一种高热导率的纺织品及其制备方法
阅读说明：本技术 一种高热导率的纺织品及其制备方法 (Textile with high thermal conductivity and preparation method thereof ) 是由 程晓敏 李林峰 李元元 于 2020-12-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种高热导率的纺织品及其制备方法。本发明所述高热导率的纺织品包括氮化铝颗粒和纺织品本体,氮化铝颗粒经偶联剂附着于纺织品本体的表面。该纺织品不仅具有高传热性能,而且具有更加明艳的色彩,使用寿命更长。(The invention relates to a textile with high thermal conductivity and a preparation method thereof. The textile with high thermal conductivity comprises aluminum nitride particles and a textile body, wherein the aluminum nitride particles are attached to the surface of the textile body through a coupling agent. The textile not only has high heat transfer performance, but also has more bright color and longer service life.)
技术领域
本发明涉及一种高热导率的纺织品及其制备方法，属于纺织材料加工技术领域。
背景技术
经济的快速发展和消费水平的迅猛提升促使人们对纺织材料的要求日益增高。时至今日，消费者对纺织品不仅有御寒保暖的要求，还希望其具有凉爽的性能来应对炎热的酷暑。提高材料凉爽舒适性可通过提升材料的传热性能来实现，因此，越来越多的科研工作者致力于开发出一种具有高导热纺织材料。
目前，针对传热纺织材料的研究已有一些成果。中国专利CN202592837U和CN108770098A，分别公开了一种具有传热装置的纺织品和一种具有传热功能的纺织品，均为夹层式纺织面料，利用内置的电热层实现高导热特性。然而，这种夹层纺织面料会导致织物变厚，手感变差，透气性不佳引起的服用性低劣。
另外，在《Nanoscale》2018年第10期的文章《High temperature thermallyconductive nanocomposite textile by“green”electrospinning》中，描述了一种利用静电纺丝的方式，通过氮化硼(FBN)纳米片和聚酰亚胺(PI)纳米纤维构建的导热纳米复合纺织材料，该方法步骤繁琐、条件苛刻，不利于大规模产业化生产；且该法只能制备导热长丝，对于纱线和织物等纺织品的导热处理是不能实现的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种高热导率的纺织品及其制备方法。本发明所述高热导率的纺织品不仅具有高传热性能，而且具有更加明艳的色彩，使用寿命更长。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
一种高热导率的纺织品，包括纺织品本体和氮化铝颗粒，氮化铝颗粒经偶联剂附着于纺织品本体的表面。
本发明还提供一种上述高热导率的纺织品的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氮化铝粉末和偶联剂分散于溶剂中混合均匀，得到分散液；
(2)将纺织品本体置于步骤(1)所得分散液中，滴加酸液调节分散液的pH至4～5，经超声和/或搅拌和/或振荡1～3h，使氮化铝粉末附着于纺织品本体的表面；
(3)将步骤(2)所得纺织品进行清洗，干燥后，即得到高热导率的纺织品。
进一步地，步骤(1)中，氮化铝粉末、偶联剂和溶剂的用量按重量份数计分别为5～10份、1～3份、10～30份溶剂。优选地，所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂等中的一种或几种；所述的溶剂为水或醇等中的一种或几种，例如去离子水、甲醇、乙醇、异丙醇等。
进一步地，所述氮化铝粉末的粒径在0.1～10um之间。
进一步地，步骤(2)中，步骤(1)所得分散液与纺织品本体的质量比(即浴比)为3～20:1；酸液优选为10wt％浓度的醋酸或柠檬酸或磷酸溶液等。
进一步地，步骤(2)中，纺织品本体可以预先进行电晕处理。当然，电晕处理也可以省略。
本发明还提供一种优选地高热导率的纺织品的制备方法，包括如下步骤：
A、按重量份数计，称取1～3份偶联剂和10～30份溶剂，将偶联剂溶于溶剂中，然后加入5～10份氮化铝粉末，经500～2000r/min强力搅拌0.5～2h后混合均匀，配置成分散液；
B、将纺织品本体按照3～20:1的浴比置于步骤A配置的分散液中，滴加醋酸调节氮化铝分散液PH值至4～5，将分散液置于超声振动1～3h，使氮化铝颗粒附着于纺织品本体的表面；
C、将步骤B得到的纺织品表面进行清洗，随后置于真空干燥箱中烘干，即得到高热导率的纺织品。
本发明中，所述纺织品本体为纤维、纱线、织物和非织造布等中的一种或几种，纺织品本体的原料可以为棉、毛、麻、丝、人造纤维和合成纤维等中的一种或几种。尤其适用于富含羟基、氨基等活性基团的纺织材料，如棉、麻等纤维素纤维及其制成的纱线、织物等；以及回潮率大、含水量较高的纺织材料，如棉、麻、粘胶纤维、羊毛、铜氨纤维等。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明所述高热导率的纺织品采用偶联剂将氮化铝粉末附着于纺织品本体的表面，偶联剂一方面可以阻止氮化铝的水解，另一方面可以充当氮化铝和基体之间的粘合剂，增强氮化铝粉末和纺织材料的之间的结合力，提高纺织材料高导热耐久性，延长导热纺织材料的使用寿命。
2、本发明所述高热导率的纺织品，由于氮化铝颗粒的颜色为白色，能够使纺织品在后续的染色工艺中拥有相对明艳的色彩。
3本发明所述高热导率的纺织品的制备方法，适用于各种纺织材料，具有广谱性，并且工艺流程少，操作过程方便易控，易于实现工业化生产。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种高热导率的纺织品的制备方法，具体步骤如下：
A、按重量份数计，称取1份四乙氧基硅烷与30份乙醇，配制成四乙氧基硅烷的乙醇溶液，然后加入5份粒径为0.1um氮化铝粉末，经过2000r/min强力搅拌0.5h后混合均匀，得到氮化铝分散液；
B、氮化铝的附着：取克重为80g/m2的棉织物(作为本实施例的纺织品本体)洗净，将经过电晕处理后的棉织物按照3:1的浴比置于步骤A配置的氮化铝分散液中，滴加10wt％浓度的醋酸溶液调节分散液pH为4，开启超声波震动3h，将氮化铝颗粒附着于棉织物表面；
C、棉织物后处理：将步骤B得到的棉织物表面进行清洗，随后置于真空干燥箱中烘干，得到的高热导率的棉织物。
本实施例所得高热导率的棉织物的导热系数可达0.12W/m*K，相比于纺织品本体棉织物升高30％以上；且在GB/T21196.2-2007标准下进行耐磨实验，经过100摩擦次数，所得高热导率的棉织物的导热系数下降4.3％，显示出较好的导热性能耐久度。此外，由于在棉织物表面紧密结合了氮化铝涂层，因此，可有效增大棉织物的服用耐磨性。
实施例2
一种高热导率的纺织品的制备方法，具体步骤如下：
A、按重量份数计，称取3份四甲氧基硅烷与10份甲醇，配制成四甲氧基硅烷的甲醇溶液，加入10份氮化铝粉末，经过500r/min强力搅拌2h后混合均匀，配制成氮化铝分散液；
B、氮化铝的附着：取支数为150旦的羊毛纱线(作为本实施例的纺织品本体)洗净，将经过电晕处理后的羊毛纱线按照20:1的浴比置于步骤A配置的氮化铝分散液中，滴加醋酸调节分散液pH为5，开启超声波震动1h，将氮化铝颗粒附着于羊毛纱线表面；
C、羊毛纱线后处理：将步骤B得到的羊毛纱线表面进行清洗，随后置于真空干燥箱中烘干，得到的高热导率的羊毛纱线。
本实施例所得高热导率的羊毛纱线热扩散系数可达1.5*10-7m2/s，相比于纺织品本体羊毛纱线升高25％以上；且在GB/T21196.2-2007标准下进行耐磨实验，经过100摩擦次数，所得高热导率的羊毛纱线的导热系数下降1.5％，显示出优异的导热性能耐久度。此外，由于在羊毛纱线表面紧密结合了氮化铝涂层，因此，可有效增大羊毛纱线的服用耐磨性以及抵抗毛羽性能。
实施例3
一种高热导率的纺织品的制备方法，具体步骤如下：
A、按重量份数计，称取2份KH550硅烷偶联剂，10份乙醇，1份水，配制成KH550溶液，加入7份氮化铝粉末，经过1000r/min强力搅拌1h后混合均匀，配制成氮化铝分散液；
B、氮化铝的附着：取支数为2旦的粘胶长丝(作为本实施例的纺织品本体)洗净，将经过电晕处理后的粘胶长丝按照10:1的浴比置于步骤A配置的氮化铝分散液中，滴加醋酸调节分散液pH为4.5，开启超声波震动2h，将氮化铝颗粒附着于粘胶长丝表面；
C、粘胶长丝后处理：将步骤B得到的粘胶长丝表面进行清洗，随后置于真空干燥箱中烘干，得到的高热导率的粘胶长丝。
本实施例所得高热导率的粘胶长丝轴向导热系数可达1.3W/m*K，相比于纺织品本体粘胶长丝升高30％以上；且在GB/T21196.2-2007标准下进行耐磨实验，经过100摩擦次数，所得高热导率的粘胶长丝的导热系数下降3.1％，显示出良好的导热性能耐久度。此外，由于在粘胶长丝表面紧密结合了氮化铝涂层，因此，可有效增大粘胶长丝的服用耐磨性。
实施例4
一种高热导率的纺织品的制备方法，具体步骤如下：
A、按重量份数计，称取3份KH560硅烷偶联剂，27份甲醛，3份水，配制成KH560溶液，加入9份氮化铝粉末，经过1500r/min强力搅拌1.5h后混合均匀，配制成氮化铝分散液；
B、氮化铝的附着：取克重为100g/m2的铜氨纤维无纺布(作为本实施例的纺织品本体)洗净，将经过电晕处理后的铜氨纤维无纺布按照12:1的浴比置于步骤A配置的氮化铝分散液中，滴加醋酸调节分散液pH为4，开启超声波震动1.5h，将氮化铝颗粒附着于铜氨纤维无纺布表面上；
C、铜氨纤维无纺布后处理：将步骤B得到的铜氨纤维无纺布表面进行清洗，随后置于真空干燥箱中烘干，得到的高热导率的铜氨纤维无纺布。
本实施例所得高热导率的铜氨纤维无纺布导热系数可达0.36W/m*K，相比于纺织品本体铜氨纤维无纺布升高40％以上；且在GB/T21196.2-2007标准下进行耐磨实验，经过100摩擦次数，所得高热导率的铜氨纤维无纺布的导热系数下降2.2％，显示出良好的导热性能耐久度。此外，由于在铜氨纤维无纺布表面紧密结合了氮化铝涂层，因此，可有效增大铜氨纤维无纺布的服用耐磨性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。
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