相變纖維與偽相變纖維

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1、相變纖維與偽相變纖維0引言???相變纖維可以在不同的溫度下，激發(fā)啟動吸熱或放熱，通常又稱為自適應相變纖維。所謂自適應（self-adapted）是指對環(huán)境溫度的自調整性。當溫度高于某一閾值時，材料相變而吸熱，使溫度不再升高；溫度低于某一閾值時，纖維相變而放熱，使溫度不再降低。因此，這類纖維材料可主動地、智能地控制周圍的溫度，故又稱為智能纖維。這種纖維大都具有雙向溫度調節(jié)和適應性，可以在溫度振蕩環(huán)境中反復循環(huán)使用。???顯然這種主動性、自適應性和反復循環(huán)作用是區(qū)別于傳統(tǒng)保暖纖維和目前一些“調溫纖維”的。傳統(tǒng)的保暖纖維材料靠對熱流的反射和隔絕來達到保溫目的，以紡織品的厚度、靜止空

2、氣和反射材料為主要著眼點，如蓬松絮片、中空纖維和高彈性卷曲纖維的多靜止空氣層的隔絕；鋁膜或金屬膜的反射作用隔絕；陶瓷粉末等的反射、吸收轉換作用的隔絕和生熱等。但這些機制對過冷環(huán)境和自感覺熱狀態(tài)顯然無能為力。相變纖維也不同于舒適導濕和涼爽纖維，前者通過快速吸、導濕和水汽蒸發(fā)來散熱；而后者以纖維或織物表層為導濕快干的材料，如皮芯復合、超細、表面多溝槽纖維等。???顯然，上述兩類保溫或調溫的纖維對濕、冷和過熱環(huán)境不能適應。這些纖維材料明顯地存在著被動性、隔離式與無法自調控制的特征。雖然在商業(yè)宣傳中被稱為“調溫纖維”或“空調纖維”，但本質上仍為普通纖維或差別化纖維，并非智能纖維或相變

3、纖維。由于這類保暖和涼爽纖維在熱調整作用上都是被動防護，能量和效果有限，所以稱為被動保溫或“偽相變”纖維。???實際中，相變纖維的吸、放熱量有限，時間亦較短，故若將相變纖維與傳統(tǒng)保溫、散熱方式相結合，則更能有效地體現(xiàn)其快速穩(wěn)定的自調控制性。目前相變纖維及其與傳統(tǒng)紡織品組合的材料已在運動服、職業(yè)服、室內裝飾、鞋襪、醫(yī)療用品等方面得到應用。???1偽相變纖維的種類及保溫原理???以下所說的偽相變纖維，其實是指具有溫度調節(jié)作用，但方向是單一的而不是雙向的。這些纖維所具有的溫度調節(jié)功能都是單一的，或升高或降低，如果合理使用可以得到良好的效果。但這些纖維也存在明顯的缺點，即由于只具有單

4、向溫度調節(jié)作用，所以當環(huán)境溫度變化方向與其溫度調節(jié)方向相反時往往不能很好地發(fā)揮其效能，甚至效果正是人們所不希望的。???2相變纖維???研究表明，當人體處于熱平衡時，感覺舒適的皮膚平均溫度在33.4℃左右，身體任何部位的皮膚溫度與皮膚平均溫度的差在1.5～3.0℃范圍內，人體感覺不冷不熱，若溫度差超過±4.5℃范圍，人體將有冷暖感。因此，如果能夠根據(jù)人體皮膚的這一特點研制在環(huán)境溫度較高時具有吸熱功能、在環(huán)境溫度較低時具有放熱功能的纖維，將從根本上改變原有纖維的功能，大大改善傳統(tǒng)服裝的舒適性和環(huán)境溫度適應性。根據(jù)有關報道，目前相變纖維的制法主要有如下幾種。???2.1涂層法??

5、?美國農(nóng)業(yè)部南方實驗室的Vigo等人將分子量為500～8000的聚乙二醇和二羥甲基二羥基乙二脲（DM-DHEU）等交聯(lián)劑及催化劑一起混合后制成均勻水溶液，將棉、滌棉和羊毛織物等在水溶液中浸漬、軋榨、烘干和皂洗后得到增重50%左右的織物，該類織物在0～50℃溫度范圍比未處理的織物具有明顯的吸放熱效果。Harlan等人將該類織物用于滑雪衫，并且在滑雪和類似滑雪的條件下進行了試穿試驗，用以測定該類服裝的溫適功能和保護功能。其中82%的測試者對服裝具有良好的防風效果和保暖效果表示滿意。???2.2微膠囊混合法???美國Triangle公司在90年代初，合成出了直徑15～40mm具有吸

6、放熱功能的微膠囊，并通過微膠囊整理在織物表面得到了具有溫度調節(jié)功能的紡織品。美國OUTLAST公司于1997年將Triangle公司的微膠囊整理織物技術實現(xiàn)了商業(yè)化。由此制成的服裝能夠使身體損失的熱量降到最低，從而使人的身體處于一種舒適的狀態(tài)中。1993年Triangle公司申請了將石蠟類碳氫化合物封入直徑1～10mm的微膠囊中，然后與聚合物溶液一起紡絲，得到具有可逆蓄熱特點纖維的專利。???2.3中空纖維填充法???1971年Hansen.R.H申請的美國專利將二氧化碳之類的氣體先溶解到各種溶劑中，然后充填到纖維的中空部分，在織造前，利用特殊方法將中空部分密封，從而利用纖維

7、中空部分的氣液（固）相轉變來達到保溫。1981年，Vigo等人將帶有結晶水的無機鹽充填到中空纖維的中空部分，利用相變鹽在室溫下發(fā)生熔融和結晶而產(chǎn)生可逆貯熱和釋熱性能，從而達到調溫效果。后來，Vigo等人還將聚乙二醇封入中空纖維內部。???2.4復合紡絲法???20世紀90年代初，日本公司采用紡絲法直接將低溫相變物質如石蠟紡制在纖維內部，并在纖維表面進行環(huán)氧樹脂處理，防止石蠟從纖維中析出。該纖維在升降溫過程中，石蠟熔融吸熱、結晶放熱，使纖維的熱效應明顯不同于普通纖維。???3主要問題與可能的發(fā)展???3.