智能調(diào)溫紡織品的種類及應(yīng)用

1、第3號第24頁浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報2009年9月doi:10.3969/j . issn . 1674-2346 . 2009 . 03 . 007智能溫控纖維的種類及應(yīng)用趙寶延王慶五超摘要：本文闡述了智能調(diào)溫纖維的概念和調(diào)溫原理，闡述了智能調(diào)溫纖維的種類和服裝，應(yīng)用于床上用品、醫(yī)療衛(wèi)生用品等領(lǐng)域，展望了智能調(diào)溫纖維的未來發(fā)展。關(guān)鍵字：智能；溫度調(diào)節(jié)；織物；織物。相變材料；應(yīng)用中途分類編號：tsl01.3文檔標(biāo)識代碼：a文檔編號：1674.2346 (2009) 03.0024.041概述智能溫控纖維是響應(yīng)溫度或溫度變化的智能纖維，超出了現(xiàn)有織物的單一隔熱功能具有雙向溫度調(diào)節(jié)功能的新型

2、材料，以提高舒適度為重點。相變蓄熱技術(shù)與纖維和纖維制造技術(shù)相結(jié)合開發(fā)的先進產(chǎn)品，具有自動吸收、存儲、分配和釋放熱量的功能，是明智的溫度調(diào)節(jié)效果可以防止頭部、身體、手、腳部分的溫度急劇變化，從而創(chuàng)造舒適的溫度環(huán)境。溫度調(diào)節(jié)原理是根據(jù)外部環(huán)境溫度的變化，利用液體固體可逆變化，即環(huán)境溫度的上升吸收儲存熱時，它本身從固體變成液體。溫度降低時，會釋放儲存的熱量，相變材料從液體變成固體，可以調(diào)節(jié)織物的溫度，創(chuàng)造舒適的溫度環(huán)境。2智能溫控光纖類型20世紀80年代中期，各國的研究人員相繼采用多種工藝，開發(fā)了智能調(diào)溫纖維，隨著我國從90年代初開始這方面的研究工作，目前取得了很大的成果。目前常用的準備方法如下(本

3、文通過準備方法的區(qū)分，分別介紹了智能溫控纖維)。2.1整理方法制備的智能溫控纖維面料后整理法是通過整理或涂層相變材料，對織物施加溫度調(diào)節(jié)纖維的方法。相變材料、相變材料或相變材料微膠囊(micro .pcm)、交聯(lián)劑、催化劑等的相變材料的織物，軋制和烘焙過程的整理方法。涂層法通過涂層加工手段使用粘合劑將相變材料機械地粘合到纖維上?？椢镎矸椒ㄊ窃诶w維表面附著相變聚合物，因此織物感覺和使用時穩(wěn)定性存在問題，相變材料的交聯(lián)后溫度調(diào)節(jié)特性可能會發(fā)生變化。據(jù)中國纖維報紙報道，日本訴訟精練公司最近幾年推出了具有保持衣服舒適溫度功能的纖維材料air-tech.no。它主要利用聚酯纖維等合成纖維鍍有溫度調(diào)節(jié)功

4、能的特殊蛋白質(zhì)微粒子(10毫米)薄膜。什么時候截止日期：2009年1月13日作者介紹：趙寶燕，女，浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院，寧波市高級紡織技術(shù)lj服裝cad核心實驗室，碩士(浙江寧波31211)王查林，女，浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院，副教授，碩士(浙江寧波31211)萬方資料2009年9月浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報第3號第25頁衣服外部溫度升高時，特殊的顆粒會根據(jù)溫度條件吸收熱量，抑制衣服內(nèi)部溫度的上升。相反，當(dāng)外部溫度下降這種纖維釋放儲存的熱量，防止衣服內(nèi)部溫度下降。天津工業(yè)大學(xué)麻素光等在室溫下將乙基鄰硅酸、絕對乙醇、蒸餾水水解為硅膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)凝膠。然后添加酒精相變材料，制成復(fù)合相變材料，最后

5、將復(fù)合相變材料與粘合劑混合，然后涂在纖維織物臺上棉是用智能溫控纖維制成的。王春瑩等通過微膠囊涂層劑獲得了熱量為155j/g的溫控織物，研究結(jié)果表明，整理植物的蓄熱效果比較明顯，與服用有關(guān)的性能基本上可以保持。2.2中空纖維充填法制備的智能溫控纖維中空纖維填充法在織造前用特殊方法密封中空部分，micro。將pcm填充在中空纖維的中空部分，利用相變材料制造可逆蓄熱和抗熱性，然后將纖維涂上樹脂，防止相變膠囊外流，達到持續(xù)的溫度調(diào)節(jié)效果。用中空充填法生產(chǎn)智能溫控纖維的相變材料包括無機水合鹽、聚乙二醇、塑料結(jié)晶材料等。20世紀80年代初期，維果等人將無機水合鹽填充在中空纖維內(nèi)部，從而獲得了相變溫控纖維。

6、但是這種纖維的溫度調(diào)節(jié)效果的耐久性不好，使用一段時間后溫度調(diào)節(jié)功能就會下降。之后，白果等將聚乙二醇填充在中空纖維上，產(chǎn)生了可經(jīng)受150次以上加熱和冷卻周期的溫度調(diào)節(jié)效果。另外，漢森r.h等將二氧化碳等氣體溶解在溶劑中，然后填充纖維的中空部分，在織造前關(guān)閉中空部分。溫度降低時，溫度調(diào)節(jié)纖維中空部分液體硬化，氣體溶解度降低，纖維的有效體積增加，織物的隔熱特性增加。相反，溫度升高，絕熱性能下降。使用過程中煤氣容易逸出，需要改善溫度調(diào)節(jié)效果的耐久性。2.3輻射制造的智能溫控纖維放射法將micro-pcm直接分散在放射熔融或溶液中發(fā)射，或micro .使用包含pcm的放射成分作為島或芯成分-聚酯、聚丙烯

7、等皮膚成分，制造更耐用的相變纖維的方法，主要采用溶液紡絲和熔融紡絲技術(shù)。用溶液紡絲技術(shù)發(fā)射相變腈綸的最早應(yīng)用是采用熔融紡絲工藝。相變材料微膠囊是解決固液相變材料相變和泄漏問題的復(fù)合材料。提供大的傳熱區(qū)域，以改善傳熱。防止相變材料的特性變化等優(yōu)點對制造智能溫控纖維至關(guān)重要。20世紀80年代，traigle researchdevelopments公司的colvin和brandt申請了微膠囊相變材料技術(shù)的專利。1997年，美國outlast獲得triangle corporation的專利許可，將相變材料或塑料晶體涂在微膠囊上內(nèi)部用放射加工用相變材料微膠囊制作，微膠囊的直徑在lmm - 10mm之

8、間。這種纖維的相變微膠囊的質(zhì)量分數(shù)約為8%。石海峰等用熔融紡絲工藝制造了mepcm質(zhì)量含量在12%以上的蓄熱調(diào)溫纖維。聚乙二醇(peg)結(jié)晶度高，相變潛熱大，相變溫度就是人的感覺在最舒適的感覺內(nèi)，是目前研究和應(yīng)用最多的相變材料。馬曉光等將peg添加到交聯(lián)中準備織物冬暖夏涼的智能溫控纖維。另外，用peg鏈段嵌入聚氨酯涂層，防風(fēng)且保溫性好，制作完成了的織物稱為“空調(diào)織物”，例如美國polytech的uneatech產(chǎn)品。石蠟碳氫化合物是混合不同鏈長的線性烷烴的常用相變材料。天津真空地帶長興相等用熔融復(fù)合紡絲法制造石蠟、聚醚、脂肪族聚酯、芳香聚酯醚、脂肪族聚酯醚或它們的混合物，作為核心或島成分核心組

9、件和皮膚組件(或島組件和海洋組件)的質(zhì)量比(4-6): (6-4)。最近，將相變材料微膠囊引入丙烯腈及其單體，在測試、加熱過程中，其制造的溫控纖維為37c左右發(fā)生很明顯的吸熱行動。冷卻過程中，在大約25 時，有明顯的發(fā)熱行為，熱效應(yīng)達到45.1j/g。苗種小光等使用相變蠟和負離子釋放材料，并與轉(zhuǎn)化為奶酪蛋白的(聚)丙烯腈噴霧溶液混合，通過濕法紡絲工藝制造制造同時具備智能溫度調(diào)節(jié)和負離子釋放功能的牛奶蛋白纖維，其相變焓達到16j團。研究小組進一步研究后，智能變暖型牛奶蛋白纖維的性能技術(shù)又取得了突破性的進步，使該產(chǎn)品在實際中更容易應(yīng)用用高級羊毛、駱駝混紡，制作了具有相當(dāng)舒適的智能溫度調(diào)節(jié)功能的高級

10、面料，成為了現(xiàn)實。2.4泡沫法制備的智能溫控纖維使用吹水方法獲得的發(fā)泡劑非常靈活，其中蓄熱調(diào)溫微膠囊分布均勻，體重增加約35%-48%，但撕裂性強萬方資料第3號第26頁早餐等：智能溫控纖維的種類及應(yīng)用2009年9月力量很低，一般適合做服裝襯里。outlast授權(quán)l(xiāng)endell制造商生產(chǎn)這種軟布材料，美國ffisby將蓄熱調(diào)溫微膠囊嵌入頭盔、手套和靴子中已經(jīng)使用的硬布中。3智能溫控纖維應(yīng)用3.1服裝佩戴智能溫控纖維的人體和外部環(huán)境所要求的熱流減少或中斷，建立人體和外部環(huán)境之間的相對動態(tài)熱平衡，對人體起到積極的溫度調(diào)節(jié)作用。在嚴冬也能感覺到溫暖，在炎熱也能感覺到溫暖。據(jù)悉，英國瑪莎推出了溫控服裝。

11、英國瑪莎&斯賓塞(marks&spencer)將outlast的pcm(相變)技術(shù)應(yīng)用于新的可調(diào)節(jié)溫度的系列內(nèi)衣，以提高男性服裝的舒適度。日本鐘紡開發(fā)了能使服裝內(nèi)溫度保持在舒適范圍的聚酰胺纖維“thermo support”，這是核心層是可調(diào)節(jié)溫度的聚合物，皮質(zhì)是尼龍6的皮革核心復(fù)合纖維。mid6技術(shù)公司開發(fā)了一種新型智能潛水服智能皮膚，它是廢孔氯丁橡膠泡沫材料外層、溫敏水凝膠和穿孔聚氨酯泡沫合成材料。香港福田實業(yè)集團與美國杜邦公司合作，采用outlast相變材料微膠囊技術(shù)，制作了具有溫控功能的針織面料，開始推出“fountian”品牌溫度反應(yīng)型智能服裝，在國內(nèi)外高級服裝賣場。杭州九興技術(shù)有限

12、公司與浙江大學(xué)、浙江理工大學(xué)合作開發(fā)了棉、腈綸、尼龍、滌綸等多種新型智能溫控纖維(紗線)。3.2床上用品床墊、床墊、被子、枕頭、毯子等床上用品使用智能溫控纖維，使床溫度和濕度保持在理想范圍，使用戶保持良好的睡眠狀態(tài)。金華新包思維韓工程于2007年9月開發(fā)了名為天棉的自動溫度調(diào)節(jié)核心，申請了國家發(fā)明專利。它主要通過物理方法改變棉纖維的空間結(jié)構(gòu)，改善彈性、強度、收縮性等性能。常溫下“千夫面”處于休眠狀態(tài)，人體體溫過去后，千夫面的體積開始膨脹，纖維間體積變大，透氣性提高，可以排出過多的濕氣和熱量，達到調(diào)節(jié)溫度的效果。3.3醫(yī)療和衛(wèi)生用品智能溫度調(diào)節(jié)纖維在用作手術(shù)服和患者床項目等用途時，不僅能提高醫(yī)生

13、或患者的穿著感，而且能起到安撫患者心靈的作用。3.4保護裝置智能溫控纖維應(yīng)用于頭盔、護膝、護肘等保護設(shè)備，可以適當(dāng)控制這些部位汗液的產(chǎn)生和排出。濕熱發(fā)生減少，可以為人體的這一部分提供適當(dāng)?shù)睦鋮s度。使用smartskin膜材質(zhì)作為中間層(如bio skin系列)，成功開發(fā)了護腕、護肘、護膝、護膝和腳墊等運動保護產(chǎn)品。3.5汽車裝飾品在汽車內(nèi)部使用智能溫度調(diào)節(jié)纖維作為內(nèi)襯，可以為乘客提供溫度調(diào)節(jié)效果，使車輛內(nèi)部的溫度保持相對穩(wěn)定。浙江省一家企業(yè)為冷卻汽車的熱量開發(fā)了防塵罩。這種防塵罩不是普通的防塵罩，是使用相變材料微膠囊技術(shù)制造的。在纖維中保存粒子膠囊，當(dāng)外部環(huán)境溫度上升時，藏在纖維中的相變物質(zhì)吸

14、收熱量，從固體變成液體，降低蓋子表面的溫度。相反，當(dāng)外部環(huán)境溫度降低時，相變材料會釋放熱量，從液體變成固體，維持周圍正常的小氣候環(huán)境。4展望纖維相變溫度調(diào)節(jié)功能整理被美國newsday評為“改變2l世紀人類生活的2l革新”之一。智能溫控纖維的開發(fā)不僅代表了紡織產(chǎn)業(yè)的科技發(fā)展，而且給人們的生活帶來了便利。但是我國還停留在這方面實驗研究階段，還沒有形成產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)局面，自主創(chuàng)新不多，主要是跟蹤研究。溫控纖維還存在提高溫度調(diào)節(jié)效果和降低成本的兩個問題，有助于市場接受，因此研究和開發(fā)相變溫控纖維是一個非常有意義的課題。通過現(xiàn)有文獻的分析摘要，可以預(yù)測未來智能溫控纖維將向以下方向發(fā)展：1)提高相變材料的

15、性能。開發(fā)溫度調(diào)節(jié)性能更好的相變材料，使相變溫度接近人的體溫，提高想象萬方資料2009年9月，哲陵紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報第3號第27頁可變材料用量上限。2)優(yōu)化相變材料微膠囊的制備。粒子形態(tài)，粒度，微膠囊壁厚減小，克服殼體材料系統(tǒng)開發(fā)具有技術(shù)、高儲能性的新型芯材，進一步優(yōu)化微膠囊的溫控效果。3)優(yōu)化溫控纖維的制造工藝，降低成本，生產(chǎn)工藝無污染，節(jié)約能源。(4)生態(tài)健康化使產(chǎn)品環(huán)保，對身體無害。5)美觀。產(chǎn)品不僅溫度調(diào)節(jié)效果好，還必須符合美學(xué)或時尚的要求。6)多用途化。產(chǎn)品不僅具有良好的溫度調(diào)節(jié)效果，還具有生理監(jiān)控、全球定位、音樂播放功能。參考文獻ilk .ghali，n . ghaddar

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