智能調(diào)溫紡織品的種類及應(yīng)用

1、-. z.第3期第24頁*紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)2009年9月doi：103969jissn16742346200903007智能調(diào)溫紡織品的種類及應(yīng)用趙寶艷王碹吳超摘要：文章對(duì)智能調(diào)溫紡織品的概念和調(diào)溫原理進(jìn)展了闡述，著重介紹了智能調(diào)溫紡織品的種類，及其在服裝、床上用品，醫(yī)療衛(wèi)生用品等領(lǐng)域中的應(yīng)用，并對(duì)智能調(diào)溫紡織品的未來開展作了展望。關(guān)鍵詞：智能；調(diào)溫；紡織品；相變材料；應(yīng)用中圖：TSl013文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16742346(2009)030024041概述智能調(diào)溫紡織品是指對(duì)溫度或溫度變化有響應(yīng)的智能紡織品，它超越了傳統(tǒng)紡織品的單一保溫功能，是一種具有雙向溫度調(diào)節(jié)作用的、以改善

2、舒適性為主要目的的新型材料。它是將相變蓄熱技術(shù)與纖維和紡織品制造技術(shù)相結(jié)合開發(fā)出的一種高技術(shù)產(chǎn)品，具有自動(dòng)吸收、儲(chǔ)存、分配和放出熱量的功能，有智能調(diào)溫的效果，能夠防止頭、身體、手和足部位的劇烈溫度變化，創(chuàng)造舒適的溫度環(huán)境。其調(diào)溫原理是利用含有的相變物質(zhì)隨外界環(huán)境溫度的變化發(fā)生液固可逆變化，即環(huán)境溫度升高時(shí)吸收儲(chǔ)存熱量，自身由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)；當(dāng)溫度降低時(shí)，放出儲(chǔ)存的熱量，相變物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，從而實(shí)現(xiàn)紡織品的溫度自調(diào)節(jié)，創(chuàng)造舒適的溫度環(huán)境。2智能調(diào)溫紡織品的種類20世紀(jì)80年代中期，各國(guó)研究人員先后采用多種工藝路線研制開發(fā)智能調(diào)溫紡織品，我國(guó)自20世紀(jì)90年代初開場(chǎng)這方面的研究工作，現(xiàn)已取得很大

3、成績(jī)。目前常用的制備方法主要有以下幾種(本文通過制備方法的區(qū)分分別介紹智能調(diào)溫紡織品)。21后整理法制備的智能調(diào)溫紡織品織物后整理法是通過整理或涂層的方式，將相變材料施加在織物上，從而獲得調(diào)溫紡織品的方法。整理法采用浸一軋一烘一皂洗工藝得到相變材料的織物，浸漬液中含相變材料或相變材料微膠囊(MicroPCM)、交聯(lián)劑、催化劑等。涂層法通過涂層加工手段，利用膠粘劑將相變材料機(jī)械地粘接在紡織品上。由于織物整理的方法是將相變高聚物附著在纖維外表，故對(duì)織物手感以及使用中的穩(wěn)定性都存在問題，而且相變材料進(jìn)展交聯(lián)后調(diào)溫性能可能發(fā)生改變。據(jù)中國(guó)紡織報(bào)報(bào)道，日本小松精練公司近年推出了具有保持衣服內(nèi)舒適溫度功能

4、的纖維材料Air-Techno。它主要利用聚酯纖維等合成纖維，鍍上具有調(diào)節(jié)溫度功能的特殊蛋白微粒子(10毫微米)超薄膜。當(dāng)收稿日期：2009一03一13作者簡(jiǎn)介：趙寶艷，女，*紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院，*市先進(jìn)紡織技術(shù)Lj服裝CAD重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，碩士(*315211)王碹，女，*紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院，副教授，碩士(*315211)-. z.萬方數(shù)據(jù)-. z.2009年9月*紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)第3期第25頁衣服外溫度上升時(shí)，特殊微粒子即隨溫度狀況吸熱，抑制衣服內(nèi)溫度上升。相反，當(dāng)外部溫度下降時(shí)，這種纖維釋放出儲(chǔ)存的熱量，防止衣服內(nèi)部溫度下降。*工業(yè)大學(xué)馬曉光等將正硅酸乙酯、無水乙醇和蒸餾水常溫水

5、解聚合成二氧化硅網(wǎng)狀構(gòu)造凝膠，然后參加醇類相變材料而制成復(fù)合相變材料，最后將復(fù)合相變材料與粘合劑混合后涂布在紡織面料的表面制成智能調(diào)溫紡織品。王春瑩等人通過微膠囊涂層法制得了儲(chǔ)熱量達(dá)155Jg的調(diào)溫織物，研究說明整理后的植物蓄熱效果較為明顯，與服用相關(guān)的性能可根本保持。22中空纖維填充法制備的智能調(diào)溫紡織品中空纖維填充法是在織造前，利用特殊方法將中空局部密封，將MicroPCM充填到中空纖維的中空局部，利用相變材料而產(chǎn)生可逆蓄熱和防熱性能，然后用樹脂將纖維進(jìn)展包覆，防止相變膠囊外泄從而到達(dá)持久調(diào)溫效果。采用中空纖維填充法生產(chǎn)智能調(diào)溫紡織品所用相變材料有無機(jī)水合鹽、聚乙二醇、塑晶物質(zhì)等。在20世

6、紀(jì)80年代初，Vigo等將無機(jī)水合鹽填加在中空纖維內(nèi)部，得到了相變調(diào)溫纖維，但這種纖維調(diào)溫效果的耐久性差，使用一段時(shí)間后其調(diào)溫功能會(huì)降低。此后，Vigo等將聚乙二醇填充在中空纖維中，得到了調(diào)溫效果可耐150次以上升溫和降溫循環(huán)的纖維。另外，HansenRH等將二氧化碳等氣體溶解在溶劑中，然后填充到纖維的中空局部，并在織造前將中空局部封閉。當(dāng)溫度降低時(shí)，調(diào)溫纖維中空局部的液體固化，氣體在其中的溶解度降低，從而使纖維的有效體積增大，織物的絕熱性能提高；反之，溫度升高時(shí)絕熱性能降低。由于使用過程中易造成氣體逸出，因此其調(diào)溫效果耐久性有待改良。23紡絲法制備的智能調(diào)溫紡織品紡絲法是將Micro-PCM

7、直接分散在紡絲熔體或溶液內(nèi)進(jìn)展紡絲，或?qū)⒑蠱icroPCM的紡絲組分作為島或芯組分-聚酯、丙綸等作為皮組分制備耐久效果更好的相變纖維，現(xiàn)階段主要應(yīng)用的為溶液紡絲和熔融紡絲技術(shù)。最早應(yīng)用的為溶液紡絲技術(shù)紡造相變腈綸纖維，目前研究的熱點(diǎn)為采用熔融紡絲工藝。相變材料微膠囊作為一種復(fù)合材料，它具有解決固液相變材料相變時(shí)體積變化以及泄漏問題；提供大的傳熱面積改善傳熱；防止相變材料的性質(zhì)改變等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于制備智能調(diào)溫紡織品至關(guān)重要。20世紀(jì)80年代，Traigle Research&DevelopmentCorporation公司的Colvin和Brandt申請(qǐng)了微膠囊相變材料技術(shù)的專利。1997年，美國(guó)

8、Outlast公司獲得了Triangle公司的專利使用權(quán)，將相變材料或塑晶包覆在微膠囊，制成用于紡絲加工的相變材料微膠囊，微膠囊的直徑在lmm-10mm之間。這種纖維中相變微膠囊的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8左右。石海峰等人采用熔紡工藝制出了MEPCM質(zhì)量含量在12以上的蓄熱調(diào)溫纖維。聚乙二醇(PEG)是有機(jī)高分子類材料，具有較高的結(jié)晶度，相變潛熱大，其相變溫度恰好在人們感覺最舒適的*圍內(nèi)，是目前研究和應(yīng)用最多相變材料。馬曉光等人將PEG以交聯(lián)方式添加到織物上制備了冬暖夏涼的智能調(diào)溫紡織品。另外，用PEG鏈段嵌入聚氨酯涂層具有良好的擋風(fēng)和保暖性，用它制成的織物稱為空調(diào)織物，如美國(guó)Polytech公司的Unea

9、tech產(chǎn)品。石蠟烴是不同鏈長(zhǎng)的直鏈烷烴的混合物，是常用的相變材料。*工業(yè)大學(xué)*興祥等以石蠟、聚醚、脂肪族聚酯、芳香族聚酯醚、脂肪族聚酯醚或它們的混合物為芯或島組分，采用熔融復(fù)合紡絲方法，制備出具有調(diào)溫功能的復(fù)合纖維，其中芯組分與皮組分(或島組分與海組分)的質(zhì)量比為(46)：(64)。最近，他們將相變材料微膠囊引入丙烯腈及其單體中，經(jīng)測(cè)試，升溫過程中，其制備的調(diào)溫纖維在37C左右發(fā)生明甚的吸熱行為；降溫過程中，在25左右有明顯的放熱行為，熱效應(yīng)到達(dá)451Jg。苗曉光等人采用相變蠟和負(fù)離子發(fā)射材料，并與以酪蛋白質(zhì)改性的(聚)丙烯腈噴絲液共混，通過濕法紡絲工藝制造出同時(shí)具有智能調(diào)溫和負(fù)離子發(fā)射功能

10、的牛奶蛋白纖維，其相變焓高達(dá)16J儋。在其課題組進(jìn)一步深入研究下，智能調(diào)溫型牛奶蛋白纖維的性能技術(shù)又有了重大突破，使得該產(chǎn)品更易應(yīng)用于實(shí)際當(dāng)中，特別是使得與高級(jí)羊毛、駝絨混紡制作具有明顯舒適性智能調(diào)溫特征的高級(jí)面料成為現(xiàn)實(shí)。24泡沫法制備的智能調(diào)溫紡織品使用水吹法得到的泡沫材料很柔軟，其中蓄熱調(diào)溫微膠囊均勻分布，增重約35-48，但撕破強(qiáng)-. z.萬方數(shù)據(jù)-. z.第3期第26頁趙宋艷，等：智能調(diào)溫紡織品的種類及應(yīng)用2009年9月力很低，通常適合做服裝襯里。Outlast曾授權(quán)Lendell制造公司生產(chǎn)這種軟泡沫材料，美國(guó)Ffisby公司將蓄熱調(diào)溫微膠囊嵌入輕型的泡沫材料中，已用于頭盔、手套和

11、靴子。3智能調(diào)溫紡織品的應(yīng)用31服裝穿著智能調(diào)溫紡織品的人體與外界環(huán)境之問的熱量流動(dòng)減少或者被中斷，從而在人體與外界環(huán)境之間建立一種相對(duì)的動(dòng)態(tài)熱平衡，對(duì)人體起到積極的溫度調(diào)節(jié)作用。不僅能令您在嚴(yán)冬感到溫暖如春，在酷暑也能感到絲絲涼意。據(jù)報(bào)道，英國(guó)瑪莎推出了溫度可調(diào)服裝。英國(guó)瑪莎(MarksSpencer)公司為改良男士服裝舒適性，在其新的溫度可調(diào)節(jié)系列內(nèi)衣中應(yīng)用了Outlast公司PCM(相變)技術(shù)；日本鐘紡公司開發(fā)出能夠使服裝內(nèi)溫度保持在舒適*圍的聚酰胺纖維Thermo Support，該纖維是一種芯層為溫度可調(diào)節(jié)聚合物、皮層為尼龍6的皮芯型復(fù)合纖維；Mid6技術(shù)公司開發(fā)了一種新型的智能潛水

12、服SmartSkin，其外層是閉孔氯丁橡膠泡沫材料，中間夾層是溫敏性水凝膠與開孔的聚氨酯泡沫材料的復(fù)合物；*福田實(shí)業(yè)集團(tuán)與美國(guó)杜邦公司合作，采用Outlast相變材料微膠囊技術(shù)，生產(chǎn)出具有溫度調(diào)節(jié)功能的針織面料，制成的Fountian牌溫度響應(yīng)型智能服裝，已開場(chǎng)投放國(guó)內(nèi)外高檔服裝專賣店；*求興科技*與*大學(xué)、*理工大學(xué)合作研發(fā)出多種新型智能調(diào)溫纖維(紗線)，有棉、腈綸、錦綸、滌綸等品種。32床上用品床墊、褥子、棉被、枕頭和毛毯等床上用品采用智能調(diào)溫纖維，可將床上的溫度和濕度保持在理想的*圍內(nèi)，能讓使用者保持良好的睡眠狀態(tài)。如*新佳家紡*2007年9月研制出了自動(dòng)調(diào)溫被芯，產(chǎn)品名為天芙棉，已申請(qǐng)

13、國(guó)家創(chuàng)造專利。它主要用物理方法改變棉纖維的空間構(gòu)造，使彈性、強(qiáng)度、收縮性等性能得到改善。在常溫下天芙棉處于休眠狀態(tài)，人體體溫傳過去后，天芙棉體積開場(chǎng)膨脹，纖維間的體積增大，透氣性增強(qiáng)，排出多余的濕氣和熱量，到達(dá)調(diào)溫的效果。33醫(yī)療衛(wèi)生用品智能調(diào)溫紡織品被應(yīng)用于諸如手術(shù)服、病人床上物品時(shí)，不僅可以改善醫(yī)生或患者的穿著舒適度，而且對(duì)病人的心里起到良好的安撫作用。34保護(hù)性裝置智能調(diào)溫紡織品應(yīng)用于頭盔、膝蓋護(hù)墊、肘部襯墊等防護(hù)性裝備中，可以適當(dāng)?shù)乜刂七@些部位汗液的產(chǎn)生與排放。以減少濕熱的產(chǎn)生，從而為人體的這些部位提供適當(dāng)?shù)睦鋮s度。如Bio Skin系列產(chǎn)品都是以SmartSkin膜材料作為中間層，成

14、功開發(fā)了護(hù)腕、護(hù)肘、護(hù)膝和足墊等運(yùn)動(dòng)保護(hù)產(chǎn)品。35汽車裝飾物在汽車內(nèi)部采用智能調(diào)溫紡織品作為內(nèi)襯，同樣可以為乘客提供溫度調(diào)節(jié)效果，來保持車內(nèi)溫度的相對(duì)恒定。如*有一家企業(yè)開發(fā)生產(chǎn)了一種能給汽車降熱保溫的防塵罩。此防塵罩非一般的防塵罩，它是采用相變材料微膠囊技術(shù)工藝生產(chǎn)出來的。在纖維中藏有微粒膠囊，當(dāng)外界環(huán)境溫度升高時(shí)，藏在纖維中的相變材料吸收熱量，從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，降低了覆蓋物外表溫度。相反，當(dāng)外界環(huán)境溫度降低時(shí)，相變材料放出熱量，從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，以保持周圍正常的微氣候環(huán)境。4展望紡織品相變調(diào)溫功能整理被美國(guó)Newsday選為改變2l世紀(jì)人類生活的2l項(xiàng)革新之一。智能調(diào)溫紡織品的開發(fā)不僅代表了紡

15、織工業(yè)的科技進(jìn)步，也給人們的生活帶來了便利。但目前我國(guó)在這方面仍停留在實(shí)驗(yàn)研究階段，還沒有形成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)局面，自主創(chuàng)新不多，主要是跟蹤研究。調(diào)溫紡織品還有待進(jìn)一步解決提高調(diào)溫效果，降低本錢兩個(gè)問題，以更利于市場(chǎng)承受，因此研究和開發(fā)相變調(diào)溫紡織品是非常有意義的課題。通過對(duì)已有文獻(xiàn)的分析總結(jié)，可以預(yù)測(cè)未來的智能調(diào)溫紡織品會(huì)向著以下幾個(gè)方向開展：1)提高相變材料的性能。研制調(diào)溫性能更加優(yōu)良的相變材料，使得相變溫度接近人的體溫，提高相-. z.萬方數(shù)據(jù)-. z.2009年9月浙汀紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)第3期第27頁變材料用量的上限。2)優(yōu)化相變材料微膠囊的制備方法。改變微粒形態(tài)、微粒大小，降卑微膠囊

16、壁厚，攻克殼材料的制備技術(shù)，開發(fā)儲(chǔ)能性高的新型芯材料，進(jìn)一步優(yōu)化微膠囊的調(diào)溫效果。3)優(yōu)化調(diào)溫紡織品的制備工藝，降低本錢，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程無污染、節(jié)約能源。4)生態(tài)安康化，使產(chǎn)品綠色環(huán)保，對(duì)身體沒有危害。5)美觀。產(chǎn)品不僅調(diào)溫效果好，而且要符合美學(xué)和時(shí)尚的要求。6)多功能化。產(chǎn)品不僅具有良好的調(diào)溫效果，還有生理監(jiān)測(cè)、全球定位和音樂播放等功能。參考文獻(xiàn)【IlKGhali，NGhad darE*perimental and numerical investigation ofthe effect ofphase change materialson clothing during periodic v

17、entilationJ】Te*tile ResJ,2004(3)：205214f2】*書芳，顧振亞溫敏性水凝膠存鍔能紡織品開發(fā)巾的應(yīng)用【J】紡織學(xué)報(bào)，2007(11)：140-143，【3】竇明池智能紡織品的研究進(jìn)展J】*紡織，2006(3)：11-17【4】竇明池，陳人豪智能紡織品的研究現(xiàn)狀與展望【J】新紡織，2005(7)：913【5】萬震，王煒，杜國(guó)君新型保溫調(diào)溫紡織品的研究進(jìn)展【J】合成纖維，2003(5)：35386】馬曉光，李俊升，李樺，等種智能調(diào)溫紡織品及其制備方法：中國(guó)，74932P】2007IO057】李樺，馬曉光，*曉林，等相變材料的復(fù)合及其調(diào)溫紡織品J】紡織學(xué)報(bào)，2007

18、(1)：6872【8】王春瑩，*興祥調(diào)溫微膠囊的研制【J】印染，2002(6)：1317【9】顧振啞，陳莉智能紡織品設(shè)計(jì)與應(yīng)用M】一E京：化學(xué)工業(yè)，2006【10陶肖明，*興祥智能纖維的現(xiàn)狀與未來J】棉紡織技術(shù)，2002(3)：1 116f1 1】黃鶴，于偉東，嚴(yán)灝景。自適應(yīng)紡織品的類別及其制品【J】。紡織學(xué)報(bào)，2007(12)：135140。【12石海峰光熱轉(zhuǎn)換蓄熱調(diào)溫纖維的研制D】*：*工業(yè)大學(xué)，200113馬曉光聚乙二醇在功能紡織品上的應(yīng)用【J】產(chǎn)業(yè)用紡織品，2003(4)：2629【14馬曉光聚乙二醇蓄熱調(diào)溫性能及其在功能紡織品上的應(yīng)用【J】功能高分子學(xué)報(bào)，2003(3)：367377

19、15】周曉東，朱平，*建波，等智能紡織品的特性與應(yīng)用【J】印染助劑，2006(12)：4816】苗曉光智能調(diào)溫負(fù)離子牛奶蛋白纖維的試制研究【J】毛紡科技，2005。(7)：912The Variety ofIntelligentTemperatureRegulationTe*tiles and theApplicationsZHAOBao-yanWANG *uan、VUChaoAbs仃act：This paper discusses theconceptandtemperatureregulation principleofintelligenttemperatureregulation te

20、*tiles andmainlyintroduces thevarietyofintelligenttemperature regulation te*tiles and theapplicationin fields such as garments，bedding，medicaland healthcareproductsItalso discusses the futureofintelligenttemperature regulation te*tilesKey words：intelligent；temperatureregulation；te*tiles；phase change

21、material；application(責(zé)任編輯陳超拔)-. z.萬方數(shù)據(jù)-. z.智能調(diào)溫紡織品的種類及應(yīng)用 趙寶艷，王瑄，吳超，ZHAO Bao-yan，WANG *uan，WU Chao作者單位：*紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院,*,315211刊名：*紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)英文刊名：JOURNAL OF ZHEJIANG TE*TILE & FASHION COLLEGE年，卷(期)：2009，8(3)被引用次數(shù)：0次1.K Ghali.N Ghad dar E*perimental and numerical investigation of the effect of phase cha

22、ngematerials on clothing during periodic ventilation2004(03)2.*書芳.顧振亞 溫敏性水凝膠在智能紡織品開發(fā)中的應(yīng)用期刊論文-紡織學(xué)報(bào)2007(11) 3.竇明池 智能紡織品的研究進(jìn)展期刊論文-*紡織2006(03)4.竇明池.陳人豪 智能紡織品的研究現(xiàn)狀與展望 2005(07)5.萬震.王煒.杜國(guó)君 新型保溫調(diào)溫紡織品的研究進(jìn)展期刊論文-合成纖維2003(05) 6.馬曉光.李俊升.李樺 一種智能調(diào)溫紡織品及其制備方法 2007 7.李樺.馬曉光.*曉林 相變材料的復(fù)合及其調(diào)溫紡織品期刊論文-紡織學(xué)報(bào)2007(01) 8.王春瑩.*

23、興祥 調(diào)溫微膠囊的研制期刊論文-印染2002(06)9.顧振亞.陳莉 智能紡織品設(shè)計(jì)與應(yīng)用 2006 10.陶肖明.*興祥 智能纖維的現(xiàn)狀與未來期刊論文-棉紡織技術(shù)2002(03)11.黃鶴.于偉東.嚴(yán)灝景 自適應(yīng)紡織品的類別及其制品期刊論文-紡織學(xué)報(bào)2007(12) 12.石海峰 光熱轉(zhuǎn)換蓄熱調(diào)溫纖維的研制 2001 13.馬曉光 聚乙二醇在功能紡織品上的應(yīng)用期刊論文-產(chǎn)業(yè)用紡織品2003(04)14.馬曉光 聚乙二醇莆熱調(diào)溫性能及其在功能紡織品上的應(yīng)用期刊論文-功能高分子學(xué)報(bào)2003(03) 15.周曉東.朱平.*建波 智能紡織品的特性與應(yīng)用期刊論文-印染助劑2006(12)16.苗曉光

24、智能調(diào)溫負(fù)離子牛奶蛋白纖維的試制研究期刊論文-毛紡科技2005(07)1.會(huì)議論文 苗曉光 智能調(diào)溫負(fù)離子牛奶蛋白纖維的試制研究 2005通過采用適宜的相變材料和負(fù)離子發(fā)射材料,并與以酪蛋白質(zhì)改性的濕法紡(聚)丙烯腈噴絲液共混,通過濕法紡絲工藝加工,可以制造出同時(shí)具有智能調(diào)溫和負(fù)離子發(fā)射功能的牛奶蛋白纖維.特別是通過采用一種含有異氰酸酯共混物的以C相變蠟為主要成分的相變材料與酪蛋白質(zhì)改性(聚)丙烯腈噴絲液材料共混,再加上適量的負(fù)離子發(fā)射材料,可以靠濕法紡絲工藝生產(chǎn)出相變焓更高的智能調(diào)溫負(fù)離子牛奶蛋白纖維.2.學(xué)位論文 勵(lì)雯波 智能調(diào)溫型聚氨酯防水透濕涂層劑的研制 2005國(guó)內(nèi)，聚氨酯涂層制劑由于受進(jìn)口原料價(jià)格所限，無論理論還是應(yīng)用研究都非常滯后，且產(chǎn)量很小，品種單一，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)這種高品質(zhì)聚氨酯涂層制劑日益增