[发明专利]兼具湿热管理功能的可穿戴气凝胶膜织物及其制备方法

说明书

本发明属于纤维素基复合膜材料技术领域，涉及湿热管理可穿戴材料，尤其涉及一种兼具湿热管理功能的可穿戴气凝胶膜织物，织物具有双层结构，由氧化锌纳米颗粒掺杂的热塑性聚氨酯纳米线和生物质纤维素气凝胶膜组装而成。生物质纤维素气凝胶膜具有高的可见光反射率、高红外发射率和低热导率。该可穿戴气凝胶膜织物制备方法简单、环保，其组成和结构可控，设计非对称润湿性增强汗液定向渗透能力，促进蒸发散热和传湿。通过实现隔热、蒸发散热和辐射冷却功能的一体化，达到最大程度人体热量散失和最低程度外部热量输入，为解决极端高温环境下人体湿热管理提供了新方案，是一种具有发展前景的人体热管理新材料。

技术领域

本发明涉及气凝胶膜织物技术领域，具体涉及一种兼具湿热管理功能的可穿戴气凝胶膜织物及其制备方法。

背景技术

近年来，全球气候变暖导致世界许多地区出现长期的极端炎热天气，不仅给建筑空间降温带来了巨大的能源消耗，同时也对户外人们的健康和安全造成了极大的威胁。特别是当环境温度高于人体温度时，传统衣物无法满足个人热舒适的需求。开发无能耗、零排放热管理织物有效地调控人体湿热管理已迫在眉睫。

目前，虽然有一些具备辐射冷却、蒸发散热和高导热的织物被制备并应用于人体散热，但是，大多数散热织物在高温条件下缺乏隔热效果无法阻挡外部热传递，在高温环境下这种热管理材料由于其高的导热率，会导致过多的热量传递到皮肤，导致人体热应激。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种与人体适配性好的，防止将热量传递到皮肤的可穿戴气凝胶膜织物及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方法是：本发明公开了一种兼具湿热管理功能的可穿戴气凝胶膜织物制备方法，包括如下步骤：

S1.按生物质纤维素和纤维素溶剂的质量体积比为1:50～1:5g/mL，将提纯的生物质纤维素分散在纤维素溶剂后转移到模具内冷冻定形，通过冷冻干燥制得生物质纤维素气凝胶膜；

S2.按氧化锌纳米颗粒、热塑性聚氨酯微珠与聚氨酯溶剂的固液比为1:20:420～1:3:20g/g/mL计，将热塑性聚氨酯溶解在聚氨酯溶剂中，随后将氧化锌纳米颗粒均匀分散在溶液中，利用静电纺丝技术将溶液在一定条件下纺丝在生物质纤维素气凝胶膜表面形成纳米纤维膜，在40～80℃真空干燥4～24h。

进一步的，所述生物质纤维素的纤维素含量为60～80％，包括玉米包叶纤维素、香蕉树纤维素和甘蔗纤维素中的一种或多种组合。

进一步的，所述纤维素溶剂包括蒸馏水、稀盐酸、稀醋酸和稀硫酸中的一种或多种酸组合。

进一步的，所述生物质纤维素和溶剂的质量体积比为1:20g/mL。

进一步的，在所述步骤S1中，所述冷冻温度为-5～-200℃，时间为1～1440min。

进一步的，在所述步骤S2中，所述氧化锌纳米颗粒、热塑性聚氨酯微珠与溶剂的固液比为1:5:45g/g/mL计。

进一步的，所述聚氨酯溶剂包括丙酮、N,N-二甲基甲酰胺一种或两种混合物。

进一步的，所述静电纺丝技术包括静电纺丝的电压为10～25kV，喷射速率为0.2～7mL/h，距离为10～20cm，注射器针头为18～22号。

本发明还公开了一种兼具湿热管理功能的可穿戴气凝胶膜织物，包括生物质纤维素气凝胶膜和设置在所述生物质纤维素气凝胶膜上的纳米纤维膜；所述纳米纤维膜由由掺杂氧化锌纳米颗粒的热塑性聚氨酯纳米线组成；所述纳米纤维膜为接触人体的内层。

进一步的，本可穿戴气凝胶膜织物上述任一所述可穿戴气凝胶膜织物制备方法制备而成。

有益效果：