[发明专利]长效耐光老化纤维材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种长效耐光老化纤维材料及其制备方法。该长效耐光老化纤维材料包括由内到外依次相互化学键合的基体纤维层和至少两层抗透射涂层；抗透射纤维材料不同层的折射率由外至内依次减小，当抗透射涂层为两层时，相邻两层折射率的差值不低于0.23，当抗透射涂层超过两层时，相邻两层折射率的差值不低于0.15；紧贴基体纤维层的抗透射涂层为光学惰性材料；抗透射涂层的厚度为5nm‑2000nm。本发明在基体纤维表面形成特殊结构及不同折射率的抗透射涂层，能最大程度实现紫外光在抗透射涂层界面以及抗透射涂层和基体纤维界面之间的全反射，解决了纤维材料不耐紫外光照的难题，同时能保持纤维原有的力学性能、电学性能等。

技术领域

本发明涉及功能纺织品技术领域，尤其涉及一种长效耐光老化纤维材料及其制备方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，纤维被人们广泛应用。但是，生活中我们经常会发现，经过太阳光长时间照射的纤维及其织物会出现泛黄、变脆甚至破裂，如锦纶、芳纶、羊毛、蚕丝等。这主要是因为，太阳光中的紫外线会引起纤维或纤维构造物的强度下降甚至分解。

随着环境污染的进一步加剧，大气中的臭氧层也遭受到了不同程度的破坏，甚至形成臭氧空洞，太阳光中的紫外线会直接穿过臭氧空洞辐射到地球表面。目前，辐射到地球表面的紫外光主要有UVA和UVB，其能量通常高于高分子链中酰胺键断裂所需要的能量，因而长期的光照射，尤其是紫外光照射，会使得纤维，尤其是酰胺类纤维及其复合材料发生系列氧化、降解和交联等不可逆反应，从而使纤维力学强度显著下降，严重影响纤维基复合材料及器件的使用寿命，尤其是一些广泛应用于航空航天、船舶航海、防护服等领域的高性能纤维，例如芳纶纤维、液晶聚芳酯纤维等。如果仅通过在纤维纺丝时，加入紫外吸收剂或屏蔽剂进行复合纺丝，虽然能起到一定抗紫外老化效果，然而，由于紫外吸收剂或屏蔽剂的毒性以及纳米粒子在高分子溶液中的反常扩散以及团聚等问题，并不能从根源上防止紫外光的透射，因此效果有限。

目前，通过在纤维表面构建抗透射涂层来减少各种光线，尤其是紫外光对纤维织物的伤害是一种较为简单高效的方法。但是，该方法对抗透射涂层的要求较高，如果涂层与纤维基材的贴合性不好、涂层表面不能保持纤维表面原有的形貌或涂层本身容易变形，均会降低抗紫外效果。再者，纤维质地柔软，直径都在微米级，且表面光滑，进一步增加其在纤维表面设置抗透射涂层的工作难度。更重要的是，由于纤维材料对柔韧性和透气性等有要求，如何在保证抗透射效果的同时，降低抗透射涂层对纤维本身服用功能性的影响是亟待解决的问题。

申请号为CN201810500021.8的专利公开了一种亮片透气防晒服的制备方法，先将反射红外和紫外光线的金属沉积在厘米级塑料片上，形成金属镀层亮片；再将金属镀层亮片连接到织物表面，金属层面朝外，得到抗红外和紫外光线的防晒面料；抗红外和紫外光线的防晒面料通过物理裁剪的方法制备亮片透气防晒服。该方法的不足之处在于：塑料片和防晒服的贴合性不好，容易造成塑料片的脱落，另外塑料片会降低防晒服的舒适度。

有鉴于此，有必要设计一种改进的长效耐光老化纤维材料及其制备方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种长效耐光老化纤维材料及其制备方法，通过在基体纤维表面形成特殊结构及不同折射率的抗透射涂层，使得光线在不同抗透射涂层的界面以及抗透射涂层和基体纤维的界面最大程度地发生全反射，减少透射到基体纤维表面的光线，得到长效耐光老化纤维材料。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种长效耐光老化纤维材料，包括由内到外依次相互化学键合的基体纤维层和至少两层抗透射涂层；所述长效耐光老化纤维材料的不同层的折射率由外至内依次减小；当所述抗透射涂层为两层时，相邻两层折射率的差值不低于0.23，当所述抗透射涂层超过两层时，相邻两层折射率的差值不低于0.15；紧贴所述基体纤维层的所述抗透射涂层为光学惰性材料；每层所述抗透射涂层的厚度为5nm-2000nm，所述抗透射涂层是通过类层层自组装得到，以提高所述抗透射涂层在基体纤维层表面的贴合性和致密性，且所述抗透射涂层具有与基体纤维层表面高度一致的表面结构和粗糙程度。