CN109986848A - 复合纺织品 - Google Patents

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李君敏
叶佩宜
郭怡君
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Abstract

本发明提供一种复合纺织品。此复合纺织品包括纺织品基材，以及形成于纺织品基材之上的保暖材料层。此保暖材料层包括纳米复合粉体。此纳米复合粉体由含吡咯烷酮的高分子及无机粒子所组成。此含吡咯烷酮的高分子为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮的衍生物、或上述的组合。此无机粒子为由第一金属MA、掺杂金属MB及氧所构成的金属氧化物。无机粒子占纳米复合粉体62.5‑99.9重量％。本发明的复合纺织品具有优异的保暖性且轻量化、薄型化。

Description

复合纺织品
技术领域
本发明是关于一种复合纺织品，特别是关于一种能够高效率吸收红外线并藉以发热的复合纺织品。
背景技术
对一般的纺织品而言，为了达到较佳的保暖效果，有几种可行的方法。例如，可增加纺织品的密度或厚度。然而，这样的纺织品存有较差透气性及较高重量的问题，将造成使用者的不舒适感。
另外，也可在纺织物的最终产品(例如，服饰)中加入填充物(例如，动物的羽绒)，以改善最终产品的保暖效果。然而，由于此填充物将使最终产品的体积大幅增加，而可能导致使用者活动上的不便。
因此，在本领域中仍需寻求具有优异的保暖性且轻量化、薄型化的纺织品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有优异的保暖性且轻量化、薄型化的复合纺织品。
本发明的一实施例揭示一种复合纺织品，其包括纺织品基材以及形成于纺织品基材之上的保暖材料层。此保暖材料层包括纳米复合粉体。此纳米复合粉体由含吡咯烷酮的高分子以及无机粒子所组成。此含吡咯烷酮的高分子为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮的衍生物、或上述的组合。此无机粒子为由第一金属MA、掺杂金属MB及氧所构成的金属氧化物。此无机粒子占此纳米复合粉体62.5-99.9重量％。
与现有技术相比，本发明的复合纺织品的优点在于：
(1)此复合纺织品包括特定的纳米复合粉体，且此纳米复合粉体能够高效率地吸收红外线等光的能量，并且在吸收光的能量之后，能够以热能的方式释放所吸收的能量。因此，能够在不会明显增加纺织品的体积或重量的前提下，而大幅地改善纺织品的保暖效果。
(2)将包括此纳米复合粉体的胶体混合物直接涂布于纺织品基材上，可高效率地制作复合纺织品100。因此，可大幅降低生产的时间与成本。
(3)经过干燥的纳米复合粉体能够视需要而保存相当长的时间(如，从数日到数月)。因此，可大幅改善制程的灵活性。
(4)保暖材料层更包括高分子载体，藉此可进一步增强纳米复合粉体与纺织品基材之间的粘着性。因此，可改善或避免纳米复合粉体剥落的问题。
(5)保暖材料层为透明性高的薄膜，因此，能够使复合纺织品的颜色与纺织品基材的颜色相同或相近。
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，作详细说明如下：
附图说明
图1为根据本发明的一些实施例的复合纺织品的剖面示意图；
图2为根据本发明的另一些实施例的复合纺织品的剖面示意图；
其中，符号说明：
100～复合纺织品 100’～复合纺织品
102～纺织品基材 104～保暖材料层
104a～纳米复合粉体 104b～高分子载体。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征、优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。然而，任何所属技术领域中具有通常知识者将会了解本发明中各种特征结构仅用于说明，并未依照比例描绘。事实上，为了使说明更加清晰，可任意增减各种特征结构的相对尺寸比例。
在本说明书中，「约」、「大约」的用语通常表示在一给定值或范围的20％之内，较佳是10％之内，且更佳是5％之内。在此给定的数量为大约的数量，意即在没有特定说明的情况下，仍可隐含「约」、「大约」的含义。
依据本发明一些实施例，提供一种复合纺织品。此复合纺织品包括纺织品基材，以及形成于纺织品基材之上的保暖材料层。此保暖材料层包括纳米复合粉体。此纳米复合粉体可由含吡咯烷酮的高分子及无机粒子所组成。此含吡咯烷酮的高分子可为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮的衍生物、或上述的组合。此无机粒子为由第一金属MA、掺杂金属MB及氧所构成的金属氧化物。此无机粒子占此纳米复合粉体62.5-99.9重量％。
上述纳米复合粉体能够高效率地吸收红外线等光的能量，并且在吸收光的能量之后，能够以热能的方式释放所吸收的能量。将包括此纳米复合粉体的保暖材料层形成于纺织品基材上，能够在不会明显增加纺织品的体积或重量的前提下，而大幅地改善纺织品的保暖效果。
图1为根据本发明的一些实施例的复合纺织品100的剖面示意图。请参照图1，在一些实施例中，复合纺织品100包括纺织品基材102，以及形成于纺织品基材102之上的保暖材料层104。在另一些实施例中，保暖材料层104可为由纳米复合粉体104a所形成的一层薄膜，而在这样的实施例中，保暖材料层104以如图1所示的虚线进行绘示。
在一些实施例中，纺织品基材102可包括聚乙烯纤维纺织品、聚丙烯纤维纺织品、聚酰胺纤维纺织品、聚酯纤维纺织品、纤维素纤维纺织品、醋酸纤维纺织品、动物纤维纺织品、或上述的组合。然而，这些材料仅为例示性的材料，并非用以限定。在其他实施例中，纺织品基材102可以是其他任何合适的纺织品。
纳米复合粉体104a可由无机粒子及含吡咯烷酮(pyrrolidone)的高分子所组成。纳米复合粉体104a能够高效率地吸收红外线等光的能量，并且在吸收光的能量之后，能够以热能的方式释放所吸收的能量。纳米复合粉体104a所释放的热能会传导至纺织品基材102，进而提升复合纺织品100的最终产品的温度。如此一来，可改善最终产品的保暖效果。
无机粒子可吸收光能并且释放热能，因此可改善纺织品的保暖效果。在一些实施例中，无机粒子可为由第一金属MA、掺杂金属MB及氧所构成的金属氧化物，且此金属氧化物可以下述通式(I)表示：
(MA)(MB)O (I)
在通式(I)中，第一金属MA可为锌、铟、或锡，而掺杂金属MB可为锡、铝、镓、铁、或锑。
上述无机粒子是在单一金属(例如，第一金属MA)的氧化物中掺杂另一不同的金属(例如，掺杂金属MB)而形成。换言之，在第一金属MA的氧化物中，有部分的第一金属MA被掺杂金属MB取代。如此一来，可使第一金属MA的氧化物的能阶产生变化。当无机粒子受到特定波长的光线照射时，此光线的能量转换成无机粒子中的自由载子(free carrier)的动能。这些自由载子在无机粒子的晶格(lattice)中产生碰撞，进而释放出热能。举例而言，在一些实施例中，无机粒子可为掺杂镓的氧化锌、掺杂铝的氧化锌、掺杂锡的氧化锌、掺杂镓的氧化铟或掺杂锡的氧化铟。然而，这些材料仅为例示性的材料，并非用以限定。在其他实施例中，无机粒子可为上述通式(I)所表示的任何无机粒子。
若无机粒子中的掺杂金属MB的含量太少，则自由载子的浓度太低。如此一来，将导致无机粒子无法有效地吸收光能并释放热能。反之，若无机粒子中的掺杂金属MB的含量太多，则无法有效地吸收光能并释放热能。因此，可将无机粒子中的掺杂金属MB的含量调整至特定的范围之内，以使无机粒子可有效地吸收光能且释放热能。在一些实施例中，以100重量份的第一金属MA为基准，掺杂金属MB为0.1至20重量份。在另一些实施例中，以100重量份的第一金属MA为基准，掺杂金属MB为1至15重量份。在又一些实施例中，以100重量份的第一金属MA为基准，掺杂金属MB为5至10重量份。
在一些实施例中，制备无机粒子的方法可包括以下步骤。
步骤1：将第一金属MA的硝酸盐或硫酸盐与掺杂金属MB的氯化物或硫酸盐混合并溶解于水中，而得到混合盐溶液。在此混合盐溶液中，第一金属MA与掺杂金属MB的总浓度为0.5ml/L-5.0ml/L。再者，在此混合盐溶液中，以100重量份的第一金属MA为基准，掺杂金属MB为0.1至20重量份。
步骤2：将步骤1所配置的混合盐溶液与碳酸氢铵溶液分别滴加到水中，并快速搅拌，而生成白色沉淀物。在步骤2中，温度保持在40℃，且pH值控制在7.0-7.5。此白色沉淀物即为均匀掺杂了掺杂金属MB的第一金属MA的碱式碳酸盐。
步骤3：将上述白色沉淀物经过洗涤分离后烘干，而得到白色粉末。所得到的白色粉末在混合了氢气与氩气的环境下进行烧结。烧结温度为400℃-700℃，且烧结时间为30-60分钟。烧结后所得到的粉体，即为掺杂了掺杂金属MB的第一金属MA的无机粒子。
含吡咯烷酮的高分子可与无机粒子形成复合物(亦即，纳米复合粉体104a)。若是没有含吡咯烷酮的高分子存在，则无机粒子容易发生聚集，造成无机粒子的粒径增加且无机粒子的表面积降低。如此一来，将使吸收光能与释放热能的效率降低。因此，藉由将含吡咯烷酮的高分子与无机粒子结合而形成纳米复合粉体104a，可避免无机粒子的聚集，进而可避免吸收光能与释放热能效率降低的问题。
在一些实施例中，含吡咯烷酮的高分子为聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)、聚乙烯吡咯烷酮的衍生物、或上述的组合。在一些实施例中，聚乙烯吡咯烷酮的衍生物包括末端具异氰酸酯基的聚乙烯吡咯烷酮、末端具甲氧基的聚乙烯吡咯烷酮、末端具乙氧基的聚乙烯吡咯烷酮、末端具羧酸基的聚乙烯吡咯烷酮、或上述的组合。然而，这些材料仅为例示性的材料，并非用以限定。在其他实施例中，含吡咯烷酮的高分子可为其他任何合适的含吡咯烷酮的高分子。
若纳米复合粉体104a中的无机粒子的含量太少，则吸收光能与释放热能的效率降低。反之，若纳米复合粉体104a中的无机粒子的含量太多，则无机粒子容易发生聚集，造成纳米复合粉体104a的粒径增加且表面积降低。如此一来，吸收光能与释放热能的效率也会降低。因此，可将纳米复合粉体104a中的无机粒子的含量调整至特定的范围之内，以避免吸收光能及释放热能的效率受到影响。在一些实施例中，无机粒子占纳米复合粉体的62.5-99.9重量％。在另一些实施例中，无机粒子占纳米复合粉体的70.0-90.0重量％。在又一些实施例中，无机粒子占纳米复合粉体的75.0-85.0重量％。
在一些实施例中，含吡咯烷酮的高分子的重量平均分子量为3,000-1,500,000。在另一些实施例中，含吡咯烷酮的高分子的重量平均分子量为30,000-1,100,000。在又一些实施例中，含吡咯烷酮的高分子的重量平均分子量为300,000-700,000。
制备纳米复合粉体104a的方法可为任何合适的方法。举例而言，在一些实施例中，可将无机粒子、含吡咯烷酮的高分子及溶剂混合，而形成胶体(colloid)混合物。接着，藉由去除溶剂而将此胶体混合物干燥，即可得到纳米复合粉体104a。
为了能够得到胶体混合物，含吡咯烷酮的高分子在溶剂中的溶解度应为良好。并且，为了能够有效率地移除胶体混合物中的溶剂，溶剂应具有较低的沸点。于上述条件下，在一些实施例中，合适的溶剂可包括二甲基乙酰胺(dimethylacetamide,DMAc)、二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide,DMSO)。然而，这些溶剂仅为例示性的溶剂，并非用以限定。在其他实施例中，溶剂可以是其他任何合适的溶剂。
在一些实施例中，将胶体混合物干燥的方法可包括喷雾干燥法(spray dry)、减压蒸馏法(reduced pressure distillation)。然而，这些方法仅为例示性的方法，并非用以限定。在其他实施例中，可藉由其他任何合适的方法将胶体混合物干燥。
在一些实施例中，可将上述胶体混合物直接涂布于纺织品基材102上。接着，再将此胶体混合物干燥，而得到复合纺织品100。如图1所示，所得到的复合纺织品100可具有纺织品基材102，以及形成于纺织品基材102之上的保暖材料层104。在这样的实施例中，可藉由简单的制程，高效率地制作复合纺织品100。因此，可大幅降低生产的时间与成本。
可藉由合适的涂布制程将胶体混合物涂布纺织品基材102上。在一些实施例中，涂布制程可包括凹版印刷(gravure printing)、网版印刷(screen-printing)制程、辊涂布(roll coating)制程、喷洒涂布(spray coating)制程、刮刀涂布(blade coating)制程、其他合适的沉积制程、或上述的组合。
在胶体混合物形成之后，若是将胶体混合物放置一段时间(例如，24小时)，则胶体混合物中的纳米复合粉体104a会逐渐地聚集并沉淀，而导致纳米复合粉体104a的粒径增加。如此一来，将会降低吸收光能与释放热能的效率。
在另一些实施例中，可将上述胶体混合物(以下亦称为「第一胶体混合物」)干燥后，得到干燥的纳米复合粉体104a。之后，再视需要将干燥的纳米复合粉体104a溶解于合适的溶剂中，而再次形成胶体混合物(以下亦称为「第二胶体混合物」)。接着，再将此第二胶体混合物涂布于纺织品基材102上并干燥，而得到复合纺织品100。在这样的实施例中，经过干燥的纳米复合粉体104a具有体积小且物理化学性质安定的优点。因此，经过干燥的纳米复合粉体104a可不必立即使用，且于适当的保存条件下可保存相当长的时间(如，从数日到数月)，而更为符合运用需求。如此一来，将可大幅改善制程的灵活性。
纳米复合粉体104a的粒径实质上可相等于胶体混合物中的胶体粒径。举例而言，将上述第一胶体混合物干燥后，所得到的纳米复合粉体104a的粒径实质上可相等于第一胶体混合物中的胶体粒径。在另一些实施例中，将上述第二胶体混合物干燥后，所得到的纳米复合粉体104a的粒径实质上可相等于第二胶体混合物中的胶体粒径。因此，可藉由测量胶体混合物中的胶体粒径，而得知纳米复合粉体104a的粒径。
若纳米复合粉体104a的粒径太大，则纳米复合粉体104a的表面积会降低。如此一来，会降低吸收光能与释放热能的效率。另一方面，为了制备粒径较小的纳米复合粉体104a，可能需要花费较多的时间与成本。因此，可将纳米复合粉体104a的中值粒径(medianparticle diameter)D50调整至特定的范围的内。在一些实施例中，纳米复合粉体104a的中值粒径D50为30-600nm。在另一些实施例中，纳米复合粉体104a的中值粒径D50为35-200nm。在又一些实施例中，纳米复合粉体104a的中值粒径D50为40-100nm。
仍请参照图1，保暖材料层104的厚度为T。若保暖材料层104的厚度T太小，则吸收光能与释放热能的效率降低。反之，若保暖材料层104的厚度T太大，则可能会有部分的纳米复合粉体104a剥落，降低最终产品的良率。再者，若保暖材料层104的厚度T太大，会降低复合纺织品100的透气性，可能会造成使用者的不适感。因此，可将保暖材料层104的厚度T调整至特定的范围之内。在一些实施例中，保暖材料层104的厚度T为1-100μm。在另一些实施例中，保暖材料层104的厚度T为5-80μm。在又一些实施例中，保暖材料层104的厚度T为10-50μm。保暖材料层104的厚度可使用TECLOCK厚薄计(例如，制造厂商：日本得乐；产品型号：SM-112)进行测定。
相似地，若纳米复合粉体104a的量太少，则吸收光能与释放热能的效率降低。反之，若纳米复合粉体104a的量太多，则可能会有部分的纳米复合粉体104a剥落，降低最终产品的良率。因此，可将纳米复合粉体104a的量调整至特定的范围的内。在一些实施例中，以100重量份的纺织品基材102为基准，纳米复合粉体104a为0.0001-600重量份。在另一些实施例中，以100重量份的纺织品基材102为基准，纳米复合粉体104a为0.01-100重量份。在另一些实施例中，以100重量份的纺织品基材102为基准，纳米复合粉体104a为0.1-50重量份。在又一些实施例中，以100重量份的纺织品基材102为基准，纳米复合粉体104a为1-10重量份。
为了使复合纺织品100的颜色与纺织品基材102的颜色相同或相近，保暖材料层104可为透明性较高的薄膜。换言之，对波长为400-700nm范围的可见光而言，保暖材料层104的光穿透率越高越好。在一些实施例中，在波长为400-700nm的范围中，且保暖材料层104的厚度T为6μm的条件下，保暖材料层104的光穿透率为70-83％。在一些实施例中，保暖材料层104的可见光穿透率可使用红外光/可见光吸收光谱仪(例如，UV/VIS/NIR光谱仪；制造厂商：JASCO INTERNATIONAL CO.,LTD.；产品型号：JASCO-V570)进行测定。再者，保暖材料层104的光穿透率的值，是依据保暖材料层104的厚度T而决定。因此，当保暖材料层104的厚度T并非6μm时，保暖材料层104的光穿透率可由厚度T换算求得。举例而言，假设某一保暖材料层104厚度为Xμm时的光穿透率为Y，则当此保暖材料层104的厚度为6μm时的光穿透率可套用以下算式换算求得：
光穿透率＝1-{[6(1-Y)]/X}。
为了大幅改善复合纺织品100的保暖能力，保暖材料层104可为红外线吸收能力较高的薄膜。换言之，保暖材料层104的红外线吸收能力越高越好。更具体来说，对波长为1,000-2,500nm范围的红外线而言，保暖材料层104的光吸收率越高越好。在一些实施例中，在波长为1,000-2,500nm的范围中，且保暖材料层104的厚度T为6μm的条件下，保暖材料层104的光吸收率为70-83％。在一些实施例中，保暖材料层104的红外光吸收率可使用红外光/可见光吸收光谱仪(例如，UV/VIS/NIR光谱仪；制造厂商：JASCO INTERNATIONAL CO.,LTD.；产品型号：JASCO-V570)进行测定。再者，保暖材料层104的光吸收率的值，是依据保暖材料层104的厚度T而决定。因此，当保暖材料层104的厚度T并非6μm时，保暖材料层104的光吸收率可由厚度T换算求得。举例而言，假设某一保暖材料层104厚度为A μm时的光吸收率为B，则当此保暖材料层104的厚度为6μm时的光吸收率可套用以下算式换算求得：
光吸收率＝(6×B/A)。
图2为根据本发明的另一些实施例的复合纺织品100’的剖面示意图。请参照图2，复合纺织品100’包括纺织品基材102，以及形成于纺织品基材102之上的保暖材料层104。图2与图1相似，差别在于保暖材料层104包括纳米复合粉体104a及高分子载体104b。图2与图1中相同的组件使用相同的标号表示。为了简化说明，关于相同于图1的组件及其形成制程步骤，在此不再赘述。
若是纳米复合粉体104a与纺织品基材102之间的粘着性不足，则将导致部分的纳米复合粉体104a从纺织品基材102上剥落。在一些实施例中，保暖材料层104是由纳米复合粉体104a与高分子载体104b所形成的一层薄膜，如图2所绘示。在这样的实施例中，高分子载体104b可发挥胶粘剂的功能，能够进一步增强纳米复合粉体104a与纺织品基材102之间的粘着性。因此，可改善或避免上述纳米复合粉体104a剥落的问题。
为了避免上述纳米复合粉体104a剥落，高分子载体104b对纺织品基材102的粘着性可优于纳米复合粉体104a对纺织品基材102的粘着性。再者，若是高分子载体104b与纳米复合粉体104a的兼容性不佳，则高分子载体104b与纳米复合粉体104a可能会发生分层(delaminate)。亦即，纳米复合粉体104a可能会集中于高分子载体104b的顶部或底部，而不会均匀地分散于高分子载体104b之中。若高分子载体104b与纳米复合粉体104a发生分层，则无法有效地增强纳米复合粉体104a与纺织品基材102之间的粘着性。如此一来，将无法避免纳米复合粉体104a的剥落。因此，可选择对纺织品基材102的粘着性良好且与纳米复合粉体104a的兼容性亦良好的材料作为高分子载体104b。
在一些实施例中，高分子载体104b可包括聚氨酯、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯、热塑性聚酯弹性体、或上述的组合。然而，这些材料仅为例示性的材料，并非用以限定。在其他实施例中，高分子载体104b可以是其他任何合适的高分子。藉由添加高分子载体104b，能够藉由纺丝制程制备包括纳米复合粉体104a与高分子载体104b的保暖材料层104。如此一来，可大幅改善纳米复合粉体104a的成膜性。
用以制备如图2所绘示的复合纺织品100’的方法可为任何合适的方法。举例而言，在一些实施例中，可将无机粒子、含吡咯烷酮的高分子及溶剂混合形成胶体混合物。接着，将此胶体混合物加入高分子载体104b中，并藉由静电纺丝制成不织布薄膜。接着，将此不织布薄膜贴合于纺织品基材102上，即可得到复合纺织品100’。如同上文所述，在这样的实施例中，可大幅降低生产的时间与成本。
在另一些实施例中，可将干燥的纳米复合粉体104a溶解于合适的溶剂中，而形成胶体混合物。接着，再将此胶体混合物加入高分子载体104b中，并藉由静电纺丝制成不织布薄膜。接着，将此不织布薄膜贴合于纺织品基材102上，即可得到复合纺织品100’。如同上文所述，在这样的实施例中，可大幅改善制程的灵活性。
若是高分子载体104b相对于纳米复合粉体104a的比例太低，则无法增强纳米复合粉体104a与纺织品基材102之间的粘着性。再者，若是高分子载体104b相对于纳米复合粉体104a的比例太低，则会增加保暖材料层104的表面粗造度，并且降低保暖材料层104的表面张力与机械强度。如此一来，将导致料层104的破损或剥落。反之，若是高分子载体104b相对于纳米复合粉体104a的比例太高，则吸收光能与释放热能的效率降低。因此，可将高分子载体104b相对于纳米复合粉体104a的比例调整至特定的范围之内。在一些实施例中，在保暖材料层104中，以100重量份的纳米复合粉体104a为基准，高分子载体104b为0.1至60重量份。在另一些实施例中，在保暖材料层104中，以100重量份的纳米复合粉体104a为基准，高分子载体104b为1至40重量份。在另一些实施例中，在保暖材料层104中，以100重量份的纳米复合粉体104a为基准，高分子载体104b为5至20重量份。
下文特举数实施例，来说明本发明所述的复合纺织品及制备复合纺织品的方法。
在本说明书中以掺杂镓的氧化锌(以下简称「GZO」)与掺杂铝的氧化锌(以下简称「AZO」)为例，说明无机粒子的制备方式。
【制备例1】GZO(重量比：Ga/Zn＝5.0/100.0)的制备：
将硝酸锌10g与氯化镓0.33g混合并溶解于水中，而得到混合盐溶液。接着，将上述混合盐溶液50ml与碳酸氢铵溶液50ml分别滴加到水中，并快速搅拌，而生成白色沉淀物。在此步骤中，温度保持在40℃，且pH值控制在7.0-7.5。接着，将上述白色沉淀物经过洗涤分离后烘干，而得到白色粉末。所得到的白色粉末在混合了氢气与氩气(氢气的分压相同于氩气的分压)的环境下进行烧结。烧结温度为50℃，且烧结时间为60分钟。烧结后所得到的粉体，即为GZO无机粒子(重量比：Ga/Zn＝5.0/100.0)。
【制备例2】AZO(重量比：Al/Zn＝0.4/100.0)的制备：
将硝酸锌10g与氯化铝0.7g混合并溶解于水中，而得到混合盐溶液。除此之外，进行与制备例1相同的操作步骤，而制备AZO无机粒子(重量比：Al/Zn＝0.4/100.0)。
【实施例1-1】GZO/PVP纳米复合粉体的制备：
将100克GZO(重量比：Ga/Zn＝5.0/100.0)、5克聚乙烯吡咯烷酮(PVP；Mw＝58,000)与400克二甲基乙酰胺(DMAc)混合并搅拌均匀，以形成第一胶体混合物。测定胶体的第一中值粒径D50。在室温下观察其胶体混合物的稳定性，约可维持稳定分散至少24小时。将胶体混合物喷雾干燥，而得到GZO/PVP纳米复合粉体。在保存14日后，将所得到的GZO/PVP纳米复合粉体溶解于二甲基乙酰胺中，以形成第二胶体混合物。测定胶体的第二中值粒径D50。
【实施例1-2】GZO/PVP纳米复合粉体的制备：
将100克GZO(重量比：Ga/Zn＝5.0/100.0)、5克PVP(Mw＝10,000)与400克DMAc混合并搅拌均匀，以形成第一胶体混合物。测定胶体的第一中值粒径D50。在室温下观察其胶体混合物的稳定性，约可维持稳定分散至少24小时。将胶体混合物喷雾干燥，而得到GZO/PVP纳米复合粉体。在保存14日后，将所得到的GZO/PVP纳米复合粉体溶解于二甲基乙酰胺中，以形成第二胶体混合物。测定胶体的第二中值粒径D50。
【实施例1-3】GZO/PVP纳米复合粉体的制备：
将100克GZO(重量比：Ga/Zn＝1.5/100.0)、5克PVP(Mw＝1,280,000)与400克DMAc混合并搅拌均匀，以形成第一胶体混合物。测定胶体的第一中值粒径D50。在室温下观察其胶体混合物的稳定性，约可维持稳定分散至少24小时。将胶体混合物喷雾干燥，而得到GZO/PVP纳米复合粉体。在保存14日后，将所得到的GZO/PVP纳米复合粉体溶解于二甲基乙酰胺中，以形成第二胶体混合物。测定胶体的第二中值粒径D50。
【比较例1】GZO/PEI纳米复合粉体的制备：
将100克GZO(重量比：Ga/Zn＝1.5/100.0)、5克聚乙烯亚胺(polyethylenimine,PEI；Mw＝10,000)与400克DMAc混合并搅拌均匀，以形成第一胶体混合物。测定胶体的第一中值粒径D50。在室温下观察其胶体混合物的稳定性，仅可维持溶液状态6小时。超过6小时，即产生沉淀。此外，由于PEI为液态的高分子，故无法得到GZO/PEI纳米复合粉体。
【中值粒径D50的测定】
使用激光粒径分析仪(制造厂商：Malvern；产品型号：Zetasizer Nano ZS)测定胶体的粒径，并绘制粒径分布图。从粒径分布图中求得中值粒径D50。
[表1]
实施例1-1 实施例1-2 实施例1-3 比较例1
第一中值粒径D50 80.3nm 125nm 62nm 199.5nm
稳定分散的时间 >24h >24h >24h ＜6h
第二中值粒径D50 85nm 122nm 67nm 无法获得粉体
实施例1-1、1-2、1-3及比较例1的实验结果显示于表1。请参照表1，实施例1-1、实施例1-2及实施例1-3的胶体混合物皆可维持稳定分散至少24小时。相较之下，比较例1的胶体混合物仅能维持稳定分散约6小时。由此可知，相较于不含吡咯烷酮的高分子，含吡咯烷酮的高分子与无机粒子所形成的胶体混合物具有较佳的稳定性。因此，有利于制备纳米复合粉体。
再者，实施例1-1、实施例1-2及实施例1-3的第一中值粒径D50小于比较例1的第一中值粒径D50。由此可知，实施例1-1、实施例1-2及实施例1-3的释放热能的效率优于比较例1的释放热能的效率。
在实施例1-1、实施例1-2及实施例1-3中，皆可得到纳米复合粉体。相较之下，在比较例1中，则无法得到纳米复合粉体。此外，在实施例1-1、实施例1-2及实施例1-3中，第二中值粒径D50皆与第一中值粒径D50十分接近。由此可知，在实施例1-1、实施例1-2及实施例1-3中，即使经过一段时间的保存，纳米复合粉体的性质并未大幅的变化。
【实施例2】
将200克AZO(重量比：Al/Zn＝0.4/100.0)、6克PVP(Mw＝58,000)与800克二甲基亚砜(DMSO)混合并搅拌均匀，以形成胶体混合物。测得胶体的中值粒径D50为102.8nm。将此胶体混合物利用凹版印涂布在聚酯纤维布上并干燥后，得到复合纺织品。相对于纺织品基材100重量份，测得AZO纳米复合粉体为0.15重量份。接着，对此复合纺织品进行如TN-037规范的照光温升试验以及红外线吸收率试验(测试波长为1,000-2,500nm)。
【比较例2】
使用200克氧化锌ZnO取代200克AZO。除此之外，其他制程步骤皆与实施例2相同，在此不再详述。
[表2]
实施例2 比较例2 差异
照光温升试验结果(T值) 46.1℃ 43.5℃ 2.6℃
红外线吸收率(A值) 59％ 50％ 9％
实施例2及比较例2的实验结果显示于表2。在表2中，若A值越高，则代表复合纺织品吸收光能的能力越好。再者，若T值越高，则代表复合纺织品释放热能的能力越好。如表2所示，就吸收光能的能力与释放热能的能力而言，实施例2皆优于比较例2。换言之，相较于未掺杂的氧化锌，掺杂铝的氧化锌具有较佳的吸收光能的能力与释放热能的能力。
【实施例3】
将200克GZO(重量比：Ga/Zn＝5.0/100.0)、20克PVP(Mw＝58,000)与800克DMAc混合并搅拌均匀，以形成胶体混合物。测得胶体的中值粒径D50为127.6nm。将此胶体混合物利用凹版印涂布在尼龙纤维布上并干燥后，得到复合纺织品。相对于纺织品基材100重量份，测得GZO纳米复合粉体为1.5重量份。接着，对此复合纺织品进行如TN-037规范的照光温升试验以及如上述的红外线吸收率试验。
【比较例3】
使用尼龙纤维布进行TN-037规范的照光温升试验及红外线吸收率试验。[表3]
实施例3 比较例3 差异
照光温升试验结果(T值) 49.3℃ 43.0℃ 6.3℃
红外线吸收率(A值) 66％ 51％ 15％
实施例3及比较例3的实验结果显示于表3。如表3所示，就吸收光能的能力与释放热能的能力而言，实施例3皆优于比较例3。换言之，相较于不包括纳米复合粉体的纺织品，包括纳米复合粉体的复合纺织品具有较佳的吸收光能的能力与释放热能的能力。
【实施例4】
将200克GZO(重量比：Ga/Zn＝5.0/100.0)、20克PVP(Mw＝58,000)与800克DMAc混合并搅拌均匀，以形成胶体混合物。测得胶体的中值粒径D50为127.6nm。将此胶体混合物加入聚氨酯(polyurethane,PU)中，利用凹版印刷将其涂布在尼龙纤维布上并干燥后，得到复合粉体纺织品。相对于纺织品基材100重量份，测得GZO纳米复合粉体为1.5重量份。接着，对此复合纺织品进行如TN-037规范的照光温升试验以及如上述的红外线吸收率试验。
[表4]
实施例4 比较例3 差异
照光温升试验结果(T值) 49.5℃ 43.0℃ 6.5℃
红外线吸收率(A值) 65％ 51％ 14％
实施例4及比较例3的实验结果显示于表4。如表4所示，就吸收光能的能力与释放热能的能力而言，实施例4皆优于比较例3。换言之，相较于不包括纳米复合粉体的纺织品，同时包括高分子载体(即，PU)与纳米复合粉体的复合纺织品具有较佳的吸收光能的能力与释放热能的能力。
【实施例5】
将100克GZO(重量比：Ga/Zn＝1.5/100.0)、5克PVP(Mw＝1,280,000)与400克DMAc混合并搅拌均匀，以形成胶体混合物。测得胶体的中值粒径D50为62.0nm。将此胶体混合物加入聚丙烯腈(polyacrylonitrile,PAN)中，利用静电纺丝制程不织布薄膜，将其贴合在尼龙纤维布上，得到复合粉体纺织品。相对于纺织品基材100重量份，测得GZO纳米复合粉体为1.0重量份。接着，对此复合纺织品进行如TN-037规范的照光温升试验以及如上述的红外线吸收率试验。
[表5]
实施例5 比较例3 差异
照光温升试验结果(T值) 45.0℃ 43.0℃ 2.0℃
红外线吸收率(A值) 58％ 51％ 7％
实施例5及比较例3的实验结果显示于表5。相较于不包括纳米复合粉体的纺织品，同时包括高分子载体(即，PAN)与纳米复合粉体的复合纺织品具有较佳的吸收光能的能力与释放热能的能力。
【实施例6】
将100克GZO(重量比：Ga/Zn＝1.5/100.0)、5克PVP(Mw＝1,280,000)与400克DMAc混合并搅拌均匀，以形成胶体混合物。测得胶体的中值粒径D50为62.0nm。将此胶体混合物加入聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene fluoride,PVDF)中，利用静电纺丝制程不织布薄膜，将其贴合在尼龙纤维布上，得到复合粉体纺织品。相对于纺织品基材100重量份，测得GZO纳米复合粉体为1.0重量份。接着，对此复合纺织品进行如TN-037规范的照光温升试验以及如上述的红外线吸收率试验。
[表6]
实施例6 比较例3 差异
照光温升试验结果(T值) 45.2℃ 43.0℃ 2.2℃
红外线吸收率(A值) 59％ 51％ 8％
实施例6及比较例3的实验结果显示于表6。相较于不包括纳米复合粉体的纺织品，同时包括高分子载体(即，PVDF)与纳米复合粉体的复合纺织品具有较佳的吸收光能的能力与释放热能的能力。
【比较例4】
将100克GZO(重量比：Ga/Zn＝1.5/100.0)、5克PEI(Mw＝1,800)与400克DMAc混合并搅拌均匀，以形成胶体混合物。测得胶体的中值粒径D50为310.8nm。将此胶体混合物加入PVDF中并进行静电纺丝制程。结果，无法将此含有PVDF的胶体混合物藉由静电纺丝制成不织布薄膜。
由比较例4的结果可知，使用PEI的胶体混合物无法藉由静电纺丝制成不织布薄膜。相较之下，使用PVP的胶体混合物(即，实施例6)可藉由静电纺丝(Electrospinning；简称电纺)制成不织布薄膜。由于可适用的涂布方法较多，因此，可改善制程的灵活性。此外，藉由传统纺丝方式所制备出的纤维丝直径不易小于1μm。相较之下，静电纺丝不仅可将纤维直径缩小至纳米等级，且所制备出的纤维具有高比表面积、高吸湿性、及高强度等效能。此外，静电纺丝的制程比传统纺丝方式更为简易，不需藉由化学反应或高温从液体里生产固态纤维，而特别适合于大分子纤维或者复合物分子纤维的生产。又，静电纺丝也可被用来从熔化液里抽取纤维，如此一来，所获得的最终产品中不会含有溶剂。再者，静电纺丝亦具有成本低廉、可纺物质多、制程可控制等优点，已成为高效率制备纳米纤维材料的主要途径之一。
综上所述，在一些实施例中提供一种复合纺织品及其制备方法。此复合纺织品及其制备方法至少具备以下优点：
(1)此复合纺织品包括特定的纳米复合粉体，且此纳米复合粉体能够高效率地吸收红外线等光的能量，并且在吸收光的能量之后，能够以热能的方式释放所吸收的能量。因此，能够在不会明显增加纺织品的体积或重量的前提下，而大幅地改善纺织品的保暖效果。
(2)将包括此纳米复合粉体的胶体混合物直接涂布于纺织品基材上，可高效率地制作复合纺织品100。因此，可大幅降低生产的时间与成本。
(3)经过干燥的纳米复合粉体能够视需要而保存相当长的时间(如，从数日到数月)。因此，可大幅改善制程的灵活性。
(4)保暖材料层更包括高分子载体，藉此可进一步增强纳米复合粉体与纺织品基材之间的粘着性。因此，可改善或避免纳米复合粉体剥落的问题。
(5)保暖材料层为透明性高的薄膜，因此，能够使复合纺织品的颜色与纺织品基材的颜色相同或相近。
虽然本发明已以数个较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作任意的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (15)

1.一种复合纺织品，包括：
纺织品基材；以及
保暖材料层，形成于该纺织品基材之上，其中该保暖材料层包括纳米复合粉体，且该纳米复合粉体由以下成分所组成：
含吡咯烷酮的高分子，其中该含吡咯烷酮的高分子为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮的衍生物、或上述的组合；以及
无机粒子，其中该无机粒子为由第一金属MA、掺杂金属MB及氧所构成的金属氧化物；
其中该无机粒子占该纳米复合粉体62.5-99.9重量％。
2.如权利要求1所述的复合纺织品，其中该金属氧化物以下述通式(I)表示：
(MA)(MB)O (I)
其中，该第一金属MA为锌、铟、或锡；该掺杂金属MB为锡、铝、镓、铁、或锑。
3.如权利要求2所述的复合纺织品，其中在该无机粒子中，以100重量份的第一金属MA为基准，该掺杂金属MB为0.1至20重量份。
4.如权利要求1所述的复合纺织品，其中该纳米复合粉体的中值粒径D50为30-600nm。
5.如权利要求1所述的复合纺织品，其中该含吡咯烷酮的高分子的重量平均分子量为3,000-1,500,000。
6.如权利要求1所述的复合纺织品，其中该聚乙烯吡咯烷酮的衍生物包括末端具异氰酸酯基的聚乙烯吡咯烷酮、末端具甲氧基的聚乙烯吡咯烷酮、末端具乙氧基的聚乙烯吡咯烷酮、末端具羧酸基的聚乙烯吡咯烷酮、或上述的组合。
7.如权利要求1所述的复合纺织品，其中该保暖材料层更包括高分子载体。
8.如权利要求7所述的复合纺织品，其中该高分子载体包括聚氨酯、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯、热塑性聚酯弹性体、或上述的组合。
9.如权利要求7所述的复合纺织品，其中在该保暖材料层中，以100重量份的纳米复合粉体为基准，该高分子载体为0.1至60重量份。
10.如权利要求1所述的复合纺织品，其中以100重量份的纺织品基材为基准，该纳米复合粉体为0.0001-600重量份。
11.如权利要求1所述的复合纺织品，其中该保暖材料层为薄膜。
12.如权利要求11所述的复合纺织品，其中该薄膜的厚度为1-100μm。
13.如权利要求11所述的复合纺织品，其中在波长为400-700nm的范围中，且该薄膜的膜厚为6μm的条件下，该薄膜的光穿透率为70-83％。
14.如权利要求11所述的复合纺织品，其中在波长为1,000-2,500nm的范围中，且该薄膜的膜厚为6μm的条件下，该薄膜的光吸收率为70-83％。
15.如权利要求1所述的复合纺织品，其中该纺织品基材包括聚乙烯纤维纺织品、聚丙烯纤维纺织品、聚酰胺纤维纺织品、聚酯纤维纺织品、纤维素纤维纺织品、醋酸纤维纺织品、动物纤维纺织品、或上述的组合。
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