[发明专利]一种二氧化钒均匀分散涤纶纤维

说明书

技术领域

本发明涉及涤纶纤维领域，特别是指一种二氧化钒均匀分散涤纶纤维。

背景技术

二氧化钒材料具有一级相变特性，可感应环境温度变化，智能响应这一变化实现对太阳光的波段选择性透过或遮蔽。通常在环境温度低于相变温度时，含有二氧化钒的薄膜或涂层对太阳光中的可见光和中红外光几乎是完全通透的；当温度超过二氧化钒的半导体-金属相变温度时，二氧化钒发生相变转化为R相，此时材料可对中红外光选择性遮断，达到透明（可见光透过）阻热的目的。二氧化钒的半导体-金属相变是热诱导的可逆变化，其温度开关效应可用来对中红外线的通断进行智能控制。利用二氧化钒在红外光区高温下的低透过和低温下的高透过，可以制备完全智能的节能窗口系统。

    光学计算表明（S.-Y. Li,a_ G. A. Niklasson, and C. G. Granqvist Nanothermochromics: Calculations for VO2 nanoparticles in dielectric hosts show much improved luminous transmittance and solar energy transmittance modulation，JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 108, 063525 2010）若能将二氧化钒纳米粉体分散于其他基质，如透明高分子，可在保留二氧化钒光学调控性能的基础上，提高可见光透过率至实用水平，可对服役中的玻璃、墙面、以及车船等运输工具的外表面进行节能改造。通过把二氧化钒材料做到纳米尺寸并和有机改性材料复合可以制备一种智能温控材料，如加入纤维中，即可制备一种二氧化钒均匀分散涤纶纤维，该二氧化钒均匀分散涤纶纤维可制成衣服，窗帘等织物，起到隔绝紫外线，对热量继续智能调控，冬暖夏凉的作用。如中国专利申请号200410051966.4中提到了二氧化钒太阳热智能控温高聚物薄膜，但采用的是，粒子和高分子树脂简单共混的方法。

发明内容

本发明的一个目的是提出了一种二氧化钒均匀分散涤纶纤维，解决了现有技术中的涤纶纤维作用单一，达不到对热量智能操控的缺陷。

    本发明的技术方案是这样实现的：一种二氧化钒均匀分散涤纶纤维，所述二氧化钒均匀分散涤纶纤维中含有质量百分比为0.1%~5%的化学组成为V_1-xM_xO₂的二氧化钒纳米粉体，其中M为掺杂元素，0≤x≤0.5。不同的二氧化钒含量会对纤维的智能效果又不一样的效果，过少则没效果，过多则不利于形成均匀分散涤纶纤维。应用本发明提供的二氧化钒粉体稳定性和分散性好，能够长期保存使用，可作为高分子材料的纳米填充物，也可用于玻璃以及外墙等隔热场合。它与一般的隔热材料不同，其在相变温度以上时可大幅阻隔红外光，而低于相变温度红外线可以高度透过，而且这种变化是可逆的，可以实现太阳热的智能调节。

    优选的，所述二氧化钒纳米粉体为金红石相二氧化钒纳米粉体，相变温度在-20～70℃可调。所述金红石相二氧化钒纳米粉体具有一级相变特性，可感应环境温度变化，智能响应这一变化实现对太阳光的波段选择性透过或遮蔽。通常在环境温度低于相变温度时，含有二氧化钒的薄膜或涂层对太阳光中的可见光和中红外光几乎是完全通透的；当温度超过二氧化钒的半导体-金属相变温度时，二氧化钒发生相变转化为R相，此时材料可对中红外光选择性遮断，达到透明（可见光透过）阻热的目的。二氧化钒的半导体-金属相变是热诱导的可逆变化，其温度开关效应可用来对中红外线的通断进行智能控制。

优选的，所述掺杂元素M是钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌 、锡、钨、钼、钌、铌中的一种或多种。

更优选的，掺杂元素为钨、钼、铋、锡、铁、锌和钛。

采用上述掺杂元素，可以控制掺杂二氧化钒纳米粉体尺寸和形貌；所用的掺杂元素同样也能调控二氧化钒的相转变温度。

优选的，当x>0时，掺杂二氧化钒纳米粉体优选为颗粒状，且颗粒的长径比为1:1～10:1，优选为1:1～5:1，更优选为1:1～2:1。所述颗粒状可以为例如近球形、椭圆形、雪花形、立方形、片形等。

优选的，颗粒尺寸在至少一个维度上不大于1um，

更优选的，颗粒尺寸在至少一个维度上不大于100nm。最优选的，颗粒尺寸在三个维度上均不大于100nm，最优选的，颗粒尺寸在三个维度上均不大于70nm。

优选的，所述二氧化钒纳米粉体的颗粒尺寸在200nm以下。