一種合成纖維材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種合成纖維材料，屬于復合材料領域。合成纖維材料包括：纖維材料及防輻射材料，防輻射材料包括吸波材料、非晶合金材料、金屬納米晶體材料中的至少一種。本發(fā)明通過將吸波材料、非晶合金材料、金屬納米晶體材料中的至少一種添加到纖維材料中，利用吸波材料吸收電磁波，非晶合金材料、金屬納米晶體材料屏蔽電磁波，從而使合成纖維材料能有效地防電磁輻射，且屏蔽效能更高、使用領域更廣、更加安全；此外，合成纖維材料所做成的織物，不僅同樣具有較高的防電磁輻射性能，還具有較大的導熱系數(shù)，觸感更加光滑涼爽；基于所添加的吸波材料、非晶合金材料、金屬納米晶體材料密度較大，使得織物具有較好的下垂度，提高了消費者的青睞度。
【專利說明】一種合成纖維材料
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及復合材料領域，特別涉及一種合成纖維材料。
【背景技術】
[0002]纖維是指由連續(xù)或不連續(xù)的細絲組成的，長度比直徑大千倍以上且呈現(xiàn)均勻的條狀或絲狀的物質(zhì)。具有彈性模量大、塑性形變小，強度高等優(yōu)點，其廣泛應用于紡織、軍事及環(huán)保等行業(yè)。
[0003]合成纖維是一種經(jīng)過化學處理加工而制成的纖維，具有強度韌性優(yōu)異、價格低廉、用途廣泛等優(yōu)點。現(xiàn)有技術采用向聚丙烯腈、聚酯、聚酰胺等高分子材料中添加鉛或鉛的化合物來制備具有防輻射功能的合成纖維。
[0004]在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術至少存在以下問題:
[0005]現(xiàn)有技術所制備的合成纖維對對電磁波的屏蔽效能較低，且鉛及鉛的化合物的使用有害于使用者的健康，存在較大的安全隱患，難以大規(guī)模工業(yè)化應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術合成纖維屏蔽效能較低的問題，本發(fā)明實施例提供了一種合成纖維材料。所述技術方案如下:
[0007]—方面，提供了一種合成纖維材料，所述合成纖維材料包括:纖維材料及防福射材料，所述防輻射材料包括吸波材料、非晶合金材料、金屬納米晶體材料中的至少一種。
[0008]具體地，作為優(yōu)選，所述防輻射材料的總質(zhì)量不小于所述合成纖維材料總質(zhì)量的1%。
[0009]具體地，作為優(yōu)選，所述防輻射材料的總質(zhì)量占所述合成纖維材料總質(zhì)量的20-50%ο
[0010]具體地，作為優(yōu)選，所述吸波材料為鐵氧體、石墨、乙炔、炭黑、碳化硅及碳化硅復合材料、手性材料、等離子材料中的至少一種。
[0011]具體地，作為優(yōu)選，所述非晶合金材料為鐵基非晶合金、鎳基非晶合金、鈷基非晶合金、鈮基非晶合金、銅基非晶合金中的至少一種。
[0012]具體地，作為優(yōu)選，所述金屬納米晶體材料為鈮納米晶體材料、銅納米晶體材料、鐵納米晶體材料、鎮(zhèn)納米晶體材料、鉆納米晶體材料中的至少一種。
[0013]具體地，作為優(yōu)選，所述合成纖維材料中的所述吸波材料、所述非晶合金材料、所述金屬納米晶體材料均為粉體材料。
[0014]本發(fā)明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:
[0015]本發(fā)明實施例提供的合成纖維材料，通過將吸波材料、非晶合金材料、金屬納米晶體材料中的至少一種添加到普通纖維材料中，一方面可以利用吸波材料吸收入射的電磁波，另一方面可以利用非晶合金材料和/或金屬納米晶體材料屏蔽入射的電磁波，從而使所制備的合成纖維材料能有效地防電磁輻射，且屏蔽效能更高、使用領域更廣、更加安全；而且，合成纖維材料所做成的織物，不僅具有較高的防電磁輻射性能，還具有較大的導熱系數(shù)，觸感更加光滑涼爽；另外，基于所添加的吸波材料、非晶合金材料和/或金屬納米晶體材料密度較大，使得所述織物具有較好的下垂度，提高了消費者的青睞度。
【具體實施方式】
[0016]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。
[0017]本發(fā)明實施例提供了一種合成纖維材料，所述合成纖維材料包括:纖維材料及防輻射材料，所述防輻射材料包括吸波材料、非晶合金材料、金屬納米晶體材料中的至少一種。
[0018]本發(fā)明實施例提供的合成纖維材料，通過將吸波材料、非晶合金材料和/或金屬納米晶體材料添加到纖維材料中，一方面利用吸波材料吸收入射的電磁波，另一方面利用非晶合金材料和/或金屬納米晶體材料屏蔽入射的電磁波，從而使所制備的合成纖維材料能有效地防電磁輻射，且屏蔽效能更高、使用領域更廣、更加安全。此外，所述合成纖維材料所做成的織物，不僅同樣具有較高的防電磁輻射性能，還具有較大的導熱系數(shù)，觸感更加光滑涼爽?；谒砑拥奈ú牧?、非晶合金材料和/或金屬納米晶體材料密度較大，使得所述織物具有較好的下垂度，提高了消費者的青睞度。
[0019]本發(fā)明實施例中，纖維材料作為基體，可選自天然纖維、人造纖維中的任何一種，舉例來說，植物纖維、動物纖維、礦物纖維、化學纖維、無機纖維、以及各種其他合成纖維。通過在上述纖維材料中添加吸波材料、非晶合金材料、納米晶體材料中的至少一種，一方面通過吸波材料吸收、衰減空間入射的電磁波能量，并將吸收的電磁能轉(zhuǎn)換成熱能損耗掉；另一方面通過非晶合金材料、納米晶體材料來進一步對電磁波進行屏蔽，從而減少或消除入射的電磁波。從而可使得所制備的合成纖維材料的防電磁輻射性能更高。
[0020]上述吸波材料、非晶合金材料、納米晶體材料的添加，還可進一步地使所制備的合成纖維材料的強度及密度得到增加，從而利用所述合成纖維材料制成的織物不僅具有良好的耐磨損性，還具有良好的并下垂度。此外，基于上述吸波材料、非晶合金材料、納米晶體材料良好的導電能力，所制備的合成纖維可具有較強的靜電防護能力；基于上述吸波材料、、非晶合金材料、納米晶體材料良好的導熱能力，可有效地改善所制備的合成纖維材料的散熱性，并進一步地使其所制成的織物的觸感光滑涼爽，增加使用者的舒適度。
[0021]具體地，作為優(yōu)選，所述防輻射材料的總質(zhì)量不小于所述合成纖維材料總質(zhì)量的1%。
[0022]具體地，作為優(yōu)選，所述防輻射材料的總質(zhì)量占所述合成纖維材料總質(zhì)量的20-50%ο
[0023]本發(fā)明實施例中，可根據(jù)具體地性能需求來選擇吸波材料、非晶合金材料和/或納米晶體材料的不同含量，所添加的吸波材料、非晶合金材料和/或金屬納米晶體材料的總質(zhì)量越高，所制備的合成纖維材料對電磁場的屏蔽值越高。一般采用對電磁場的屏蔽值dB來評價一種物品的防電磁輻射能力，一般對于家用電器，如防電腦、微波爐等的輻射，屏蔽值達到15dB即可，在雷達、發(fā)射臺等特殊高輻射場合，美國軍用的標準規(guī)定防輻射值應達到大于15dB。通常情況下，30dB的屏蔽值即可對電磁輻射有90%的屏蔽效率。[0024]本發(fā)明實施例中，當吸波材料、非晶合金材料和/或金屬納米晶體材料的總質(zhì)量為合成纖維材料總質(zhì)量的20%時，所制備的合成纖維材料對電磁場的屏蔽值為30dB ;當吸波材料、非晶合金材料和/或金屬納米晶體材料的總質(zhì)量為合成纖維材料總質(zhì)量的25%時，所制備的合成纖維材料對電磁場的屏蔽值為40dB ；當吸波材料、非晶合金材料和/或金屬納米晶體材料的總質(zhì)量為合成纖維材料總質(zhì)量的30%時，所制備的合成纖維材料對電磁場的屏蔽值為50dB ;當吸波材料、非晶合金材料和/或金屬納米晶體材料的總質(zhì)量為合成纖維材料總質(zhì)量的40%時，所制備的合成纖維材料對電磁場的屏蔽值為60dB ;當吸波材料、非晶合金材料和/或金屬納米晶體材料的總質(zhì)量為合成纖維材料總質(zhì)量的50%時，所制備的合成纖維材料對電磁場的屏蔽值為70dB ;可見，本發(fā)明實施例中，所制備的合成纖維材料對電磁場的屏蔽值隨著吸波材料、非晶合金材料和/或金屬納米晶體材料的總質(zhì)量呈比例增長，且所制備的合成纖維具有較高的屏蔽效能。
[0025]具體地，作為優(yōu)選，所述吸波材料為鐵氧體、石墨、乙炔、炭黑、碳化硅及碳化硅復合材料、手性材料、等離子材料中的至少一種。
[0026]其中，吸波材料的損耗機制大致可以分為以下幾類:其一，電阻型損耗，此類吸收機制和材料的導電率有關的電阻性損耗，即導電率越大，載流子引起的宏觀電流(包括電場變化引起的電流以及磁場變化引起的渦流)越大，從而有利于電磁能轉(zhuǎn)化成為熱能。其二，電介質(zhì)損耗，它是一類和電極有關的介質(zhì)損耗吸收機制，即通過介質(zhì)反復極化產(chǎn)生的“摩擦”作用將電磁能轉(zhuǎn)化成熱能耗散掉。電介質(zhì)極化過程包括:電子云位移極化，極性介質(zhì)電矩轉(zhuǎn)向極化，電鐵體電疇轉(zhuǎn)向極化以及壁位移等。其三，磁損耗，此類吸收機制是一類和鐵磁性介質(zhì)的動態(tài)磁化過程有關的磁損耗，此類損耗可以細化為:磁滯損耗，旋磁渦流、阻尼損耗以及磁后效效應等，其主要來源是和磁滯機制相似的磁疇轉(zhuǎn)向、磁疇壁位移以及磁疇自然共振等。此外，最新的納米材料微波損耗機制是目前吸波材料分析的一大熱點。
[0027]本發(fā)明實施例選用的上述各吸波材料，可以加入以上的任意一種，或者同時混合加入多種，其不僅在較寬的頻段范圍內(nèi)對電磁波具有較高的吸收率，還具有重量輕、耐溫、耐濕、耐腐蝕等各種優(yōu)良性能。優(yōu)選地,選擇具有吸收頻段高、吸收率高、匹配厚度薄等特點的鐵氧體作為吸波材料。根據(jù)電磁波在介質(zhì)中從低磁導向高磁導方向傳播的規(guī)律，利用高磁導率鐵氧體可引導電磁波，并通過共振，大量吸收電磁波的輻射能量，再通過耦合把電磁波的能量轉(zhuǎn)變成熱能。例如，將該吸波材料應用于電子設備中，可吸收泄露的電磁輻射，能達到消除電磁干擾的目的。
[0028]具體地，作為優(yōu)選，所述非晶合金材料為鐵基非晶合金、鎳基非晶合金、鈷基非晶合金、鈮基非晶合金、銅基非晶合金中的至少一種。
[0029]本發(fā)明實施例中，選用上述各非晶合金材料不僅基于上述各材料優(yōu)良的導電及導熱性能，還基于上述各材料較高的強度及韌度，將其加入纖維材料中制備得到的合成纖維，不僅使合成纖維具有纖維材料本身具有的彈性模量大、塑性形變小，強度高等優(yōu)點，更賦予纖維材料更進一步的強度及優(yōu)異的抗電磁輻射性能，使得所制備的合成纖維具有更廣泛的用途，工業(yè)化應用的范圍更廣。此外，本領域技術人員可以理解的是，非晶合金材料的種類有多種，本發(fā)明實施例中，可以加入以上的任意一種，或者同時混合加入多種，均能夠使得所制備的合成纖維具有較強的屏蔽效能，其他種類的非晶合金材料，例如:鋁基非晶合金、錳基非晶合金等也是可選擇的。[0030]具體地，作為優(yōu)選，所述金屬納米晶體材料為鈮納米晶體材料、銅納米晶體材料、鐵納米晶體材料、鎮(zhèn)納米晶體材料、鉆納米晶體材料中的至少一種。
[0031]一方面由于金屬納米晶體材料獨特的結構特征(晶粒尺寸在納米量級和含有大量的內(nèi)界面)；另一方面由于金屬納米晶體材料表現(xiàn)出一系列優(yōu)異的理化及力學性能，例如:優(yōu)異的光學性能、優(yōu)異的電導性能以及較強的抗腐蝕性能等。本發(fā)明實施例中，采用上述金屬納米晶體材料來提高合成纖維材料的綜合性能，使得該合成纖維具有更寬的應用范圍。上述金屬納米晶體材料可與非晶合金材料一同加入纖維材料中，還可加入以上各金屬納米晶體材料的任意一種，或者同時混合加入多種。
[0032]具體地，作為優(yōu)選，所述合成纖維材料中的所述吸波材料、所述非晶合金材料、所述金屬納米晶體材料均為粉體。
[0033]本發(fā)明實施例中吸波材料、非晶合金材料、金屬納米晶體材料均為粉體材料，優(yōu)選地，所述粉體材料為微米級或納米級，例如在納米尺度下，上述各材料中電子的量子力學性質(zhì)和原子間的相互作用將受到尺度大小的影響，如能得到納米尺度的結構，可控制材料的基本性質(zhì)如熔點、磁性、電容甚至顏色，而不改變物質(zhì)的化學成份。此外,粉體粒徑還可低至納米級以下，這樣所制備的合成纖維不僅內(nèi)部結構更加均勻化、分散化、以及穩(wěn)定化，且表觀觸感也更加光滑，增加使用者的青睞度，從而利于其工業(yè)化發(fā)展與應用。
[0034]本發(fā)明實施例制備的合成纖維基于其對電磁場較高的屏蔽值，而具有高效的屏蔽電磁波功能及較強的防靜電能力，此外，本發(fā)明實施例制備的合成纖維選材更加安全，增強了對使用者的安全防護功能，因此其應用領域更廣。舉例來說，本發(fā)明實施例制備的合成纖維可用于紡織行業(yè)，與棉、毛等混紡，用于制備成各種織物，所制備的織物基于密度較大的非晶合金材料及金屬納米晶體材料的添加，不僅具有更好的導熱性且下垂度更好，具有很好的市場潛力。
[0035]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種合成纖維材料，其特征在于，所述合成纖維材料包括:纖維材料及防輻射材料，所述防輻射材料包括吸波材料、非晶合金材料、金屬納米晶體材料中的至少一種。
2.根據(jù)權利要求1所述的合成纖維材料，其特征在于，所述防輻射材料的總質(zhì)量不小于所述合成纖維材料總質(zhì)量的1%。
3.根據(jù)權利要求2所述的合成纖維材料，其特征在于，所述防輻射材料的總質(zhì)量占所述合成纖維材料總質(zhì)量的20-50%。
4.根據(jù)權利要求1所述的合成纖維材料，其特征在于，所述吸波材料為鐵氧體、石墨、乙炔、炭黑、碳化硅及碳化硅復合材料、手性材料、等離子材料中的至少一種。
5.根據(jù)權利要求1所述的合成纖維材料，其特征在于，所述非晶合金材料為鐵基非晶合金、鎳基非晶合金、鈷基非晶合金、鈮基非晶合金、銅基非晶合金中的至少一種。
6.根據(jù)權利要求1所述的合成纖維材料，其特征在于，所述金屬納米晶體材料為鈮納米晶體材料、銅納米晶體材料、鐵納米晶體材料、鎮(zhèn)納米晶體材料、鉆納米晶體材料中的至少一種。
7.根據(jù)權利要求1-6任一項所述的合成纖維材料,其特征在于,所述合成纖維材料中的所述吸波材料、所述非晶合金材料、所述金屬納米晶體材料均為粉體材料。
【文檔編號】D01F1/10GK103590123SQ201310524746
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權日:2013年10月30日
【發(fā)明者】王佳皓, 劉辰軒 申請人:王靜然