[发明专利]一种自发热功能材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种自发热功能材料及其制备方法和应用，将材料浸渍于植酸溶液中，再浸渍于含锆溶液中，重复多次，再烘干，与现有技术相比，本发明首次公开了基于层层自组装工艺实现Zr(Ⅳ)对羽绒纤维功能修饰的技术和性能。基于本发明方法制备的Zr(Ⅳ)修饰羽绒具有负载量大、结合牢度高等特点，经150W红外面辐射源照射30s，修饰羽绒的温升最高可达到3.75℃，远超过未处理的羽绒原样；并且经8次水洗，红外辐射自发热温升值降低幅度在5％以内。且，本发明技术中使用的植酸为天然有机酸，可自然降解，工艺技术具有环保属性。

技术领域

本发明属于羽绒制备领域，具体涉及一种自发热功能材料及其制备方法和应用。

背景技术

羽绒具有轻质、蓬松度高等特点，是当今保暖性能最好的天然纤维填充物，已被广泛应用于御寒服装、寝具的加工。但传统羽绒制品也还存在厚重、臃肿等问题，这与当今服装轻量化、简易便捷的发展趋势和市场需求不相吻合。于是，如何进一步提升羽绒纤维的保暖性能吸引了研究学者的关注。

基于金属离子及其氧化物的远红外效应(吸收外界红外线辐射能量，促使自身温度提升)，通过接枝、包覆/包埋等途径将铜、锌、锆等金属离子或其氧化物修饰到羽绒纤维上，可提升羽绒的保温性能，其中Zr(IV)对羽绒修饰改性的报道较多，提升羽绒红外温升性能最为突出。但因羽绒表面由甾醇、三磷酸酯等双分子层构成，具有疏水特性，接枝耗时长，接枝率低，金属离子负载量有限；同时金属离子与羽绒蛋白大分子之间作用力弱，存在耐水洗牢度不高等问题；环糊精等包覆剂的使用还对羽绒蓬松度造成影响，合成交联剂的使用也损伤羽绒的天然纤维属性，以上都阻碍了Zr(IV)修饰羽绒的规模化生产。

层层自组装(Layer-by-layer self-assembly,LBL)是利用逐层交替沉积的方法，借助各层分子间的相互作用，使层与层自发地缔合形成结构完整、性能稳定、具有某种特定功能的分子聚集体或超分子结构的过程。LBL拥有独特的技术优势，可通过改变自组装层数以及聚电解质类别实现对大尺度综合调控。当前，LBL已广泛用于阻燃、抗菌、拒水拒油等多功能纤维材料的制备。

发明内容

本发明提供了一种自发热功能材料的制备方法，提高其保暖性能；尤其适用于羽绒，在不损伤羽绒自身蓬松性能的前提下，可显著提升羽绒的保暖性能，适用于不同规格的鹅绒、鸭绒等材料；也可用于蚕丝、羊毛、兔毛等蛋白质类动物皮毛的功能修饰，提高保暖性。

本发明另一目的在于提供一种自发热功能材料。

本发明最后一个目的在于提供一种自发热功能材料的应用，用于制作保暖用品，包括但不限于保暖服装、寝具。

本发明具体技术方案如下：

一种自发热功能材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将材料浸渍于含磷酸根基团的溶液中，取出，水洗、脱水；

2)再浸渍于含锆溶液中，取出，水洗、脱水；

3)重复步骤1)-步骤2)操作，再烘干，即得。

进一步的，步骤1)中所述材料选自动物的皮、毛或羽；优选为鹅绒、鸭绒、蚕丝、羊毛或兔毛；更优选的为鹅绒或鸭绒。

步骤1)中所述含磷酸根基团的溶液优选为植酸溶液，植酸具有6个可反应的磷酸根基团，修饰量大；同时，植酸是可降解的生物质酸，有生态环保属性。

进一步的，所述植酸溶液质量浓度为0.7-1.8％；

步骤1)所述浸渍是指常温下浸渍于溶液中10-20min；

步骤1)中所述水洗是指用蒸馏水水洗；浸渍水洗5-10min，目的是避免表面粘附的植酸脱落到含锆溶液中，致使含锆溶液自身络合失效。