一种导湿散热凉感面料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种导湿散热凉感面料及其制备方法 (Moisture-conducting and heat-dissipating cool fabric and preparation method thereof ) 是由 康翼鸿 喻学锋 黄湛 贾宝泉 于 2021-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种导湿散热凉感面料及其制备方法,采用单层面料,构筑亲水织物层、高导热层和疏水层三层结构,所述亲水织物层为采用聚多巴胺亲水改性的面料,高导热层为高导热、凉感微胶囊涂层,疏水层为单面疏水整理的涂层。本发明采用高导热涂层实现接触凉感及均匀快速导热功能；通过构筑厚度方向的润湿梯度实现单向导湿功能,保持触肤层的干爽；同时,外层沉积的聚多巴胺在纤维表面,增大了汗液蒸发的比表面积,进一步促进热湿排向外部环境,给人体带来干爽舒适体验。(The invention provides a moisture-conducting heat-dissipating cool fabric and a preparation method thereof. The invention adopts the high heat conduction coating to realize the contact cool feeling and the uniform and quick heat conduction function; the one-way moisture-conducting function is realized by constructing a wetting gradient in the thickness direction, and the dryness of the skin contact layer is kept; meanwhile, polydopamine deposited on the outer layer is on the surface of the fiber, so that the specific surface area for sweat evaporation is increased, heat and moisture are further promoted to be discharged to the external environment, and dry and comfortable experience is brought to the human body.)
技术领域
本发明属于功能面料技术领域，特别是涉及一种导湿散热凉感面料及其制备方法。
背景技术
人体进行户外运动或医务劳动者长时间站立工作容易使人体出现汗液湿身现象，这种汗液大量集中难以快速排出所带来的贴肤面潮湿感及蒸发较慢带来的热湿不适感长期困扰着人们，为解决上述问题，人们通过增大比表面积来增加汗液蒸发面积，如纤维截面异形化、中空或多孔纤维增加导水；或是通过疏水纤维表面进行亲水改性增加吸湿，但其双向导湿所引发的贴肤面不适感以及较低的水分蒸发速率仍然限制了其实际应用。因此，需要一种能保持贴肤面干爽，同时能快速排汗的面料。单向导湿面料能通过毛细作用和表面能梯度将水分从疏水层导向亲水层，从而保持内部干爽。专利CN102888754B公开了一种具有单向导湿快干功能的涤纶面料及其制备方法，分别对涤纶纱进行亲水和疏水处理后进行织造，制得一种具有单向导湿快干功能的多层复合面料，使得汗液迅速被外层吸收，从而保持内部干爽舒适。但这种多层结构无疑增加了面料厚度，影响透气散热的同时，也增加了厚重感，且人体产生的热量容易聚集，难以迅速排出体外，凉感效果受到一定限制。
根据调查发现，目前的凉感面料具有如下缺点：1.部分凉感面料采用多层复合面料，带来厚重感，影响透气和散热；2.部分凉感面料使用均一原料，纯亲水面料无法保证大量出汗时贴肤面的干爽舒适，纯疏水面料无法满足快速带走汗液的需求。因此，研发一类具有接触凉感、导湿、散热的单层凉感面料及其后整理方法，应用于运动服装、手术服等，具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种凉感面料及其制备方法，采用高导热涂层实现接触凉感及均匀快速导热功能；通过构筑厚度方向的润湿梯度实现单向导湿功能，保持触肤层的干爽；同时，外层沉积的聚多巴胺在纤维表面，增大了汗液蒸发的比表面积，进一步促进热湿排向外部环境，给人体带来干爽舒适体验。
为实现上述目的，提出以下发明方案：
一种导湿散热凉感面料的制备方法，所述的导湿散热凉感面料包括以下结构：亲水织物层、高导热层和疏水层，其中，所述亲水织物层为采用聚多巴胺亲水改性的面料，高导热层为含有微胶囊的高导热涂层，疏水层为单面疏水整理的涂层。
一种导湿散热凉感面料的制备方法：先用亲水整理剂对基材面料进行亲水整理得到亲水织物层，再在一侧用高导热粉体、微胶囊复合胶浆进行丝印整理得到高导热层，最后在高导热层远离亲水层的另一侧静电喷雾一层疏水整理剂得到疏水层，最终获得单向导湿、快速散热的凉感面料。
上述亲水织物层的制备方法如下：配制三羟甲基氨基甲烷盐酸盐(Tris-HCl)缓冲液，称取一定质量的多巴胺，加入上述缓冲液中得到多巴胺溶液；将基材面料浸渍于上述多巴胺溶液中，反应完成后进行漂洗，烘干后得到亲水改性面料。
具体的，基材面料为涤纶、丙纶、锦纶、聚乳酸面料。
具体的，多巴胺溶液包括Tris-HCl缓冲液和多巴胺，多巴胺浓度为0.2-10mg/mL。其中，Tris-HCl缓冲液：三羟甲基氨基甲烷0.01-10份，稀盐酸(0.02-2mol/L)0.5-10份，加水至100份。制备方法为：称取三羟甲基氨基甲烷溶解于去离子水中，搅拌至完全溶解；加入稀盐酸调节pH至8-9得到Tris-HCl缓冲液，称取多巴胺溶解于上述缓冲液中，搅拌至分散均匀。
优选的，浸渍的工艺条件为：浸渍时间1-12h，温度25-55℃，连续震荡或搅拌。
上述高导热层的制备方法如下：用高导热粉体、凉感微胶囊和/或相变微胶囊、交联剂、粘合剂、增稠剂和一定量的水混合制备高导热涂层胶，在亲水改性面料的一侧进行单面丝印。
具体的，高导热涂层胶包括如下组份：高导热粉体0.1-10份，凉感微胶囊和/或相变微胶囊1-40份，交联剂1-30份，粘合剂1-20份，增稠剂0.1-10，加水补至100份；
优选的，高导热粉体为碳纳米管、石墨烯、氮化硼、云母石中的任意一种或两种混合。
优选的，凉感微胶囊为以木糖醇、薄荷醇为芯材的精油微胶囊中的任意一种或两种混合。
优选的，相变微胶囊为以十八烷、十九烷为芯材的微胶囊中的任意一种或两种混合。
优选的，交联剂为聚氨酯、丙烯酸树脂中的任意一种或两种混合。
优选的，粘合剂为水性聚氨酯、水性丙烯酸树脂、有机硅中的任意一种或两种混合。
优选的，增稠剂为丙烯酸共聚物。
优选的，丝印为网格型图案。
上述疏水层的制备方法如下：将水性疏水剂溶于水中，用酸调节pH至3.5-6.5，分散均匀得到疏水整理剂；采用静电喷雾技术在高导热层远离亲水织物层的一侧沉积一层疏水层，完成后进行烘干处理。
优选的，疏水整理剂为水性碳六防水剂、水性碳八防水剂中的一种或两种混合，疏水整理剂的质量浓度为0.5-10％。
优选的，所用酸为醋酸或柠檬酸中的任意一种或两种混合。
优选的，静电喷雾的工艺条件为电压5-20kV，灌注0.2-5mL/h，接收距离5-20cm，温度20-30℃，湿度40-80％，时间5-60min。
优选的，烘干处理的温度为80-150℃。
本发明可用于运动服装、手术服等，起到接触凉感、导湿、导热散热作用。
与现有技术相比，本发明具有如下效果：
(1)采用单层面料，减小织物的厚重感，增加透气及散热。
(2)通过构筑厚度方向的润湿梯度实现单向导湿功能，保持触肤层的干爽。
(3)采用多巴胺进行亲水整理，纤维形成外亲内疏的结构使其导水但不保水；且外层沉积的聚多巴胺黏附在合成纤维表面，增大了汗液蒸发的比表面积，进一步促进热湿排向外部环境达到快速降温的效果。
(4)采用高导热涂层实现接触凉感效果，同时丝印印刷出的网格状高导热涂层能将面内局部热量快速沿着网格导通，减少热量聚集，均匀将热量沿面料厚度方向传递到亲水织物层，并协同亲水织物层的大蒸发面积进一步促进热湿排向外部环境，达到快速散热效果。
附图说明
图1为本发明导湿散热凉感面料的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
称取0.5g三羟甲基氨基甲烷溶解于去离子水配制成100g溶液，搅拌至完全溶解，加稀盐酸调节pH＝8.1；称取60mg多巴胺于缓冲液中，分散均匀；将涤纶面料浸渍于多巴胺溶液中6h，45℃水浴震荡；反应完进行漂洗并烘干备用。称取0.5g碳纳米管、20g凉感微胶囊、10g相变微胶囊、5g交联剂、20g水性聚氨酯、0.3g增稠剂，加水配至100g，在常温条件下低速搅拌至均匀分散；如图1所示，在亲水改性面料的一侧进行单面丝印。将2g水性碳六防水剂溶于水中，分散均匀后调pH得到100g疏水整理剂；采用静电喷雾在高导热层一侧沉积一层疏水层，电压15kV，灌注2mL/h，接收距离10cm，温度25℃，湿度80％，时间20min，完成后进行130℃烘干处理。
实施例2
称取3g三羟甲基氨基甲烷溶解于去离子水配制成100g溶液，搅拌至完全溶解，加稀盐酸调节pH＝8.3；称取100mg多巴胺于缓冲液中，分散均匀；将锦纶面料浸渍于多巴胺溶液中2h，55℃水浴震荡；反应完进行漂洗并烘干备用。称取0.6g石墨烯粉末、10g凉感微胶囊、10g相变微胶囊、10g交联剂、10g水性丙烯酸树脂、0.8g增稠剂，加水配至100g，在常温条件下低速搅拌至均匀分散；在亲水改性面料的一侧进行单面丝印。将5g水性碳八防水剂溶于水中，分散均匀后调pH得到100g疏水整理剂；采用静电喷雾在高导热层一侧沉积一层疏水层，电压10kV，灌注1mL/h，接收距离15cm，温度25℃，湿度70％，时间30min，完成后进行110℃烘干处理。
实施例3
称取5g三羟甲基氨基甲烷溶解于去离子水配制成100g溶液，搅拌至完全溶解，加稀盐酸调节pH＝8.5；称取300mg多巴胺于缓冲液中，分散均匀；将聚乳酸面料浸渍于多巴胺溶液中4h，45℃水浴震荡；反应完进行漂洗并烘干备用。称取2g云母石颗粒、20g凉感微胶囊、20g相变微胶囊、6g交联剂、25g水性聚氨酯、1.2g增稠剂，加水配至100g，在常温条件下低速搅拌至均匀分散；在亲水改性面料的一侧进行单面丝印。将8g水性碳六防水剂溶于水中，分散均匀后调pH得到100g疏水整理剂；采用静电喷雾在高导热层一侧沉积一层疏水层，电压8kV，灌注3mL/h，接收距离8cm，温度30℃，湿度75％，时间25min，完成后进行90℃烘干处理。
对比实施例1不加高导热层
称取5g三羟甲基氨基甲烷溶解于去离子水配制成100g溶液，搅拌至完全溶解，加稀盐酸调节pH＝8.5；称取300mg多巴胺于缓冲液中，分散均匀；将聚乳酸面料浸渍于多巴胺溶液中4h，45℃水浴震荡；反应完进行漂洗并烘干备用。将8g水性碳六防水剂溶于水中，分散均匀后调pH得到100g疏水整理剂；采用静电喷雾在上述面料的一侧沉积一层疏水层，电压8kV，灌注3mL/h，接收距离8cm，温度30℃，湿度75％，时间25min，完成后进行90℃烘干处理。
比较实施例3和对比实施例1，单纯制备含有亲水织物层和疏水层的面料的接触凉感系数明显低于含有高导热层的实施例，且对高导热层进行丝印印刷结合亲水明显提高水分蒸发速率，促进排热排湿。这是因为在接触皮肤的一瞬间，高导热层中的云母石颗粒将体表的热量吸走，相变微胶囊吸收大量潜热，凉感微胶囊不断对皮肤进行凉感刺激，这三种方式协同达到凉感效果，使得接触凉感系数明显提升；与此同时，丝印印刷出的网格状高导热涂层将面内局部热量快速沿着网格导通，减少热量聚集，均匀将热量沿面料厚度方向传递到亲水织物层，并协同亲水织物层的大蒸发面积进一步促进热湿排向外部环境。
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