智能调温纤维论文

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1、关于智能调温纤维的概述摘要：智能调温纤维是相变材料技术与纤维制造技术相结合开发的一种新型功能性纤维，可随外界环境温度的变化通过相变、吸收或放热来调节温度．从智能调温纤维的调温机理、相变材料的选择、加工方法(中空纤维浸渍法、熔融复合纺丝法、涂层法、微胶囊复合纺丝法)、性能评价以及国内外发展现状等方面进行了综述，并指出了目前智能调温纤维存在的不足之处。关键字：智能调温纤维调温机理用途性能评价智能调温纤维是将相变材料技术与纤维制造技术相结合开发出的一类新型功能性制品,具有双向温度调节作用。当外界环境温度升高时,纤维中包含的相变材料发生相变,从固态变为液

2、态,吸收热量储存于纤维内部；当外界环境温度降低时,相变材料从液态变为固态,释放出储存的热量,这种吸热和放热过程是自动的、可逆的、无限次的。因而，智能调温面料有助于保持人体体表温度,带给人体舒适性的同时还能节省空调能耗，低碳环保[1]。1智能调温纤维的调温机理智能调温纺织品的调温机理与传统保温衣物有明显不同：传统衣物主要是利用空气热传导率极小的特点，采用提高织物内部静止空气的方法来避免热量散失的，其绝热效果主要取决于织物的厚度和密度，且其保温效果受外界压缩和水分的影响；智能调温纺织品利用其内部的相变材料来调节热量而不是隔绝热，是一种对水分和外界压力

3、影响不敏感的，能为人体提供舒适微气候环境的全新保温纤维B·PAUSE测试了普通纺织品的热阻值和含有相变材料纺织品的热阻值，结果如表1所示[2]。表1织物的基本特征与保温性能试样面密度/(g·m-2)厚度/mm热阻/clo静态动态总热阻不含相变物质14807.80.063000.0630含5%相变物质11606.00.06270.07730.1400相变材料(PhaseChangeMaterials，简称PCM)的调温机理如图1、图2。2智能调温纤维的原料选择相变材料能随环境温度的变化而发生相转变，但并不是能发生相转变的物质就可作为相变材料。相变材

4、料选择是制备智能调温纤维及其纺织品的第一步，作为适宜工业化应用的相变材料应具有以下特点[3]：a)合适的相变温度。相变材料的应用领域、具体的应用场合不同，所要求的相变温度不同，应根据具体的应用要求，选择具有适宜相变温度的相变材料。b)储热能力强。一方面要求材料的相变潜热(相变焓)大，另一方面要求单位质量和单位体积材料储存的热量多(即储热密度大)。c)在相变过程中的体积变化小。在相变过程中，相变材料的体积变化越小越好，相变时体积变化大的相变材料难以在实际中应用。d)相变过程的可逆性好。e)导热快，即相变材料具有较高的传热能力，吸热和放热的速度快。f

5、)化学性质稳定，无毒，无腐蚀性，不易燃。g)结晶速度快，过冷程度低。h)密度大。许多应用场合要求相变材料具有较大的密度，以减小体积。i)价格低。相变材料分为无机相变材料、有机相变材料和复合相变材料．迄今为止，已开发和应用的单一型相变材料有500多种，还有通过复合技术开发和应用的具有独特相变特性的复合相变材料，但是能完全符合述要求的材料很少。通常用于纺织品的相变材料有[4]：(1)无机相变材料，如MgCl2·6H20、CaCl2·6H20、Na2SO4·10H2O、Na2HPO4·12H2O等，相变温度小于35℃，相变热为100～300J/g；(2

6、)有机相变材料，如有机酸酯类、多元醇类、高级烷烃类和有机酯类等，应用较多的相变材料直链烷烃的相变热可达200～300J/g、相变温度为l8～40℃．表2是一些可用于纺织品的相变材料的物理性质．通过合理复配能够得到在一定温度范围内具有调温作用的复合相变材料，如表3所示。表2一些烷烃的物理性质烷烃熔点/℃结晶温度/℃热焓/(J·g-1)十六烷18.516.2237十七烷22.521.5213辛烷28.225.424.4壬烷32.126.42223智能调温纤维的加工方法3.1中空纤维浸渍法中空纤维填充相变材料始于20世纪80年代中期，该法是将中空纤维浸

7、渍于相变材料溶液中，使中空部分充满相变材料，再将纤维两端封闭，缺点是中空纤维浸渍法存在封端困难。20世纪80年代初，Vigo等人将无机固一液相变材料CaCl2·6H2O、SrC12·6H2O充填到人造丝和聚丙烯等中空纤维。20世纪80年代中期，他们又将聚乙二醇整理到织物表面和封入到中空纤维内部[5]。东华大学研究了将三羟甲基乙烷/新戊二醇二元体系固一固相变材料采用水溶液真空填充的方法填充到涤纶中空纤维，得到了相变材料填充率为24％的调温纤维。用中空纤维填充法制得的调温纤维内径较大，相变物质残留于纤维表面，故易于渗出和洗出，作为服用纤维使用还有很大

8、局限性。3.2熔融复合纺丝法低温相变物质的熔融粘度很低，无可纺性。单纯将相变物质用于熔融复合纺丝很困难，加人增塑剂后可以用于纺丝。将石蜡