一种具有调温功能的多孔纱线及其制备方法

摘要

本发明涉及一种具有调温功能的多孔纱线及其制备方法，该方法具体为：首先将未加捻的纱条进行轻度加捻处理直至纱条结构稳定，随后利用发泡工艺使纱条内部形成多孔结构，经过二次加捻后使纱条内纤维间的孔隙充分固定，得到内部具有多孔结构的纱线，接着利用溶剂去除纱线中发泡聚合物，干燥后通过浸渍在纱线内部孔隙中填满SMP溶液并使其固化，最后利用聚合物溶液的快速相分离使纱条表面和纤维间孔隙中形成较致密的多孔膜，稳定纱线及其多孔结构，最终获得具有调温功能的高SMP填充率多孔纱线。与现有技术相比，本发明得到的纱线孔隙率可实现在5‑70％范围内自由调节，由该纱线制成的织物可实现人体在环境温度下的高热舒适性，热阻可实现在0.02‑0.35m2K/W范围内自由调节。

权利要求

1.一种具有调温功能的多孔纱线的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：第一步：将纱条进行轻度加捻，得到低捻度纱条；

第二步：将低捻度纱条放入发泡溶液中进行高压浸渍，取出后进行发泡处理，随后进行干燥处理，得到多孔发泡纱条；

第三步：将多孔发泡纱条进行适度加捻，得到多孔发泡纱线；

第四步：将多孔发泡纱线放入发泡溶解溶剂中浸渍溶解，干燥后取出，得到多孔纱线；

第五步：将多孔纱线放入SMP溶液中并进行超声浸渍处理，得到SMP填充多孔纱线；

第六步：将SMP填充多孔纱线放入相分离溶液中浸渍，随后经过快速相分离处理、干燥工艺和交联稳定化处理，最后获得具有调温功能的高SMP填充率多孔纱线；

第一步中，所述的纱条为天然纤维纱条或合成纤维纱条中的一种或两种，所述的轻度加捻捻度为5‑30捻/10 cm；

第二步中，所述的发泡溶液由聚合物、发泡剂和溶剂均匀搅拌制成，所述的发泡溶液与纱条质量比为(15‑60):1，所述的发泡溶液中聚合物含量为15‑60wt%，发泡剂含量为1‑

25wt%，其余为溶剂；

所述的聚合物为聚丙烯腈、聚苯乙烯、丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物、苯乙烯‑丙烯腈共聚物、聚醚酰亚胺、聚乙烯亚胺、聚碳酸酯、聚氨酯、聚乳酸、聚酰胺、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚酰亚胺、聚己内酯、芳纶1313、聚砜、聚丁二酸丁二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯的一种或几种；

所述的发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酞胺、偶氮二异丁腈、二亚硝基五亚甲基四胺、对甲苯磺酰肼、戊烷或氢化氟烷烃的一种或几种；

所述的溶剂为正丙醇、四氯化碳、苯、水、甲醇、乙醇、异丁醇、二氯乙烷、二氯甲烷、乙醚、二苯醚、丙酮、四氢呋喃、N‑甲基吡咯烷酮、N,N‑二甲基甲酰胺、N,N‑二甲基乙酰胺、甲酚、二甲基亚砜、甲苯、环己烷、乙酸丁酯、乙酸乙酯或氯仿中的一种或以上；

所述的高压浸渍压强为20‑300 MPa，时间为1‑30 min；

所述的发泡时间为20‑100 min；

所述的干燥温度为40‑120 ℃，时间为1‑4 h；

第三步中，所述的适度加捻捻度为20‑60捻/10 cm。

2.根据权利要求1所述的一种具有调温功能的多孔纱线的制备方法，其特征在于，第四步中，所述的发泡溶解溶剂为水、甲醇、乙醇、异丁醇、正丙醇、四氯化碳、苯、甲苯、二氯乙烷、二氯甲烷、乙醚、二苯醚、丙酮、四氢呋喃、N‑甲基吡咯烷酮、N,N‑二甲基甲酰胺、N,N‑二甲基乙酰胺、甲酚、二甲基亚砜、环己烷、乙酸丁酯、乙酸乙酯或氯仿，所述的发泡溶解溶剂与纱条质量比为(15‑60):1。

3.根据权利要求1所述的一种具有调温功能的多孔纱线的制备方法，其特征在于，第五步中，所述的SMP溶液由SMP基体、响应型材料和溶剂超声振荡并均匀搅拌制成，所述的SMP溶液与纱条质量比为(20‑60):1，所述的SMP溶液中SMP基体含量为15‑40wt%，响应型材料含量为1‑9wt%，其余为溶剂；

所述的SMP基体为环氧树脂、聚碳酸酯、聚氨酯、聚乳酸、聚酰胺、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物、苯乙烯‑丙烯腈共聚物、聚醚酰亚胺、聚乙烯亚胺、聚酰亚胺、聚己内酯、芳纶1313、聚砜、聚丁二酸丁二醇酯、乙烯‑1‑辛烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或几种；

所述的响应型材料为碳纳米管、碳纤维、炭黑、石墨烯、石墨、铁、氧化铁、铜、铝、金或银颗粒中的一种或几种；

所述的溶剂为水、甲醇、乙醇、异丁醇、正丙醇、四氯化碳、苯、甲苯、二氯乙烷、二氯甲烷、乙醚、二苯醚、丙酮、四氢呋喃、N‑甲基吡咯烷酮、N,N‑二甲基甲酰胺、N,N‑二甲基乙酰胺、甲酚、二甲基亚砜、环己烷、乙酸丁酯、乙酸乙酯或氯仿中的一种或几种；

所述的超声频率为20‑50 kHz，所述的超声浸渍时间为10‑60 min。

4.根据权利要求1所述的一种具有调温功能的多孔纱线的制备方法，其特征在于，第六步中，所述的相分离溶液由聚合物、交联剂和溶剂均匀搅拌制成，所述的相分离溶液与纱条质量比为(20‑40):1，所述的相分离溶液中聚合物含量为15‑50wt%，交联剂含量为1‑8wt%，其余为溶剂；

所述的聚合物为聚丙烯酰胺、水解聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚乳酸、聚酰胺、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物、苯乙烯‑丙烯腈共聚物、聚醚酰亚胺、聚乙烯亚胺、聚酰亚胺、聚己内酯、芳纶

1313、聚砜、聚丁二酸丁二醇酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚对苯二甲酸丙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯的一种或几种；

所述的交联剂为三官能团氮丙啶、对甲苯磺酸、四异氰酸酯、过氧化二异丙苯或三烯丙基异氰脲酸酯中的一种或几种；

所述的溶剂为水、甲醇、乙醇、异丁醇、正丙醇、四氯化碳、苯、二氯乙烷、二氯甲烷、乙醚、二苯醚、丙酮、四氢呋喃、N‑甲基吡咯烷酮、N,N‑二甲基甲酰胺、N,N‑二甲基乙酰胺、甲酚、二甲基亚砜、甲苯、环己烷、乙酸丁酯、乙酸乙酯或氯仿中的一种或几种；

所述的浸渍时间为5‑30 min。

5.根据权利要求1所述的一种具有调温功能的多孔纱线的制备方法，其特征在于，第六步中，所述的快速相分离是在非溶剂蒸汽梯度处理装置中进行，梯度控制SMP填充多孔纱线表面相分离溶液所处环境的非溶剂蒸汽浓度；

所述的非溶剂为水、醇类溶剂、酸类溶剂、醚类溶剂、脂类溶剂、脂肪类溶剂、芳香类溶剂或杂环类溶剂中的一种或几种，所述的非溶剂与纱条质量比为(2‑10):1；

所述的快速相分离时间为10‑50 min。

6.根据权利要求1所述的一种具有调温功能的多孔纱线的制备方法，其特征在于，第六步中，所述的干燥温度为40‑180 ℃，时间为1‑4 h；

所述的交联稳定化为热交联、超声交联、微波辐照交联、红外线辐照交联、紫外线辐照交联、电子束辐照交联、等离子体辐照交联、伽马射线辐照交联或X射线辐照交联中的一种或几种，所述的交联稳定化时间为5‑500 s。

7.一种具有调温功能的多孔纱线，其特征在于，该多孔纱线由如权利要求1至6任一项所述的制备方法制备得到，孔隙率调节范围为5‑70%，所述的多孔纱线制成的织物热阻调节2

范围为0.02‑0.35 mK/W。

说明书

一种具有调温功能的多孔纱线及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于热管理材料技术领域，涉及一种具有调温功能的多孔纱线及其制备方法。

背景技术

[0002] 在二十一世纪，人类社会进入了经济快速发展时期。许多国家为了快速发展经济正在过度利用自然资源，能源过量消耗直接导致了温室气体的大量排放，严重影响了气候平衡，造成温室效应。人类是一种恒温动物，当其核心体温不能维持正常时，人体健康将会遭到破坏，甚至威胁生命。在气候日益变化的时代，人体热舒适对社会经济发展起着至关重要的作用，所以全世界每年都要消耗大量能源来满足人体所需达到的热舒适程度。因此，研究开发一些先进的节能技术来满足人体热舒适的需求已成为关注的焦点。近年来，提高人体周围局部微气候的个人热管理概念被认为是一种很有前途的节能方法。目前，已有先进技术通过控制纺织品在人体与环境之间的热传递来改善人体的热舒适性。

[0003] 传统热管理材料能够在一定程度上调节人体与环境之间的微气候，满足人体的热舒适要求。然而，现有的调温热管理材料以相变材料为主，存在调温手段单一、力学强度差、环境适应能力差、舒适性差、安全性差等缺陷，限制了其应用范围。纱线做完一种高强度纺织材料，具有工艺可控、适用范围广、强度高、成本低等多方面特点，已被广泛应用于纺织领域。因此，通过调控结构和辐射传递方向的方法，制备出调温效果好、适用环境广、使用方便、工艺简单、安全性高的调温热管理纱线，对于提升纱线材料的实际使用性能以及拓展其在改善人体热舒适性领域的应用范围，具有重要的现实意义。

[0004] 目前，已有相关技术人员在本领域做了一些研究。专利CN202110768208.8公开了一种保温与散热双功能热管理织物及其制备方法，该技术通过在纤维织物的两侧分别沉积金属纳米颗粒层和多孔聚合物涂层，利用局域表面等离激元谐振实现对热辐射的抑制与太阳光的高效吸收，同时利用其内部空气孔实现对太阳光的高效散射，通过正反翻面的形式实现保温降温模式的切换，从而实现调温，该技术得到织物仅仅依靠热辐射的改变，难以调控热对流，难以适应更高范围的温度变化。专利CN201110058428.8公开了一种相变调温机织物及其制备方法，聚氨酯气凝胶纤维的制备方法，该方法以普通机织物为基体，利用相变微胶囊浸渍液的方式将相变材料与织物结合，得到了具有一定调温能力的机织物，该方法制备得到的材料仅仅在相变材料吸热或放热的时候有调温效果，调温效果持续短暂，且存在相变微胶囊易掉落的缺陷，限制了其实际应用。专利CN202010461490.0公开了一种自调温透湿防水功能纺织物及制备方法，该方法通过将聚乙烯醇与聚四氟乙烯乳液的复合液粘附在吸附聚乙二醇的胶粘纤维表面并固化得到载有相变材料的胶粘纤维，再将载有相变材料的胶粘纤维与氨纶捻制、织造，最后经过后整理加工，得到一种兼具防水透湿功能和一定调温能力的织物，但该技术具有使用原料单一、力学强度较差、无调温效果持续时间较短等缺陷，限制了其在不同温度下的应用。

发明内容

[0005] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的等缺陷而提供一种具有调温功能的多孔纱线及其制备方法，本发明具有持久长效调温效果且力学强度优良。

[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

[0007] 一种具有调温功能的多孔纱线及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：

[0008] 第一步：将未加捻的纱条通过倍捻机进行轻度加捻，得到纤维排列疏松且结构稳定的低捻度纱条；

[0009] 第二步：将低捻度纱条放入发泡溶液中进行高压浸渍，使发泡溶液完全浸入低捻度纱条内部并均匀分散在纤维间，取出后放入合适尺寸的模具中进行发泡处理，使低捻度纱条内部的发泡溶液产生气泡并对气泡周围的纤维产生排挤作用，随后进行干燥处理，使溶质在低捻度纱条内部形成多孔结构，得到多孔发泡纱条；

[0010] 第三步：将多孔发泡纱条放入倍捻机中，进行适度加捻，使多孔发泡纱条内部的纤维间孔隙充分固定，得到多孔发泡纱线；

[0011] 第四步：将多孔发泡纱线放入发泡溶解溶剂中浸渍溶解，发泡溶解溶剂对发泡材料具有溶解性，干燥后取出，得到多孔纱线；

[0012] 第五步：将多孔纱线放入形状记忆聚合物(SMP)溶液中并进行超声浸渍处理，使SMP溶液充分填充在多孔纱线内部孔隙中，替代原来发泡材料的位置，得到SMP填充多孔纱线；

[0013] 第六步：将SMP填充多孔纱线放入相分离溶液中浸渍，使相分离溶液均匀包覆在SMP填充多孔纱线表面与纤维间孔隙中，随后经过快速相分离处理、干燥工艺和交联稳定化处理，SMP填充多孔纱线表面和纤维间孔隙中形成较致密的多孔膜，稳定SMP填充多孔纱线及其多孔结构，最后获得具有调温功能的高SMP填充率多孔纱线。

[0014] 进一步地，第一步中，所述的纱条为天然纤维纱条或合成纤维纱条中的一种或两种，所述的轻度加捻捻度为5‑30捻/10cm。

[0015] 进一步地，第二步中，所述的发泡溶液由聚合物、发泡剂和溶剂均匀搅拌制成，所述的发泡溶液与纱条质量比为(15‑60):1，发泡溶液可重复使用，所述的发泡溶液中聚合物含量为15‑60wt％，发泡剂含量为1‑25wt％，其余为溶剂；

[0016] 所述的聚合物为聚丙烯腈、聚苯乙烯、丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物、苯乙烯‑丙烯腈共聚物、聚醚酰亚胺、聚乙烯亚胺、聚碳酸酯、聚氨酯、聚乳酸、聚酰胺、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚酰亚胺、聚己内酯、芳纶1313、聚砜、聚丁二酸丁二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯的一种或几种；

[0017] 所述的发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酞胺、偶氮二异丁腈、二亚硝基五亚甲基四胺、对甲苯磺酰肼、戊烷或氢化氟烷烃的一种或几种；

[0018] 所述的溶剂为正丙醇、四氯化碳、苯、水、甲醇、乙醇、异丁醇、二氯乙烷、二氯甲烷、乙醚、二苯醚、乙酸乙酯、丙酮、四氢呋喃、N‑甲基吡咯烷酮、N,N‑二甲基甲酰胺中、N,N‑二甲基乙酰胺、甲酚、二甲基亚砜、甲苯、环己烷、乙酸丁酯、乙酸乙酯或氯仿中的一种或以上；

[0019] 所述的高压浸渍压强为20‑300MPa，时间为1‑30min；

[0020] 所述的发泡时间为20‑100min；

[0021] 所述的干燥温度为40‑120℃，时间为1‑4h。

[0022] 进一步地，第三步中，所述的适度加捻捻度为20‑60捻/10cm。

[0023] 进一步地，第四步中，所述的发泡溶解溶剂为水、甲醇、乙醇、异丁醇、正丙醇、四氯化碳、苯、甲苯、二氯乙烷、二氯甲烷、乙醚、二苯醚、乙酸乙酯、丙酮、四氢呋喃、N‑甲基吡咯烷酮、N,N‑二甲基甲酰胺中、N,N‑二甲基乙酰胺、甲酚、二甲基亚砜、环己烷、乙酸丁酯、乙酸乙酯或氯仿，所述的发泡溶解溶剂与纱条质量比为(15‑60):1。

[0024] 进一步地，第五步中，所述的SMP溶液由SMP基体、响应型材料和溶剂超声振荡并均匀搅拌制成，所述的SMP溶液与纱条质量比为(20‑60):1，所述的SMP溶液中SMP基体含量为15‑40wt％，响应型材料含量为1‑9wt％，其余为溶剂；

[0025] 所述的SMP基体为环氧树脂、聚碳酸酯、聚氨酯、聚乳酸、聚酰胺、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物、苯乙烯‑丙烯腈共聚物、聚醚酰亚胺、聚乙烯亚胺、聚酰亚胺、聚己内酯、芳纶1313、聚砜、聚丁二酸丁二醇酯、乙烯‑1‑辛烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或几种；

[0026] 所述的响应型材料为碳纳米管、碳纤维、炭黑、石墨烯、石墨或(金属或金属氧化物)铁、氧化铁、铜、铝、金或银颗粒中的一种或几种；

[0027] 所述的溶剂为水、甲醇、乙醇、异丁醇、正丙醇、四氯化碳、苯、甲苯、二氯乙烷、二氯甲烷、乙醚、二苯醚、乙酸乙酯、丙酮、四氢呋喃、N‑甲基吡咯烷酮、N,N‑二甲基甲酰胺中、N,N‑二甲基乙酰胺、甲酚、二甲基亚砜、环己烷、乙酸丁酯、乙酸乙酯或氯仿中的一种或几种；

[0028] 所述的超声频率为20‑50kHz，所述的超声浸渍时间为10‑60min。

[0029] 进一步地，第六步中，所述的相分离溶液由聚合物、交联剂和溶剂均匀搅拌制成，所述的相分离溶液与纱条质量比为(20‑40):1，所述的相分离溶液中聚合物含量为15‑50wt％，交联剂含量为1‑8wt％，其余为溶剂；

[0030] 所述的聚合物为聚丙烯酰胺、水解聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚乳酸、聚酰胺、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物、苯乙烯‑丙烯腈共聚物、聚醚酰亚胺、聚乙烯亚胺、聚酰亚胺、聚己内酯、芳纶1313、聚砜、聚丁二酸丁二醇酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚对苯二甲酸丙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯的一种或几种；

[0031] 所述的交联剂为三官能团氮丙啶、对甲苯磺酸、四异氰酸酯、过氧化二异丙苯或三烯丙基异氰脲酸酯中的一种或几种；

[0032] 所述的溶剂为水、甲醇、乙醇、异丁醇、正丙醇、四氯化碳、苯、二氯乙烷、二氯甲烷、乙醚、二苯醚、乙酸乙酯、丙酮、四氢呋喃、N‑甲基吡咯烷酮、N,N‑二甲基甲酰胺中、N,N‑二甲基乙酰胺、甲酚、二甲基亚砜、甲苯、环己烷、乙酸丁酯、乙酸乙酯或氯仿中的一种或几种；

[0033] 所述的浸渍时间为5‑30min。

[0034] 进一步地，第六步中，所述的快速相分离是在非溶剂蒸汽梯度处理装置中进行，梯度控制SMP填充多孔纱线表面相分离溶液所处环境的非溶剂蒸汽浓度，从而调节SMP填充多孔纱线表面相分离溶液的相分离速度，最终实现相分离膜孔结构的精确调控；

[0035] 所述的非溶剂为水、醇类溶剂、酸类溶剂、醚类溶剂、脂类溶剂、脂肪类溶剂、芳香类溶剂或杂环类溶剂中的一种或几种，非溶剂对相分离溶液中的相应聚合物无溶解性，所述的非溶剂与纱条质量比为(2‑10):1；

[0036] 所述的快速相分离时间为10‑50min。

[0037] 作为优选的技术方案，所述的非溶剂蒸汽梯度处理装置包括四组非溶剂蒸汽控制装置和六组纱线传送装置，可分四级梯度控制纱线表面相分离溶液所处环境的非溶剂蒸汽浓度；

[0038] 纱线通过纱线传送装置喂入至组合的非溶剂蒸汽控制装置，再通过纱线传送装置送出；所述的非溶剂蒸汽控制装置包括蒸汽罩、孔眼板、网眼、溶剂存储槽和加热台，其中蒸汽罩为可拆卸且透明的，孔眼板为可更换的，设于蒸汽罩两侧，网眼材料为金属，设于蒸汽罩内部，溶剂存储槽设于网眼下方，加热台设于溶剂储存槽下方，蒸汽罩内部设有纱线传送装置。

[0039] 表面包覆相分离溶液的纱线在纱线传送装置的控制下，以一定速度边旋转边从蒸汽罩上的孔眼板进入蒸汽罩内，角速度和传送速度根据相分离溶液中聚合物的浊点、占比及所需相分离速度的快慢调整；在加热台的作用下，溶剂储存槽内的非溶剂转化为非溶剂蒸汽，布满蒸汽罩，罩内蒸汽含量由加热温度和新风量共同控制，根据非溶剂与相分离溶液中溶剂的相容性、非溶剂的沸点以及所需孔径大小等因素共同决定；在进风器的作用下，外界空气经过气体干燥器的干燥处理后，从进风管流入蒸汽罩内，干燥空气携带蒸汽罩内的溶剂蒸汽形成混合蒸汽，在抽风器的负压作用下，以一定的流速在蒸汽罩内流动并与纱线接触，诱导纱线表面的相分离溶液产生相分离，形成相分离膜孔结构，通过控制加热温度、通风速度以及纱线传输速度控制与纱线表面接触蒸汽的浓度梯度、温度和作用时间，实现可控相分离，精确调控多孔膜孔径大小和孔隙率，作用后的混合蒸汽经活性炭吸附箱吸附回收，以干燥空气的形式排入大气，在精确控制的同时减少环境污染。

[0040] 进一步地，第六步中，所述的干燥温度为40‑180℃，时间为1‑4h；

[0041] 所述的交联稳定化为热交联、超声交联、微波辐照交联、红外线辐照交联、紫外线辐照交联、电子束辐照交联、等离子体辐照交联、伽马射线辐照交联或X射线辐照交联中的一种或几种，所述的交联稳定化时间为5‑500s。

[0042] 一种具有调温功能的多孔纱线，该多孔纱线由所述的制备方法制备得到，孔隙率调节范围为5‑70％，可实现自由调节，由多孔纱线制成的织物可实现人体在环境温度下的2
高热舒适性，所述的织物热阻调节范围为0.02‑0.35mK/W，可实现自由调节。

[0043] 本发明的技术原理如下：

[0044] 本发明的具有调温功能的多孔纱线，是由未加捻的纱条经过轻度加捻、发泡、完全加捻、溶解发泡物、SMP填充和相分离的方法制备得到，由表面皮层的多孔结构和内部芯层填充的SMP组成，其中表面皮层的多孔结构由相分离溶液相分离形成，内部芯层的多孔结构由发泡溶液发泡后留下的孔结构经过SMP溶液的浸渍填充、干燥固化获得。内部孔结构的形成：首先将未加捻的纱条进行轻度加捻处理直至纱条结构稳定，此时纱条内纤维间排列较为疏松，利用发泡技术使纱线内部的发泡溶液产生气泡并对气泡周围的纤维产生排挤作用，使纤维间形成孔隙结构，该孔隙结构随溶质的固化而固定，随后对纱条进行类低支纱的加捻处理，适当的捻度可稳定纱条的本体结构，完成加捻后再将发泡材料放入对应的溶剂中溶解，得到内部具有大量孔隙的纱线。表面孔结构的形成：SMP溶液在超声振荡下会充分填充在多孔纱线内部孔隙中，替代原来发泡材料的位置，相分离溶液会在浸渍下完全均匀包覆在内部形成多孔的纱线表面，随后置于非溶剂蒸汽环境，已形成发泡孔结构纱线表面的相分离溶液会因非溶剂蒸汽诱导发生相分离，使纱线表面形成多孔结构，最终获得内外都具有孔结构的高孔隙率纱线。调温模式的切换：通过给予纱线热、电、光或化学刺激实现SMP由体积形状的变化，以完成纱线内孔隙率的调节，通过该纱线制成的织物可实现人体在环境温度下的高热舒适性，具有调温功能。

[0045] 本发明制得的具有调温功能的多孔纱线不同于传统调温纺织材料，具体体现在：

[0046] (1)传统调温纺织材料以相变调温材料与机织物复合的形式为主，该材料仅在相变材料吸热或放热的时候有调温效果，调温效果持续时间短，且存在织物结构单一的缺陷，限制了其实际应用。本发明的具有调温功能的多孔纱线，通过控制纱线孔隙率的方式调节材料储存的静止空气，调温效果明显、持续时间久且不存在任何形式的能耗，大大拓展了纱线在调温热管理领域的应用。

[0047] (2)现有的调温纺织材料，存在主体材料与调温材料结合牢度低、力学性质较差等缺陷。本发明的具有调温功能的多孔纱线制备得到的织物具有高效持久的调温性能、高力学强度等优点，同时纱线间依然留有保持舒适性的空隙，人体穿着的舒适度不会减少，兼具了织物本体的高透气性、耐磨、耐水洗等本体特性。

[0048] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0049] (1)本发明以普通纱条、发泡溶液、SMP溶液和相分离溶液为原料，经过轻度加捻、发泡、发泡物溶解、完全加捻、SMP填充和非溶剂诱导聚合物溶液相分离工艺，获得了高SMP填充率的多孔纱线，通过给予纱线热、电、光或化学刺激实现SMP由体积形状的变化，以完成纱线内孔隙率的调节，通过该纱线制成的织物可实现人体在环境温度下的高热舒适性，具有调温功能；

[0050] (2)本发明的一种具有调温功能的多孔纱线的制备方法有效克服了SMP本体力学强度较差的缺陷，利用填充在多孔纱线中SMP在外界刺激的形状变化响应实现纱线孔结构的开闭，达到调温目的，可在应用于不同种类的纱线，得到的纱线可通过不同的织造工艺得到不同结构的织物，方法通用性强，适用范围广。

附图说明

[0051] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一同用于解释本发明，并不构成对发明的限制，在附图中：

[0052] 图1为本发明实施例中非溶剂蒸汽梯度处理装置整体结构示意图；

[0053] 图2为本发明实施例中纱线传送装置结构左视图。

[0054] 图中标记说明：

[0055] 1—非溶剂蒸汽控制装置、2—纱线传送装置、3—溶剂蒸汽浓度检测仪、4—蒸汽罩、5—孔眼板、6—网眼、7—溶剂储存槽、8—加热台、9—数显器、10—控制按钮、11—进风管、12—气体干燥器、13—进风器、14—抽风管、15—活性炭吸附箱、16—抽风器、17—环形旋转齿轮、18—传动滚轮、19—高度调节架、20—控速装置。

具体实施方式

[0056] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

[0057] 下述各实施例中所采用的设备如无特别说明，则表示均为本领域的常规设备；所采用的试剂如无特别说明，则表示均为市售产品或采用本领域的常规方法制备而成，以下实施例中没有做详细说明的均是采用本领域常规实验手段就能实现。

[0058] 非溶剂蒸汽梯度处理装置如图1所示，包括纱线传送装置2和非溶剂蒸汽控制装置1。

[0059] 纱线传送装置2主要由环形旋转齿轮17、传动滚轮18、高度调节架19和控速装置20组成；环形旋转齿轮17与传动滚轮18接触连接，高度调节架19为圆柱形，与传动滚轮18固定连接，控速装置20与高度调节架19下方固定连接；

[0060] 非溶剂蒸汽控制装置1主要由溶剂环境仓、温度控制台和通风组件组成；溶剂环境仓主要由溶剂蒸汽浓度检测仪3、蒸汽罩4、孔眼板5、网眼6和溶剂储存槽7组成；蒸汽罩4由多个独立的小蒸汽罩拼装组合而成，孔眼板5分布在每个小蒸汽罩两侧，分别位于相对于蒸汽罩4的同一位置，网眼6位于蒸汽罩4的底部，形状大小与蒸汽罩4底面相同，溶剂储存槽7位于网眼6的下方，外部配有开合式仓门，溶剂蒸汽浓度检测仪3放置在蒸汽罩4内的顶部；

[0061] 温度控制台主要由加热台8、数显器9和控制按钮10组成；加热台8位于整个非溶剂蒸汽控制装置的最底部，形状为长方体，长宽与整个蒸汽罩4对齐，数显器9位于加热台8的上方，并配有控制按钮10，位于数显器9的下方，数显器9与控制按钮10紧密连接，控制按钮10配有数字键盘，能够调节温度参数；

[0062] 通风组件由进风设备和抽风设备组成；进风设备位于整个非溶剂蒸汽控制装置1的下方，主要由进风管11、气体干燥器12和进风器13组成；抽风设备位于整个非溶剂蒸汽控制装置1的上方，主要由抽风管14、活性炭吸附箱15和抽风器16组成。

[0063] 实施例1：

[0064] 一种具有调温功能的多孔纱线的制备方法，具体步骤如下：

[0065] 将735g聚碳酸酯溶解在1029g氯仿中，随后加入336g偶氮二异丁腈作为发泡剂，均匀搅拌后获得2100g发泡溶液，所述发泡溶液中聚碳酸酯的含量为35wt％，偶氮二异丁腈的含量为16wt％；将800g形状记忆聚氨酯溶解在1600g N,N‑二甲基乙酰胺中，超声振荡并均匀搅拌后加入100g碳纳米管，获得2500g SMP溶液，所述SMP溶液中形状记忆聚氨酯的含量为32wt％；将660g聚乙烯吡咯烷酮溶解在2286g水中，随后加入54g三烯丙基异氰脲酸酯作为交联剂，均匀搅拌后获得3000g相分离溶液，所述相分离溶液中聚乙烯吡咯烷酮的含量为22wt％，三烯丙基异氰脲酸酯的含量为1.8wt％；

[0066] 第一步：将105g未加捻的棉纱条通过倍捻机进行轻度加捻，加捻捻度为11捻/10cm，得到纤维排列疏松且结构稳定的棉纱条；

[0067] 第二步：将纱条放入2100g发泡溶液中进行高压浸渍，高压浸渍压强为70MPa，时间为25min，使发泡溶液完全浸入纱条内部并均匀分散在纤维间，再将其取出放入直径2mm的圆柱模具中进行发泡处理，使纱线内部的发泡溶液产生气泡并对气泡周围的纤维产生排挤作用，发泡时间为20min，随后进行干燥处理，干燥温度为60℃，干燥时间为3.5h，使溶剂挥发，溶质多孔的形状固化，在纱条内部形成多孔结构；

[0068] 第三步：将上述内部具有多孔结构的纱条放入倍捻机中，进行适度加捻，加捻捻度为30捻/10cm，使纱条内纤维间的孔隙充分固定，得到内部具有多孔结构的纱线，干燥后取出；

[0069] 第四步：将内部含有发泡物的纱线放入3000g氯仿中浸渍溶解，干燥去除溶剂后取出；

[0070] 第五步：将上述具有初级孔结构的纱线放入2500g SMP溶液中，进行超声浸渍处理，超声频率为42kHz，超声浸渍时间为19min，使SMP溶液充分填充在多孔纱线内部孔隙中，替代原来发泡材料的位置；

[0071] 第六步：上述纱线放入3000g相分离溶液中浸渍，浸渍时间为20min，使溶液均匀包覆在纱线表面与纤维间孔隙中，将纱线放入非溶剂蒸汽梯度处理装置中，并在装置中加入500g甲酸作为聚乙烯吡咯烷酮的非溶剂，对其进行非溶剂诱导相分离，相分离时间为
20min，使纱线表面的相分离溶液相分离成均匀的多孔结构，随后将表面完成相分离成孔的纱线放入鼓风烘箱中进行干燥处理，干燥温度为60℃，时间为4h，去除剩余溶剂，经过105s微波辐照交联后得到具有调温功能的高SMP填充率多孔纱线。

[0072] 最终获得纱线孔隙率在降温模式时为7％，保暖模式时为61％，热阻降温模式时为2 2
0.03mK/W，保暖模式为0.28mK/W。

[0073] 实施例2：

[0074] 一种具有调温功能的多孔纱线的制备方法，具体步骤如下：

[0075] 将960g聚酰胺溶解在1680g甲酸中，随后加入360g二亚硝基五亚甲基四胺作为发泡剂，均匀搅拌后获得3000g发泡溶液，所述发泡溶液中聚酰胺的含量为32wt％，二亚硝基五亚甲基四胺的含量为12wt％；将952g形状记忆聚乙烯溶解在1652g乙二醇中，超声振荡并均匀搅拌后加入196g炭黑，获得2800g SMP溶液，所述SMP溶液中形状记忆聚乙烯的含量为34wt％；将360g聚丙烯腈溶解在1996.8g N,N‑二甲基甲酰胺中，随后加入43.2g过氧化二异丙苯作为交联剂，均匀搅拌后获得2400g相分离溶液，所述相分离溶液中聚丙烯腈的含量为
15wt％，过氧化二异丙苯的含量为1.8wt％；

[0076] 第一步：将100g未加捻的涤纶纱条通过倍捻机进行轻度加捻，加捻捻度为30捻/10cm，得到纤维排列疏松且结构稳定的涤纶纱条；

[0077] 第二步：将纱条放入3000g发泡溶液中进行高压浸渍，高压浸渍压强为80MPa，时间为16min，使发泡溶液完全浸入纱条内部并均匀分散在纤维间，再将其取出放入直径1.5mm的圆柱模具中进行发泡处理，使纱线内部的发泡溶液产生气泡并对气泡周围的纤维产生排挤作用，发泡时间为100min，随后进行干燥处理，干燥温度为80℃，时间为2h，使溶剂挥发，溶质多孔的形状固化，在纱条内部形成多孔结构；

[0078] 第三步：将上述内部具有多孔结构的纱条放入倍捻机中，进行适度加捻，加捻捻度为60捻/10cm，使纱条内纤维间的孔隙充分固定，得到内部具有多孔结构的纱线，干燥后取出；

[0079] 第四步：将内部含有发泡物的纱线放入2500g甲酸中浸渍溶解，干燥去除溶剂后取出；

[0080] 第五步：将上述具有初级孔结构的纱线放入2800g SMP溶液中，进行超声浸渍处理，超声频率为40kHz，超声浸渍时间为20min，使SMP溶液充分填充在多孔纱线内部孔隙中，替代原来发泡材料的位置；

[0081] 第六步：上述纱线放入2400g相分离溶液中浸渍，浸渍时间为15min，使溶液均匀包覆在纱线表面与纤维间孔隙中，将纱线放入非溶剂蒸汽梯度处理装置中，并在装置中加入600g水作为聚丙烯腈的非溶剂，对其进行非溶剂诱导相分离，相分离时间为19min，使得纱线表面的相分离溶液相分离成均匀的多孔结构，随后将表面完成相分离成孔的纱线放入鼓风烘箱中进行干燥处理，干燥温度为65℃，时间为3h，去除剩余溶剂，经过80s电子束辐照交联后得到具有调温功能的高SMP填充率多孔纱线。

[0082] 最终获得纱线孔隙率在降温模式时为5％，保暖模式时为59％，热阻降温模式时为2 2
0.02mK/W，保暖模式为0.29mK/W。

[0083] 实施例3：

[0084] 一种具有调温功能的多孔纱线的制备方法，具体步骤如下：

[0085] 将880g聚丙烯溶解在1122g环己酮中，随后加入198g偶氮二甲酰胺作为发泡剂，均匀搅拌后获得2200g发泡溶液，所述发泡溶液中聚丙烯的含量为40wt％，偶氮二甲酰胺的含量为9wt％；将1190g形状记忆聚丙烯酰胺溶解在2100g水中，超声振荡并均匀搅拌后加入210g碳纤维，获得3500g SMP溶液，所述SMP溶液中形状记忆聚乙烯的含量为34wt％；将925g聚砜溶解在2701g N,N‑二甲基乙酰胺中，随后加入74g四异氰酸酯作为交联剂，均匀搅拌后获得3700g相分离溶液，所述相分离溶液中聚砜的含量为25wt％，四异氰酸酯的含量为
2wt％；

[0086] 第一步：将120g未加捻的锦纶纱条通过倍捻机进行轻度加捻，加捻捻度为12捻/10cm，得到纤维排列疏松且结构稳定的锦纶纱条；

[0087] 第二步：将纱条放入2200g发泡溶液中进行高压浸渍，高压浸渍压强为102MPa，时间为19min，使发泡溶液完全浸入纱条内部并均匀分散在纤维间，再将其取出放入直径1.3mm的圆柱模具中进行发泡处理，使纱线内部的发泡溶液产生气泡并对气泡周围的纤维产生排挤作用，发泡时间为40min，随后进行干燥处理，干燥温度为80℃，时间为2h，使溶剂挥发，溶质多孔的形状固化，在纱条内部形成多孔结构；

[0088] 第三步：将上述内部具有多孔结构的纱条放入倍捻机中，进行适度加捻，加捻捻度为25捻/10cm，使纱条内纤维间的孔隙充分固定，得到内部具有多孔结构的纱线，干燥后取出；

[0089] 第四步：将内部含有发泡物的纱线放入4000g环己酮中浸渍溶解，干燥去除溶剂后取出；

[0090] 第五步：将上述具有初级孔结构的纱线放入3500g SMP溶液中，进行超声浸渍处理，超声频率为38kHz，超声浸渍时间为17min，使SMP溶液充分填充在多孔纱线内部孔隙中，替代原来发泡材料的位置；

[0091] 第六步：上述纱线放入3700g相分离溶液中浸渍，浸渍时间为15min，使溶液均匀包覆在纱线表面与纤维间孔隙中，将纱线放入非溶剂蒸汽梯度处理装置中，并在装置中加入650g水作为聚砜的非溶剂，对其进行非溶剂诱导相分离，相分离时间为12min，使得纱线表面的相分离溶液相分离成均匀的多孔结构，随后将表面完成相分离成孔的纱线放入鼓风烘箱中进行干燥处理，干燥温度为170℃，时间为2h，去除剩余溶剂，经过60s红外线辐照交联后得到具有调温功能的高SMP填充率多孔纱线。

[0092] 最终获得纱线孔隙率在降温模式时为11％，保暖模式时为70％，热阻降温模式时2 2
为0.04mK/W，保暖模式为0.35mK/W。

[0093] 实施例4：

[0094] 一种具有调温功能的多孔纱线的制备方法，具体步骤如下：

[0095] 将430g聚乙烯溶解在420g甲苯中，随后加入120g偶氮二异丁腈作为发泡剂，均匀搅拌后获得1000g发泡溶液，所述发泡溶液中聚乙烯的含量为43wt％，偶氮二异丁腈的含量为12wt％；将408g形状记忆聚甲基丙烯酸甲酯溶解在756gN,N‑二甲基甲酰胺中，超声振荡并均匀搅拌后加入36g石墨烯，获得1200g SMP溶液，所述SMP溶液中形状记忆聚乙烯的含量为34wt％；将275g聚丙烯酰胺溶解在792g水中，随后加入33g三官能团氮丙啶作为交联剂，均匀搅拌后获得1100g相分离溶液，所述相分离溶液中聚丙烯酰胺的含量为25wt％，三官能团氮丙啶的含量为3wt％；

[0096] 第一步：将45g未加捻的腈纶纱条通过倍捻机进行轻度加捻，加捻捻度为9捻/10cm，得到纤维排列疏松且结构稳定的腈纶纱条；

[0097] 第二步：将纱条放入1000g发泡溶液中进行高压浸渍，高压浸渍压强为102MPa，时间为19min，使发泡溶液完全浸入纱条内部并均匀分散在纤维间，再将其取出放入直径1mm的圆柱模具中进行发泡处理，使纱线内部的发泡溶液产生气泡并对气泡周围的纤维产生排挤作用，发泡时间为30min，随后进行干燥处理，干燥温度为85℃，时间为2.5h，使溶剂挥发，溶质多孔的形状固化，在纱条内部形成多孔结构；

[0098] 第三步：将上述内部具有多孔结构的纱条放入倍捻机中，进行适度加捻，加捻捻度为28捻/10cm，使纱条内纤维间的孔隙充分固定，得到内部具有多孔结构的纱线，干燥后取出；

[0099] 第四步：将内部含有发泡物的纱线放入1000g甲苯中浸渍溶解，干燥去除溶剂后取出；

[0100] 第五步：将上述具有初级孔结构的纱线放入1200g SMP溶液中，进行超声浸渍处理，超声频率为45kHz，超声浸渍时间为15min，使SMP溶液充分填充在多孔纱线内部孔隙中，替代原来发泡材料的位置；

[0101] 第六步：上述纱线放入1100g相分离溶液中浸渍，浸渍时间为18min，使溶液均匀包覆在纱线表面与纤维间孔隙中，将纱线放入非溶剂蒸汽梯度处理装置中，并在装置中加入200g氯仿作为聚丙烯酰胺的非溶剂，对其进行非溶剂诱导相分离，相分离时间为15min，使得纱线表面的相分离溶液相分离成均匀的多孔结构，随后将表面完成相分离成孔的纱线放入鼓风烘箱中进行干燥处理，干燥温度为90℃，时间为2h，去除剩余溶剂，经过190s热交联后得到具有调温功能的高SMP填充率多孔纱线。

[0102] 最终获得纱线孔隙率在降温模式时为13％，保暖模式时为66％，热阻降温模式时2 2
为0.04mK/W，保暖模式为0.32mK/W。

[0103] 实施例5：

[0104] 一种具有调温功能的多孔纱线的制备方法，具体步骤如下：

[0105] 将406g聚氨酯溶解在812g N,N‑二甲基甲酰胺中，随后加入182g偶氮二甲酰胺作为发泡剂，均匀搅拌后获得1400g发泡溶液，所述发泡溶液中聚氨酯的含量为29wt％，偶氮二甲酰胺的含量为13wt％；将408g形状记忆聚苯乙烯溶解在732g N,N‑二甲基甲酰胺中，超声振荡并均匀搅拌后加入60g氧化铁颗粒，获得1200g SMP溶液，所述SMP溶液中形状记忆聚乙烯的含量为34wt％；将270g聚乳酸溶解在1203g六氟异丙醇中，随后加入27g过氧化二异丙苯作为交联剂，均匀搅拌后获得1500g相分离溶液，所述相分离溶液中聚乳酸的含量为18wt％，过氧化二异丙苯的含量为1.8wt％；

[0106] 第一步：将60g未加捻的羊毛纱条通过倍捻机进行轻度加捻，加捻捻度为5捻/10cm，得到纤维排列疏松且结构稳定的羊毛纱条；

[0107] 第二步：将纱条放入1400g发泡溶液中进行高压浸渍，高压浸渍压强为85MPa，时间为30min，使发泡溶液完全浸入纱条内部并均匀分散在纤维间，再将其取出放入直径1.6mm的圆柱模具中进行发泡处理，使纱线内部的发泡溶液产生气泡并对气泡周围的纤维产生排挤作用，发泡时间为40min，随后进行干燥处理，干燥温度为82℃，时间为4h，使溶剂挥发，溶质多孔的形状固化，在纱条内部形成多孔结构；

[0108] 第三步：将上述内部具有多孔结构的纱条放入倍捻机中，进行适度加捻，加捻捻度为24捻/10cm，使纱条内纤维间的孔隙充分固定，得到内部具有多孔结构的纱线，干燥后取出；

[0109] 第四步：将内部含有发泡物的纱线放入1200g N,N‑二甲基甲酰胺中浸渍溶解，干燥去除溶剂后取出；

[0110] 第五步：将上述具有初级孔结构的纱线放入1200g SMP溶液中，进行超声浸渍处理，超声频率为36kHz，超声浸渍时间为21min，使SMP溶液充分填充在多孔纱线内部孔隙中，替代原来发泡材料的位置；

[0111] 第六步：上述纱线放入1500g相分离溶液中浸渍，浸渍时间为16min，使溶液均匀包覆在纱线表面与纤维间孔隙中，将纱线放入非溶剂蒸汽梯度处理装置中，并在装置中加入300g水作为聚乳酸的非溶剂，对其进行非溶剂诱导相分离，相分离时间为10min，使得纱线表面的相分离溶液相分离成均匀的多孔结构，随后将表面完成相分离成孔的纱线放入鼓风烘箱中进行干燥处理，干燥温度为40℃，时间为4h，去除剩余溶剂，经过300s超声交联后得到具有调温功能的高SMP填充率多孔纱线。

[0112] 最终获得纱线孔隙率在降温模式时为9％，保暖模式时为58％，热阻降温模式时为2 2
0.04mK/W，保暖模式为0.3mK/W。

[0113] 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。