一种基于Cu2O/CuO/CuS/ZrO制备高辐射低传热自发热的尼龙母粒的方法与流程

本发明涉及一种基于cu2o/cuo/cus/zro制备高辐射低传热自发热的尼龙母粒的方法，属于功能母粒制备。

背景技术：

1、随着智能纺织品、医疗保健、特种防护及节能建筑等领域的快速发展，对具有主动发热功能材料的需求日益迫切。自发热材料能够将光能、化学能或电能等外部能量高效转化为热能，实现温度调控，在提升人体舒适度、医疗热疗、管道防冻、特种环境保温等方面展现出巨大潜力。尼龙(聚酰胺)作为一种综合性能优异、加工成型便利、应用极其广泛的工程塑料与合成纤维原料，成为集成自发热功能的理想基体材料。

2、目前，赋予尼龙自发热功能的主流技术路线是在基体中引入功能性发热填料。常见的发热材料包括：

3、碳基材料(如碳纳米管、石墨烯、炭黑)：凭借优良的电热或光热转换效率受到关注。然而，其高导热性导致热量极易通过传导快速散失(即“低热阻”问题)，难以在材料内部形成有效的热积累，降低了实际使用中的热效率。

4、金属及金属氧化物(如铁粉、氧化铁、氧化铜)：成本较低，部分具备良好的光热或电磁热转换能力。但同样面临热导率偏高、热损失大的挑战。其发热效率(转换率)通常不够理想，需较高添加量才能达到目标温升，这进一步加剧了对尼龙基体力学性能(尤其是冲击强度和伸长率)的负面影响。

5、陶瓷材料(如氧化锆、碳化硅)：某些陶瓷材料具有优异的光热性能或低热导率。但单一陶瓷材料往往难以同时兼顾高效发热与极低的导热性能。将其有效分散在尼龙基体中并保持良好界面结合也存在技术难度。

6、所以，如何在尼龙基体中协同实现“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、尼龙材料中很难同时实现“自发热”、“低传热”与“高辐射”。

3、[技术方案]

4、为了解决上述问题，本发明提供了一种基于cu2o/cuo/cus/zro制备高辐射低传热自发热的尼龙母粒的方法。具体来说，本发明先制备了cu2o/cuo/cus/zro硅基杂化材料，之后用于制备尼龙母粒、尼龙单丝、尼龙织物。本发明制备的尼龙母粒、尼龙单丝、尼龙织物具有高辐射、低传热、良好的自发热性能，可以用于智能纺织品、医疗保健、特种防护及节能建筑等领域。

5、本发明的第一个目的是提供一种制备cu2o/cuo/cus/zro硅基杂化材料的方法，包括如下步骤：

6、(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；

7、(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。

8、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。

9、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。

10、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。

11、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。

12、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。

13、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。

14、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％。

15、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。

16、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。

17、在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中研磨的粒径为10-20μm。

18、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。

19、在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中粉碎是气流粉碎。

20、本发明的第二个目的是本发明所述的方法制备得到的cu2o/cuo/cus/zro硅基杂化材料。

21、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。

22、本发明的第三个目的是提供一种基于cu2o/cuo/cus/zro制备高辐射低传热自发热的尼龙母粒的方法，包括如下步骤：

23、将尼龙切片、pe蜡、poe-g-mah高速混合均匀，再加入cu2o/cuo/cus/zro硅基杂化材料，继续高速混合均匀，形成混合料；其中，尼龙切片、pe蜡、poe-g-mah、cu2o/cuo/cus/zro硅基杂化材料的质量比为80：1-5：4-6：5-15；

24、将混合料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出，切粒，干燥，得到高辐射低传热自发热的尼龙母粒。

25、在本发明的一种实施方式中，尼龙为尼龙6或尼龙66。

26、在本发明的一种实施方式中，熔融挤出是220-260℃、300-500rpm下熔融挤出。

27、本发明的第四个目的是本发明所述的方法制备得到的高辐射低传热自发热的尼龙母粒。

28、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尼龙单丝的方法，包括如下步骤：

29、以高辐射低传热自发热的尼龙母粒和尼龙切片为原料，220-260℃下熔融挤出，卷绕速度为8-12m/min，8-12℃水浴冷却，75-85℃热蒸汽拉伸3-5倍，140-150℃热空气拉伸1-2倍，在160-170℃下热定型，得到高辐射低传热自发热的尼龙单丝。

30、在本发明的一种实施方式中，高辐射低传热自发热的尼龙母粒和尼龙切片的质量比为30-50：50-70。

31、本发明的第六个目的是本发明所述的方法制备得到的高辐射低传热自发热的尼龙单丝。

32、本发明的第七个目的是提供一种高辐射低传热自发热的尼龙织物，其含有本发明所述的高辐射低传热自发热的尼龙单丝。

33、本发明的第八个目的是提供一种提升尼龙织物高辐射、低传热、自发热性能的方法，其采用了本发明所述的高辐射低传热自发热的尼龙母粒、高辐射低传热自发热的尼龙单丝。

34、[有益效果]

35、(1)本发明制备得到的尼龙织物可以同时具有“自发热”、“低传热”与“高辐射”性能；断裂强力达到285mpa以上，断裂伸长率在120％以上；热导率在0.03w/(m·k)以下；远红外发射率在95％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。

36、(2)本发明的方法简单，适合大规模工业化使用。