《蓄热调温纤维》PPT课件

蓄热调温纤维及其纺织品 孙慧1511093006 蓄热调温纺织品简介 蓄热调温纺织品是一种通过在室温上下能够发生相变的物质与纺织品结合后 能够在室温上下吸收或放出热量的纺织材料 在一定温度范围内 蓄热调温纺织品能根据外界温度的变化来吸收或者放出热量 从而进行双向温度调节 在纺织品周围形成基本恒定的微气候环境 在环境温度升高时 蓄热调温纺织品能够吸收热量 而在环境温度降低时 则能够放出热量 这类纺织面料能够在环境温度剧烈变化的过程中 减小皮肤表面温度的波动 营造一个相对稳定的微气候环境 并且 蓄热调温纺织品的这种吸热和放热过程是自动的 可逆的 无限次的 很好地满足了人们对服用舒适性的要求 相变材料简介 相变材料是以各种各样的形式存在于自然界中的物质 它是一种利用相变潜热来贮能和放能的化学材料 相变材料是指在一定的温度范围内 利用材料本身相态或者结构变化 向环境自动吸收或释放潜能 从而达到调控环境温度的一类物质 由于选用相变材料时应用温度范围和相变材料价格因素的影响 从而使得相变材料的选用范围缩小 有时为了达到良好的温度范围需要混合使用三种以上的相变材料 相变材料的分类 1 按材料的化学类别分 可分为无机相变材料 有机相变材料和复合相变材料三类 1 无机相变材料主要是单纯盐 水合化合物 碱金属与合金 高温熔化盐类和混合盐类等 无机相变材料熔解热大 有固定的熔点 相变体积变化小 但无机盐在相变循环过程中容易失去结晶水 使潜热降低并出现过冷及分层现象 影响产品的使用寿命 且有腐蚀性 价格较高等缺点 在调温纺织材料制备中应用较少 相变材料的分类 2 有机相变材料主要有石蜡类 高级脂肪烃类 醇类 脂肪酸类及其脂类等小分子相变材料 其中包括了聚合多元醇 聚酯 聚环氧乙烷 聚酰胺 聚烯烃等 这类相变材料固体成型性好 不易发生相分离过冷现象 腐蚀性较小且性能稳定 但与无机相变材料相比则有导热性较差 密度小等缺点 3 复合相变材料包括无机类和有机类相变材料混合物及相变材料与非相变材料的混合物两大类 相变材料的分类 2 按相变过程的形态分类 可分为固 液相变 固 固相变 固 气相变 液 气相变四种相变形态 现在发展快 研究应用较多的是固 液和固 固相变形态 固 气相变及液 气相变由于在相变过程中材料体积变化较大 尽管它们相变潜热较大 但实际应用有很多的困难 3 按相变温度分类 可分为低温型 温度大概在15 90 中温型 90 150 和高温型 大于150 中温 高温型主要是一些无机类 氧化物 金属合金等 适用于一些特殊的高温环境 中 低温型主要是一些无机水合物 有机物 高分子材料 相变材料应具备的条件 具有使用价值的相变材料应具有以下性质 1 在热性能方面 要有合适的相变温度 较大的相变潜热 合适的导热性能 导热系数比较大 对热变化的响应比较快 能较快地吸收和释放能量 2 在化学性能方面 要求性能稳定 相变可逆性好 过冷或过热现象小 而正过程与逆过程的方向仅以温度来决定 无毒 无腐蚀性 不易燃 具有较快的结晶速度和晶体生长速度 并要求在相变过程中不应发生熔析现象 以免导致相变介质化学成分的变化 相变材料应具备的条件 3 在物理性能方面 要求体积膨胀率小 蒸汽压低而密度较大 4 在经济性能方面 应当原料易购 价格便宜适合纺织服装使用的相变材料要根据不同的气候及用途 选择与使用温度相一致的相变温度范围 因此 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 蓄热调温纺织材料的调温原理 蓄热调温纺织材料的调温机理与传统衣物有着明显不同 传统衣物主要是空气热传导率极小 通过提高织物内部静止空气的方法来避免热量散失 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力和水分的影响 蓄热调温纺织材料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 蓄热调温纺织材料的调温原理 蓄热调温纺织品的制作方法 1 织物整理法 是通过浸轧或涂层的方式 将相变材料直接施加或使用交联剂等整理在织物上 从而获得具有储能调温功能的纺织品 这种加上方法简单 但存在相变材料含量低 加工后产品手感和服用性能变差的缺点 耐洗涤性较差 蓄热调温纺织品的制作方法 2 微胶囊处理法 该方法是将相变物质包裹在微胶囊内 含有相变物质的微胶囊随着外界环境温度的变化 相应地吸收或释放能量 将含有相变物质的微胶囊整理到织物表面 可以得到相变智能调温纺织品 蓄热调温纺织品的制作方法 3 纺丝法 是通过将相变材料添加到纺丝聚合物的熔体或溶液中 然后进行纺丝加工 或进行皮芯纺 将相变物质如石蜡纺制在纤维内部 从而得到含有相变物质的相变调温纤维 采用纺丝法生产相变纤维时 相变材料可以采用微胶囊形式 也可以采用非微胶囊形式的高分子相变材料 或采用将相变材料接枝到高聚物上 利用纺丝法生产的相变纤维 由于相变材料均匀分布在纤维内部 相变材料不易泄露 因此调温效果耐久性和耐洗涤性能好 蓄热调温纺织品的制作方法 4 中空纤维浸渍法 早期的相变调温纤维通常是将中空纤维浸渍在相变材料中 使纤维的中空部分充满相变材料溶液 经干燥后将纤维两端封闭而制得 中空纤维浸渍填充法生产相变调温纤维时 由于所用纤维的直径较大 这种方法在工业中难以推广 蓄热调温纤维的用途 1 服装领域蓄热调温纤维最初主要用来做太空服 在运动性服装上可制成滑雪服 滑雪靴 手套 袜类以及鞋帽等 它可吸收环境或运动员剧烈运动产生的大量热量 从而尽可能维持人体表温度的恒定 保持人体的舒适感 在普通服装运用上 主要用在衬衫 裤子以及内衣面料的生产上 蓄热调温纤维的用途 2 医疗用品通过采用不同的相变材料制成多种温度段和适合人体部位形态的热敷袋 湿热毯 治疗垫等 可以对病人的病情起到良好的辅助治疗作用 将调温功能和抗菌功能相结合的纺织品 可用于服装和医用防护服等 蓄热调温织物用做医用恒温绷带 可防局部温度过高 防止出汗引起伤口感染 影响伤口愈合 也可防止冻伤 还可用于烧伤病人服装等 在理疗上 利用相变材料温度的调控性能 对病人的病情起到良好的辅助治疗作用 蓄热调温纤维的用途 3 床上用品蓄热调温纤维可储存和释放能量 开发出的智能调温床上用品 可将床上的温度和湿度保持在理想的范围内 改善人们的睡眠状 提高睡眠质量 主要用于开发生产床垫 床垫褥 棉被和毛毯等 4 军事用品蓄热调温纤维用于生产红外线伪装服可以降低热红外辐射 从而有利于躲过热红外探测 此外 还可以用于制造军用冷热作战靴 飞行保暖手套 潜水服 冬季服装和微气候冷却服装等 蓄热调温纤维的国内研究进展 东华大学纤维材料改性国家重点实验室 以相变材料为芯材 以脲醛树脂为囊材 通过原位聚合法制备出具有蓄热调温功能的微胶囊相变材料 东华大学纺织学院李发学等人提出 在已开发出的新型近红外伪装服的基础上 通过复合相变温度与环境温度一致的相变材料 能够可逆地吸收或释放大量潜热 人体或探测仪发射的热红外能量 且物体表面温度始终保持与环境温度一致 从而使这种新型红外伪装服对于主 被动式热红外探测仪均具有伪装效果 蓄热调温纤维的国内研究进展 北京服装学院材料科学与工程学院北京市服装材料研究开发与评价重点实验室王学海等人使用相变微胶囊与聚丁二酸丁醇酯 PBS 切片混合 采用熔融纺丝工艺制备了蓄热调温纤维 当微胶囊含量为10 时得到的纤维试样在29 3 时有16 1J g的熔融相变焓 但纤度为44 3tex 其力学性能几乎下降了一半 蓄热调温纤维的国内研究进展 天津工业大学功能纤维研究所于1993年开始从事蓄热调温纤维的开发工作 2000年底成功完成相变物质熔融复合纺丝 研制出了相变物质含量在16 以上 单丝纤度5dtex的蓄热调温纤维 获得了国家发明专利 天津工业大学功能纤维研究所发明了耐高温相变材料微胶囊和熔纺蓄热调温纤维技术在升温和降温过程中其内部温度较普通纺织品低或高3 以上 持续时间可达30min 蓄热调温纤维的国内研究进展 清华大学张寅平等人在非典期间研制的医用降温服是将其设计成类似于防弹衣的铠甲形式 上面布置有多个用于装降温袋的口袋 且每个口袋都有封口 使用时将降温袋装入降温服的口袋里 利用相变潜热进行降温 2005年7月初 江苏丹盛纺织有限公司研发的奥特佳登月蓄热调温纤维棉型机织产品通过了江苏省省级鉴定 这是我国国内第一个开发蓄热调温纤维机织面料的报道 蓄热调温纤维的国内研究进展 河北省保定雄亚纺织集团与美国安伯士国际集团合作 采用美国太空总署开发的相变调温纤维与高级洛科绒合制 开发出 安伯士 调温洛科绒2950型号绒线 2008年3月于中国国际纺织技术展览会上 河北吉藁化纤有限责任公司协同北京巨龙博方科学技术研究院联合发布了蓄热调温纤维品最新研究进展 推出了粘胶型蓄热调温纤维 丝维尔 蓄热调温纤维的国内研究进展 2006年 窦海萍等人采用Outlast空调纤维与细绒棉为混纺原料 进行了混纺色织物开发的生产实践 所采用的混纺比为50 50 并指出生产中所遇到的主要问题就是Outlast蓄热调温纤维的静电问题 2007年 董家瑞介绍了Outlast技术的工艺以及Outlast蓄热调温纤维调温原理和特点 并阐述了Outlast蓄热调温纤维的应用及其产品需要达到的Outlast的含量 蓄热调温纤维的国内研究进展 2008年 王素玲 张志会选用腈纶型Outlast蓄热调温纤维和棉纤维按65 35比例混纺 探讨了生产Outlast蓄热调温纤维织物的生产技术要点 针对Outlast纤维中含有微胶囊的结构特性 认为在生产过程中必须保证纱线通道光滑 平整 防止微胶囊的破裂 蓄热调温纤维的国内研究进展 2008年 赵连英等人分别对粘胶型和腈纶型Outlast蓄热调温纤维的各项性能进行了研究 并采用Outlast蓄热调温纤维分别与棉 天丝 丝光羊毛等纤维进行混纺 设计开发了分别用于加工蓄热调温T恤 内衣和毛衣的3种混纺调温纱线 所加工成的服装具有明显的智能调温功能 并且取的了Outlast蓄热调温纤维的吊牌 实践中还对混纺中各工序的工艺参数进行了探讨 蓄热调温纤维的国内研究进展 2009年 颜超 周培剑等研究了粘胶型Outlast蓄热调温纤维与真丝不同混纺比交织织物的调温性能 并指出当粘胶型Outlast蓄热调温纤维含量为57 时 所开发的织物具有良好的调温性 2009年 山东基德集团高建丽 赵华通过对Outlast蓄热调温纤维的性能分析 制定了高档色织用CJ Outlast纺赛络纺纱线的纺制工艺 研究Outlast蓄热调温纤维在混纺纱线中的关健技术 蓄热调温纤维的国内研究进展 2010年 张声诚 陈慰来对棉 丝光羊毛 outlast蓄热调温纤维混纺纱的开发进行了研究 指出在混纺纱制备过程中各工序应采用 多梳少打 轻压慢速 的工艺原则 在Outlast纤维含量为40 左右时 混纺纱的强伸性能较好 并首次提出Outlast蓄热调温纤维向外层分布有助于提高混纺纱的强力 同时指出 虽然混纺比可能会造成混纺纱中纤维分布的变化 但是纱线的蓄热调温功能是否显著主要还是取决于混纺纱线中Outlast蓄热调温纤维的含量 蓄热调温纤维及织物研究工作重点 1 开发和研制热性能优异的新型相变材料 多种复合技术 提高相变材料的可行性和经济性 2 加强研究相变材料的长期热稳定性 特别是相变材料与纺织材料结合后 主要热性能指标的变化 3 相变材料的用量问题 在纤维中加入相变材料 会导致纤维力学性能的下降 解决焓值与力学性能之间的矛盾 4 规范相变材料热性能的检测方法 探讨更符合实际使用情况的智能调温织物的调温性能评价方法 参考文献 1 石海峰 张兴祥 蓄热调温纺织品的研究与开发现状 J 纺织学报 2001 22 5 63 64 2 胡春华 基于人体需求的相变纺织品的研究 D 河北科技大学 2009 3 窦海萍 姜晓巍 王玲等 Outlast新型智能纤维面料的开发 J 上海纺织科技 2006 34 10 57 58 4 董家瑞 Outlast空调纤维的性能及其应用 J 针织工业 2007 3 32