专利名称：抗紫外线－抗可见光－抗近红外一体的纳米特种功能纤维的制作方法
技术领域：
本发明属于特种功能纺织材料领域，主要涉及一种既能抗紫外线、抗可见光、又能抗近红外的功能性纤维。
背景技术：
强紫外线的照射对人体的危害已是众所周知的事实，那么如何预防和减少对人体的危害呢？经电磁物理研究表明，物体的吸收率A、反射率R、透过率T三者之和为1，即A+R+T＝1，按此原理，我们只要做到使材料的吸收率、反射率均大，则材料的透过率就小。但如果纤维或织物以吸收型为主来抗紫外线的话，那么这种纤维织成的各种织物穿在人身上就会感到闷热，经光学研究表明太阳的辐射能量约94％分布在0.3-2.1μm波长范围内，纤维织物表面对太阳能的吸收率可由下式计算A=Σi=0.32,1αiDi]]>式中A为均一纤维材料的平均太阳能吸收率，αi为在波长i时该种纤维材料的吸收率，Di为太阳能在波长i的辐射量分数，i为0.1μ的波长间隔。
为了防止特种纤维或织物的表面吸热现象，纤维材料在0.3-2.1μ(紫外可见光和近红外范围)内的太阳能吸收率应尽量低，那么材料只有通过以反射型为主的设计才能做到既阻挡紫外线效果极佳，又能起到纤维织物的凉爽感，这是本发明的构思所在。
在对比专利文献中如ZL95108204·3是一种抗紫外线、抗可见光功能织物，其主要特征在于纳米粒子要求＜100nm，其纳米粒子的材质主要是氧化物和纳米γ-(Fe，Ni)合金粉，而前者是通过球磨所得，后者是通过化学法和羰基法所得，而这些氧化物和γ-(Fe，Ni)纳米粉体通过不同比例加入到纤维中去，最后产生的效果虽然也是抗紫外线，但是以吸收型为主，(正像专利说明书中所述的，在紫外、可见光波段即10-800nm具有大的吸收率)，虽然在远红外波段考虑了要低吸收，但没有考虑到太阳能的94％热量是集中在紫外、可见光、近红外波段，因而ZL95108204·3的发明尚有欠缺，不够圆满。又如专利95109710·5也是一种抗紫外线、抗可见光功能纺织物及其制造方法，它主要是通过印染方法将纳米粒子按照一定配比印(涂层形式)或染到织物上去，工艺简单，成品率高、成本低，可大面积生产，抗紫外线抗可见光效果更佳。但欠缺的是还是以吸收型为主，也正像说明书所说的那样在紫外、可见光波段具有大的吸收率，而在远红外波段3-5，8-20μm则需要低吸收，但没有考虑近红外波段(0.8-2.1μm)大量太阳能的辐射，而且印染的方法只适用制作抗紫外线伞等可以，制作服饰类产品透气性差，且很闷热。
对比文献3申请号98117464·7是一种表面包覆金属化合物的纳米氧化锌粉体及制备方法。通过该方法可以获得具有优异的紫外线吸收特性，同时可见光反射率高。该发明虽然考虑了可见光的反射率高的技术问题，但紫外波段则是以高吸收来阻挡紫外线的辐射的，更何况没有统筹考虑近红外的高反射技术难题，因而该发明也是不够圆满的。
对比文献4申请号97117265·X防紫外线功能纤维及其制造方法，它是一种经过煅烧和细化处理的氧化锌和二氧化钛的改性丙纶纤维。从发明的说明书上可以看出，氧化锌、二氧化钛的粒子较粗，在技术配方中，防紫外线功能材料粒度≤2μ，其中≤1μ占70％，从发明的制备工艺看，粒度是达不到纳米级，因而其防紫外线辐射的屏蔽效率较低，为＞80％，而且从选材上看，氧化锌、二氧化钛在紫外波段均属吸收型的粉体，也无考虑可见光、近红外波段的反射技术措施，所以其织物和制品也不可能凉爽。
综上所述，还未见到像本发明那样的具有抗紫外线、抗可见光、抗近红外发明内容为一体的特种功能纤维材料。
发明内容
本发明目的是提供一种抗紫外线、抗可见光、抗近红外为一体的特种功能纤维材料。
为达到上述目的，在发明所述的特种功能纤维，其组成成分(重量比)为纤维占90-98％、纳米粉体占2-10％。其中纤维可以为聚脂纤维、锦纶纤维、涤纶纤维、丙纶纤维、粘胶纤维等任一种纤维；纳米粉体则必须是粒度小于80nm的云母粉体和α-Fe粉体。其中纳米云母粉体是通过以人工合成的透明薄片的层状硅酸盐矿物质——合成氟金云母(简称合成云母)为原料，经特殊的湿法工艺加工而成；α-Fe粉体则通过化学气相法而制得，其在纤维中所占比例为2-10％的纳米颗粒，其主要化学成分为KMg3(AlSi3O10)F2和α-Fe，α-Fe含量则控制在5-25％掺杂加入到KMg3(AlSi3O10)F2中，以增加特种功能纤维在紫外波段、可见光波段和近红外波段的反射特性。
本发明的制造方法如下先将纳米α-Fe粉体按照5-25％(重量比)含量掺杂加入到纳米KMg3(AlSi3O10)F2中进行搅拌混匀，然后按2-10％的比例(重量)与聚脂、锦纶、涤纶、丙纶、氨纶、粘胶等任一种固体料块相混送入至反应釜内熔融成浆液喷丝而成。任一种高分子料块如涤纶切片进行抗紫外线、抗可见光、抗近红外造粒，我们称它为抗紫外线—抗可见光—抗近红外母粒，然后将母粒送入釜内熔融成浆喷丝而成抗紫外线、抗可见光、抗近红外为一体的特种功能纤维。
将这种功能纤维通过织造工艺可以制造出各种抗紫外线、抗可见光、抗近红外的产品。其产品经国家计量单位和国家认证单位检测具有优异的抗紫外线特性，UVA波段平均透过率＜2％；UVB波段平均透过率＜0.3％；紫外遮挡系数为50+，紫外防护等级为极佳，测试采用国际标准AS/NZS 43991996；紫外遮挡系数 15-24 防护等级为良好25-29 防护等级为很好40-50，50+ 防护等级为极佳上述测试标准和紫外防护等级是与国际接轨的。而所有对比文献均未采用此标准及测试，因而数据可靠性差。
另外在可见光、近红外波段均具有较高的反射值(见表3)。
实施例根据本发明所述的纳米特种功能纤维的组成成分及制造方法配制了三批纤维织物，并将其与普通纤维织物在抗紫外线、抗可见光、抗近红性能方面作比较测试。
首先按照本发明所述的纳米粉体组成成分范围配制了三批纳米粉体，见表1表1实施例纳米粉体组成成分(wt％)
将表1中三批掺杂混合的纳米KMg3(AlSi3O10)F2+α-Fe粉体，再按照本发明所述的配比与高分子料粒(块)相混熔融成浆喷丝，其配比见表2。
表2 实施例纳米粉体组成成分(wt％)与高分子组成成分配比(wt％)范围
将三批纳米特种功能纤维织造成织物与普通织物作抗紫外线、抗将三批纳米特种功能纤维织造成织物与普通织物作抗紫外线、抗可见光、抗近红性能的对比试验，其结果列于表3。
表3本发明功能纤维织物与普通纤维织物在抗紫外线、抗可见光、抗近红性能方面的比较。
权利要求
1.一种抗紫外线—抗可见光—抗近红外的特种功能纤维，其特征在于纤维中含有2％-10％的具有抗紫外线—抗可见光—抗近红外其粒度小于80nm的纳米粉体。
2.根据权利要求1所述的抗紫外线—抗可见光—抗近红外为一体的特种功能纤维，其特征在于纳米粉体的化学成分是KMg3(AlSi3O10)F2+α-Fe。前者为纳米云母粉，后者为纳米α-Fe粉。
3.根据权利要求2所述的纳米粉体的化学成分为KMg3(AlSi3O10)F2+α-Fe，其中α-Fe的含量为5％-25％，通过掺杂加入。
4.根据权利要求1所述的特种功能纤维，其特征在于将纳米粉体与聚脂纤维、锦纶纤维、涤纶纤维、丙纶纤维，粘胶纤维等任一种纤维通过特殊的复合纺丝而成。
5.根据权利要求3所述的纳米KMg3(AlSi3O10)F2+α-Fe粉体其特征在于通过纳米α-Fe粉体5％-25％的掺杂含量以调控紫外线—可见光—近红外的反射率，而发明一种以反射型为主的特种功能纤维。
全文摘要
本发明是集抗紫外线—抗可见光—抗近红外为一体化的纳米特种功能纤维材料及其制品。该发明是将两种纳米粉体按照一定配比，将其应用在纺织纤维中，使这种纤维具有抗紫外线—抗可见光—抗近红外的特种功能。将这种功能纤维可制成机织布、无纺布、针织布后，可再制成各种各样的服装及其他制品。
文档编号D01F1/10GK1629370SQ200310118478
公开日2005年6月22日 申请日期2003年12月18日 优先权日2003年12月18日
发明者陈利民, 陈俊声 申请人:陈利民, 陈俊声