一种废旧织物纤维基多功能防护织物的制备方法

1.本发明属于表面功能防护材料领域，具体涉及一种废旧织物纤维基多功能防护织物的制备方法。


背景技术：

2.衣物作为文明的象征已经存在了几千年，人们最初通过衣物来御寒，随着生产力的发展，衣物又渐渐成了美的表现。衣物起到的最大作用是对人体的防护，但是在一些极端条件下，衣物带来的温暖无法阻止寒冷的侵袭，因此，急需开发出一种多功能防护衣物，实现更加高效的人体加热保温。与此同时，每年世界上都会产生大量的废旧衣物垃圾，这些废旧衣物会产生大量的废弃物和环境污染，造成能源浪费，如何将这些废旧衣物资源化利用对于实现碳中和的战略目标具有重要意义。
3.加热人体以保持相对恒定的温度对于各种人体功能至关重要。然而，目前的供暖策略大多是耗能和浪费能源，无法应对复杂多变的环境。幸运的是，充足的室外太阳辐射提供了一种通过穿着具有光热转换能力的纺织品来加热人体的节能方式。将光热涂层覆盖在衣物表面上，覆盖的涂层能够在光照条件下升温，从而调控织物和人体周围温度，达到人体加热保温的目的。shi等人将聚多巴胺（pda）沉积在纳米聚乙烯上，再通过喷枪喷涂将mxene包覆在纳米聚乙烯上，在室温下干燥后得到mxene/nano pe 纺织品。得到的纺织品在光照下能够升温，且能够利用人体被动辐射，具有着精确加热人体的能力。（acs nano 2021, 7, 11396
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11405）zhou等人通过组装kevlar纤维、剪切硬化凝胶（ssg）和二维mxene，开发出了一种新型多功能纺织复合材料，对人体的轻微生理活动到撞击等各种刺激都有着高灵敏度的监测特性，同时，在通电情况下，能够实现人体的热管理，完成人体加热保温。（chem. eng. j，2022，428，131878）chen等人将光热材料分散到溶液中，再将得到的光热纳米材料分散液均匀分布到织物基体上，烘干得到光热转换织物。（cn 106958141 a）但这些方法所用的光热材料过于昂贵，且光热材料的制备过程过于繁琐，得到的织物防护效果有限，不利于大规模制备。
4.废旧织物纤维是一种一维材料，通过碳化后能够得到具有优异的光热性能的碳材料，因此我们提出“取之于织物，用之于织物”的理念，将废旧织物纤维回收再利用，制备出可用于织物防护的光热材料，该材料具有优异的超疏水自清洁能力，具有高机械稳定性和化学稳定性，在光照条件下能够迅速升温，达到人体热管理的功能。


技术实现要素：

5.为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种废旧织物纤维基多功能防护织物的制备方法，以解决现有防护织物对于无法同时兼顾多种防护效果、制备过程过于繁琐，成本过高等缺点。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种废旧织物纤维基多功能防护织物的制备方法，包括以下步骤：
步骤1），将废旧衣物放入管式炉中进行煅烧，得到碳化的碳化织物纤维cf）；步骤2），将cff加入到有机溶剂中，超声形成均匀的浆料a；步骤3），将热固性树脂和固化剂加入到浆料a中，搅拌后获得浆料b，将浆料b喷涂或浸涂在织物上，固化后获得多功能防护织物。
7.所述的步骤1）中管式炉的温度为400-1000℃，升温速率为1-15℃/min，煅烧的时间为15-200min。
8.所述的步骤2）中所述cff在有机溶剂中的浓度为1.0-18 mg/ml。
9.所述的步骤2）中有机溶剂为乙醇、1-丙醇、2-丙醇、丙酮、1-丁醇、2-丁醇甲苯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或多种的混合物。
10.所述的步骤2）中超声波功率为20~150 w，超声时间为5-40min。
11.所述的步骤3）中采用的树脂为环氧树脂、聚酰亚胺、酚醛树脂、硅树脂中的一种或多种的混合物。
12.所述的步骤3）中热固性树脂和固化剂的质量比为10:1~1:1，热固性树脂和cff的质量比为1:1~10:1。
13.所述的步骤4）中搅拌时间为5-50 min，搅拌速率为100-5000r/min。
14.所述的步骤4中，固化温度为80-200℃，固化时间为1-24h。
15.所述的浆料b喷涂或浸涂在织物上形成的涂层的厚度为1.0~100
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m。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明公开了一种废旧织物纤维基多功能防护织物的制备方法，该制备方法首先将废旧衣物放入管式炉中进行煅烧，得到碳化的碳化织物纤维（cff），然后将cff分散到有机溶剂中，加入一定量的热固性树脂和固化剂，最后，通过喷涂或浸涂工艺将上述涂料涂敷在织物表面，固化后获得多功能防护织物。本发明的制备工艺简单，cff与树脂相容性较好，有利于构建出三维网状结构，加快热量传递，使得涂层能够更加迅速的升温。在1个太阳照射下，60s内涂层温度即可迅速上升至92.7℃。采用了清洁绿色的太阳光，能够实现人体的自动加热，避免了能源的消耗。除此之外，涂层有着优异的超疏水自清洁性能，能够消除表面污染对光热性能的影响。重要的是，涂层还有着优异的化学稳定性和机械稳定性，在不同ph、紫外线照射以及各种耐磨测试后，涂层表面依然有着优异的超疏水性能，克服了传统除冰涂层耐久性能不足的缺点。这种耐久的多功能防护涂层所用原料安全无毒，“取之于织物，用之于织物”，制备工艺简单，易于实现工业化，在表面防护和柔性可穿戴领域具有广阔的应用前景。
附图说明
17.图1是本发明制备的涂层的接触角以及不同种类液滴在涂层表面的照片；其中，（a）图为接触角照片；（b）图为不同种类液滴在涂层表面的照片，液滴分别为牛奶、橙汁、刚果红、甲基蓝、水和泥水；图2是本发明制备的涂层的1个太阳下的升温曲线和60s时的光热成像照片；图3为本发明制备的涂层的超疏水自清洁照片。
18.图4是本发明制备的涂层在砂纸磨损实验循环和在摩擦机上摩擦的照片和接触角的变化；
℃/min，煅烧时间为80 min，得到碳化织物纤维（cff）。将cff加入到1-丁醇（10 ml）和甲苯（30 ml）的混合液中，超声形成均匀的浆料a，其中cff的浓度为10 mg/ml，超声功率为120 w，超声时间为8 min。
32.将2 g环氧树脂和0.5g固化剂加入到上述混合溶液中，以1500 r/min的速度搅拌8 min后获得浆料b，将分散好的混合溶液然后浸涂在织物上，在150 ℃下固化5 h得到多功能防护织物。如图5所示，对制得的涂层进行了化学稳定性测试，在紫外线照射和不同ph的溶液中浸泡72h后，涂层依然保持着优秀的疏水性能。这说明制得的涂层有着优异的耐化学性能。
33.实施例6将废旧衣物放入管式炉中进行煅烧，管式炉温度为800 ℃，管式炉升温速率为6 ℃/min，煅烧时间为90 min，得到碳化织物纤维（cff）。将cff加入到1-丁醇（15 ml）和1-丙醇（25 ml）的混合液中，超声形成均匀的浆料a，其中cff的浓度为11 mg/ml，超声功率为80 w，超声时间为13 min。
34.将2 g环氧树脂和0.5g固化剂加入到上述混合溶液中，以2000 r/min的速度搅拌10 min后获得浆料b，将分散好的混合溶液然后喷涂在织物上，在180 ℃下固化1 h得到多功能防护织物。
35.实施例7将废旧衣物放入管式炉中进行煅烧，管式炉温度为900 ℃，管式炉升温速率为10 ℃/min，煅烧时间为120 min，得到碳化织物纤维（cff）。将cff加入到1-丙醇（25 ml）和乙酸丁酯（15 ml）的混合液中，超声形成均匀的浆料a，其中cff的浓度为13 mg/ml，超声功率为100 w，超声时间为15 min。
36.将2 g脲醛树脂和1 g固化剂加入到上述混合溶液中，以1500 r/min的速度搅拌5 min后获得浆料b，将分散好的混合溶液然后喷涂在织物上，在160 ℃下固化15 h得到多功能防护织物。