一种保暖织物涂层用改性空心玻璃微球复合材料及其制备方法与应用与流程

本发明属于功能性复合材料，具体涉及一种保暖织物涂层用改性空心玻璃微球复合材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、目前，现有技术中应用于提高织物保温性能的方式主要分为两类：一方面，为了提高织物的隔热性能，研究人员通过增加织物厚度或加入多孔材料等低导热性能的填料的方式，向织物中引入空气，降低织物的导热系数，提高其保温隔热性能；另一方面，研究人员加入功能型材料进行复合，例如相变材料等，使织物具备储存热量和释放热量的功能。

2、综上可知，增加织物保暖性能的传统方法主要采用增加织物的厚度和密度来实现，上述方法通过提高其纤维含量以达到储存更多含量的空气，降低织物的热传导和热对流的目的。然而，这种方法使得织物变得臃肿笨重，导致人们行动不便，并且严重影响织物的整体美感。

3、因此，开发一种能够保温蓄热且不大幅增加衣物厚度的蓄热层是很有必要的，其在提升织物保暖性能的同时，也具备更轻薄和舒适的优势。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种保暖织物涂层用改性空心玻璃微球复合材料及其制备方法与应用。本发明制备得到的改性空心玻璃微球复合材料，不仅具有良好的保暖性能，同时还保留涂层原本轻薄、舒适等优点。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种制备改性空心玻璃微球复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：

4、(1)将空心玻璃微珠和碱溶液进行一次反应，得到羟基化空心玻璃微珠；

5、(2)将步骤(1)中得到的羟基化空心玻璃微珠和硅烷偶联剂溶液进行二次反应，得到表面接枝硅烷偶联剂改性空心玻璃微珠；

6、(3)将步骤(2)得到的表面接枝硅烷偶联剂改性空心玻璃微珠、树脂和交联剂进行交联反应，得到所述改性空心玻璃微球复合材料。

7、本发明首先利用碱溶液对空心玻璃微珠表面接枝羟基，得到羟基化空心玻璃微珠；其次，再利用含有硅烷偶联剂的混合溶液对羟基化空心玻璃微珠进行表面接枝硅烷偶联剂改性处理，使得空心玻璃微珠在树脂中分散得更加均匀，这对于提高复合材料保暖性能起着非常关键的作用；最后，将表面接枝硅烷偶联剂改性空心玻璃微珠与树脂进行交联，在降低了复合材料质量的同时，使得保温性能提升。

8、优选地，步骤(1)中所述空心玻璃微珠的平均直径为15-60μm，例如可以为15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm等。

9、优选地，步骤(1)中所述空心玻璃微珠包括s15型空心玻璃微珠、k25型空心玻璃微珠或im16k型空心玻璃微珠中的至少一种，优选为k25型空心玻璃微珠。

10、在本发明中，上述具体种类的空心玻璃微珠均购自于3m公司。

11、优选地，步骤(1)中所述碱溶液包括氢氧化钠溶液。

12、优选地，步骤(1)中所述碱溶液的浓度为0.4mol/l～0.8mol/l，优选为0.5mol/l，例如可以为0.4mol/l、0.5mol/l、0.6mol/l、0.7mol/l、0.8mol/l等。

13、优选地，步骤(1)中所述空心玻璃微珠和碱溶液的质量和体积比为(5～18g):100ml，优选为10g:100ml，例如可以为5g:100ml、7g:100ml、10g:100ml、12g:100ml、13g:100ml、14g:100ml、15g:100ml、16g:100ml、17g:100ml、18g:100ml等。

14、在本发明中，通过调整空心玻璃微珠和碱溶液的质量和体积比，进而获得适宜的空心玻璃微珠表面羟基化比例，体积比例过低会使得碱溶液过量，破坏空心玻璃微珠内部结构，反之则会羟基化效果不佳，影响后续硅烷偶联剂的接枝效果。

15、优选地，步骤(1)中所述一次反应的温度为80～90℃，例如可以为80℃、82℃、85℃、88℃、90℃等；时间为10～18min，例如可以为10min、11min、12min、13min、14min、15min、16min、17min、18min等。

16、优选地，步骤(1)中所述一次反应结束后进行一次冷却处理。

17、优选地，步骤(1)中所述一次冷却处理至室温。

18、优选地，步骤(1)中所述一次冷却处理后还依次包括过滤、洗涤和一次干燥处理。

19、优选地，所述洗涤采用去离子水进行洗涤。

20、优选地，所述一次干燥的温度为60～75℃，例如可以为60℃、65℃、70℃、75℃等；时间为24h～48h，例如可以为24h、30h、36h、48h等；优选为温度为70℃，时间为24h。

21、优选地，步骤(2)中所述硅烷偶联剂溶液包括乙醇、水和硅烷偶联剂。

22、优选地，所述水包括去离子水。

23、优选地，所述硅烷偶联剂的型号包括kh550和/或kh590，优选为kh550。

24、优选地，所述乙醇、水和硅烷偶联剂的体积比为(90～95):(5～10):(1～5)，优选为95:5:2，例如可以为90:5:1、92:6:2、93:7:3、94:8:4、95:5:2、95:10:5。

25、在本发明中，通过调整乙醇、去离子水和硅烷偶联剂的体积比，使得空心玻璃微珠表面接枝适量的硅烷偶联剂，硅烷偶联剂比例过低则会空心玻璃微珠表面接枝效果不佳，影响其在树脂中的分散性，反之则会对于材料造成浪费。

26、优选地，步骤(2)中所述二次反应的温度为80℃～90℃，例如可以为80℃、82℃、85℃、88℃、90℃等；时间为50min～70min，例如可以为50min、55min、60min、65min、70min等。

27、在本发明中，通过调控二次反应的时间，使得空心玻璃微珠的表面改性效果最佳。

28、优选地，步骤(2)中所述二次反应结束后还包括二次冷却处理。

29、优选地，步骤(2)中所述二次冷却处理至室温。

30、优选地，步骤(2)中所述二次冷却处理后还依次包括过滤、洗涤和二次干燥处理。

31、优选地，所述洗涤采用醇类溶剂进行洗涤。

32、优选地，所述二次干燥的温度为60～75℃，例如可以为60℃、65℃、70℃、75℃等；时间为24h～48h，例如可以为24h、30h、36h、48h等；优选温度为70℃，时间为24h。

33、优选地，步骤(3)中所述树脂包括丙烯酸类树脂和/或聚酰胺类树脂。

34、优选地，步骤(3)中所述树脂包括l57型丙烯酸乳液、1500c-3型树脂或3711c型尼龙透明浆中的至少一种，优选为l57型丙烯酸乳液。

35、在本发明中，上述具体种类的树脂均购自于长联科技公司。

36、优选地，所述交联剂包括氮丙啶类交联剂。

37、优选地，所述氮丙啶类交联剂的型号为pc-100(购自于长联科技公司)。

38、优选地，步骤(3)中所述表面接枝硅烷偶联剂改性空心玻璃微珠与树脂的体积比为(1～5):(5～9)，例如可以为1:9、2:8、3:7、4:6、5:5。

39、在本发明中，通过调整表面接枝硅烷偶联剂改性空心玻璃微珠与树脂的体积比，使得在保暖效果达到最佳的同时，保持复合材料具有一定流动性比例过低则会影响复合材料保暖效果，反之则会降低复合材料流动性，影响材料应用。

40、优选地，步骤(3)中所述交联剂与树脂的质量比为(1～5):(95～99)，优选为2:98，例如可以为1:99、2:98、3:97、4:96、5:95。

41、在本发明中，通过调整交联剂与树脂的质量比，使得交联效果达到最佳，比例过低则会使交联时间增加，反之则会浪费原材料。

42、优选地，步骤(3)中所述交联反应的温度为15～30℃，例如可以为15℃、20℃、25℃、30℃等；时间为4～6h，例如可以为4h、5h、6h等；优选为温度为25℃，时间为6h。

43、第二方面，本发明提供了一种改性空心玻璃微球复合材料，所述改性空心玻璃微球复合材料是由根据第一方面所述的制备改性空心玻璃微球复合材料的方法制备得到的。

44、第三方面，本发明提供了一种保温蓄热涂层，所述保温蓄热涂层包括根据第二方面所述的改性空心玻璃微球复合材料。

45、第四方面，本发明提供了一种织物，所述织物包括根据第三方面所述的保温蓄热涂层。

46、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

47、本发明提供了一种制备改性空心玻璃微球复合材料的方法，其首先利用碱溶液对空心玻璃微珠表面接枝羟基，得到羟基化空心玻璃微珠；其次，再利用含有硅烷偶联剂的混合溶液对羟基化空心玻璃微珠进行表面接枝硅烷偶联剂改性处理，使得空心玻璃微珠在树脂中分散得更加均匀，这对于提高复合材料保暖性能起着非常关键的作用；最后，将表面接枝硅烷偶联剂改性空心玻璃微珠与树脂进行交联，在降低了复合材料质量的同时，使得保温性能提升。