本技术涉及功能纺织品领域，特别涉及一种被动式降温纤维材料及织物的制备方法。
背景技术：
1、全球变暖引发一系列严重的环境问题，如极端天气、海平面上升、森林火灾、物种灭亡等，对社会经济可持续发展带来严重挑战。据欧盟哥白尼气候变化服务中心(cccs)报道，2023年全球气温创历史新高，全球平均气温比工业化前高出前所未有的1.48摄氏度，并且很有可能在2024年首次升温超过1.5摄氏度的升温阈值。高温对人们的生命健康造成了严重的危害：2000年至2019年间，估计全球每年因高温死亡的人数约为48.9万人。因此，及时采取预防措施，避免高温天气对人体带来的危害，是很有必要的。
2、但是，对于户外工作和活动人群，一方面难以随身携带空调、风扇等有源制冷设备，另一方面无法避免吸收大量的太阳辐射热量，导致人们的日间降温仍然存在巨大的挑战。被动降温材料利用其对太阳光(0.3-2.5μm)的高反射率和在大气窗口(8～13μm)的中红外高发射率，将热量从大气窗口辐射至外太空，进而达到降温的效果且不需要任何能量输入。
3、然而，从现有的公开报道来看，在户外太阳直射的条件下，很多被动降温器件尚未满足良好可穿戴性能和高效被动式降温的要求。织物由于其优异的透气性、柔软性和可穿戴舒适性，成为唯一一种可用于人们户外被动式降温的器件形态，但是对纤维、纱线和织物进行改性以实现被动式降温的例子仍有限，已有的研究主要关注于以下几个方面：
4、专利文献1中公开了一种高效辐射降温纤维的制备方法，首先将聚合物熔体挤出成型后冷却得到初生纤维，然后采用含核壳结构辐射降温颗粒的改性浆料对出生纤维进行喷涂改性，最后经上油后经纺丝、拉伸、卷绕后得到高效辐射降温纤维。上述发明通过核壳结构辐射降温颗粒壳层对人体辐射的远红外线的向外辐射，以及内核对外界可见光和近红外光的反射相结合，从而使其织物具有辐射降温的效果。但是喷涂的改性浆料在后续牵伸、机械摩擦时可能发生脱落等问题，影响降温效果和使用感受。
5、专利文献2中提出了一种辐射制冷功能层、辐射制冷面料及其制备方法。其中辐射制冷面料包括柔性基材层和辐射制冷功能层。辐射制冷功能层由辐射制冷功能树脂和由辐射制冷功能粉料组成，具有较高的辐射制冷效率，可有效扩展辐射制冷面料的应用场景。不过该方法涉及的辐射制冷层必然会影响织物固有的透气、透湿、悬垂性等，不适用于服用性织物面料的制备。
6、专利文献3中提出了一种有色被动辐射制冷织物。通过多层功能涂层组合使得商用纤维和织物具备了较高的可见-近红外可见光反射和中红外大气窗口(8～13μm)辐射，进而实现在太阳辐照下的高效辐射制冷。同时，最外层用有色涂层涂覆使织物具有丰富多彩的效果，使其应用领域更加广泛。但是该发明的纤维仅表面覆有功能涂层，不涉及纤维材料制备过程中的结构设计和工艺方面的创新。
7、专利文献4中提出了一种可调控光谱的辐射制冷生物质材料及其制备方法。将纤维素原料溶解于有机溶剂中，并加入致孔剂及表面活性剂，经常温搅拌后将乳液通过浇筑或涂布的方式制备得到辐射制冷生物质材料。该材料具有优异的辐射制冷性能，通过材料孔径的设计对其光学特性进行有效调控。该方式在辐射制冷织物领域的应用有限，且在制备过程中用到大量有机溶剂，对环境和工作人员的健康有影响，不适合大规模制备。
8、专利文献5中提出了一种超疏水日间被动辐射制冷织物。该织物由纤维织物和日间被动辐射涂层和超疏水涂层组成，其中日间被动辐射涂层为磷酸铝辐射粒子涂层。此外，最外层的超疏水涂层使该纤维织物具有良好的防污自清洁作用。但是多层涂层叠加会一方面造成织物厚重，影响其原有的亲肤性和舒适性，另一方面在日常穿着使用过程中易磨损脱落，影响辐射降温效果。
9、目前的具有被动式降温功能的纤维和织物的研究主要集中在被动辐射制冷涂层，通过具有高太阳辐照反射率和高中红外波段发射率的涂层来实现最终织物的有效降温。然而，采用额外涂层的被动式降温织物的穿戴舒适性较差，且大多数存在不透气、闷汗等问题，难以用于制作真正的服用面料。因此，需要从纤维的结构设计、材料选择和制备工艺入手，制备具有太阳辐射精准调控功能和良好机械性能的的被动式降温光学超材料纤维，并经过纺纱、织造、后整理等处理，最终得到兼具宽光谱调控和可穿戴舒适性的被动式降温织物。
10、现有技术文献
11、专利文献1：cn 111576044 b公开文本
12、专利文献2：cn 110777543 b公开文本
13、专利文献3：cn 115365097 b公开文本
14、专利文献4：cn 115521498 b公开文本
15、专利文献5：cn 111607983 b公开文本。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本技术提供了一种被动式降温纤维材料及织物的制备方法，通过高折射率无机微纳颗粒选择、改性剂选择、聚合物基底选择、纤维结构设计、纱线结构设计以及织物结构设计制作，得到具有太阳辐射精准调控功能的被动式降温纤维材料和织物。其中，采用熔融纺丝的方法，利用改性剂有效调控高折射率无机微纳颗粒在纤维内部的分散程度，从而改变纤维的光学性质和力学性能，最终实现被动式降温纤维材料和织物的光学性能的有效调控。
2、本技术的具体技术方案如下：
3、项1.一种被动式降温纤维材料，包括高折射率无机微纳颗粒、改性剂以及聚合物基底材料；
4、其中所述高折射率无机微纳颗粒的粒径为0.02-5μm，
5、所述改性剂与所述高折射率无机微纳颗粒的质量比为：1:1-1:100，优选为1:2.5-1:10，更优选为1:6.7-1:10；
6、所述高折射率无机微纳颗粒占所述被动式降温纤维材料的质量分数为0.5％-30％；优选为2.0％-20％；更优选为5.0％-20％；
7、所述改性剂占所述被动式降温纤维材料质量分数为0％-15％；优选为0.2％-2.0％；更优选为1.0％-2.0％。
8、项2.根据项1所述的被动式降温纤维材料，其中所述高折射率无机微纳颗粒的粒径为0.2-2.0μm，优选为0.2-0.8μm。
9、项3.根据项1所述的被动式降温纤维材料，其中，所述被动式降温纤维材料的直径范围为10μm-80μm，优选为10-30μm，更优选为10-20μm。
10、项4.根据项1所述被动式降温纤维材料，其中，所述聚合物基底材料选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚丙烯(pp)、聚酰胺(pa)、聚乳酸(pla)、聚烯烃、聚碳酸酯(pc)、聚苯硫醚(pps)、聚甲醛、聚乙烯(po)中的任意一种或两种以上；
11、优选地，所述聚合物基底材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)或聚乳酸(pla)；
12、所述高折射率无机微纳颗粒选自二氧化钛、硫化锌、二氧化硅、碳化硅、氮化硅、氧化锌、六方氮化硼、硅酸铝、硫酸钡、碳酸钙、氧化镁、氧化铝、碳酸镁、碳酸钡和硫酸钙中的任意一种或两种及以上；
13、优选地，所述高折射率无机微纳颗粒的粒径为0.02-5μm，优选为0.2-2.0μm，更优选为0.2-0.8μm；
14、优选地，所述高折射率无机微纳颗粒为二氧化钛或氧化锌；
15、所述改性剂选自十六烷基三甲基溴化铵(ctab)、聚乙烯醇(pva)、聚乙烯醇缩丁醛、中等分子量聚乙烯(pe)、邻苯二甲酸酯、脂肪族二元酸酯、脂肪酸酯、苯多酸酯、多元醇酯、环氧烃类、烷基磺酸酯中的任意一种或两种及以上；
16、优选地，所述改性剂为聚乙烯醇或聚乙烯醇缩丁醛；
17、更优选地，所述改性剂为聚乙烯醇，所述聚乙烯醇的动力粘度为5-120mpa.s。
18、项5.一种被动式降温纤维材料的制备方法，包括：
19、将高折射率无机微纳颗粒、改性剂和聚合物基底重量比例混合，制得复合材料母粒；
20、将所述复合材料母粒在纺丝组件中复合挤出成型，经卷绕后得到被动式降温纤维材料。
21、项6.根据项5所述的方法，其中，
22、所述高折射率无机微纳颗粒的粒径为0.02-5μm，
23、所述改性剂与所述高折射率无机微纳颗粒的质量比为：1:1-1:100，优选为1:2.5-1:10，更优选为1:6.7-1:10；
24、所述高折射率无机微纳颗粒占所述被动式降温纤维材料的质量分数为0.5％-30％；优选为2.0％-20％；更优选为5.0％-20％；
25、所述改性剂占所述被动式降温纤维材料质量分数为0％-15％；优选为0.2％-2.0％；更优选为1.0％-2.0％。
26、项7.根据项5所述的方法，其中，所述高折射率无机微纳颗粒的粒径为0.2-2.0μm，优选为0.2-0.8μm。
27、项8.根据项5所述的方法，其中，所述被动式降温纤维材料的直径范围为10μm-80μm，优选为10-30μm，更优选为10-20μm。
28、项9.根据项5-8中任一项所述的方法，其中，所述聚合物基底材料选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚丙烯(pp)、聚酰胺(pa)、聚乳酸(pla)、聚烯烃、聚碳酸酯(pc)、聚苯硫醚(pps)、聚甲醛、聚乙烯(po)中的任意一种或两种以上；
29、优选地，所述聚合物基底材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)或聚乳酸(pla)；
30、所述高折射率无机微纳颗粒选自二氧化钛、硫化锌、二氧化硅、碳化硅、氮化硅、氧化锌、六方氮化硼、硅酸铝、硫酸钡、碳酸钙、氧化镁、氧化铝、碳酸镁、碳酸钡和硫酸钙中的任意一种或两种及以上；
31、优选地，所述机微纳颗粒的粒径为0.03-5μm，优选为0.2-2.0μm，更优选为0.2-0.8μm；
32、优选地，所述高折射率无机微纳颗粒为二氧化钛或氧化锌；
33、所述改性剂选自十六烷基三甲基溴化铵(ctab)、聚乙烯醇(pva)、聚乙烯醇缩丁醛、中等分子量聚乙烯(pe)、邻苯二甲酸酯、脂肪族二元酸酯、脂肪酸酯、苯多酸酯、多元醇酯、环氧烃类、烷基磺酸酯中的任意一种或两种及以上；
34、优选地，所述改性剂为聚乙烯醇或聚乙烯醇缩丁醛；
35、更优选地，所述改性剂为聚乙烯醇，所述聚乙烯醇的动力粘度为5-120mpa.s。
36、项10.根据项5-8中任一项所述的方法，其中利用选自熔融纺丝法、湿法纺丝法、热拉制法、静电纺丝法、熔喷纺丝法中的一种或两种以上，优选利用熔融纺丝法或热拉制法，将所述复合材料母粒制备成所述被动式降温纤维材料。
37、项11.根据项10所述的方法，其中，所述被动式降温纤维材料为长丝和/或短纤。
38、项12.一种被动式降温纤维材料织物，其中，采用如项5～11中任一项所述的制备方法制备得到的被动式降温纤维材料进行纺纱、编织、热定型等工序得到。
39、本技术的被动式降温纤维材料及织物的制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：
40、1、本技术被动式降温纤维材料的制备方法，由高折射率无机微纳颗粒、改性剂和聚合物基底制备得到，聚合物基底材料保证纤维具备良好的机械加工性能和柔韧性，可满足后续规模化纺纱、织造、后整理的要求；具有不同折射率的无机微纳颗粒均匀分布于聚合物基底材料内部，并利用改性剂有效调控高折射率无机微纳颗粒在纤维内部的分散程度，即纳米颗粒聚集体的尺寸和分布，从而改变纤维的光学性质和力学性能，最终得到具有太阳辐射精准调控功能的被动式降温纤维材料；
41、本技术的织物，基于纤维、纱线和织物的光学结构和材料设计从而产生太阳辐照波段的选择性光学响应，从而实现对太阳辐射的引导和操纵，针对太阳辐照、织物与人体皮肤三者的光学相互作用进行光谱调控从而实现高效的波段太阳辐射管理，具有大规模批量制备、成本低、生产效率高的优点。
1.一种被动式降温纤维材料，包括高折射率无机微纳颗粒、改性剂以及聚合物基底材料；
2.根据权利要求1所述的被动式降温纤维材料，其中所述高折射率无机微纳颗粒的粒径为0.2-2.0μm，优选为0.2-0.8μm。
3.根据权利要求1所述的被动式降温纤维材料，其中，所述被动式降温纤维材料的直径范围为10μm-80μm，优选为10-30μm，更优选为10-20μm。
4.根据权利要求1所述被动式降温纤维材料，其中，所述聚合物基底材料选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚丙烯(pp)、聚酰胺(pa)、聚乳酸(pla)、聚烯烃、聚碳酸酯(pc)、聚苯硫醚(pps)、聚甲醛、聚乙烯(po)中的任意一种或两种以上；
5.一种被动式降温纤维材料的制备方法，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其中，
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述高折射率无机微纳颗粒的粒径为0.2-2.0μm，优选为0.2-0.8μm。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述被动式降温纤维材料的直径范围为10μm-80μm，优选为10-30μm，更优选为10-20μm。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的方法，其中，所述聚合物基底材料选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚丙烯(pp)、聚酰胺(pa)、聚乳酸(pla)、聚烯烃、聚碳酸酯(pc)、聚苯硫醚(pps)、聚甲醛、聚乙烯(po)中的任意一种或两种以上；
10.根据权利要求5-8中任一项所述的方法，其中利用选自熔融纺丝法、湿法纺丝法、热拉制法、静电纺丝法、熔喷纺丝法中的一种或两种以上，优选利用熔融纺丝法或热拉制法，将所述复合材料母粒制备成所述被动式降温纤维材料。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述被动式降温纤维材料为长丝和/或短纤。
12.一种被动式降温纤维材料织物，其中，采用如权利要求5～11中任一项所述的制备方法制备得到的被动式降温纤维材料进行纺纱、编织、热定型等工序得到。
