论肤色如何，活体皮肤的发射率为98％，人体表面的热辐射波长在2.5～15μm范围，峰值波长约在9.37μm处，其中8～14μm波段的辐射约为人体总辐射能量的46％，同时人体又是良好的红外线吸收体，吸收波长以8～14μm为主，人体发射和吸收的热辐射主要是中红外波段范围。而太阳是能量最强、天然稳定的自然辐射源，在地面上观测的太阳辐射的波段范围大约为0.295～2.5μm，多属于可见光和近红外波段范围。光能发热纤维是一种可吸收太阳辐射中可见光与近红外线的纤维，且可反射人体热辐射，主要以添加IV族过渡金属碳化物为主，例如ZrC、TiC、HfC。日本德山都和尤尼吉卡公司联合研制出含碳化锆(ZrC)、可吸收太阳能的蓄热保暖纤维“solar-α”。它是一种皮芯复合纤维，芯层为含碳化锆的聚酰胺或聚酯，皮层为普通成纤高聚物，由双螺杆挤出机熔融纺丝而成。这种纤维加工成服装后，阳光照射下服内温度可较普通服装高2～8℃；但是其皮层为普通聚酯，不利于对热辐射的吸收。旭化成公司采用双层结构，外层采用阳光蓄热材料以提高体感升温效果，内层采用混合远红外陶瓷材料，可反射人体热辐射，以降低人体散热造成的热量损失。

国内还有采用电气石粉体和(或)竹炭粉体的发热纤维。电气石具有较高的远红外发射率，但对于阳光和人体辐射的吸收发热效果较差。竹炭粉体通常具有较好的吸附作用，如中国专利“一种保暖发热纤维及其加工方法与应用”(CN104389043A)，公开了一种采用电气石粉体和竹炭粉体，生产中空长丝保暖发热纤维。中国专利“一种吸光发热功能性纤维及其纺丝加工工艺及面料”(CN104213242A)，提供了一种吸光发热功能性纤维及其纺丝加工工艺及面料，其能解决现有保温蓄热功能性纤维或织物吸热效率较差的问题，并且其织造后也不需要再进行染色，从而能够达到节能减排的目的。其功能主要在于吸光发热，但对于人体热辐射的吸收、发热并保温的效果则未见。

由此可知，现有的发热纤维材料由于采用的功能性粉体不同而导致发热性能不一致，或只能吸光发热，不具备发热后保温的效果，更不具备同时能够吸收太阳辐射、人体热辐射和红外热辐射的功能，进而导致发热性能在不同的环境下差别较大或是不能充分利用人体自身的热辐射，降低了人体在穿用此类发热服饰时的舒适性。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种蓄能发热保暖纤维及其制备方法，该纤维能够吸收太阳辐射、人体热辐射和红外热辐射后快速升温，并具有较好的保暖功能，提高人体在穿用此类发热服饰时的舒适性。

技术方案：一种蓄能发热保暖纤维，由无机发热粒子改性的高分子成纤聚合物制成的中空纤维，其中，高分子成纤材料所占质量百分数为60％～99.9％，无机发热粒子所占质量百分数为0.1％～40％。

进一步，所述中空纤维的截面为单孔圆形、单孔三角形、四孔圆形或七孔圆形，该类中空纤维具有较高的中空率，内部保有的空气较多，从而保暖性能较好。

进一步，所述高分子成纤聚合物为聚酯、聚酰胺、PLA中的一种或多种任意配比混合，包括PET、PBT、PTT、PA6及PA66。

进一步，所述无机发热粒子为碳化锆粉体，或者为碳化锆粉体与远红外陶瓷粉、碳化硅粉体中的一种或两种任意配比混合。

优选的，所述无机发热粒子的粒径范围为1000～15000目，该粒径的粉体分散在成纤高聚物中不易产生团聚形成凝聚粒子给纺丝生产造成危害，同时相同质量的粒子具有的数量较多，可充分发挥粉体的功能。可以证明，本发明选用的发热粉体颗粒在纤维中的分散较好，对纤维机械性能影响小，可用于纺制中空纤维，制备的纤维具有较好的机械性能，可以在服用领域内使用。

上述蓄能发热保暖纤维的制备方法，包括以下步骤：