技术摘要：
本发明涉及功能纤维加工技术领域，公开了一种高效辐射降温纤维的制备方法，包括如下步骤：（1）聚合物熔体挤出成型后冷却得到初生纤维；（2）初生纤维用改性浆料进行喷涂改性，以质量分数计，改性浆料包括50~90%的聚丙烯酸酯乳液及10~50%的核壳结构辐射降温颗粒，核壳 全部
背景技术：
辐射降温是地面物体通过红外大气窗口将热量传递至外太空，进而降低自身温度 的一种物理机制。辐射降温不需要消耗其他能源就能达到降温目的，能够有效减少空调的 使用以及电能的消耗，有助于降低污染气体的排放。目前，辐射降温已逐渐尝试应用在纺织 品领域，使纺织品在太阳光照环境下可以发挥高效的辐射自降温功能，从而降低人体表面 温度。具有辐射降温功能的纺织品需具备以下几个特性：第一，对太阳光能量的吸收少，要 求物体表面对0.3～2.5μm太阳光要有尽可能高的反射；第二，在大气红外窗口及人体辐射 红外窗口具有透明性，利于人体通过辐射进行热交换，即通过红外窗口向大气环境中排出 红外辐射，要求纺织品表面对8～14μm的红外光能量具有高的辐射；第三，自然空气下的热 传导热对流，利于人体的传导、蒸发散热。 现有技术中，一般是通过后整理的方式在纺织品上涂覆具有反射和辐射功能的涂 层，对太阳光的热量进行吸收辐射，从而使纺织品在太阳光照下发挥辐射自降温功能。例 如，在中国专利文献上公开的“一种辐射自降温功能纤维织物及其制备方法”，其公告号 CN110387751A，该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活性纳米功能组合物和含 氟聚合物树脂溶液组成。 这种多层涂覆结构虽然可以对太阳光热量进行反射，但涂层同时也阻止了人体向 外红外辐射的通道，并且某一层涂层遭到破坏后往往会导致性能急剧下降，对降温功能有 一定影响；同时，采用织物涂覆法会使得每束纤维中的单丝互相粘结从而造成织物透气性 的下降，导致产生闷热感，影响织物的穿着舒适性。
技术实现要素：
本发明是为了克服现有技术中通过在织物表面涂覆具有反射和辐射功能的涂层 的方法使纺织品具备辐射自降温功能时，多层涂覆结构阻止了人体向外红外辐射的通道， 并且某一层涂层遭到破坏后往往会导致性能急剧下降，对降温功能有一定影响；同时，采用 织物涂覆法会使得每束纤维中的单丝互相粘结从而造成织物透气性的下降，导致产生闷热 感，影响织物的穿着舒适性的问题，提供一种高效辐射降温纤维的制备方法，纤维制备过程 中在上油前用含有核壳结构辐射降温颗粒的改性浆料对纤维进行喷涂改性，制得的纤维纺 织成织物后可以保持织物的透气性，并且核壳结构辐射降温颗粒均匀分布在纤维中，不易 损坏；核壳结构辐射降温颗粒提供纤维高热反射率的同时，也在纤维中构建了人体热辐射 散热的通道，使得纤维具有高效辐射降温性能。 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 3 CN 111576044 A 说 明 书 2/7 页 一种高效辐射降温纤维的制备方法，包括如下步骤： (1)聚合物熔体由计量泵送入喷丝装置中挤出成型后冷却得到初生纤维； (2)初生纤维经过喷涂装置用改性浆料进行喷涂改性，以质量分数计，所述改性浆料包 括50～90％的聚丙烯酸酯乳液及10～50％的核壳结构辐射降温颗粒，所述的核壳结构辐射 降温颗粒的内核为热反射颗粒，壳层为透光辐射层； (3)喷涂改性后的初生纤维经油嘴上油后进入热风纺丝甬道纺丝； (4)纺丝后经过卷绕拉伸装置拉伸卷绕后得到所述高效辐射降温纤维。 本发明先用含有核壳结构辐射降温颗粒的改性浆料对初生纤维进行喷涂改性，利 用改性浆料中的聚丙烯酸酯乳液将核壳结构辐射降温颗粒粘附在初生纤维上，然后再对改 性后的初生纤维进行上油、纺丝、拉伸和卷绕，使核壳结构辐射降温颗粒均匀分布在纤维 中，将制得的高效辐射降温纤维纺织成织物后，可以使织物获得良好的辐射降温性能，并且 避免了传统的涂覆后整理法中因涂层损坏而导致织物辐射降温性能大幅下降的现象发生； 同时带有核壳结构辐射降温颗粒的纤维在经过热风纺丝甬道及卷绕拉伸的过程中同时完 成定型，有效改善了涂覆导致的单丝粘合而使织物透气性差的问题。 本发明采用的核壳结构辐射降温颗粒中，壳层的透光辐射层在可见光及近红外光 波段具有较高的透过性同时在远红外波段具有辐射性质，而包覆在壳层中的内核热反射颗 粒则对可见光及近红外光波段具有良好的反射性。当人体辐射的远红外线通过高效辐射降 温纤维纺织成的织物照射到颗粒的壳层时，透光辐射层会直接吸收这些远红外并再次辐射 出去，通过多次辐射传递在织物中构建人体辐射散热通道，避免了热反射颗粒对人体辐射 散热通道的阻碍；而当外界的太阳光照射到织物上时，辐射降温颗粒的壳层由于具有透光 性，能够将含有大量热量的可见光、近红外光直接透过传递至内核，通过内核的热反射颗粒 将这些热能反射回去。通过壳层对人体辐射的远红外线的向外辐射，以及内核对外界可见 光和近红外光的反射相结合，从而达到了高效辐射降温的效果。 作为优选，步骤(2)中的核壳结构辐射降温颗粒中所述热反射颗粒包括银、铝、铜、 金中的一种或多种；所述透光辐射层包括BaSnO3。银、铝、铜、金等热反射颗粒可以有效反射 含有大量热量的可见光和近红外光等；而透光辐射层需要一种在可见光及近红外光波段具 有较高的透过性同时在远红外波段具有辐射性质的物质，BaSnO3的能带隙较宽，达到了 3.4ev，根据截止波长理论，波长大于365nm的光不会引起BaSnO3的电子跃迁而被吸收，从而 使得BaSnO3对可见光、近红外光透过率高；同时，BaSnO3作为具有钙钛矿结构的材料，其晶体 结构中的Sn-O键产生的伸缩震动能够使得其在远红外波段具有良好的红外辐射性能，因此 本发明中选择BaSnO3作为壳层。 作为优选，核壳结构辐射降温颗粒的制备方法包括如下步骤： A)将K2SnO3·3H2O溶解在水中得到K2SnO3溶液，向K2SnO3溶液中加入热反射颗粒，搅拌 均匀后得到混合液A； B)将质量分数为20～50％的Ba(OH)2溶液逐滴滴加至混合液A中，室温搅拌1～3h后得 到混合液B； C)将混合液B在75～85℃下持续搅拌至凝胶状态，将凝胶在400～600℃下煅烧4～10h 后研磨得到所述核壳结构辐射降温颗粒。 本发明先将作为内核材料的热反射颗粒分散在K2SnO3溶液中，然后再滴加Ba(OH)2 4 CN 111576044 A 说 明 书 3/7 页 溶液与K2SnO3在热反射颗粒表面反应，得到核壳结构的前驱体，最后将核壳结构的前驱体高 温煅烧后得到以热反射颗粒为内核，以BaSnO3为壳层的核壳结构辐射降温颗粒。 作为优选，步骤A)中K2SnO3溶液的质量分数为20～50％，加入的热反射颗粒与 K2SnO3·3H2O的摩尔比为(2～4):1。 作为优选，步骤B)中加入的Ba(OH)2溶液中的Ba(OH)2与混合液A中的K2SnO3的摩尔 比为1：(1～1.5)。 作为优选，所述核壳结构辐射降温颗粒的粒径为1500～2000nm，壳层的厚度为200 ～500nm。由于阳光中80％以上的能量集中在400～2000nm光辐射中，因此优选热反射颗粒 粒径在1500～2000nm范围内，可以保证良好的辐射降温性能。同时为了不增加加工难度，在 保证透光辐射层发挥足够性能的条件下，控制其厚度在200～500nm范围内，具有较好的加 工性能。 作为优选，步骤(2)中喷涂装置中改性浆料的喷涂质量为步骤(1)中计量泵单位时 间内输送的聚合物熔体质量的1～10％。 作为优选，步骤(2)的喷涂装置下部设有与外部负压装置连接的抽吸孔。通过外部 负压装置可以将喷涂装置内剩余的改性浆料从抽吸孔内抽出，最大限度回收改性浆料，减 小工艺过程中的资源损耗。 作为优选，步骤(1)中所述聚合物熔体包括聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体、聚酰胺6 熔体中的一种。 作为优选，步骤(3)中热风纺丝甬道中的温度为50～100℃。 因此，本发明具有如下有益效果： (1)在上油前用含有核壳结构辐射降温颗粒的改性浆料对纤维进行喷涂改性，使核壳 结构辐射降温颗粒均匀分布在纤维中，随制得的高效辐射降温纤维纺织成织物后，可以使 织物获得良好的辐射降温性能，并且避免了传统的涂覆后整理法中因涂层损坏而导致织物 辐射降温性能大幅下降的现象发生； (2)带有核壳结构辐射降温颗粒的纤维在经过热风纺丝甬道及卷绕拉伸的过程中同时 完成定型，有效改善了涂覆导致的单丝粘合而使织物透气性差的问题； (3)通过核壳结构辐射降温颗粒壳层对人体辐射的远红外线的向外辐射，以及内核对 外界可见光和近红外光的反射相结合，从而使使用本发明中的纤维纺织成的织物达到了高 效辐射降温的效果。
本发明涉及功能纤维加工技术领域，公开了一种高效辐射降温纤维的制备方法，包括如下步骤：（1）聚合物熔体挤出成型后冷却得到初生纤维；（2）初生纤维用改性浆料进行喷涂改性，以质量分数计，改性浆料包括50~90%的聚丙烯酸酯乳液及10~50%的核壳结构辐射降温颗粒，核壳 全部
背景技术：
辐射降温是地面物体通过红外大气窗口将热量传递至外太空，进而降低自身温度 的一种物理机制。辐射降温不需要消耗其他能源就能达到降温目的，能够有效减少空调的 使用以及电能的消耗，有助于降低污染气体的排放。目前，辐射降温已逐渐尝试应用在纺织 品领域，使纺织品在太阳光照环境下可以发挥高效的辐射自降温功能，从而降低人体表面 温度。具有辐射降温功能的纺织品需具备以下几个特性：第一，对太阳光能量的吸收少，要 求物体表面对0.3～2.5μm太阳光要有尽可能高的反射；第二，在大气红外窗口及人体辐射 红外窗口具有透明性，利于人体通过辐射进行热交换，即通过红外窗口向大气环境中排出 红外辐射，要求纺织品表面对8～14μm的红外光能量具有高的辐射；第三，自然空气下的热 传导热对流，利于人体的传导、蒸发散热。 现有技术中，一般是通过后整理的方式在纺织品上涂覆具有反射和辐射功能的涂 层，对太阳光的热量进行吸收辐射，从而使纺织品在太阳光照下发挥辐射自降温功能。例 如，在中国专利文献上公开的“一种辐射自降温功能纤维织物及其制备方法”，其公告号 CN110387751A，该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活性纳米功能组合物和含 氟聚合物树脂溶液组成。 这种多层涂覆结构虽然可以对太阳光热量进行反射，但涂层同时也阻止了人体向 外红外辐射的通道，并且某一层涂层遭到破坏后往往会导致性能急剧下降，对降温功能有 一定影响；同时，采用织物涂覆法会使得每束纤维中的单丝互相粘结从而造成织物透气性 的下降，导致产生闷热感，影响织物的穿着舒适性。
技术实现要素：
本发明是为了克服现有技术中通过在织物表面涂覆具有反射和辐射功能的涂层 的方法使纺织品具备辐射自降温功能时，多层涂覆结构阻止了人体向外红外辐射的通道， 并且某一层涂层遭到破坏后往往会导致性能急剧下降，对降温功能有一定影响；同时，采用 织物涂覆法会使得每束纤维中的单丝互相粘结从而造成织物透气性的下降，导致产生闷热 感，影响织物的穿着舒适性的问题，提供一种高效辐射降温纤维的制备方法，纤维制备过程 中在上油前用含有核壳结构辐射降温颗粒的改性浆料对纤维进行喷涂改性，制得的纤维纺 织成织物后可以保持织物的透气性，并且核壳结构辐射降温颗粒均匀分布在纤维中，不易 损坏；核壳结构辐射降温颗粒提供纤维高热反射率的同时，也在纤维中构建了人体热辐射 散热的通道，使得纤维具有高效辐射降温性能。 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 3 CN 111576044 A 说 明 书 2/7 页 一种高效辐射降温纤维的制备方法，包括如下步骤： (1)聚合物熔体由计量泵送入喷丝装置中挤出成型后冷却得到初生纤维； (2)初生纤维经过喷涂装置用改性浆料进行喷涂改性，以质量分数计，所述改性浆料包 括50～90％的聚丙烯酸酯乳液及10～50％的核壳结构辐射降温颗粒，所述的核壳结构辐射 降温颗粒的内核为热反射颗粒，壳层为透光辐射层； (3)喷涂改性后的初生纤维经油嘴上油后进入热风纺丝甬道纺丝； (4)纺丝后经过卷绕拉伸装置拉伸卷绕后得到所述高效辐射降温纤维。 本发明先用含有核壳结构辐射降温颗粒的改性浆料对初生纤维进行喷涂改性，利 用改性浆料中的聚丙烯酸酯乳液将核壳结构辐射降温颗粒粘附在初生纤维上，然后再对改 性后的初生纤维进行上油、纺丝、拉伸和卷绕，使核壳结构辐射降温颗粒均匀分布在纤维 中，将制得的高效辐射降温纤维纺织成织物后，可以使织物获得良好的辐射降温性能，并且 避免了传统的涂覆后整理法中因涂层损坏而导致织物辐射降温性能大幅下降的现象发生； 同时带有核壳结构辐射降温颗粒的纤维在经过热风纺丝甬道及卷绕拉伸的过程中同时完 成定型，有效改善了涂覆导致的单丝粘合而使织物透气性差的问题。 本发明采用的核壳结构辐射降温颗粒中，壳层的透光辐射层在可见光及近红外光 波段具有较高的透过性同时在远红外波段具有辐射性质，而包覆在壳层中的内核热反射颗 粒则对可见光及近红外光波段具有良好的反射性。当人体辐射的远红外线通过高效辐射降 温纤维纺织成的织物照射到颗粒的壳层时，透光辐射层会直接吸收这些远红外并再次辐射 出去，通过多次辐射传递在织物中构建人体辐射散热通道，避免了热反射颗粒对人体辐射 散热通道的阻碍；而当外界的太阳光照射到织物上时，辐射降温颗粒的壳层由于具有透光 性，能够将含有大量热量的可见光、近红外光直接透过传递至内核，通过内核的热反射颗粒 将这些热能反射回去。通过壳层对人体辐射的远红外线的向外辐射，以及内核对外界可见 光和近红外光的反射相结合，从而达到了高效辐射降温的效果。 作为优选，步骤(2)中的核壳结构辐射降温颗粒中所述热反射颗粒包括银、铝、铜、 金中的一种或多种；所述透光辐射层包括BaSnO3。银、铝、铜、金等热反射颗粒可以有效反射 含有大量热量的可见光和近红外光等；而透光辐射层需要一种在可见光及近红外光波段具 有较高的透过性同时在远红外波段具有辐射性质的物质，BaSnO3的能带隙较宽，达到了 3.4ev，根据截止波长理论，波长大于365nm的光不会引起BaSnO3的电子跃迁而被吸收，从而 使得BaSnO3对可见光、近红外光透过率高；同时，BaSnO3作为具有钙钛矿结构的材料，其晶体 结构中的Sn-O键产生的伸缩震动能够使得其在远红外波段具有良好的红外辐射性能，因此 本发明中选择BaSnO3作为壳层。 作为优选，核壳结构辐射降温颗粒的制备方法包括如下步骤： A)将K2SnO3·3H2O溶解在水中得到K2SnO3溶液，向K2SnO3溶液中加入热反射颗粒，搅拌 均匀后得到混合液A； B)将质量分数为20～50％的Ba(OH)2溶液逐滴滴加至混合液A中，室温搅拌1～3h后得 到混合液B； C)将混合液B在75～85℃下持续搅拌至凝胶状态，将凝胶在400～600℃下煅烧4～10h 后研磨得到所述核壳结构辐射降温颗粒。 本发明先将作为内核材料的热反射颗粒分散在K2SnO3溶液中，然后再滴加Ba(OH)2 4 CN 111576044 A 说 明 书 3/7 页 溶液与K2SnO3在热反射颗粒表面反应，得到核壳结构的前驱体，最后将核壳结构的前驱体高 温煅烧后得到以热反射颗粒为内核，以BaSnO3为壳层的核壳结构辐射降温颗粒。 作为优选，步骤A)中K2SnO3溶液的质量分数为20～50％，加入的热反射颗粒与 K2SnO3·3H2O的摩尔比为(2～4):1。 作为优选，步骤B)中加入的Ba(OH)2溶液中的Ba(OH)2与混合液A中的K2SnO3的摩尔 比为1：(1～1.5)。 作为优选，所述核壳结构辐射降温颗粒的粒径为1500～2000nm，壳层的厚度为200 ～500nm。由于阳光中80％以上的能量集中在400～2000nm光辐射中，因此优选热反射颗粒 粒径在1500～2000nm范围内，可以保证良好的辐射降温性能。同时为了不增加加工难度，在 保证透光辐射层发挥足够性能的条件下，控制其厚度在200～500nm范围内，具有较好的加 工性能。 作为优选，步骤(2)中喷涂装置中改性浆料的喷涂质量为步骤(1)中计量泵单位时 间内输送的聚合物熔体质量的1～10％。 作为优选，步骤(2)的喷涂装置下部设有与外部负压装置连接的抽吸孔。通过外部 负压装置可以将喷涂装置内剩余的改性浆料从抽吸孔内抽出，最大限度回收改性浆料，减 小工艺过程中的资源损耗。 作为优选，步骤(1)中所述聚合物熔体包括聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体、聚酰胺6 熔体中的一种。 作为优选，步骤(3)中热风纺丝甬道中的温度为50～100℃。 因此，本发明具有如下有益效果： (1)在上油前用含有核壳结构辐射降温颗粒的改性浆料对纤维进行喷涂改性，使核壳 结构辐射降温颗粒均匀分布在纤维中，随制得的高效辐射降温纤维纺织成织物后，可以使 织物获得良好的辐射降温性能，并且避免了传统的涂覆后整理法中因涂层损坏而导致织物 辐射降温性能大幅下降的现象发生； (2)带有核壳结构辐射降温颗粒的纤维在经过热风纺丝甬道及卷绕拉伸的过程中同时 完成定型，有效改善了涂覆导致的单丝粘合而使织物透气性差的问题； (3)通过核壳结构辐射降温颗粒壳层对人体辐射的远红外线的向外辐射，以及内核对 外界可见光和近红外光的反射相结合，从而使使用本发明中的纤维纺织成的织物达到了高 效辐射降温的效果。
