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1、服装材料论文材料学概论论文:新型服装材料——相变材料［摘要］本文论述了相变材料的特点及作川机理，重点说明了微胶囊相变材料在服装屮的应用及调温过程，并展望了其良好前景。［关键词］相变材料微胶囊相变材料前景1相变材料相变材料PCMs(PhaseChangeMaterials)是指在—淀狭窄明确的温度范围，即通常所说的相变范围内町以改变物理状态，如从固态转变为液态或从液态变为固态的材料。在相变过程屮，体积变化很小,热恰高，因此以潜热形式从周用环境吸收或禅放人栄热量，热的吸收赧或释放量比一般加热和冷却过程要大得多，而此时PCMs的温度保持不变或恒定。在服装上应用吋，相转变温度范
2、围应和人体温度变化范围相似，以利于保持恒定的皮肤温度。我们最常见的相变材料就是水:当温度低至0C时，水山液态变为固态，当温度高于0°C时冰山固态变为液态。在结冰过程中吸入并储存了人量的冷能量，而在溶解过程屮会吸收人量的热能量。冰的数赧(体积)越人,溶解过程需要的时间越长。这是相变材料的一个最典型示例。从水的例了屮可以看出,相变材料的这种特性在节能，温度控制等领域有着极人的实践意义，实际上可作为能量存储器来使用。因此，相变材料及其应用已成为广泛的研究课题。对纺织领域来讲，相变材料尚属新型材料，其在纺织服装领域内大冇川武Z地。该材料可广泛应用于制冷业、长期室外作业人员,以及
3、特种行业，如坦克兵、航犬员的服装使川材料。相变材料主要分为三种,由于相变材料在液态吋易于流动散失,在服装上使用必须采用微胶囊相变材料。2相变材料的分类2.1无机相变材料和有机相变材料硫酸钠基防护服可以用到无机相变材料，其和变温度为15°CJ1I变焙为180J/g,目前已进入实际应用阶段。该材料以硫酸钠盐为主相变剂，川添加剂來控制材料的熔点,改善材料的形态,提高材料的综合性能，找出影响材料性能因素及最佳工艺控制条件,掌握了材料的加工工艺、制备温度、存储方法等手段。大虽研究表明，所得到的材料在保证了必要相变温度的条件下，仍有较人的相变焙，同时，在长期使用的过程屮也确实表现出
4、了较好的稳定性。经大量研究表明，以醇为主和变剂，高级烷坯等为辅相变剂，得到相变温度为23°C,相变恰达到200J/g-220J/g的有机相变材料，是一种较好的制备方法;通过用DSC和TG对相变材料的热稳定性、重复稳定性和膨胀性进行的分析表明，该材料是一种膨胀率低、稳定性很好的相变材料。2.2微胶囊相变材料和变材料在液态时易于流动散失，在服装上使用必须采用微胶囊相变材料MPCMs(MicroencapsulationofPhaseChangeMaterials)o微胶囊相变材料是将微胶囊技术丿应用于相变材料而形成的新型复介相变材料，微胶囊化是将肓径1〜1000um的同体或
5、液体粒子埋入硬壳的物理和化学过程。得到微胶囊的物理工艺包括喷射烘干、离心流动床或涂层。化学工艺是通过界面缩聚以聚酰胺或聚亚氮酯为壳,反应原理是通过使用水溶聚合物和高速搅拌机将一种油类乳化在水中形成所需类型的稳定乳状液。加入可溶的三聚亂胺卬醛树脂。由于加入酸的作用引起缩聚反应，交联树脂开始形成，并且沉积在汕滴和水相界面之间。在壳壁彼化期间，就形成了微胶囊结构和聚合物油滴胶囊的水中分散。纺织品使用的MPCMs直径为人发直径的12冇时只冇人发直径的1/20,这些小容器非常象装满了相变材料的乒乓球，壳体不仅小，而且经久耐用，可以填充却不会溶解。这种MPCMs可放人纤维和泡沫中，
6、或作为涂层材料用于多种织物和泡沫材料，并且能经受进一步的纺织机械加工、热和化学处理等。3相变材料的作用机理当环境温度或人体皮脐温度达到服装内MPCMs溶点，其吸热从固态转化为液态。在服装层内产牛短暂的致冷效果（见图1）。热能可能来白人休也可能來自外界温暖坏境。一口PCMs完全溶解，储能结束。如果PCMs服装在低于PCMs冰点温度的寒冷环境中使用，服装温度低于转换温度，液态MPCMs将变回固态，释放出能量提供短暂的加热效果（见图2）o这种热转换在服装内起缓冲作用,减小皮肤温度的变化，延长穿着者的热舒适感。如果在服装上使用,希望英相变温度在33°Co但是所使用的MPCMs相
7、变温度不一定就是33°C,而是比这一温度高儿度和低儿度的MPCMs混合后应用于服装。只有这个温度F,—•半的固态相变材料吸热溶解成液态,不至使皮肤温度过高，而另一半的液态放热凝固成I古I态，释放热量,不至使皮肤温度下降过低。4微胶囊相变材料服装山于相转变过程比较短暂,在恒温环境中PCMs没有任何作用。因此，穿着者必须活动以引起PCMs而料的温度变化或者经常在有温差的两个环境中工作,以保证PCMs发生相变吸热或放热。此外，含PCMs的服装层必须具有热圧传导作用，能让PCMs感受到温度的变化。4.1改变环境温度有些人需耍不停地从冷库或运输车到
