PCM(蓄熱調(diào)溫纖維)

1、PCM（蓄熱調(diào)溫纖維）蓄熱調(diào)溫纖維n一種具有雙向溫度調(diào)節(jié)（溫度升高時(shí)纖維冷卻，溫度降低時(shí)纖維發(fā)熱）作用的新型纖維。 n能夠根據(jù)外界環(huán)境溫度的變化，從環(huán)境中吸收熱量?jī)?chǔ)存于纖維內(nèi)部，或放出纖維中儲(chǔ)存的熱量，在纖維周?chē)纬蓽囟然竞愣ǖ奈夂?，從而?shí)現(xiàn)溫度的調(diào)節(jié)功能。 n蓄熱調(diào)溫纖維的這種吸熱和放熱過(guò)程是自動(dòng)的、可逆的、無(wú)限次的。 保溫機(jī)理n蓄熱調(diào)溫纖維是利用物質(zhì)相變過(guò)程中的吸收和釋放潛熱，溫度保持不變的特性開(kāi)發(fā)出來(lái)的，又稱(chēng)為相變調(diào)溫纖維。 n相變：表現(xiàn)為氣、液、固三態(tài)變化 n相變材料（Phase change materials,PCM)：當(dāng)外界溫度升高或降低時(shí)，PCM相應(yīng)地改變物理狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)

2、能量的儲(chǔ)存和釋放，進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。 纖維用相變材料n相變特性：人體的舒適環(huán)境溫度一般在29-35之間，因此最好應(yīng)選用相變溫度落在此區(qū)間的PCM作為服用纖維的改性劑。相變潛熱、導(dǎo)熱系數(shù)和材料密度的大小影響相變材料的調(diào)溫效率，一般應(yīng)選擇潛熱和密度較大、熱膨脹系數(shù)小、導(dǎo)熱迅速的相變材料。循環(huán)蓄熱性能也是纖維用相變材料的一個(gè)重要指標(biāo)，即相變過(guò)程必須保持蓄熱性能的穩(wěn)定，無(wú)過(guò)冷、過(guò)熱現(xiàn)象，在洗滌等使用過(guò)程中蓄熱性能不損失、不變化。通常具有使用價(jià)值的纖維用相變材料的使用壽命一般大于1000次循環(huán)。 n加工特性：化學(xué)物理穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、流變性、與聚合物共混紡絲的可紡性；生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低。 相變材料分類(lèi)n無(wú)

3、機(jī)相變材料：結(jié)晶水合鹽類(lèi) nNa2SO4.10H2O 、Na2HPO4.12H2O 、CaCl2.6H2O、SnCl2.6H2O n有較大的熔解熱(120-300kJ/)和固定的熔點(diǎn)(35以下) n脫出結(jié)晶水的溫度:脫出的結(jié)晶水使鹽溶解而吸熱,降溫時(shí)其發(fā)生逆過(guò)程,吸收結(jié)晶水而放熱。 n優(yōu)點(diǎn)：相變熱大、體積蓄熱密度大、導(dǎo)熱系數(shù)較有機(jī)相變材料大，價(jià)格便宜； n缺點(diǎn)：過(guò)冷度大、易析出分離，經(jīng)過(guò)幾次蓄熱-釋熱循環(huán)后，蓄熱性能逐漸下降，從而需預(yù)先添加助劑來(lái)防止過(guò)冷和相分離。 n有機(jī)相變材料:高級(jí)脂肪烴(石蠟烴)、有機(jī)脂、多元醇等。 n石蠟烴:主要是含有12-24個(gè)碳原子的直鏈烴，其相變溫度為18-40，

4、相變潛熱為200-300kJ/。 n優(yōu)點(diǎn):無(wú)毒性、不腐蝕、不吸濕、潛熱大，一般不過(guò)冷、不析出、性能穩(wěn)定，價(jià)格低廉； n缺點(diǎn)：導(dǎo)熱系數(shù)小，通常采用添加金屬粉末、石墨粉的方法強(qiáng)化導(dǎo)熱。固-液型相變材料，液態(tài)石蠟容易滲出纖維而失去功能。 加工方法n1.浸漬法 n早期相變纖維制作一般通過(guò)兩個(gè)步驟：先制成中空纖維，然后將其浸漬于PCM溶液中，使纖維中空部分充滿(mǎn)PCM，經(jīng)干燥再利用特殊技術(shù)將纖維兩端封閉。n例：Vigo等人將中空纖維浸漬于低分子量PEG溶液中，使PEG進(jìn)入纖維內(nèi)部，得到了相變溫度在-4060的纖維。但由于低分子量的PEG溶于水，洗滌時(shí)易從纖維中析出。他們又將分子量為5008000的聚乙二醇

5、和二羥甲基二羥基乙二脲(DMDHEU)等交聯(lián)劑及催化劑一起加入傳統(tǒng)的后整理工藝中，使PEG與纖維發(fā)生交聯(lián)而不溶于水，使纖維的蓄熱性更持久。 n2. 復(fù)合紡絲法 n將聚合物和相變材料熔體或溶液按一定比例采用復(fù)合紡絲技術(shù)紡制成皮芯型相變纖維。n例1：張興祥以PP和分子量為1000-20000的PEG及增稠劑為主要原料，采用熔融復(fù)合紡絲的方法研制出皮芯復(fù)合相變纖維，該纖維加工成490g/m2非織造布，在35.5左右其內(nèi)部溫度較純PP非織造布低3.3，在26.9左右內(nèi)部溫度較純PP非織造布高6.1。 n例2: 20世紀(jì)90年代初，日本公司采用紡絲法直接將石蠟等低溫相變物質(zhì)紡制在纖維內(nèi)部，并在纖維表面進(jìn)

6、行環(huán)氧樹(shù)脂處理，防止石蠟從纖維中析出。該纖維在升降溫過(guò)程中，石蠟熔融吸熱結(jié)晶放熱，使纖維的熱效應(yīng)明顯不同于普通纖維。 n3. 微膠囊法 n微膠囊法是目前加工相變纖維最先進(jìn)的方法之一。 n將相變材料包封在一載體系統(tǒng)中，對(duì)織物進(jìn)行涂層或?qū)⑽⒛z囊混入絲液中進(jìn)行紡絲。 n微膠囊技術(shù)用于相變纖維是從1985年開(kāi)始的，解決了PCM的泄漏問(wèn)題。構(gòu)成微膠囊的壁材一般為天然高分子材料或有機(jī)合成材料，殼壁厚小于1 m ，是不滲水的。將PCM作為芯材包裹在殼壁里 。膠囊的直徑從1 m到幾百微米不等，微膠囊可以通過(guò)噴射烘干、離心流動(dòng)床、涂層或界面縮聚反應(yīng)來(lái)制備。 n優(yōu)點(diǎn)：在微膠囊的包覆下，PCM與外界環(huán)境隔絕，保證了其在加工溫度下的穩(wěn)定性，便于在基質(zhì)中分散，調(diào)溫性能顯著，穿著、洗滌、熨燙等過(guò)程中不會(huì)外逸。 耐高溫相變材料微膠囊及熔紡高儲(chǔ)熱量?jī)?chǔ)熱調(diào)溫纖維（創(chuàng)新技術(shù) 天津工業(yè)大學(xué)）采用共聚物囊壁、有機(jī)硅囊壁，以及在囊芯中添加體積分?jǐn)?shù)為550的易揮發(fā)性物質(zhì)，并在一定的溫度下進(jìn)行熱處理以提高微膠囊的耐熱穩(wěn)定性，將MicroPCMs的耐熱溫度從160提高至289 ；成功地