蓄热调温纺织品的研究与开发现状

纺织学报第二十■卷第五期

蓄热调温纺织品的研究与开发现状

石海峰张兴祥

（天津工业大学功能纤维所，天津，３００１６０）

３３５・【６３】

摘要：从机理、研制方法、性能等几方面综述了蓄热调温纺织品的研究开发现状．并分别对蓄热调温纺织品的研制力法进行丁举例。

关键词：蓄热词温纺织品相变材料开发现状

中田法分类号：ＴＳ１０６．６９

蓄热调温纺织品是一种通过纺织品表面或纤维内含有的相变物质遇冷、热后发生固一液可逆相变而吸收、放出热量，从而具有温度调节功能的新型高技术纺织品。这类纺织品能够根据外界环境温度的变化在一定的温度范围内可自由调节纺织品内部温度，即当外界环境温度升高时，可以储存能量，使纺织品内部温度升高相对较低；当外界环境温度下降时，可以释放能量，使纺织品内部温度降低相对较少，做成服装后比常规纺织品更具有舒适性。

蓄热调温纺织品研制所使用的相变物质的相变温度通常在０－－５０℃。利用相变物质的吸放热特性将其加工到纺织材料Ｌ可以获得意想不到的效果。８０年代中期，各国研究人员先后采用多种工艺路线研制开发蓄热调温纺织品儿ｑＪ，我国自９０年代初开始蓄热调温纺织品的研究工作【４－，现已取得了很大成绩。

Ｉ蓄热调温纺织品的制造

ｌ１织物表面整理法

１１．１相变物质直接整理法美国农业部南方实验室的ｖｉ鼬等人将分子量为５００～８０００的聚乙二醇和ＤＭＤＨＥＵ等交联剂及催化剂一起混合后制成均匀水溶液＇２Ｊ．将棉、涤棉和羊毛织物等在溶液中浸渍，轧榨、烘干、皂洗后得到增重５０％左右的织物，该类织物在０～５０℃温度范围具有明显的吸放热效果。Ｈａｒｌｍｌ等人将该类织物用于滑雪衫＿５Ｊ，并且在滑雪和类似滑雪的条件下进行了试穿试验，用以测定该类服装的温适功能和保护功能。其中８２％的测试者对服装具有良好的防风效果和保暖效果表示满意。

为了防止ＤＭＤＨＥＵ等交联剂在使用过程中缓慢分解放出甲醛对人体造成危害，Ｖｉｇｏ等人还开发了不含甲醛的交联剂。…，使织物的性能得以更好地保证。此外，还尝试将塑性晶体，如季戊四醇等整理到织物表面【７Ｊ，尽管某些脂肪族二醇整理到织物表

面后确实表现出了一定的吸、放热功能，但转变温度较高。

１．１．２蓄热微胶囊整理法微胶囊是由天然或合成高分子制成的微型容器。微胶囊技术的研究大约开始于本世纪３０年代，取得重大成果在５０年代。

自美国的ＮＣＲ公司研制出用于制备无碳复写纸的微胶囊，微胶囊的制备和研究技术取得了很大的进展，应用范围也逐渐扩大＿８一。蓄热微胶囊是将相变物质在液态时包囊在微小球体中。含有相变物质的微胶囊随着外界环境温度的变化，相应的吸收热量和释放热量。将蓄热微胶囊整理到织物表面，可必明显提高织物的保温性。

美国Ｔｒｉａｎｇｋ公司在９０年代初，合成出了直径１５－－４０ｐｍ具有热能吸收和释放功能的微胶囊，并将微胶囊整理在织物表面得到了具有温度凋节功能的纺织品－９Ｊ。美国０ＵＴＩＡｓＴ公司于１９９７年将Ｔｒｉａｎｇｌｅ公司的微胶囊整理织物技术实现了商业化ｌｌ…。由这些织物或纤维制成的服装能够使身体的损失的热量降到最低，从而使人的身体处于一种、舒适的状态中。

１２中空纤维内部填充法

一般来说，凋温织物的凋温效果是利用纤维内部的温适载体或其含有的相变材料达到的。１９７１年ＨａｎＳｃｎ．Ｒ．Ｈ申请的美国专利…ｏ将ｃ。２之类的气体先溶解到各种溶剂中，然后充填到纤维的中空部分，在织造前，利用特殊方法将中空部分密封，从而利用纤维中空部分的气一液（固）相转变来达到保温。８０年代初期，Ｖｉｇｏ等人将带有结晶水的无机盐类充填到中空纤维的中空部分【７，利用相变盐在室温下发生熔融和结晶而产生可逆的贮热和释热性能，从而达到调温效果。后来，ｖｉ９０等人还将聚乙二醇封人中空纤维内部【２ｊ，当外界环境温度升高或降低时，聚乙二醇熔融或结晶，从而达到调节温度的功能。

１．３直接纺丝法

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１．３．１相变物质直接纺丝法９０年代初，日本酯公司研究采用纺丝法直接将低温相变物质如石蜡纺制在纤维内部“…，并在纤维表面进行环氧树脂处理，防止石蜡从纤维中析出。该纤维在升降温过程中，石蜡熔融吸热、结ｄ自放热，使纤维的热效应明显不同于普通纤维。日夺东洋公司利用熔点在５～７０℃，熔融热在３０Ｊ／ｇ以上的塑性晶体为芯材，以普通成纤聚合物为鞘层，皮芯复合纺丝研制出的一种发热耐久性和物理机械性能良好的复合纤维Ｌ１３］。

天津工业大学的研究表明【４，单纯将相变物质作为一种成分用于熔融复合纺丝很困难，由于低温相变物质的熔融粘度很低，完全不具备可纺性，只有将低温相变物质与多种增粘剂混合后才能用于纺丝，采用分子量为１０００的ＰＥＧ纺出的纤维具有明显的温度调节功能。

１．３２蓄热微胶囊共混纺丝法１９９３年Ｔｒｉｎｇｌｅ公司申请了，将石蜡类碳氢化合物封人直径】．０～１００ｔａｎ的微胶囊中，然后与聚合物溶液一起纺丝，得到具有可逆蓄热特点纤维的专利【ｔ４］。１９９７年Ｏｕｔｌａｓｔ公司和Ｆｒｉｓｂｙ公司采用这一技术生产出了腈纶纺织品１１０，１５ｌ，用于保温内衣、毛毯、滑雪靴、茄克和运动袜等，现已在欧美等国家销售。

２蓄热调温纺织品的性能

Ｐａｕｓｅ系统测试了微胶囊涂层织物和微胶囊纺丝腈纶纤维织物的性能¨“，对采用相变物质微胶囊整理得到的织物的性能进行了研究，提出了蓄热调温织物具有基础和动态保温性的新理论““。Ｐａｕｓｅ还在人体模型上测试了蓄热调温织物的保温性能Ｌ１８，并认为织物的动态保温性能是恒定的，因而在使用蓄热凋温织物时，即使降低织物的厚度，仍能得到良好的保温效果的结论与天津工业大学的研究结果不符。为了提高服装在寒冷季节的热舒适性能，织物层与层之间必须产生足够的热量来减少从身体到外界环境的热量损失。实验证明，当长时间暴露在寒冷的环境下，为了保持人体的热舒适性足够厚度的热绝缘体系仍然是必要的。

通过相变材料微胶囊对外界环境温度的反应，微胶囊可以吸收热量或释放热量来改变穿衣人的“微气候”，从而使穿衣人处在一种“舒适”的状态下。

曾在ＥＭＰＡ测试实验室中进行的一次对比实验中，证明由含有相变物质微胶囊制成的织物具有良好的保温调温作用。在寒冬行走测试中，穿着由消极保温材料制成的服装的测试者，在经过５４ｒａｉｎ

２００１年１０月

后，测试者的“微气候”温度降低到２６℃左右，此温度恰恰是一个人感觉到发冷的温度；而穿着由含相变物质微胶囊制成的服装的测试者经过１２７ｍｉｎ后，体温降到２６℃。温度的降低延迟了７３ｒａｉｎ。当然延迟时间的长短由在织物中微胶囊数量的多少来决定，微胶囊数量越多，身体与外界环境问的动态温度平衡过程就会越长姒及人体的舒适感觉程度也将延长。因此相变物质微胶囊的动态温度平衡功能将会产生一个可维持的接近人体体温的“舒适的微气候”温度，从而保障人体各种机能的正常。

３蓄热调温纺织品的用途

３１服装

在外界环境温度达到相变物质的熔融点或结晶点后，相变物质开始吸收或释放热量，使穿衣人的人体与外界环境之间的热量流动减少或者被中断，从而在人体与外界环境之间建立一种相对的动态热平衡，对人体起到积极的温度调节作用。

３．２鞋帽

由于纤维或织物中含有的相变物质可以吸收、储存和重新释放身体的热量，因此当脚或头产生过量的热量时，它可以吸收热量，而当脚或头感觉发冷时，储存的热量又可以重新释放到身体比较冷的部位。

３３床上用品

床罩、床单和毛毯等床上用品通过含相变物质微胶囊的整理后，可以调节个人舒适的身体温度，从而使每个人可以得到舒适的睡眠。

３．４医疗卫生用品

通过含相变物质微胶囊对诸如手术服、床上材料和精心护理所用的材料等等医疗卫生用品的功能整理，不仅可以改善医生的舒适度，而且对病人的病情起到良好的辅助治疗作用。

４结语

目前，纺织材料的研究开发已经步人了一个新的领域，向着高功能、高附加值方面发展。随着蓄热凋温纺织品技术的不断深入，及其应用范围的不断扩大，它所带给人们的效果是不同儿响的，不论炎热的夏天还是冰冷的寒冬，你都能够享受每一天。

参考文献

［１］李存明：新颖温控纺织材料，《台成纤维上业》，１９９３（５）

［２１ＴＬＶｉｇｏａｎｄＣＭＦｒｏｓｔ，ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＡｄａｐｔａｂＬｅＦａｂｒｉｃｓ，ＴｅｘｔｉｌｅＲ鹄Ｊ，１９８６（１２）：７３７