PCM(蓄热调温纤维)

1、PCM（蓄热调温纤维）蓄热调温纤维n一种具有双向温度调节（温度升高时纤维冷却，温度降低时纤维发热）作用的新型纤维。 n能够根据外界环境温度的变化，从环境中吸收热量储存于纤维内部，或放出纤维中储存的热量，在纤维周围形成温度基本恒定的微气候，从而实现温度的调节功能。 n蓄热调温纤维的这种吸热和放热过程是自动的、可逆的、无限次的。 保温机理n蓄热调温纤维是利用物质相变过程中的吸收和释放潜热，温度保持不变的特性开发出来的，又称为相变调温纤维。 n相变：表现为气、液、固三态变化 n相变材料（Phase change materials,PCM)：当外界温度升高或降低时，PCM相应地改变物理状态，从而实现

2、能量的储存和释放，进行温度调节。 纤维用相变材料n相变特性：人体的舒适环境温度一般在29-35之间，因此最好应选用相变温度落在此区间的PCM作为服用纤维的改性剂。相变潜热、导热系数和材料密度的大小影响相变材料的调温效率，一般应选择潜热和密度较大、热膨胀系数小、导热迅速的相变材料。循环蓄热性能也是纤维用相变材料的一个重要指标，即相变过程必须保持蓄热性能的稳定，无过冷、过热现象，在洗涤等使用过程中蓄热性能不损失、不变化。通常具有使用价值的纤维用相变材料的使用寿命一般大于1000次循环。 n加工特性：化学物理稳定性、热稳定性、流变性、与聚合物共混纺丝的可纺性；生产工艺简单、成本低。 相变材料分类n无

3、机相变材料：结晶水合盐类 nNa2SO4.10H2O 、Na2HPO4.12H2O 、CaCl2.6H2O、SnCl2.6H2O n有较大的熔解热(120-300kJ/)和固定的熔点(35以下) n脱出结晶水的温度:脱出的结晶水使盐溶解而吸热,降温时其发生逆过程,吸收结晶水而放热。 n优点：相变热大、体积蓄热密度大、导热系数较有机相变材料大，价格便宜； n缺点：过冷度大、易析出分离，经过几次蓄热-释热循环后，蓄热性能逐渐下降，从而需预先添加助剂来防止过冷和相分离。 n有机相变材料:高级脂肪烃(石蜡烃)、有机脂、多元醇等。 n石蜡烃:主要是含有12-24个碳原子的直链烃，其相变温度为18-40，

4、相变潜热为200-300kJ/。 n优点:无毒性、不腐蚀、不吸湿、潜热大，一般不过冷、不析出、性能稳定，价格低廉； n缺点：导热系数小，通常采用添加金属粉末、石墨粉的方法强化导热。固-液型相变材料，液态石蜡容易渗出纤维而失去功能。 加工方法n1.浸渍法 n早期相变纤维制作一般通过两个步骤：先制成中空纤维，然后将其浸渍于PCM溶液中，使纤维中空部分充满PCM，经干燥再利用特殊技术将纤维两端封闭。n例：Vigo等人将中空纤维浸渍于低分子量PEG溶液中，使PEG进入纤维内部，得到了相变温度在-4060的纤维。但由于低分子量的PEG溶于水，洗涤时易从纤维中析出。他们又将分子量为5008000的聚乙二醇

5、和二羟甲基二羟基乙二脲(DMDHEU)等交联剂及催化剂一起加入传统的后整理工艺中，使PEG与纤维发生交联而不溶于水，使纤维的蓄热性更持久。 n2. 复合纺丝法 n将聚合物和相变材料熔体或溶液按一定比例采用复合纺丝技术纺制成皮芯型相变纤维。n例1：张兴祥以PP和分子量为1000-20000的PEG及增稠剂为主要原料，采用熔融复合纺丝的方法研制出皮芯复合相变纤维，该纤维加工成490g/m2非织造布，在35.5左右其内部温度较纯PP非织造布低3.3，在26.9左右内部温度较纯PP非织造布高6.1。 n例2: 20世纪90年代初，日本公司采用纺丝法直接将石蜡等低温相变物质纺制在纤维内部，并在纤维表面进

6、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，石蜡熔融吸热结晶放热，使纤维的热效应明显不同于普通纤维。 n3. 微胶囊法 n微胶囊法是目前加工相变纤维最先进的方法之一。 n将相变材料包封在一载体系统中，对织物进行涂层或将微胶囊混入丝液中进行纺丝。 n微胶囊技术用于相变纤维是从1985年开始的，解决了PCM的泄漏问题。构成微胶囊的壁材一般为天然高分子材料或有机合成材料，壳壁厚小于1 m ，是不渗水的。将PCM作为芯材包裹在壳壁里 。胶囊的直径从1 m到几百微米不等，微胶囊可以通过喷射烘干、离心流动床、涂层或界面缩聚反应来制备。 n优点：在微胶囊的包覆下，PCM与外界环境隔绝，保证了其在加工温度下的稳定性，便于在基质中分散，调温性能显著，穿着、洗涤、熨烫等过程中不会外逸。 耐高温相变材料微胶囊及熔纺高储热量储热调温纤维（创新技术 天津工业大学）采用共聚物囊壁、有机硅囊壁，以及在囊芯中添加体积分数为550的易挥发性物质，并在一定的温度下进行热处理以提高微胶囊的耐热稳定性，将MicroPCMs的耐热温度从160提高至289 ；成功地