蓄熱調(diào)溫纖維

1、蓄熱調(diào)溫纖維及其紡織品蓄熱調(diào)溫纖維及其紡織品孫慧孫慧1511093006蓄熱調(diào)溫紡織品簡介蓄熱調(diào)溫紡織品簡介 蓄熱調(diào)溫紡織品是一種通過在室溫上下能夠發(fā)生相變的物質(zhì)與紡織品結(jié)合后,能夠在室溫上下吸收或放出熱量的紡織材料。在一定溫度范圍內(nèi)，蓄熱調(diào)溫紡織品能根據(jù)外界溫度的變化來吸收或者放出熱量，從而進(jìn)行雙向溫度調(diào)節(jié)，在紡織品周圍形成基本恒定的微氣候環(huán)境。在環(huán)境溫度升高時，蓄熱調(diào)溫紡織品能夠吸收熱量，而在環(huán)境溫度降低時，則能夠放出熱量。這類紡織面料能夠在環(huán)境溫度劇烈變化的過程中，減小皮膚表面溫度的波動，營造一個相對穩(wěn)定的微氣候環(huán)境。并且，蓄熱調(diào)溫紡織品的這種吸熱和放熱過程是自動的、可逆的、無限次的，很

2、好地滿足了人們對服用舒適性的要求。相變材料簡介相變材料簡介 相變材料是以各種各樣的形式存在于自然界中的物質(zhì)。它是一種利用相變潛熱來貯能和放能的化學(xué)材料。相變材料是指在一定的溫度范圍內(nèi)，利用材料本身相態(tài)或者結(jié)構(gòu)變化，向環(huán)境自動吸收或釋放潛能，從而達(dá)到調(diào)控環(huán)境溫度的一類物質(zhì)。 由于選用相變材料時應(yīng)用溫度范圍和相變材料價格因素的影響，從而使得相變材料的選用范圍縮小，有時為了達(dá)到良好的溫度范圍需要混合使用三種以上的相變材料相變材料的分類相變材料的分類 1、按材料的化學(xué)類別分，可分為無機(jī)相變材料、有機(jī)相變材料和復(fù)合相變材料三類。 （1）無機(jī)相變材料主要是單純鹽。水合化合物、堿金屬與合金、高溫熔化鹽類和混

3、合鹽類等。無機(jī)相變材料熔解熱大、有固定的熔點(diǎn)、相變體積變化小，但無機(jī)鹽在相變循環(huán)過程中容易失去結(jié)晶水，使?jié)摕峤档筒⒊霈F(xiàn)過冷及分層現(xiàn)象，影響產(chǎn)品的使用壽命，且有腐蝕性、價格較高等缺點(diǎn)，在調(diào)溫紡織材料制備中應(yīng)用較少。相變材料的分類相變材料的分類 （2）有機(jī)相變材料主要有石蠟類、高級脂肪烴類、醇類、脂肪酸類及其脂類等小分子相變材料，其中包括了聚合多元醇、聚酯、聚環(huán)氧乙烷、聚酰胺、聚烯烴等。這類相變材料固體成型性好、不易發(fā)生相分離過冷現(xiàn)象、腐蝕性較小且性能穩(wěn)定，但與無機(jī)相變材料相比則有導(dǎo)熱性較差、密度小等缺點(diǎn)。 （3）復(fù)合相變材料包括無機(jī)類和有機(jī)類相變材料混合物及相變材料與非相變材料的混合物兩大類相變

4、材料的分類相變材料的分類 2、按相變過程的形態(tài)分類，可分為固液相變、固固相變、固氣相變、液氣相變四種相變形態(tài)。現(xiàn)在發(fā)展快。研究應(yīng)用較多的是固液和固固相變形態(tài)。固氣相變及液氣相變由于在相變過程中材料體積變化較大，盡管它們相變潛熱較大，但實(shí)際應(yīng)用有很多的困難。 3、按相變溫度分類，可分為低溫型（溫度大概在1590 ）、中溫型（90150 ）和高溫型（大于150 ）。中溫、高溫型主要是一些無機(jī)類、氧化物、金屬合金等，適用于一些特殊的高溫環(huán)境。中、低溫型主要是一些無機(jī)水合物、有機(jī)物、高分子材料。相變材料應(yīng)具備的條件相變材料應(yīng)具備的條件具有使用價值的相變 材料應(yīng)具有以下性質(zhì)： (1)在熱性能方面，要有合

5、適的相變溫度、較大的相變潛熱。合適的導(dǎo)熱性能（導(dǎo)熱系數(shù)比較大，對熱變化的響應(yīng)比較快，能較快地吸收和釋放能量）。 （2）在化學(xué)性能方面，要求性能穩(wěn)定、相變可逆性好、過冷或過熱現(xiàn)象小，而正過程與逆過程的方向僅以溫度來決定；無毒、無腐蝕性、不易燃。具有較快的結(jié)晶速度和晶體生長速度，并要求在相變過程中不應(yīng)發(fā)生熔析現(xiàn)象，以免導(dǎo)致相變介質(zhì)化學(xué)成分的變化。相變材料應(yīng)具備的條件相變材料應(yīng)具備的條件 （3）在物理性能方面，要求體積膨脹率小，蒸汽壓低而密度較大。 （4）在經(jīng)濟(jì)性能方面，應(yīng)當(dāng)原料易購、價格便宜 適合紡織服裝使用的相變材料要根據(jù)不同的氣候及用途，選擇與使用溫度相一致的相變溫度范圍。因此，蓄熱調(diào)溫紡織品

6、研制所使用的相變物質(zhì)的相變溫度通常在050。蓄熱調(diào)溫蓄熱調(diào)溫紡織材料紡織材料的調(diào)溫原理的調(diào)溫原理 蓄熱調(diào)溫紡織材料的調(diào)溫機(jī)理與傳統(tǒng)衣物有著明顯不同：傳統(tǒng)衣物主要是空氣熱傳導(dǎo)率極小，通過提高織物內(nèi)部靜止空氣的方法來避免熱量散失，其絕熱效果主要取決于織物的厚度和密度，且其保溫效果受外界壓力和水分的影響；蓄熱調(diào)溫紡織材料利用其內(nèi)部的相變材料來調(diào)節(jié)熱量而不是隔絕熱，是一種對水分和外界壓力影響不敏感的，能為人體提供舒適微氣候環(huán)境的全新保溫纖維。蓄熱調(diào)溫紡織材料的調(diào)溫原理蓄熱調(diào)溫紡織品的制作方法蓄熱調(diào)溫紡織品的制作方法 （1）織物整理法：是通過浸軋或涂層的方式，將相變材料直接施加或使用交聯(lián)劑等整理在織物上

7、，從而獲得具有儲能調(diào)溫功能的紡織品。這種加上方法簡單，但存在相變材料含量低、加工后產(chǎn)品手感和服用性能變差的缺點(diǎn)，耐洗滌性較差。蓄熱調(diào)溫紡織品的制作方法蓄熱調(diào)溫紡織品的制作方法 （2）微膠囊處理法：該方法是將相變物質(zhì)包裹在微膠囊內(nèi),含有相變物質(zhì)的微膠囊隨著外界環(huán)境溫度的變化,相應(yīng)地吸收或釋放能量。將含有相變物質(zhì)的微膠囊整理到織物表面,可以得到相變智能調(diào)溫紡織品。蓄熱調(diào)溫紡織品的制作方法蓄熱調(diào)溫紡織品的制作方法 （3）紡絲法：是通過將相變材料添加到紡絲聚合物的熔體或溶液中，然后進(jìn)行紡絲加工，或進(jìn)行皮芯紡，將相變物質(zhì)如石蠟紡制在纖維內(nèi)部，從而得到含有相變物質(zhì)的相變調(diào)溫纖維。采用紡絲法生產(chǎn)相變纖維時，

8、相變材料可以采用微膠囊形式，也可以采用非微膠囊形式的高分子相變材料，或采用將相變材料接枝到高聚物上。利用紡絲法生產(chǎn)的相變纖維，由于相變材料均勻分布在纖維內(nèi)部，相變材料不易泄露，因此調(diào)溫效果耐久性和耐洗滌性能好。蓄熱調(diào)溫紡織品的制作方法蓄熱調(diào)溫紡織品的制作方法 （4）中空纖維浸漬法：早期的相變調(diào)溫纖維通常是將中空纖維浸漬在相變材料中，使纖維的中空部分充滿相變材料溶液，經(jīng)干燥后將纖維兩端封閉而制得。中空纖維浸漬填充法生產(chǎn)相變調(diào)溫纖維時，由于所用纖維的直徑較大，這種方法在工業(yè)中難以推廣。蓄熱調(diào)溫纖維的用途蓄熱調(diào)溫纖維的用途 (1) (1) 服裝領(lǐng)域服裝領(lǐng)域 蓄熱調(diào)溫纖維最初主要用來做太空服，在運(yùn)動性

9、服裝上可制成滑雪服、滑雪靴、手套、襪類以及鞋帽等，它可吸收環(huán)境或運(yùn)動員劇烈運(yùn)動產(chǎn)生的大量熱量，從而盡可能維持人體表溫度的恒定，保持人體的舒適感。在普通服裝運(yùn)用上，主 要用在襯衫、褲子以及內(nèi)衣面料的生產(chǎn)上。 蓄熱調(diào)溫纖維的用途蓄熱調(diào)溫纖維的用途 (2) 醫(yī)療用品醫(yī)療用品 通過采用不同的相變材料制成多種溫度段和適合人體部位形態(tài)的熱敷袋、濕熱毯、治療墊等，可以對病人的病情起到良好的輔助治療作用。將調(diào)溫功能和抗菌功能相結(jié)合的紡織品，可用于服裝和醫(yī)用防護(hù)服等，蓄熱調(diào)溫織物用做醫(yī)用恒溫繃帶，可防局部溫度過高，防止出汗引起傷口感染，影響傷口愈合，也可防止凍傷，還可用于燒傷病人服裝等；在理療上，利用相變材料溫

10、度的調(diào)控性能，對病人的病情起到良好的輔助治療作用蓄熱調(diào)溫纖維的用途蓄熱調(diào)溫纖維的用途 （3 3）床上用品）床上用品 蓄熱調(diào)溫纖維可儲存和釋放能量，開發(fā)出的智能調(diào)溫床上用品，可將床上的溫度和濕度保持在理想的范圍內(nèi)，改善人們的睡眠狀，提高睡眠質(zhì)量，主要用于開發(fā)生產(chǎn)床墊、床墊褥、棉被和毛毯等。 （4）軍事用品）軍事用品 蓄熱調(diào)溫纖維用于生產(chǎn)紅外線偽裝服可以降低熱紅外輻射，從而有利于躲過熱紅外探測。此外，還可以用于制造軍用冷熱作戰(zhàn)靴、飛行保暖手套、潛水服、 冬季服裝和微氣候冷卻服裝等。蓄熱調(diào)溫纖維的國內(nèi)研究進(jìn)展蓄熱調(diào)溫纖維的國內(nèi)研究進(jìn)展 東華大學(xué)纖維材料改性國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，以相變材料為芯材，以脲醛樹脂

11、為囊材，通過原位聚合法制備出具有蓄熱調(diào)溫功能的微膠囊相變材料。東華大學(xué)紡織學(xué)院李發(fā)學(xué)等人提出：在已開發(fā)出的新型近紅外偽裝服的基礎(chǔ)上，通過復(fù)合相變溫度與環(huán)境溫度一致的相變材料，能夠可逆地吸收或釋放大量潛熱（人體或探測儀發(fā)射的熱紅外能量），且物體表面溫度始終保持與環(huán)境溫度一致，從而使這種新型紅外偽裝服對于主、被動式熱紅外探測儀均具有偽裝效果。蓄熱調(diào)溫纖維的國內(nèi)研究進(jìn)展蓄熱調(diào)溫纖維的國內(nèi)研究進(jìn)展 北京服裝學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院北京市服裝材料研究開發(fā)與評價重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王學(xué)海等人使用相變微膠囊與聚丁二酸丁醇酯（PBS）切片混合，采用熔融紡絲工藝制備了蓄熱調(diào)溫纖維，當(dāng)微膠囊含量為10%時得到的纖維試樣在29

12、.3時有16.1J/g的熔融相變焓，但纖度為44.3tex，其力學(xué)性能幾乎下降了一半。蓄熱調(diào)溫纖維的國內(nèi)研究進(jìn)展蓄熱調(diào)溫纖維的國內(nèi)研究進(jìn)展 天津工業(yè)大學(xué)功能纖維研究所于1993年開始從事蓄熱調(diào)溫纖維的開發(fā)工作，2000年底成功完成相變物質(zhì)熔融復(fù)合紡絲，研制出了相變物質(zhì)含量在16%以上，單絲纖度5dtex的蓄熱調(diào)溫纖維，獲得了國家發(fā)明專利。天津工業(yè)大學(xué)功能纖維研究所發(fā)明了耐高溫相變材料微膠囊和熔紡蓄熱調(diào)溫纖維技術(shù)在升溫和降溫過程中其內(nèi)部溫度較普通紡織品低或高3 以上，持續(xù)時間可達(dá)30min。蓄熱調(diào)溫纖維的國內(nèi)研究進(jìn)展蓄熱調(diào)溫纖維的國內(nèi)研究進(jìn)展 清華大學(xué)張寅平等人在非典期間研制的醫(yī)用降溫服是將其設(shè)

13、計成類似于防彈衣的鎧甲形式，上面布置有多個用于裝降溫袋的口袋，且每個口袋都有封口。使用時將降溫袋裝入降溫服的口袋里，利用相變潛熱進(jìn)行降溫。 2005年7月初，江蘇丹盛紡織有限公司研發(fā)的奧特佳登月蓄熱調(diào)溫纖維棉型機(jī)織產(chǎn)品通過了江蘇省省級鑒定。這是我國國內(nèi)第一個開發(fā)蓄熱調(diào)溫纖維機(jī)織面料的報道。蓄熱調(diào)溫纖維的國內(nèi)研究進(jìn)展蓄熱調(diào)溫纖維的國內(nèi)研究進(jìn)展 河北省保定雄亞紡織集團(tuán)與美國安伯士國際集團(tuán)合作，采用美國太空總署開發(fā)的相變調(diào)溫纖維與高級洛科絨合制，開發(fā)出“安伯士”調(diào)溫洛科絨2950型號絨線。 2008年3月于中國國際紡織技術(shù)展覽會上，河北吉藁化纖有限責(zé)任公司協(xié)同北京巨龍博方科學(xué)技術(shù)研究院聯(lián)合發(fā)布了蓄熱

14、調(diào)溫纖維品最新研究進(jìn)展，推出了粘膠型蓄熱調(diào)溫纖維絲維爾。蓄熱調(diào)溫纖維的國內(nèi)研究進(jìn)展蓄熱調(diào)溫纖維的國內(nèi)研究進(jìn)展 2006年，竇海萍等人采用Outlast空調(diào)纖維與細(xì)絨棉為混紡原料，進(jìn)行了混紡色織物開發(fā)的生產(chǎn)實(shí)踐。所采用的混紡比為50/50，并指出生產(chǎn)中所遇到的主要問題就是Outlast蓄熱調(diào)溫纖維的靜電問題。 2007年，董家瑞介紹了Outlast技術(shù)的工藝以及Outlast蓄熱調(diào)溫纖維調(diào)溫原理和特點(diǎn)，并闡述了Outlast蓄熱調(diào)溫纖維的應(yīng)用及其產(chǎn)品需要達(dá)到的Outlast的含量。蓄熱調(diào)溫纖維的國內(nèi)研究進(jìn)展蓄熱調(diào)溫纖維的國內(nèi)研究進(jìn)展 2008年，王素玲、張志會選用腈綸型Outlast蓄熱調(diào)溫纖維

15、和棉纖維按65/35比例混紡，探討了生產(chǎn)Outlast蓄熱調(diào)溫纖維織物的生產(chǎn)技術(shù)要點(diǎn)。針對Outlast纖維中含有微膠囊的結(jié)構(gòu)特性，認(rèn)為在生產(chǎn)過程中必須保證紗線通道光滑、平整，防止微膠囊的破裂。蓄熱調(diào)溫纖維的國內(nèi)研究進(jìn)展蓄熱調(diào)溫纖維的國內(nèi)研究進(jìn)展 2008年，趙連英等人分別對粘膠型和腈綸型Outlast蓄熱調(diào)溫纖維的各項(xiàng)性能進(jìn)行了研究，并采用Outlast蓄熱調(diào)溫纖維分別與棉、天絲、絲光羊毛等纖維進(jìn)行混紡，設(shè)計開發(fā)了分別用于加工蓄熱調(diào)溫T恤、內(nèi)衣和毛衣的3種混紡調(diào)溫紗線。所加工成的服裝具有明顯的智能調(diào)溫功能，并且取的了Outlast蓄熱調(diào)溫纖維的吊牌。實(shí)踐中還對混紡中各工序的工藝參數(shù)進(jìn)行了探討

16、。蓄熱調(diào)溫纖維的國內(nèi)研究進(jìn)展蓄熱調(diào)溫纖維的國內(nèi)研究進(jìn)展 2009年，顏超、周培劍等研究了粘膠型Outlast蓄熱調(diào)溫纖維與真絲不同混紡比交織織物的調(diào)溫性能，并指出當(dāng)粘膠型Outlast蓄熱調(diào)溫纖維含量為57時，所開發(fā)的織物具有良好的調(diào)溫性。 2009年，山東基德集團(tuán)高建麗、趙華通過對Outlast蓄熱調(diào)溫纖維的性能分析，制定了高檔色織用CJOutlast紡賽絡(luò)紡紗線的紡制工藝，研究Outlast蓄熱調(diào)溫纖維在混紡紗線中的關(guān)健技術(shù)。蓄熱調(diào)溫纖維的國內(nèi)研究進(jìn)展蓄熱調(diào)溫纖維的國內(nèi)研究進(jìn)展 2010年，張聲誠、陳慰來對棉/絲光羊毛/outlast蓄熱調(diào)溫纖維混紡紗的開發(fā)進(jìn)行了研究。指出在混紡紗制備過程

17、中各工序應(yīng)采用“多梳少打、輕壓慢速”的工藝原則。在Outlast纖維含量為40左右時，混紡紗的強(qiáng)伸性能較好，并首次提出Outlast蓄熱調(diào)溫纖維向外層分布有助于提高混紡紗的強(qiáng)力。同時指出，雖然混紡比可能會造成混紡紗中纖維分布的變化，但是紗線的蓄熱調(diào)溫功能是否顯著主要還是取決于混紡紗線中Outlast蓄熱調(diào)溫纖維的含量。蓄熱調(diào)溫纖維及織物研究工作重點(diǎn)蓄熱調(diào)溫纖維及織物研究工作重點(diǎn) 1、開發(fā)和研制熱性能優(yōu)異的新型相變材料、多種復(fù)合技術(shù)，提高相變材料的可行性和經(jīng)濟(jì)性。 2、加強(qiáng)研究相變材料的長期熱穩(wěn)定性，特別是相變材料與紡織材料結(jié)合后，主要熱性能指標(biāo)的變化。 3、相變材料的用量問題，在纖維中加入相變材料，會導(dǎo)致纖維力學(xué)性能的下降，解決焓值與力學(xué)性能之間的矛盾。 4、規(guī)范相變材料熱性能的檢測方法，探討更符合實(shí)際使用情況的智能調(diào)溫織物的調(diào)溫性能評價方法。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1、石海峰，張興祥；蓄熱調(diào)溫紡織品的研究與開發(fā)現(xiàn)狀J.紡織學(xué)報，2001,22(5):63-64. 2、胡春華；基于人體需求的相變紡織品的研究D.河北科技大學(xué)，2009. 3、竇海萍，姜曉巍，王玲等；Outlast新型智能纖維面料的開發(fā)J.上海紡織科技，2006,34(10):57-58. 4、董家瑞； Outlast空調(diào)纖維的