一种基于稀土元素的凉感针织面料及其制备方法与流程

本技术涉及针织面料领域，特别是涉及一种基于稀土元素的凉感针织面料及其制备方法。

背景技术：

1、随着全球气候变暖及夏季极端高温天气的频发，消费者对服装热舒适性的需求日益提升，凉感针织面料作为重要功能性针织品，近年来成为针织行业的研究热点。早期的凉感面料主要通过在纤维或纱线中添加无机或有机凉感剂，依靠接触瞬间的热传导差异实现凉感效果，一定程度上能够满足消费者对凉感的需求，但存在功能单一、凉感持久性差、耐水洗后性能衰减明显等问题。与此同时，针织面料在服用过程中还需兼顾透气性、遮热性和色牢度等多项性能，传统凉感面料在追求凉感性能的同时，往往难以兼顾上述指标的均衡提升。

2、稀土元素因其独特的电子层结构，为解决传统凉感面料功能单一的问题提供了新的技术路径。现有技术中，发明专利申请cn117385491b公开了一种稀土基被动降温凉感纤维及其制备方法和应用，其以稀土氧化物与其他无机粉体经球磨、煅烧制得稀土复合降温材料且制得降温凉感母粒，经熔融纺丝制得稀土复合降温纱线，宣称可同时实现接触凉感与持续凉感。此外，发明专利cn117468120b公开了一种稀土基降温隔热异形纤维及其制备方法，其将稀土铝酸盐类功能材料与二氧化硅复合后与高分子材料混合，经熔融纺丝制得异形截面纤维，该纤维近红外反射率、远红外发射率均大幅提高，面料内外侧温差可达3~7℃，且相较于涂层类面料透气率大幅提高。

3、然而，现有技术在实际应用中仍存在较为明显的应用技术问题。目前的凉感面料功能普遍较为单一，大多仅依靠接触瞬间的热传导实现凉感，无法持续维持凉爽体感。且稀土材料在聚合物基体中的分散均匀性难以控制，容易引起纤维可纺性下降及面料力学性能受损，此外，为了追求凉感或遮热效果，现有技术往往牺牲了面料的透气性能，而在染整加工方面，现有的高温处理工艺容易破坏稀土功能层的稳定性，导致面料在经过洗涤或光照后，凉感及遮热性能出现显著衰减，且色牢度明显下降。

4、综上所述，通过稀土元素的功能化作用制备一种具有优异透气性、凉感系数并且兼顾遮热性、色牢度和力学性的针织面料，从而克服现有技术中凉感功能单一、综合性能难以均衡的不足，成为了本领域技术人员所面临的最主要且重要的课题之一。

技术实现思路

1、为了解决上述相关问题，申请人提供了以下技术方案以实现：

2、一种基于稀土元素的凉感针织面料，包括内层和外层；外层原料，以质量份计，包括：聚己内酰胺40~55份，稀土混合剂3~5份，凉感辅助剂1.5~2.5份，增强剂1.5~2份，稀土偶联剂0.4~0.8份，抗氧剂0.3~0.6份，润滑剂0.3~0.6份，紫外吸收剂0.2~0.4份，螯合剂0.1~0.3份，平滑剂1~3份。

3、优选地，所述内层原料，以质量份计，包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯50~65份，稀土混合剂3~5份，凉感辅助剂0.8~1.6份，亲水剂1.5~3份，稀土偶联剂0.4~0.7份，螯合剂0.08~0.2份，柔软剂1~3份。

4、优选地，所述外层原料中，聚己内酰胺、稀土混合剂和凉感辅助剂的质量比为（40~50）：（3.5~4.5）：（1.8~2.2）。

5、优选地，所述外层原料中，聚己内酰胺、稀土混合剂和凉感辅助剂的质量比为（43~46）：（3.8~4.2）：（1.8~2）。

6、优选地，所述聚己内酰胺的相对粘度为2.5~2.8。

7、优选地，所述聚己内酰胺的相对粘度为2.55~2.65。

8、优选地，所述稀土混合剂为氧化镧和氧化铈的混合稀土氧化物。

9、优选地，所述氧化镧和氧化铈的质量比为（6.5~8）：（2~3.5）。

10、优选地，所述氧化镧和氧化铈的质量比为（7~8）：（2~3）。

11、优选地，所述稀土混合剂的d50粒径为60~120nm。

12、优选地，所述稀土混合剂的d50粒径为60~80nm。

13、优选地，所述凉感辅助剂为聚乙二醇、酒石酸和尿素的组合。

14、优选地，所述聚乙二醇、酒石酸和尿素的质量比为（1.5~2.5）：（0.8~1.2）：（0.7~1.3）。

15、优选地，所述聚乙二醇、酒石酸和尿素的质量比为（2~2.3）：（1~1.1）：（0.8~1）。

16、优选地，所述聚乙二醇为聚乙二醇4000或聚乙二醇6000。

17、本技术中采用的稀土混合剂和凉感辅助剂的复配方案，凉感组合剂可以促进与稀土离子形成多点稳定配位结构，尿素与聚乙二醇长链共同在稀土颗粒表面形成柔性保护层，既抑制纺丝过程中稀土团聚沉降，又大幅提升稀土与聚酰胺、聚酯基体的相容性，依托稀土本身的高导热特性在纤维内部构建连续无阻碍的导热通路，接触皮肤时可快速导出体表积聚的热量，同时避免高温加工过程中稀土活性衰减，从而大幅提升接触凉感以及功能稳定性，为综合性能的整体提升提供优良基础。

18、优选地，所述增强剂为单宁酸、儿茶酚和鞣花酸的组合。

19、优选地，所述单宁酸、儿茶酚和鞣花酸的质量比为（2~3）：（0.8~1.2）：（0.5~0.8）。

20、优选地，所述单宁酸、儿茶酚和鞣花酸的质量比为（2.4~2.8）：（0.9~1）：（0.6~0.7）。

21、通过采用增强剂原料，以单宁酸的大分子多酚结构提供丰富的多齿配位位点，儿茶酚的邻苯二酚单元进一步强化与稀土离子的结合力，结合鞣花酸在稀土颗粒与纤维基体间形成优异的界面结合作用，不仅能抵消稀土无机填料添加带来的纤维强度下降问题，还能在多次水洗后依然保持界面粘结力，避免稀土析出，同时辅助提升面料的耐氧化性和力学性，提高使用质量和使用寿命。

22、优选地，所述稀土偶联剂为wot-108或wot-102。

23、优选地，所述稀土偶联剂为wot-108。

24、优选地，所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂626、抗氧剂1035和抗氧剂1098中的至少一种。

25、优选地，所述紫外吸收剂为tinuvin 326、tinuvin 327、uv-531和tinuvin 328中的至少一种。

26、优选地，所述紫外吸收剂为tinuvin 326或tinuvin 328。

27、优选地，所述紫外吸收剂为tinuvin 326。

28、优选地，所述螯合剂为乙二胺四乙酸二钠、二乙烯三胺五乙酸五钠和柠檬酸三钠中的至少一种。

29、优选地，所述螯合剂为乙二胺四乙酸二钠。

30、优选地，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度0.6~0.8dl/g。

31、优选地，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度0.6~0.7dl/g。

32、优选地，所述润滑剂为n,n'-亚乙基双硬脂酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸和聚乙烯蜡中的至少一种。

33、优选地，所述润滑剂为n,n'-亚乙基双硬脂酰胺或聚乙烯蜡。

34、优选地，所述润滑剂为n,n'-亚乙基双硬脂酰胺。

35、优选地，所述平滑剂为聚二甲基硅氧烷乳液或环氧有机硅乳液。

36、优选地，所述平滑剂为聚二甲基硅氧烷乳液。

37、优选地，所述亲水剂为椰油酸二乙醇酰胺、吐温60、 aeo-9中的至少一种。

38、优选地，所述亲水剂为椰油酸二乙醇酰胺或吐温60。

39、优选地，所述亲水剂为椰油酸二乙醇酰胺。

40、优选地，所述柔软剂为双十八烷基二甲基氯化铵或双十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐。

41、优选地，所述柔软剂为双十八烷基二甲基氯化铵。

42、一种上述基于稀土元素的凉感针织面料的制备方法，具体包括以下步骤：s1：将外层原料混合后搅拌直至均匀，之后送入双螺杆挤出机熔融造粒，挤出切粒后鼓风干燥，得到外层母粒；

43、s2：将内层原料混合后搅拌直至均匀，之后送入双螺杆挤出机熔融造粒，挤出切粒后鼓风干燥，得到内层母粒；

44、s3：分别将外层母粒和内层母粒进行熔融纺丝，之后采用单面提花针织机针织，外层长丝按浮线和成圈循环排列形成连续表面，内层长丝采用蜂巢组织，形成六边形网眼立体结构，织得胚布；

45、s4：胚布洗水，高温预定型，之后外层和内层以染料同浴染色或增白，染色后固色，经水洗和定性，得到针织面料。

46、优选地，所述基于稀土元素的凉感针织面料的制备方法，具体包括以下步骤：s1：将外层原料混合后200~300rpm搅拌20~30min直至均匀，之后送入双螺杆挤出机熔融造粒，一区190~195℃、二区220~225℃、三区235~240℃、四区230~235℃，螺杆转速200~300rpm，挤出切粒后95~100℃鼓风干燥6~8h，得到外层母粒；

47、s2：将内层原料混合后200~300rpm搅拌20~30min直至均匀，之后送入双螺杆挤出机熔融造粒，一区210~215℃、二区255~260℃、三区270~275℃、四区265~270℃，螺杆转速200~300rpm，挤出切粒后110~120℃鼓风干燥6~8h，得到内层母粒；

48、s3：分别将外层母粒和内层母粒进行熔融纺丝，之后采用34" 36g单面提花针织机针织，外层长丝按浮线和成圈循环排列形成连续表面，内层长丝采用蜂巢组织，形成六边形网眼立体结构，织得胚布；

49、s4：胚布60~65℃洗水，180℃下30~40s预定型，之后外层和内层以染料同浴染色或增白，染色后50~55℃固色，经水洗和定性，得到针织面料。

50、优选地，所述外层母粒和内层母粒进行熔融纺丝：所述外层母粒纺丝温度260~265℃，侧吹风0.4~0.5m/s，卷绕3200~3500m/min后fdy拉伸得75d/36f外层长丝；所述内层母粒纺丝温度280~285℃，侧吹风0.5~0.6m/s，卷绕3000~3200m/min后y形异形喷丝板挤出，异形度≥55%，之后fdy拉伸，得到75d/36f内层长丝。

51、优选地，所述内层长丝为异形截面纤维长丝。

52、优选地，所述蜂巢组织的编织方案具体为浮线/成圈/集圈6路一循环。

53、针织面料的制备方法中，内层采用y形异形喷丝板挤出的纤维，表面分布的多条纵向深沟槽形成天然毛细管道，配合6路循环的蜂巢组织形成六边形立体网眼结构，既大幅提升了织物的整体孔隙率，又让空气形成定向对流通道，汗液被沟槽快速吸附后沿着纤维轴向传导至织物表层，在蜂巢孔隙中快速蒸发吸热，既避免了汗液滞留带来的黏腻感，又通过持续的蒸发散热强化了凉感体验，同时立体网眼结构还赋予了面料良好的透气性和力学性。

54、申请方案有益效果：

55、1、本技术制得的基于稀土元素的凉感针织面料具有优异的综合硬性能，在透气性、凉感系数、遮热性、色牢度以及顶破强力方面均实现了显著提升，面料在多次水洗后凉感功能衰减幅度小，能够有效满足夏季高温环境下运动及户外场景对功能性针织品的高舒适性要求，克服了传统凉感面料功能单一、综合性能难以均衡的技术缺陷。

56、2、本技术在外层原料中引入的稀土混合剂与凉感辅助剂，形成多点稳定配位结构，并形成柔性保护层，既抑制纺丝过程中稀土团聚沉降，又大幅提升稀土与聚酰胺基体的相容性，依托稀土本身特性快速导出体表积聚的热量，同时避免高温加工过程中稀土活性衰减，从而大幅提升接触凉感以及功能稳定性，为综合性能的整体提升提供优良基础。

57、3、本技术的制备方法中，内层采用y形异形喷丝板挤出的纤维，表面分布的多条纵向深沟槽形成天然毛细管道，配合6路循环的蜂巢组织形成六边形立体网眼结构，大幅提升了织物的整体孔隙率，避免了汗液滞留带来的黏腻感，又通过持续的蒸发散热强化了凉感体验，同时立体网眼结构还赋予了面料良好的透气性和力学性。

58、4、本技术进一步加入的增强剂，以单宁酸的大分子多酚结构提供丰富的多齿配位位点，儿茶酚的邻苯二酚单元进一步强化与稀土离子的结合力，结合鞣花酸的共同作用与纤维基体间形成优异的界面结合作用，不仅能抵消稀土无机填料添加带来的纤维强度下降问题，还能在多次水洗后依然保持界面粘结力，避免稀土析出，保持针织面料优良的顶破强力和耐洗色牢度，有效提高了面料的使用质量和使用寿命。