【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及高分子膜，尤其是涉及一種具有潤濕梯度的輻射制冷纖維膜及其制備方法和應用。
技術介紹
1、隨著全球氣溫的持續攀升，從事體育運動、軍事活動以及諸如建筑、消防和醫療等特殊職業的人員，極易置身于極端高溫環境中，從而面臨熱舒適性缺失和出汗多的嚴峻挑戰。這種不適感不僅可能削弱他們的工作效率，還可能引發一系列健康問題。為了有效應對這一難題，常用于室內空間主動冷卻的通風和空調系統能效較低，難以適應戶外環境的應用需求。而針對個人主動冷卻的解決方案，如液體冷卻、空氣冷卻、半導體制冷和電熱量冷卻等，盡管能耗相對較低，但由于體積龐大且笨重，并不適合普通人在日常生活中穿戴使用。相比之下，被動輻射冷卻技術為個人冷卻領域帶來了新的曙光。該技術通過以紅外(ir)輻射的形式釋放能量，并巧妙利用反射太陽光的方式，實現了無需外部電源即可實現降溫的效果，展現出極大的應用潛力。然而，目前輻射冷卻面料普遍存在水分管理能力不足的問題。這在人體出汗時尤為明顯，不僅會導致皮膚感到極度不適，還會嚴重影響冷卻效率。更為關鍵的是，由于水的比熱容和密度均大于空氣，皮膚上過量的殘留汗液會積聚熱量，進而對輻射冷卻織物的熱舒適性和整體冷卻性能產生負面效應。
2、近年來，靜電紡絲技術因操作方便，原料來源廣泛，成為納米纖維制備的前沿技術，且靜電紡絲納米纖維具有直徑小，孔隙率高，比表面積大等優點。因此，利用靜電紡絲技術是研發具備出色吸濕排汗能力的輻射制冷織物的優選，以期在提升濕熱管理能力的同時，也進一步提高輻射制冷效果。
3、因此，需提供一種具備出色吸濕排汗能
技術實現思路
1、本專利技術旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本專利技術提出一種具有潤濕梯度的輻射制冷纖維膜，具有出色的吸濕排汗性能和輻射制冷效果。
2、本專利技術還提供了一種上述輻射制冷纖維膜的制備方法。
3、本專利技術還提供了上述輻射制冷纖維膜的應用。
4、本專利技術的第一方面提供了上述輻射制冷纖維膜，所述輻射制冷纖維包括疏水性纖維膜和親水性纖維膜；
5、其中，所述疏水性纖維膜的制備原料包括聚偏氟乙烯-六氟丙烯和含氟聚合物；所述親水性纖維膜的制備原料包括聚酰胺和十二烷基三甲基溴化銨。
6、根據本專利技術第一方面實施例的輻射制冷纖維膜，至少具有如下有益效果：
7、本專利技術中的輻射制冷纖維膜具有疏水性纖維膜和親水性纖維膜的雙層結構，疏水性纖維膜不僅具有優異的疏水性，而且具有高反射率和高紅外發射率。由于dtab的加入，pa6纖維膜的親水性提高，且pa6/dtab親水性纖維膜具有取向結構。本專利技術纖維膜具有優異的吸濕快干性和輻射制冷功能，在服飾、建筑、農業等領域具有廣泛的應用前景。
8、本專利技術的疏水性纖維膜的制備原料包括聚偏氟乙烯-六氟丙烯(pvdf-hfp)和含氟聚合物，由于氟原子的引入，使得其表面能降低，從而表現出優異的疏水性能，可以有效防止水分滲透和積聚；同時，c-f鍵提高了在大氣窗口波段(8-13μm)的熱發射特性，使其能夠有效地將熱量以紅外輻射的形式發射到外層空間，從而增強輻射制冷效果。
9、本專利技術的親水性纖維膜的制備原料包括聚酰胺(pa6)和十二烷基三甲基溴化銨(dtab)，pa6材料的組成中大部分為c-c和c-h分子鍵，對可見光高度散射，在可見光范圍內不透明，在紅外光譜范圍內具有低吸收率，在人體輻射波段范圍內具有較窄的吸收峰，因此在中紅外范圍內具有高紅外透過率，可以有效透過人體紅外輻射，達到降溫的作用；dtab的加入提高了溶液的導電性，聚合物射流受到更強的電場拉伸作用，纖維直徑變小，比表面積增大，增加了其表面能，纖維表面有更多機會與水分子接觸，從而增強對水分子的吸附能力，提高了親水效果。
10、根據本專利技術的一些實施方式，所述疏水性纖維膜的平均孔徑為1.0μm～4.5μm。
11、優選地，所述疏水性纖維膜的平均孔徑為3.0μm～4.2μm。
12、根據本專利技術的一些實施方式，所述親水性纖維膜的平均孔徑為0.15μm～0.75μm。
13、優選地，所述親水性纖維膜的平均孔徑為0.2μm～0.7μm。
14、根據本專利技術的一些實施方式，所述疏水性纖維膜的平均孔徑大于所述親水性纖維膜的平均孔徑。
15、本專利技術的纖維膜中構建一個孔徑梯度，使得材料中的液體能夠自發地從大孔側向小孔側移動。通過特定的孔徑梯度，可以實現水分在特定方向上的快速傳導。具體來說，纖維膜的內層(通常是疏水層)被設計為具有相對較大的孔徑，而外層(親水層)則具有較小的孔徑。
16、根據本專利技術的一些實施方式，所述含氟聚合物包括全氟辛基三乙氧基硅烷(fas)、全氟癸基三乙氧基硅烷(ftes)、三氟丙基三甲氧基硅烷(tfptms)、十七氟癸基三甲氧基硅烷(hdtds)、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷(dfhptms)、六氟丁基丙基三甲氧基硅烷(hfbptms)、含氟聚氨酯(fpu)、含氟聚酰亞胺(fpi)、含氟聚丙烯酸酯、氟化乙丙共聚物(fep)、全氟烷氧基樹脂(pfa)中的至少一種。
17、優選地，所述含氟聚合物包括全氟辛基三乙氧基硅烷(fas)、全氟癸基三乙氧基硅烷(ftes)、含氟聚酰亞胺(fpi)和全氟烷氧基樹脂(pfa)中的至少一種。
18、根據本專利技術的一些實施方式，所述疏水性纖維膜的厚度為200μm～240μm。
19、優選地，所述疏水性纖維膜的厚度為220μm～240μm。
20、根據本專利技術的一些實施方式，所述親水性纖維膜的厚度為70μm～100μm。
21、本專利技術的第二方面提供了上述輻射制冷纖維膜的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：
22、s1、將聚偏氟乙烯-六氟丙烯和含氟聚合物混合成紡絲溶液a，靜電紡絲制得疏水性纖維膜；
23、s2、將所述疏水性纖維膜作為紡絲基材，將聚酰胺和十二烷基三甲基溴化銨混合成紡絲溶液b，靜電紡絲制得親水性纖維膜，得到所述輻射制冷纖維膜。
24、根據本專利技術的一些實施方式，步驟s1中，所述紡絲溶液a中聚偏氟乙烯-六氟丙烯的濃度為12wt％～18wt％。
25、優選地，步驟s1中，所述紡絲溶液a中聚偏氟乙烯-六氟丙烯的濃度為14wt％～16wt％。
26、根據本專利技術的一些實施方式，步驟s1中，所述紡絲溶液a中含氟聚合物的濃度為3wt％～15wt％。
27、優選地，步驟s1中，所述紡絲溶液a中含氟聚合物的濃度為4wt％～12wt％。
28、根據本專利技術的一些實施方式，步驟s2中，所述紡絲溶液b中聚酰胺的濃度為12wt％～16wt％。
29、優選地，步驟s2中，所述紡絲溶液b中聚酰胺的濃度為14wt％～15wt％。
30、根據本專利技術的一些實施方式，步驟s2中，所述紡絲溶液b中十二烷基三甲基溴化銨的濃度為8wt％～14wt％。
31、本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種具有潤濕梯度的輻射制冷纖維膜，其特征在于，所述輻射制冷纖維包括疏水性纖維膜和親水性纖維膜；
2.根據權利要求1所述的輻射制冷纖維膜，其特征在于，所述疏水性纖維膜的平均孔徑為1.0μm～4.5μm；優選地，所述親水性纖維膜的平均孔徑為0.15μm～0.75μm；優選地，所述疏水性纖維膜的平均孔徑大于所述親水性纖維膜的平均孔徑。
3.根據權利要求1所述的輻射制冷纖維膜，其特征在于，所述含氟聚合物包括全氟癸基三乙氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、六氟丁基丙基三甲氧基硅烷、含氟聚氨酯、含氟聚酰亞胺、含氟聚丙烯酸酯、氟化乙丙共聚物、氟化乙丙共聚物和全氟烷氧基樹脂中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的輻射制冷纖維膜，其特征在于，所述疏水性纖維膜的厚度為200μm～240μm；優選地，所述親水性纖維膜的厚度為70μm～100μm。
5.一種如權利要求1值4任一項所述輻射制冷纖維膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的
7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述紡絲溶液B中聚酰胺的濃度為12wt％～16wt％；優選地，步驟S2中，所述紡絲溶液B中十二烷基三甲基溴化銨的濃度為8wt％～14wt％。
8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述靜電紡絲電壓為25kV～30kV；優選地，步驟S1中，所述靜電紡絲接收距離為23cm～25cm；優選地，步驟S1中，所述靜電紡絲灌注速度為1～3mL/h；優選地，步驟S1中，所述靜電紡絲溫度為25℃～27℃；優選地，步驟S1中，所述靜電紡絲相對濕度為80％～90％。
9.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述靜電紡絲電壓為25kV～30kV；優選地，步驟S2中，所述靜電紡絲接收距離為20cm～23cm；優選地，步驟S2中，所述靜電紡絲灌注速度為1～2mL/h；優選地，步驟S2中，所述靜電紡絲溫度為25℃～27℃；優選地，步驟S2中，所述靜電紡絲相對濕度為40％～45％。
10.一種如權利要求1至4任一項所述的輻射制冷纖維膜在個人防護、職業裝備、運動服飾及醫療用品領域中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種具有潤濕梯度的輻射制冷纖維膜，其特征在于，所述輻射制冷纖維包括疏水性纖維膜和親水性纖維膜；
2.根據權利要求1所述的輻射制冷纖維膜，其特征在于，所述疏水性纖維膜的平均孔徑為1.0μm～4.5μm；優選地，所述親水性纖維膜的平均孔徑為0.15μm～0.75μm；優選地，所述疏水性纖維膜的平均孔徑大于所述親水性纖維膜的平均孔徑。
3.根據權利要求1所述的輻射制冷纖維膜，其特征在于，所述含氟聚合物包括全氟癸基三乙氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、六氟丁基丙基三甲氧基硅烷、含氟聚氨酯、含氟聚酰亞胺、含氟聚丙烯酸酯、氟化乙丙共聚物、氟化乙丙共聚物和全氟烷氧基樹脂中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的輻射制冷纖維膜，其特征在于，所述疏水性纖維膜的厚度為200μm～240μm；優選地，所述親水性纖維膜的厚度為70μm～100μm。
5.一種如權利要求1值4任一項所述輻射制冷纖維膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述紡絲溶液a中聚偏氟乙烯-六氟丙烯的濃度為12wt％～18wt％...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙景，侯奧菡，羅家俊，黎錦稻，程君文，馮其，謝娟，黃鋼，李崢嶸，李養令，
申請(專利權)人：五邑大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。