智能調(diào)溫纖維論文

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1、關于智能調(diào)溫纖維的概述摘要：智能調(diào)溫纖維是相變材料技術與纖維制造技術相結合開發(fā)的一種新型功能性纖維，可隨外界環(huán)境溫度的變化通過相變、吸收或放熱來調(diào)節(jié)溫度．從智能調(diào)溫纖維的調(diào)溫機理、相變材料的選擇、加工方法(中空纖維浸漬法、熔融復合紡絲法、涂層法、微膠囊復合紡絲法)、性能評價以及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀等方面進行了綜述，并指出了目前智能調(diào)溫纖維存在的不足之處。關鍵字：智能調(diào)溫纖維調(diào)溫機理用途性能評價智能調(diào)溫纖維是將相變材料技術與纖維制造技術相結合開發(fā)出的一類新型功能性制品,具有雙向溫度調(diào)節(jié)作用。當外界環(huán)境溫度升高時,纖維中包含的相變材料發(fā)生相變,從固態(tài)變?yōu)橐?/p>

2、態(tài),吸收熱量儲存于纖維內(nèi)部；當外界環(huán)境溫度降低時,相變材料從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài),釋放出儲存的熱量,這種吸熱和放熱過程是自動的、可逆的、無限次的。因而，智能調(diào)溫面料有助于保持人體體表溫度,帶給人體舒適性的同時還能節(jié)省空調(diào)能耗，低碳環(huán)保[1]。1智能調(diào)溫纖維的調(diào)溫機理智能調(diào)溫紡織品的調(diào)溫機理與傳統(tǒng)保溫衣物有明顯不同：傳統(tǒng)衣物主要是利用空氣熱傳導率極小的特點，采用提高織物內(nèi)部靜止空氣的方法來避免熱量散失的，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縮和水分的影響；智能調(diào)溫紡織品利用其內(nèi)部的相變材料來調(diào)節(jié)熱量而不是隔絕熱，是一種對水分和外界壓力

3、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B·PAUSE測試了普通紡織品的熱阻值和含有相變材料紡織品的熱阻值，結果如表1所示[2]。表1織物的基本特征與保溫性能試樣面密度/(g·m-2)厚度/mm熱阻/clo靜態(tài)動態(tài)總熱阻不含相變物質(zhì)14807.80.063000.0630含5%相變物質(zhì)11606.00.06270.07730.1400相變材料(PhaseChangeMaterials，簡稱PCM)的調(diào)溫機理如圖1、圖2。2智能調(diào)溫纖維的原料選擇相變材料能隨環(huán)境溫度的變化而發(fā)生相轉變，但并不是能發(fā)生相轉變的物質(zhì)就可作為相變材料。相變材

4、料選擇是制備智能調(diào)溫纖維及其紡織品的第一步，作為適宜工業(yè)化應用的相變材料應具有以下特點[3]：a)合適的相變溫度。相變材料的應用領域、具體的應用場合不同，所要求的相變溫度不同，應根據(jù)具體的應用要求，選擇具有適宜相變溫度的相變材料。b)儲熱能力強。一方面要求材料的相變潛熱(相變焓)大，另一方面要求單位質(zhì)量和單位體積材料儲存的熱量多(即儲熱密度大)。c)在相變過程中的體積變化小。在相變過程中，相變材料的體積變化越小越好，相變時體積變化大的相變材料難以在實際中應用。d)相變過程的可逆性好。e)導熱快，即相變材料具有較高的傳熱能力，吸熱和放熱的速度快。f

5、)化學性質(zhì)穩(wěn)定，無毒，無腐蝕性，不易燃。g)結晶速度快，過冷程度低。h)密度大。許多應用場合要求相變材料具有較大的密度，以減小體積。i)價格低。相變材料分為無機相變材料、有機相變材料和復合相變材料．迄今為止，已開發(fā)和應用的單一型相變材料有500多種，還有通過復合技術開發(fā)和應用的具有獨特相變特性的復合相變材料，但是能完全符合述要求的材料很少。通常用于紡織品的相變材料有[4]：(1)無機相變材料，如MgCl2·6H20、CaCl2·6H20、Na2SO4·10H2O、Na2HPO4·12H2O等，相變溫度小于35℃，相變熱為100～300J/g；(2

6、)有機相變材料，如有機酸酯類、多元醇類、高級烷烴類和有機酯類等，應用較多的相變材料直鏈烷烴的相變熱可達200～300J/g、相變溫度為l8～40℃．表2是一些可用于紡織品的相變材料的物理性質(zhì)．通過合理復配能夠得到在一定溫度范圍內(nèi)具有調(diào)溫作用的復合相變材料，如表3所示。表2一些烷烴的物理性質(zhì)烷烴熔點/℃結晶溫度/℃熱焓/(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智能調(diào)溫纖維的加工方法3.1中空纖維浸漬法中空纖維填充相變材料始于20世紀80年代中期，該法是將中空纖維浸

7、漬于相變材料溶液中，使中空部分充滿相變材料，再將纖維兩端封閉，缺點是中空纖維浸漬法存在封端困難。20世紀80年代初，Vigo等人將無機固一液相變材料CaCl2·6H2O、SrC12·6H2O充填到人造絲和聚丙烯等中空纖維。20世紀80年代中期，他們又將聚乙二醇整理到織物表面和封入到中空纖維內(nèi)部[5]。東華大學研究了將三羥甲基乙烷/新戊二醇二元體系固一固相變材料采用水溶液真空填充的方法填充到滌綸中空纖維，得到了相變材料填充率為24％的調(diào)溫纖維。用中空纖維填充法制得的調(diào)溫纖維內(nèi)徑較大，相變物質(zhì)殘留于纖維表面，故易于滲出和洗出，作為服用纖維使用還有很大

8、局限性。3.2熔融復合紡絲法低溫相變物質(zhì)的熔融粘度很低，無可紡性。單純將相變物質(zhì)用于熔融復合紡絲很困難，加人增塑劑后可以用于紡絲。將石蠟