本發(fā)明屬于聚氨酯脲彈性纖維制備的，具體涉及一種涼爽聚氨酯脲彈性纖維及制備方法。

背景技術(shù)：

0、技術(shù)背景

1、隨著全球氣候的逐漸變暖，人們在發(fā)展經(jīng)濟的同時積極倡導低碳生活。在氣候炎熱的夏季，人們更青睞于環(huán)保且涼爽聚氨酯舒適的纖維及其紡織品。聚氨酯脲彈性纖維自身的彈性優(yōu)點與其它纖維的固有特性有機結(jié)合，相得益彰。近幾年來應用領(lǐng)域越來越廣—已從針織品擴大到機織品，從功能性織物向服裝面料發(fā)展，從內(nèi)衣向外衣發(fā)展，并從女性服飾向男裝延伸，并贏得“人類第二皮膚”的美譽，氨綸織物已成為最流行的國際性時尚消費品。

2、關(guān)于涼爽聚氨酯脲彈性纖維的制備行業(yè)上鮮有報道，但是行業(yè)上關(guān)于其他纖維的研究日漸成熟。專利cn111455483a公開了一種輻射制冷纖維及其織物的制備方法，通過將無機微納顆粒和聚合物基底材料按照預定的重量比例混合，制得復合材料母粒；將復合材料母粒在紡絲組件中復合擠出成型，經(jīng)卷繞后制得輻射制冷纖維。通過精確調(diào)控微納顆粒尺寸和纖維內(nèi)部復合結(jié)構(gòu)，使纖維在具備優(yōu)異的日間輻射制冷性能的同時兼具高機械強度和可編織性能，制得適用于人體皮膚表面降溫的輻射制冷織物，并具有大規(guī)模批量制備、成本低、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點。該制備方法主要針對的熔融紡絲工藝，無法適用于更為復雜的干法紡絲工藝。專利cn110685031a公開了輻射制冷纖維及其制備方法、應用，利用熔融紡絲的方法將sio2、sic、tio2、caco3、baso4、si3n4、zno、al2o3、fe2o3、zro2或玉石粉體等無機材料加入到纖維基體中，制備輻射制冷纖維，進一步編織可制得的輻射制冷面料對太陽輻射波段具有大于60％的反射率，在人體熱輻射波段具有大于80％的發(fā)射率，良好的降溫效果可用于制備有降溫需求的紡織品。但此方法未能精確調(diào)控功能填料的粒徑范圍且摻雜在纖維內(nèi)部的功能填料質(zhì)量分數(shù)低，在太陽輻射波段反射率低，因此日間輻射性能差；另一方面，此發(fā)明由于整體無機含量較高，對紡絲工藝方式要求較大，無法適用于干法氨綸紡絲體系。美國哥倫比亞大學楊遠教授團隊利用p(vdf-hfp)/丙酮/水混合溶液制備了具有5μm的微孔和50nm-500nm的納米孔的分級多孔聚合物涂層。通過微納米孔散射太陽輻射，且利用p(vdf-hfp)涂層在8μm-13μm范圍內(nèi)存在多個吸收峰能有效地輻射熱量，該方法制備的涂層實現(xiàn)了96％的高太陽光反射率和97％的高熱發(fā)射率，在陽光下測試被動輻射制冷性能可使溫度下降約6℃，產(chǎn)生約96wm-2的冷卻功率。專利cn115595796a公開了一種輻射制冷纖維及其制備方法、織物，將將易規(guī)?；a(chǎn)的高反射率的超薄金屬膜層作為反射層，超薄金屬作為反射層其反射率相比于添加反射填料的工藝路線更高，且不會影響纖維的柔軟性。但是由于生產(chǎn)工藝較為復雜，無法滿足大規(guī)模生產(chǎn)需要。

3、綜上所述，現(xiàn)有輻射制冷材料存在以下缺點：(1)現(xiàn)有利用熔融紡絲法制備的復合纖維日間輻射制冷效果較差，且由于多是含量較高的金屬輻射顆粒，對干法紡絲的漿料穩(wěn)定性和紡絲穩(wěn)定性帶來更大挑戰(zhàn)。(2)多為涂層或薄膜態(tài)，透氣性和舒適性不足無法用于人體皮膚降溫，且工藝無法應用于氨綸制造領(lǐng)域；所以，現(xiàn)缺乏利用干法復合紡絲方法引入高濃度無機微納顆粒制備輻射制冷纖維的技術(shù)，并通過精確調(diào)控微納顆粒尺寸和纖維內(nèi)部復合結(jié)構(gòu)，使纖維在具備優(yōu)異的輻射制冷性能的同時兼具優(yōu)良的制造性能和高機械強度，并實現(xiàn)大規(guī)模批量制備，具有成本低、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、技術(shù)問題：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種涼爽聚氨酯脲彈性纖維及其制備方法。將所需大量的改性無機顆粒加入皮層材料中，可有效提升輻射效率和輻射顆粒的利用率，還能解決無機顆粒含量高帶來的纖維紡絲不穩(wěn)定的問題；此外，可選擇性的添加開孔劑可以賦予纖維表面的微納孔結(jié)構(gòu)，提高太陽光反射效率，從而進一步提升輻射制冷效果。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明提供一種涼爽聚氨酯脲彈性纖維，所述的纖維具有皮芯結(jié)構(gòu)，包括皮層和芯層，所述皮層材料包括第一聚氨酯-脲和改性無機顆粒，所述芯層材料包括第二聚氨酯-脲。所述的皮層材料和芯層材料的質(zhì)量比為1:9～3:7。

3、基于皮層材料的總質(zhì)量來計算，所述的皮層材料含有35～95％的第一聚氨酯-脲和5～65％改性無機顆粒。

4、所述的改性無機顆粒通過包括偶聯(lián)劑和無機顆粒改性得到；所述的偶聯(lián)劑包括含有對異氰酸酯有反應活性基團的偶聯(lián)劑。

5、所述的偶聯(lián)劑包括含有胺基和/或羥基的硅烷偶聯(lián)劑，包括n-2氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、n-2氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、n-2-氨乙基-3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、n-苯基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、雙(2-羥乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷、羥甲基三乙氧基硅烷、羥丙基三甲基硅烷、n-(3-丙烯酰氧基-2-羥丙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一種以上。

6、所述的無機顆粒包括金屬類無機顆粒和/或非金屬類無機顆粒；所述的金屬類無機顆粒包括二氧化鈦(tio2)、氧化鋅(zno)、硫化鋅(zns)、氧化鎂(mgo)、硫酸鋇(baso4)、碳酸鋇(baco3)和硅酸鋁(al2sio5)中的一種以上；所述的非金屬類無機顆粒包括碳化硅(sic)、氮化硅(si3n4)、氮化硼(bn)中的一種以上；所述的無機顆粒粒徑d90為0.01～5μm。

7、所述的第一聚氨酯-脲及第二聚氨酯-脲分別獨立的包括聚合物多元醇、多異氰酸酯、二元胺擴鏈劑和終止劑的反應產(chǎn)物。

8、所述的聚合物多元醇包括聚酯多元醇和/或聚醚多元醇，所述的聚醚多元醇包括聚四氫呋喃二元醇、聚乙二醇或聚丙二醇的一種以上；所述的聚合物多元醇的數(shù)均分子量1000～5000g/mol。

9、所述的多異氰酸酯包括甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、異氟爾酮二異氰酸酯、二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯、萘二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯以及和/或衍生物和/或改性聚合物的一種以上。

10、所述的二元胺類擴鏈劑包括乙二胺、丙二胺、2-甲基-1,5-戊二胺、戊二胺、己二胺中的一種以上；所述終止劑包括二甲胺、二乙胺、二丙胺、正丁醇、乙醇胺中的一種以上。

11、所述的皮層材料還含有1‰～5‰的開孔劑，基于皮層材料的總質(zhì)量來計算；所述開孔劑包括licl、cacl2中的一種以上。

12、優(yōu)選的，基于皮層材料的總質(zhì)量來計算，所述的皮層材料含有40～90％的第一聚氨酯-脲和10～60％改性無機顆粒；

13、所述的對異氰酸酯有反應活性基團包括胺基和/或羥基；所述的溶劑包括n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺中的一種以上。

14、本發(fā)明的涼爽聚氨酯脲彈性纖維的制備方法，以包括所述的皮層材料和芯層材料分別為紡絲原料，在溶劑的存在下，分別通過皮芯噴絲組件，通過干法紡絲得到。

15、有益效果：涼爽聚氨酯脲彈性纖維具備皮芯結(jié)構(gòu)，高性能的芯層材料既保證了干法紡絲的穩(wěn)定性，又保證了纖維本身優(yōu)異的物理性能；將所需大量的改性無機顆粒加入皮層材料中，可有效提升輻射效率和輻射顆粒的利用率，還能解決無機顆粒含量高帶來的纖維紡絲不穩(wěn)定的問題；此外，可選擇性的添加開孔劑可以賦予纖維表面的微納孔結(jié)構(gòu)，提高太陽光反射效率，從而進一步提升輻射制冷效果。