一種基于泡沫碳的保溫面料及其制備方法
【技術領域】：
[0001] 本發明屬于紡織材料技術領域，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】：
[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狀結構的輕質多孔 材料，根據孔泡壁的微觀結構分為石墨化泡沫碳和非石墨化泡沫碳，兩者都有較高的開孔 率，材料的相對密度與導電和導熱性能成線性關系。非石墨化泡沫碳多為網狀玻璃質結構， 有大的柱狀韌帶和開孔，韌帶交聯處形成五邊形，石墨化泡沫碳為韌帶式網狀結構，具有相 對整齊的微孔排列和分布較窄的微孔尺寸，同時韌帶致密，氣泡連通，開孔率較高。
[0003] 泡沫碳的主要原料是煤炭，利用組成和結構獨特的煤和煤系物來制備具有特定結 構和性能的泡沫碳，常用的原料有：煤和煤系物、有機聚合物、中間相瀝青和生物材料等。與 其他復合材料相比，泡沫碳具有獨特的性質，如低透射率、低膨脹系數、高導熱率、高拉伸強 度和高強度/密度比等，泡沫碳作為一種新型碳材料，其獨特的結構和性能在眾多領域顯 示了巨大的應用潛力，可替代成本較高的三維編織纖維材料，并通過與金屬和非金屬材料 的復合得到高性能的結構材料，用于制作隔熱防火保溫材料、減震材料、電極材料、儲能材 料等。
[0004] 目前將泡沫碳運用于保溫材料的研宄較多，中國專利CN 103373014A(公開日 2013. 10.30)公開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 相互結合，不易分離。中國專利CN 103692716A(公開日2014. 4. 2)公開的一種具有保溫功 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。
[0005] 由上述現有技術可知，目前泡沫碳在保溫方面的應用多于材料領域，在紡織領域 的應用十分少見。而且泡沫碳的保溫性能遠優于常規的紡織保溫纖維，因此本發明將泡沫 碳技術運用于保溫面料，得到保溫性能優異，受氣候影響小，且使用壽命長的保溫面料。
【發明內容】
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[0006] 本發明要解決的技術問題是提供一種基于泡沫碳的保溫面料及其制備方法，將泡 沫碳代替傳統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置隔熱層，經縫 衍和熱壓技術得到基于泡沫碳的保溫面料。該保溫面料的保溫性能優異，受外界環境的影 響小，而且面料輕薄舒適。
[0007] 為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：
[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，所述隔熱層的一個表面為填充層，所述 填充層的一個表面為表面面料，所述保溫層至少一層。
[0009] 優選地，所述保溫層由泡沫碳構成，所述隔熱層由碳纖維構成，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成。
[0010] 本發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，經衍縫和熱壓技術將表面面料與保溫夾層和填充層緊密結合，得到基于 泡沫碳的保溫面料。
[0013] 作為上述技術方案的優選，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] 作為上述技術方案的優選，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] 作為上述技術方案的優選，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] 作為上述技術方案的優選，所述步驟（2)中，基于泡沫碳的保溫面料的厚度為 2_3cm〇
[0017] 作為上述技術方案的優選，所述基于泡沫碳的保溫面料可以用于服裝、床上被和 戶外用品。
[0018] 作為上述技術方案的優選，所述基于泡沫碳的保溫面料的導熱系數為 0· 03-0. 07W(m · K)。
[0019] 與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
[0020] (1)本發明制備的基于泡沫碳的保溫面料采用多層結構，以平面或者曲面泡沫碳 薄片為中心層層鋪設，設置隔熱層、填充層和表面面料，泡沫碳作為保溫層并通過隔熱層和 填充層的輔助，將熱量儲存起來，減低保溫面料的導熱系數，提高保溫性。
[0021] (2)本發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， 蓬松性優良，保溫性能優異，能儲存大量的熱量，有利于得到輕質保暖的面料。
[0022] (3)本發明采用衍縫技術和熱壓技術相結合，將各結構結合在一起，通過合理的配 置得到層次分明，結合緊密的保溫面料。
[0023] (4)本發明制備的基于泡沫碳的保溫面料的各機構的保溫性優良，制備的保溫面 料輕質柔軟、舒適、強度高，導熱系數低，可用于制備服裝、床上被和戶外用品。
【具體實施方式】：
[0024] 下面將結合具體實施例來詳細說明本發明，在此本發明的示意性實施例以及說明 用來解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。
[0025] 實施例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，經衍縫和熱壓技術將表面面料與保溫夾層和填充層緊密結合，得 到厚度為2cm的基于泡沫碳的保溫面料。
[0028] 實施例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，經衍縫和熱壓技術將表面面料與保溫夾層和填充層緊密結合，得 到厚度為3cm的基于泡沫碳的保溫面料。
[0031] 實施例3:
[0032] (1)將0. 5g/cm3的非石墨化泡沫碳加工成厚度為