蓄熱調(diào)溫纖維

1、孫慧孫慧 1511093006 蓄熱調(diào)溫紡織品簡(jiǎn)介蓄熱調(diào)溫紡織品簡(jiǎn)介 蓄熱調(diào)溫紡織品是一種通過(guò)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(lái)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(shí)，蓄熱調(diào)溫紡織品能夠吸收熱量，而在環(huán)境溫 度降低時(shí)，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(guò)程中，減小皮膚表面溫 度的波動(dòng)，營(yíng)造一個(gè)相對(duì)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(guò)程是自 動(dòng)的、可逆的、無(wú)限次的，很好地滿足了人們對(duì)

2、服用舒適性的要求。 相變材料簡(jiǎn)介相變材料簡(jiǎn)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(lái)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(dòng)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(shí)應(yīng)用溫度范圍和相變 材料價(jià)格因素的影響，從而使得相變材料 的選用范圍縮小，有時(shí)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(wú)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(wú)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

3、鹽類和混合鹽類等。無(wú) 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(wú)機(jī)鹽在相變循環(huán)過(guò)程中容易失去結(jié) 晶水，使?jié)摕峤档筒⒊霈F(xiàn)過(guò)冷及分層現(xiàn)象，影響 產(chǎn)品的使用壽命，且有腐蝕性、價(jià)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(jí)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(guò)冷現(xiàn)象、腐蝕性較小且性能穩(wěn) 定，但與無(wú)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(wú)機(jī)類和有機(jī)類相變材料 混合物及相變

4、材料與非相變材料的混合物兩大類 相變材料的分類相變材料的分類 2、按相變過(guò)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)?，F(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(guò)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(wú)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(wú)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

5、價(jià)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(duì)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(guò)冷或過(guò)熱現(xiàn)象小，而正過(guò)程與逆過(guò)程的 方向僅以溫度來(lái)決定；無(wú)毒、無(wú)腐蝕性、不易燃 。具有較快的結(jié)晶速度和晶體生長(zhǎng)速度，并要求 在相變過(guò)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(gòu)、價(jià)格便宜 適合紡織服裝使用的相變材料

6、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(guò)提高織物內(nèi)部靜止空氣的 方法來(lái)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(lái)調(diào)節(jié)熱量而不 是隔絕熱，是一種對(duì)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

7、熱調(diào)溫紡織品的制作方法 （1）織物整理法：是通過(guò)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，從而獲得具有儲(chǔ)能調(diào)溫功 能的紡織品。這種加上方法簡(jiǎn)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(guò)將相變材料添加到紡絲聚合 物的熔體

8、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(shí)，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(shí)，由

9、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(lái)做太空服， 在運(yùn)動(dòng)性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(dòng)員劇烈運(yùn)動(dòng)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(guò)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(duì)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)

10、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(guò)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，利用相變材料溫度的 調(diào)控性能，對(duì)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(chǔ)存和釋放能量，開(kāi)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(kāi)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(guò)熱紅外探測(cè)

11、。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(guó)內(nèi)研究進(jìn)展蓄熱調(diào)溫纖維的國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展 東華大學(xué)纖維材料改性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，以相變材 料為芯材，以脲醛樹(shù)脂為囊材，通過(guò)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(kāi)發(fā)出的新型近 紅外偽裝服的基礎(chǔ)上，通過(guò)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(cè)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(duì)于主、被動(dòng)式熱紅外探測(cè)儀均具有偽 裝效果。 蓄熱調(diào)溫纖維的國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展

12、蓄熱調(diào)溫纖維的國(guó)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(kāi)發(fā)與評(píng)價(jià)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(shí)得到的纖維試樣在29.3時(shí)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(guó)內(nèi)研究進(jìn)展蓄熱調(diào)溫纖維的國(guó)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(kāi)始從事 蓄熱調(diào)溫纖維的開(kāi)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(guó)家發(fā)明專利。天津

13、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(guò)程中其內(nèi)部溫度較普通紡 織品低或高3 以上，持續(xù)時(shí)間可達(dá)30min。 蓄熱調(diào)溫纖維的國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展蓄熱調(diào)溫纖維的國(guó)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)計(jì)成類似于防彈衣的鎧甲形式，上面 布置有多個(gè)用于裝降溫袋的口袋，且每個(gè)口袋都 有封口。使用時(shí)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(guò)了江蘇省 省級(jí)鑒定。這是我國(guó)國(guó)內(nèi)第一個(gè)開(kāi)發(fā)蓄熱調(diào)溫纖 維機(jī)織面料的報(bào)道。 蓄熱調(diào)溫纖維的國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展蓄熱

14、調(diào)溫纖維的國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展 河北省保定雄亞紡織集團(tuán)與美國(guó)安伯士國(guó)際集團(tuán) 合作，采用美國(guó)太空總署開(kāi)發(fā)的相變調(diào)溫纖維與 高級(jí)洛科絨合制，開(kāi)發(fā)出“安伯士”調(diào)溫洛科絨 2950型號(hào)絨線。 2008年3月于中國(guó)國(guó)際紡織技術(shù)展覽會(huì)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(guó)內(nèi)研究進(jìn)展蓄熱調(diào)溫纖維的國(guó)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(kāi)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(wèn)題就是Outlast蓄熱調(diào)溫纖維的靜

15、電問(wèn) 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(guó)內(nèi)研究進(jìn)展蓄熱調(diào)溫纖維的國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展 2008年，王素玲、張志會(huì)選用腈綸型 Outlast蓄熱調(diào)溫纖維和棉纖維按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(duì)Outlast纖維中 含有微膠囊的結(jié)構(gòu)特性，認(rèn)為在生產(chǎn)過(guò)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(guó)內(nèi)研究進(jìn)展蓄熱調(diào)溫纖維的國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展 2008年，趙連英等人分別對(duì)

16、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(jì)開(kāi)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(duì) 混紡中各工序的工藝參數(shù)進(jìn)行了探討。 蓄熱調(diào)溫纖維的國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展蓄熱調(diào)溫纖維的國(guó)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(shí)，所開(kāi)發(fā)的織物具有良好的調(diào)溫性。 2009年，

17、山東基德集團(tuán)高建麗、趙華通過(guò)對(duì) 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(guó)內(nèi)研究進(jìn)展蓄熱調(diào)溫纖維的國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展 2010年，張聲誠(chéng)、陳慰來(lái)對(duì)棉/絲光羊毛/outlast蓄 熱調(diào)溫纖維混紡紗的開(kāi)發(fā)進(jìn)行了研究。指出在混 紡紗制備過(guò)程中各工序應(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(shí)，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(shí)指出，雖然混紡比可能會(huì)造成混 紡紗中纖維分布的變化，

18、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(kāi)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(zhǎng)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(wèn)題，在纖維中加入相變材料， 會(huì)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(cè)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(píng)價(jià)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(kāi) 發(fā)現(xiàn)狀J.紡織學(xué)報(bào)，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(kāi)發(fā)J.上海紡織科技，2006,34(10):57- 58. 4、董家瑞； Outlast空調(diào)纖