相变材料在纺织服装中的应用

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1、·50·2002年8月相变材料在纺织服装中的应用张萍丽　刘静伟(西安工程科技学院　西安　710048)[摘要]从相变材料的概念、调温机理、对人体的作用、当温度转变时的热转移效果几方面综述了相变材料的特性,并探讨了相变材料在纺织服装上,期望相转变材料在纺织服装上开发成功。关键词:相变材料;调温机理;应用文章编号:1002-3348(2002)04-0050-04　　相变材料PCMs(phasechangemateri2的进展。国内研究起步较晚,天津、广州有als)是一种利用相变潜热来贮能和放能的化关院所做了许多工作。但

2、是,目前都与大批学材料,是近三十年来国内外科技工作者广量的工业化生产还有很大距离。泛重视的研究课题。20世纪70年代末801　相变材料(PCMs)的分类[1]年代初,美国航空航天局(NASA)空间相变材料在自然界中存在的形式各种各研究所开发此项目,选择一种适合室内温度样,迄今为止,已有超过500种的天然和合[3]范围的相变材料,利用其存储和释放潜热的成相变材料被人们掌握和了解。人们按性能,将相变材料包封入微胶囊,采用各种相变温度的范围,将相变材料分为三类:高方式加入纺织品中,制成的纺织品具有温度温、中温和低温相变材料

3、。按相变材料的组调节功能并申请了专利。最初的目的是为了成成份将相变材料分为两类:有机类和无机更好地保护宇航员和珍贵设备,使他们免受类。按相变的方式,将相变材料分为四类:外界太空温度急剧变化的影响。近十几年固———固相变,固———液相变,固———气相[2]来,各国研究人员先后采用多种工艺路变,及液———气相变材料。由于后两种相变线开发调节温度的纺织品,发表了许多这方方式在相变过程中,伴随有大量气体的存面的专利和研究报告,尤其是20世纪末,在,使材料体积变化较大。因此,尽管它们在相变材料的开发应用方面,取得了突破性相变焓

4、较大,但在实际中很少应用。常用的收稿日期:2002-05-19作者简介:张萍丽(1975-)女,陕西宝鸡市人,西安工程技术学院在读研究生,主修专业为服装工程。©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.北京纺织　　第23卷　　第4期·51·[4]就是固———固相变和固———液相变材料。将微胶囊混入纺丝液中进行纺丝。用在纺织目前国内外研制的这类相变材料主要上的相变材料主要是石蜡类烷烃,石蜡具有[4][11]有:不同的熔点和结晶点,改变相变

5、材料中不同111　无机类种烷烃的混合比例,可以得到纺织服装所需无机类相变材料主要有结晶水合盐类、的相变温度发生范围。而且石蜡无毒性,不熔融盐类等。其中最典型的是结晶水合盐腐蚀,不吸湿,其热性能在长期使用中保持[1]类,它们有较大的熔解热和固定的熔点(实稳定。因此,选择石蜡类烷烃,作为纺际上是脱出结晶水的温度变化:脱出的结晶织服装上应用的相变材料较多见者。水使盐溶解而吸热,降温是其发生逆过程,穿着含有包封相变材料的服装,可以根吸收结晶水而放热)。具有代表性的有:据外界温度的变化,在一定温度范围内,自Na2SO4·10H

6、2O,MgCl2·6H2O等水合盐类。由调节服装内部温度。当人体穿着这种材料结晶水合盐类通常是中、低温相变储能从室内进入到较冷的室外环境中时,并不是材料中的重要一类,优点是:使用范围广、所有微囊中的相变材料都发生相变。当热量导热系数大(与有机类相变材料相比)、溶从皮肤表面散发到冷环境中时,存在一个温解热较大、密度大(单位体积的储热密度度变化梯度,不管产生多少热量,靠近最外大)、一般成中性、价格较便宜。层的服装是不会达到皮肤温度的,相变材料但是,这类材料通常存在两个问题:一可能呈固态;而最内层接近皮肤的温度,相是过冷现

7、象,另一个问题是出现相分离。变材料处于液态,在这种固液混合状态下,112　有机类相变材料就像一个“恒温器”,有助于阻止这类相变材料常用的有;高级脂肪烃热量通过皮肤散发,对穿着者来说,达到了类、醇类、高级烷烃类。其中典型的有调节体表温度的作用。这种相变材料在皮肤CnH2n+2、CnH2nO2等。和外界环境之间创造一种动力学平衡,对外有机类相变材料具有的优点有:在固体界环境温度的变化起到缓冲作用。状态时成型性较好,一般不容易出现过冷现3　相变材料(PCMs)的选择象和相分离。而缺点是:导热系数小,单位相变材料是利用相变潜

8、能储存和释放热体积的储能能力较小,熔点较低,不适于高量的。因此,在相变材料的研制中,选择一温场合中应用。种合适的相变材料至关重要。不论开发何种2　含相变材料(PCMs)的调温机理相变材料,理想的、具有实用价值的相变材[4][11][12]含有这种相变材料(PCMs)的纺织品料,必须具有以下性质:在外界环境温度升高时,相变材料吸收热(1)具有大的