一种基于聚酯制备Cu2O/CuO/CuS/ZrO硅基高辐射低传热自发热功能母粒的方法与流程

本发明涉及一种基于聚酯制备cu2o/cuo/cus/zro硅基高辐射低传热自发热功能母粒的方法，属于功能母粒制备。

背景技术：

1、随着建筑节能、工业保温、智能纺织品、功能包装等领域的发展，对高分子材料(特别是聚酯类，如pet、pbt及其共聚物)提出了更高的功能性要求。开发兼具主动发热(自发热)、高效红外辐射(热能传递)、优异隔热(低热传导)等多重功能于一体的复合材料，成为提升产品性能、降低能耗的关键研究方向。

2、cu2o、cuo、cus等铜基化合物因其独特的能带结构和光学性质，在光热转换和红外辐射领域展现出潜力。但是，单一cu基化合物难以同时满足高发热效率、宽波段/高红外发射率和低热导率的要求。如何将不同cu基化合物(cu2o、cuo、cus)有效组合，使其在发热(光热转换)、辐射(红外发射)和隔热(低导热)方面产生协同效应，是技术难点。且，zro2(氧化锆)以其极低的热导率和良好的高温稳定性著称，是理想的隔热组分；如何将其与多种cu基化合物均匀、稳定地复合，并确保其在复合材料中有效构建隔热网络，同时不显著阻碍cu基化合物的光吸收/辐射能力，是技术难点。

3、另外，常规纳米/微米级无机粒子在高分子熔体中极易团聚，导致性能不均一、母粒加工困难和制品性能下降，即：如何在聚酯材料中进行分散也是技术难点。

4、所以，在聚酯基体中协同实现“自发热”、“低传热”与“高辐射”，是非常艰难的。

技术实现思路

1、[技术问题]

2、单一材料或简单复合难以实现多重功能的有效协同；

3、无机功能粒子在聚酯中的分散、相容性及加工稳定性是普遍瓶颈。

4、[技术方案]

5、为了解决上述问题，本发明提供了一种基于聚酯制备cu2o/cuo/cus/zro硅基高辐射低传热自发热功能母粒的方法。

6、具体来说，本发明通过设计特定的cu2o/cuo/cus/zro硅基杂化材料，之后用于聚酯体系形成高分散性、高性能稳定的功能母粒。本发明制备的聚酯母粒具有高辐射、低传热、良好的自发热性能，可以用于建筑节能、智能保温、功能纺织等领域。

7、本发明的第一个目的是提供一种基于聚酯制备cu2o/cuo/cus/zro硅基高辐射低传热自发热功能母粒的方法，包括如下步骤：

8、先将硅烷偶联剂kh-570溶于无水乙醇，再加入聚乙二醇400，最后缓慢加入cu2o/cuo/cus/zro硅基杂化材料，进行球磨，得到浆料；将聚酯切片和浆料高速混合，形成混合浆料；将混合浆料加入双螺杆挤出机，在185-200℃下熔融挤出，切粒，干燥，在氮气氛围下150-160℃下处理1.5-2h，165-175℃下处理2-3h，冷却，得到聚酯功能母粒；

9、其中，cu2o/cuo/cus/zro硅基杂化材料、聚乙二醇400、硅烷偶联剂kh-570、无水乙醇的质量比为20-40：10-15：3-5：50-70；

10、cu2o/cuo/cus/zro硅基杂化材料的制备方法如下：

11、(1)称取硝酸铜(cuso4)和硝酸锆(zrso4)溶解在乙醇水溶液中，搅拌均匀，得到混合盐溶液；将硫化钠(na2s)溶解在乙醇中，得到硫化钠溶液；在混合盐溶液中加入硅溶胶，继续搅拌均匀，再滴加硫化钠溶液，混合均匀，得到前驱体溶液；

12、(2)将前驱体溶液在75-85℃下反应7-10h；反应结束后，静置老化，干燥，研磨，煅烧，粉碎，得到cu2o/cuo/cus/zro硅基杂化材料。

13、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中硫酸铜、硫酸锆、硫化钠、硅溶胶的用量比为0.8-1.2mol：0.4-0.6mol：1-1.5mol；0.4-0.6l。

14、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中硫酸铜、硫酸锆、乙醇水溶液的用量比为0.8-1.2mol：0.4-0.6mol：0.8-1.2l。

15、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中硫化钠和乙醇的用量比为1-1.5mol：0.8-1.2l。

16、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)的乙醇水溶液中乙醇和水的体积比为1：1。

17、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中搅拌均匀是400-1000rpm下搅拌5-60min。

18、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中滴加速度为0.05-0.15ml/s。

19、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)的硅溶胶中二氧化硅的质量浓度为15-50％。

20、在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中静置老化是20-30℃下静置老化20-30h。

21、在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中干燥是50-60℃下干燥5-10h。

22、在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中研磨的粒径为10-20μm。

23、在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中煅烧是在氮气氛围、350-450℃下煅烧2-4h。

24、在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中粉碎是气流粉碎。

25、在本发明的一种实施方式中，cu2o/cuo/cus/zro硅基杂化材料的粒径为10-50nm。

26、在本发明的一种实施方式中，球磨是采用行星式球磨机，球料比为4-6：1，磨料为氧化锆磨球，转速为200-400rpm，时间为1-3h，温度为20-30℃。

27、在本发明的一种实施方式中，聚酯切片和浆料的质量比为80-90：5-15。

28、本发明的第二个目的是本发明所述的方法制备得到的聚酯功能母粒.。

29、本发明的第三个目的是提供一种制备高辐射低传热自发热的聚酯功能单丝的方法，包括如下步骤：

30、将聚酯功能母粒和聚酯切片按照质量比60-80：20-30混合，在180-200℃下熔融纺丝，在60-70℃下牵伸，牵伸倍数为3-7；然后在150-160℃下定型，得到聚酯功能单丝。

31、在本发明的一种实施方式中，聚酯功能单丝的细度为1-10dtex。

32、本发明的第四个目的是本发明所述的方法制备得到的聚酯功能单丝。

33、本发明的第五个目的是提供一种制备高辐射低传热自发热的聚酯功能织物的方法，包括如下步骤：

34、以聚酯功能单丝作为经纱和纬纱，按照经纱密度、纬纱密度为260-270根/10cm、450-480根/10cm，进行平纹编织，得到聚酯功能织物。

35、本发明的第六个目的是本发明所述的方法制备得到的聚酯功能织物。

36、本发明的第七个目的是本发明所述的聚酯功能母粒、聚酯功能单丝、聚酯功能织物在建筑节能、智能保温、功能纺织领域的应用。

37、本发明的第八个目的是提供一种提升聚酯织物高辐射、低传热、自发热性能的方法，其采用了本发明所述的聚酯功能母粒、聚酯功能单丝、聚酯功能织物。

38、[有益效果]

39、(1)本发明制备得到的聚酯织物可以同时具有“自发热”、“低传热”与“高辐射”性能；断裂强力达到275mpa以上，断裂伸长率在150％以上；热导率在0.04w/(m·k)以下；远红外发射率在93％以上；远红外辐射升温值在4℃以上；抗老化测试后拉伸强度保留率在95％以上。

40、(2)本发明的方法简单，适合大规模工业化使用。