一種基于泡沫碳的保溫面料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明屬于紡織材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于泡沫碳的保溫面料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 泡沫碳是一種由孔泡和相互連接的孔泡壁組成的具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)多孔 材料，根據(jù)孔泡壁的微觀結(jié)構(gòu)分為石墨化泡沫碳和非石墨化泡沫碳，兩者都有較高的開(kāi)孔 率，材料的相對(duì)密度與導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能成線性關(guān)系。非石墨化泡沫碳多為網(wǎng)狀玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)， 有大的柱狀韌帶和開(kāi)孔，韌帶交聯(lián)處形成五邊形，石墨化泡沫碳為韌帶式網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有相 對(duì)整齊的微孔排列和分布較窄的微孔尺寸，同時(shí)韌帶致密，氣泡連通，開(kāi)孔率較高。
[0003] 泡沫碳的主要原料是煤炭，利用組成和結(jié)構(gòu)獨(dú)特的煤和煤系物來(lái)制備具有特定結(jié) 構(gòu)和性能的泡沫碳，常用的原料有：煤和煤系物、有機(jī)聚合物、中間相瀝青和生物材料等。與 其他復(fù)合材料相比，泡沫碳具有獨(dú)特的性質(zhì)，如低透射率、低膨脹系數(shù)、高導(dǎo)熱率、高拉伸強(qiáng) 度和高強(qiáng)度/密度比等，泡沫碳作為一種新型碳材料，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能在眾多領(lǐng)域顯 示了巨大的應(yīng)用潛力，可替代成本較高的三維編織纖維材料，并通過(guò)與金屬和非金屬材料 的復(fù)合得到高性能的結(jié)構(gòu)材料，用于制作隔熱防火保溫材料、減震材料、電極材料、儲(chǔ)能材 料等。
[0004] 目前將泡沫碳運(yùn)用于保溫材料的研宄較多，中國(guó)專(zhuān)利CN 103373014A(公開(kāi)日 2013. 10.30)公開(kāi)的一種保溫材料及其制備方法，該保溫材料包括支撐層和夾芯層，支撐層 為碳纖維基布及其表面的毛圈，夾芯層為泡沫碳，碳纖維表面的毛圈嵌入泡沫碳中，將兩者 相互結(jié)合，不易分離。中國(guó)專(zhuān)利CN 103692716A(公開(kāi)日2014. 4. 2)公開(kāi)的一種具有保溫功 能的反光材料，依次包括基體、中空腔、保溫層、隔離層、反光層和保護(hù)層，基體由碳纖維包 裹鋼絲而成，中空腔為活性炭塊，保溫層是泡沫碳和碳纖維保護(hù)膜，隔離層為膨脹珍珠巖、 石灰和碳素混合而成，反光層為鈦白粉、珍珠粉、玻璃球粉、檸檬酸鈉和硅油，該反光材料的 使用范圍廣泛，受氣候影響小，能在各種條件下使用，且使用壽命長(zhǎng)。
[0005] 由上述現(xiàn)有技術(shù)可知，目前泡沫碳在保溫方面的應(yīng)用多于材料領(lǐng)域，在紡織領(lǐng)域 的應(yīng)用十分少見(jiàn)。而且泡沫碳的保溫性能遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)的紡織保溫纖維，因此本發(fā)明將泡沫 碳技術(shù)運(yùn)用于保溫面料，得到保溫性能優(yōu)異，受氣候影響小，且使用壽命長(zhǎng)的保溫面料。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于泡沫碳的保溫面料及其制備方法，將泡 沫碳代替?zhèn)鹘y(tǒng)的紡織材料加入到面料中作為保溫層，并在保溫層的表面設(shè)置隔熱層，經(jīng)縫 衍和熱壓技術(shù)得到基于泡沫碳的保溫面料。該保溫面料的保溫性能優(yōu)異，受外界環(huán)境的影 響小，而且面料輕薄舒適。
[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0008] 一種基于泡沫碳的保溫面料，其特征在于，所述保溫材料包括保溫層、隔熱層、填 充層和表面面料，所述保溫層的上下表面為隔熱層，所述隔熱層的一個(gè)表面為填充層，所述 填充層的一個(gè)表面為表面面料，所述保溫層至少一層。
[0009] 優(yōu)選地，所述保溫層由泡沫碳構(gòu)成，所述隔熱層由碳纖維構(gòu)成，所述填充層為三維 卷曲中空滌綸纖維，所述表面面料由棉纖維或者蠶絲纖維構(gòu)成。
[0010] 本發(fā)明還提供一種基于泡沫碳的保溫面料的制備方法，其特征在于：包括以下步 驟：
[0011] (1)將泡沫碳加工成厚度為3-5_的薄片作為保溫層，然后在保溫層的四周包覆 碳纖維隔熱層，得到保溫夾層；
[0012] (2)將步驟（1)制備的保溫夾層的上下表面或者上下左右填充三維卷曲中空滌綸 纖維形成填充層，經(jīng)衍縫和熱壓技術(shù)將表面面料與保溫夾層和填充層緊密結(jié)合，得到基于 泡沫碳的保溫面料。
[0013] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟（1)中，泡沫碳為非石墨化泡沫碳，所述非石 墨化泡沫碳的密度為0. 4-0. 6g/cm3,所述非石墨化泡沫碳的表面為平面或者曲面。
[0014] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟（1)中，碳纖維的直徑為0.8-lmm，隔熱層的 厚度為2-4mm。
[0015] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟（2)中，三維卷曲中空滌綸纖維的最大厚度 為 L 5-2. 5cm〇
[0016] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟（2)中，基于泡沫碳的保溫面料的厚度為 2_3cm〇
[0017] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述基于泡沫碳的保溫面料可以用于服裝、床上被和 戶(hù)外用品。
[0018] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述基于泡沫碳的保溫面料的導(dǎo)熱系數(shù)為 0· 03-0. 07W(m · K)。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0020] (1)本發(fā)明制備的基于泡沫碳的保溫面料采用多層結(jié)構(gòu)，以平面或者曲面泡沫碳 薄片為中心層層鋪設(shè)，設(shè)置隔熱層、填充層和表面面料，泡沫碳作為保溫層并通過(guò)隔熱層和 填充層的輔助，將熱量?jī)?chǔ)存起來(lái)，減低保溫面料的導(dǎo)熱系數(shù)，提高保溫性。
[0021] (2)本發(fā)明制備的基于泡沫碳的保溫面料的填充層采用三維卷曲中空滌綸纖維， 蓬松性?xún)?yōu)良，保溫性能優(yōu)異，能儲(chǔ)存大量的熱量，有利于得到輕質(zhì)保暖的面料。
[0022] (3)本發(fā)明采用衍縫技術(shù)和熱壓技術(shù)相結(jié)合，將各結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，通過(guò)合理的配 置得到層次分明，結(jié)合緊密的保溫面料。
[0023] (4)本發(fā)明制備的基于泡沫碳的保溫面料的各機(jī)構(gòu)的保溫性?xún)?yōu)良，制備的保溫面 料輕質(zhì)柔軟、舒適、強(qiáng)度高，導(dǎo)熱系數(shù)低，可用于制備服裝、床上被和戶(hù)外用品。
【具體實(shí)施方式】：
[0024] 下面將結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說(shuō)明 用來(lái)解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0025] 實(shí)施例1 :
[0026] (1)將0. 4g/cm3的非石墨化泡沫碳加工成厚度為3mm的平面薄片作為保溫層，然 后在保溫層的四周包覆直徑為0. 8mm的碳纖維構(gòu)成的厚度為2mm的隔熱層，組成保溫夾層。
[0027] (2)將步驟（1)制備的保溫夾層的上下表面填充最大厚度為I. 5cm的三維卷曲中 空滌綸纖維形成填充層，經(jīng)衍縫和熱壓技術(shù)將表面面料與保溫夾層和填充層緊密結(jié)合，得 到厚度為2cm的基于泡沫碳的保溫面料。
[0028] 實(shí)施例2 :
[0029] (1)將0. 6g/cm3的非石墨化泡沫碳加工成厚度為5mm的平面或者曲面薄片作為保 溫層，然后在保溫層的四周包覆直徑為1mm的碳纖維構(gòu)成的厚度為4_的隔熱層，組成保溫 夾層。
[0030] (2)將步驟（1)制備的保溫夾層的上下左右填充最大厚度為2. 5cm的三維卷曲中 空滌綸纖維形成填充層，經(jīng)衍縫和熱壓技術(shù)將表面面料與保溫夾層和填充層緊密結(jié)合，得 到厚度為3cm的基于泡沫碳的保溫面料。
[0031] 實(shí)施例3:
[0032] (1)將0. 5g/cm3的非石墨化泡沫碳加工成厚度為