專利名稱：抗紫外線－抗可見光－抗近紅外一體的納米特種功能纖維的制作方法
技術領域：
本發明屬于特種功能紡織材料領域，主要涉及一種既能抗紫外線、抗可見光、又能抗近紅外的功能性纖維。
背景技術：
強紫外線的照射對人體的危害已是眾所周知的事實，那么如何預防和減少對人體的危害呢？經電磁物理研究表明，物體的吸收率A、反射率R、透過率T三者之和為1，即A+R+T＝1，按此原理，我們只要做到使材料的吸收率、反射率均大，則材料的透過率就小。但如果纖維或織物以吸收型為主來抗紫外線的話，那么這種纖維織成的各種織物穿在人身上就會感到悶熱，經光學研究表明太陽的輻射能量約94％分布在0.3-2.1μm波長范圍內，纖維織物表面對太陽能的吸收率可由下式計算A=Σi=0.32,1αiDi]]>式中A為均一纖維材料的平均太陽能吸收率，αi為在波長i時該種纖維材料的吸收率，Di為太陽能在波長i的輻射量分數，i為0.1μ的波長間隔。
為了防止特種纖維或織物的表面吸熱現象，纖維材料在0.3-2.1μ(紫外可見光和近紅外范圍)內的太陽能吸收率應盡量低，那么材料只有通過以反射型為主的設計才能做到既阻擋紫外線效果極佳，又能起到纖維織物的涼爽感，這是本發明的構思所在。
在對比專利文獻中如ZL95108204·3是一種抗紫外線、抗可見光功能織物，其主要特征在于納米粒子要求＜100nm，其納米粒子的材質主要是氧化物和納米γ-(Fe，Ni)合金粉，而前者是通過球磨所得，后者是通過化學法和羰基法所得，而這些氧化物和γ-(Fe，Ni)納米粉體通過不同比例加入到纖維中去，最后產生的效果雖然也是抗紫外線，但是以吸收型為主，(正像專利說明書中所述的，在紫外、可見光波段即10-800nm具有大的吸收率)，雖然在遠紅外波段考慮了要低吸收，但沒有考慮到太陽能的94％熱量是集中在紫外、可見光、近紅外波段，因而ZL95108204·3的發明尚有欠缺，不夠圓滿。又如專利95109710·5也是一種抗紫外線、抗可見光功能紡織物及其制造方法，它主要是通過印染方法將納米粒子按照一定配比印(涂層形式)或染到織物上去，工藝簡單，成品率高、成本低，可大面積生產，抗紫外線抗可見光效果更佳。但欠缺的是還是以吸收型為主，也正像說明書所說的那樣在紫外、可見光波段具有大的吸收率，而在遠紅外波段3-5，8-20μm則需要低吸收，但沒有考慮近紅外波段(0.8-2.1μm)大量太陽能的輻射，而且印染的方法只適用制作抗紫外線傘等可以，制作服飾類產品透氣性差，且很悶熱。
對比文獻3申請號98117464·7是一種表面包覆金屬化合物的納米氧化鋅粉體及制備方法。通過該方法可以獲得具有優異的紫外線吸收特性，同時可見光反射率高。該發明雖然考慮了可見光的反射率高的技術問題，但紫外波段則是以高吸收來阻擋紫外線的輻射的，更何況沒有統籌考慮近紅外的高反射技術難題，因而該發明也是不夠圓滿的。
對比文獻4申請號97117265·X防紫外線功能纖維及其制造方法，它是一種經過煅燒和細化處理的氧化鋅和二氧化鈦的改性丙綸纖維。從發明的說明書上可以看出，氧化鋅、二氧化鈦的粒子較粗，在技術配方中，防紫外線功能材料粒度≤2μ，其中≤1μ占70％，從發明的制備工藝看，粒度是達不到納米級，因而其防紫外線輻射的屏蔽效率較低，為＞80％，而且從選材上看，氧化鋅、二氧化鈦在紫外波段均屬吸收型的粉體，也無考慮可見光、近紅外波段的反射技術措施，所以其織物和制品也不可能涼爽。
綜上所述，還未見到像本發明那樣的具有抗紫外線、抗可見光、抗近紅外發明內容為一體的特種功能纖維材料。
發明內容
本發明目的是提供一種抗紫外線、抗可見光、抗近紅外為一體的特種功能纖維材料。
為達到上述目的，在發明所述的特種功能纖維，其組成成分(重量比)為纖維占90-98％、納米粉體占2-10％。其中纖維可以為聚脂纖維、錦綸纖維、滌綸纖維、丙綸纖維、粘膠纖維等任一種纖維；納米粉體則必須是粒度小于80nm的云母粉體和α-Fe粉體。其中納米云母粉體是通過以人工合成的透明薄片的層狀硅酸鹽礦物質——合成氟金云母(簡稱合成云母)為原料，經特殊的濕法工藝加工而成；α-Fe粉體則通過化學氣相法而制得，其在纖維中所占比例為2-10％的納米顆粒，其主要化學成分為KMg3(AlSi3O10)F2和α-Fe，α-Fe含量則控制在5-25％摻雜加入到KMg3(AlSi3O10)F2中，以增加特種功能纖維在紫外波段、可見光波段和近紅外波段的反射特性。
本發明的制造方法如下先將納米α-Fe粉體按照5-25％(重量比)含量摻雜加入到納米KMg3(AlSi3O10)F2中進行攪拌混勻，然后按2-10％的比例(重量)與聚脂、錦綸、滌綸、丙綸、氨綸、粘膠等任一種固體料塊相混送入至反應釜內熔融成漿液噴絲而成。任一種高分子料塊如滌綸切片進行抗紫外線、抗可見光、抗近紅外造粒，我們稱它為抗紫外線—抗可見光—抗近紅外母粒，然后將母粒送入釜內熔融成漿噴絲而成抗紫外線、抗可見光、抗近紅外為一體的特種功能纖維。
將這種功能纖維通過織造工藝可以制造出各種抗紫外線、抗可見光、抗近紅外的產品。其產品經國家計量單位和國家認證單位檢測具有優異的抗紫外線特性，UVA波段平均透過率＜2％；UVB波段平均透過率＜0.3％；紫外遮擋系數為50+，紫外防護等級為極佳，測試采用國際標準AS/NZS 43991996；紫外遮擋系數 15-24 防護等級為良好25-29 防護等級為很好40-50，50+ 防護等級為極佳上述測試標準和紫外防護等級是與國際接軌的。而所有對比文獻均未采用此標準及測試，因而數據可靠性差。
另外在可見光、近紅外波段均具有較高的反射值(見表3)。
實施例根據本發明所述的納米特種功能纖維的組成成分及制造方法配制了三批纖維織物，并將其與普通纖維織物在抗紫外線、抗可見光、抗近紅性能方面作比較測試。
首先按照本發明所述的納米粉體組成成分范圍配制了三批納米粉體，見表1表1實施例納米粉體組成成分(wt％)
將表1中三批摻雜混合的納米KMg3(AlSi3O10)F2+α-Fe粉體，再按照本發明所述的配比與高分子料粒(塊)相混熔融成漿噴絲，其配比見表2。
表2 實施例納米粉體組成成分(wt％)與高分子組成成分配比(wt％)范圍
將三批納米特種功能纖維織造成織物與普通織物作抗紫外線、抗將三批納米特種功能纖維織造成織物與普通織物作抗紫外線、抗可見光、抗近紅性能的對比試驗，其結果列于表3。
表3本發明功能纖維織物與普通纖維織物在抗紫外線、抗可見光、抗近紅性能方面的比較。
權利要求
1.一種抗紫外線—抗可見光—抗近紅外的特種功能纖維，其特征在于纖維中含有2％-10％的具有抗紫外線—抗可見光—抗近紅外其粒度小于80nm的納米粉體。
2.根據權利要求1所述的抗紫外線—抗可見光—抗近紅外為一體的特種功能纖維，其特征在于納米粉體的化學成分是KMg3(AlSi3O10)F2+α-Fe。前者為納米云母粉，后者為納米α-Fe粉。
3.根據權利要求2所述的納米粉體的化學成分為KMg3(AlSi3O10)F2+α-Fe，其中α-Fe的含量為5％-25％，通過摻雜加入。
4.根據權利要求1所述的特種功能纖維，其特征在于將納米粉體與聚脂纖維、錦綸纖維、滌綸纖維、丙綸纖維，粘膠纖維等任一種纖維通過特殊的復合紡絲而成。
5.根據權利要求3所述的納米KMg3(AlSi3O10)F2+α-Fe粉體其特征在于通過納米α-Fe粉體5％-25％的摻雜含量以調控紫外線—可見光—近紅外的反射率，而發明一種以反射型為主的特種功能纖維。
全文摘要
本發明是集抗紫外線—抗可見光—抗近紅外為一體化的納米特種功能纖維材料及其制品。該發明是將兩種納米粉體按照一定配比，將其應用在紡織纖維中，使這種纖維具有抗紫外線—抗可見光—抗近紅外的特種功能。將這種功能纖維可制成機織布、無紡布、針織布后，可再制成各種各樣的服裝及其他制品。
文檔編號D01F1/10GK1629370SQ200310118478
公開日2005年6月22日 申請日期2003年12月18日 優先權日2003年12月18日
發明者陳利民, 陳俊聲 申請人:陳利民, 陳俊聲