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1、新型纤维 何丽云,新型纤维,相变调温材料吸湿排汗纤维,相变材料,定义：相变材料(Phase Change Material，PCM)是一类在外界环境温度变化情况下，依靠自身可逆相变，以潜热的形式从环境周围吸收或释放热量的一种新型的环保型材料。作用机理：当环境温度升高时，能够从周围吸收热量；当温度降低时，能释放热量。这类纤维材料可主动地、智能地控制周围的温度，故又称为智能纤维。,相变纤维,历史发展：最早是美国国家宇航局为了保护太空仪器不受温度剧烈变化的影响，开发出系列相变控温材料。而其下属的Triangle公司实现了相变物质与纤维的复会。目前，美国Outlast技术公词豹Outlast调温纤维及
2、制晶在20世纪90年代已经商品化。应用：现已在运动服、职业服、室内装饰、鞋袜、医疗用品等方面应用。类型：是温度的变化。根据相变方式的不同，相变材料一般可分为4类：固固相变材料、固液相变材料、固气相变材料及液气相变材料。根据相变材料的组成又可分为有机、 无机相变材料两类；按其相变温度，可分为高温、中温和低温相变材料3类。,相变纤维的制法,浸渍法 （中空纤维填充法） 复合纺丝法 微胶囊法 共聚法,浸渍法,浸渍法 先制成中空纤维，然后将其浸渍于PCM(如无机盐)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。Vigo等人自20世纪80年代中期开始研究将中空纤维浸渍于低分子量PE
3、G或塑料材料的溶液或液体中，使PEG或塑晶进入纤维内部，得到了在-4060温度范围内具有相变特性的纤维。但进一步研究发现，低分子量的PEG溶于水，而塑晶材料在反复升降温后，会失去结晶水而从纤维中析出，因此这种方法不具有实用价值。,文献相变纤维的性能和表征,作者：王玮玲，导师：于伟东，硕士学位论文，发表于2004年 实验材料：细度为8旦，中空度为25的涤纶中空纤维，不同浓度的PEG水溶液 实验仪器：电子天平，抽滤瓶，恒温水浴锅，2xz一05型旋片式真空泵(抽速率o5升秒，转速1400转分)等。 实验过程：按实验要求选取不同纤维长度的试样，以备填充使用。配制相变材料的水溶液，质量百分比浓度分别为1
4、 0、30、50、80。将平行排列纤维的一端浸入溶液中，另一端整齐地插入一开口的橡胶管中，并密封纤维与橡胶管的接口；橡胶管的另一端与中空泵相连。当对溶液加热时，将盛装溶液的玻璃器皿置于恒温水浴锅中，调节水温至实验指定值。启动中空泵，持续30mi n，或观察到纤维的上端有液体出现即可停机。将经过填充的纤维束在一1 5冷冻1 h，然后在室温下真空干燥器中干燥24h以除去中空纤维内部水分，从而使相变材料在中空纤维内部沉积下来实验结果：当填充溶液浓度为80，温度为65时，中空纤维长度为30mm，中空纤维填充率达到最高值706，填充效果最为理想。,复合纺丝法,复合纺丝法将聚合物和相变材料熔体或溶液按一定
5、比例采用复合纺丝技术直接纺制成相变纤维。但是由于相变材料的可纺性一般较差，同分的方法可以提高相变材料的可纺性。张兴祥等人以聚丙烯(PP)和分子量为1000-20000的聚乙二醇(PEG)及增稠剂为主要原料， 采用熔融复合纺丝的方法研制出了皮芯复合相变纤维，该纤维加工成490g/的非织造布， 在35.5左右时其内部温度较纯丙纶非织造布低3.3，在26.9左右其内部温度较纯丙纶非织造布高6.1。20世纪90年代初，日本公司采用纺丝法直接将低温相变物质（以石蜡为例）纺制在纤维内部，并在纤维表面进行环氧树脂处理，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
6、普通纤维。,低压聚乙烯和半精炼石蜡(熔点60-62) 制成的定形相变材料,纤维素基储能调温超细纤维的制备,微胶囊法,微胶囊法是目前加工相变纤维最先进的方法之一。微胶囊法是指通过将相变材料包封在一载体系统(直径为1.010.0m的微胶囊)中，对织物进行涂层或将微胶囊混入纺丝液中进行纺丝。该方法制成的相变纤维具有材料分散均匀，调温性能显著，穿着、洗涤、熨烫等过程中不会外逸等特点。1992年，Triangle公司将正二十一烷和正十八烷双组分相变材料包封于微胶囊中，制成相变材料微胶囊，用于宇航设备的降温处理。美国Outlast公司于1997年将Triangle公司的微胶囊整理织物技术实现了商业化。由这
7、些纤维或织物制成的服装能够使身体损失的热量降到最低，从而使人的身体处于一种舒适的状态中。,共聚法,定义：主要指一些高分子交联树脂：如交联聚烯烃类、交联聚缩醛类和一些接枝共聚物：如纤维素共聚物、聚酯类接枝共聚物、聚苯乙烯接枝共聚物、硅烷接枝共聚物等等。嵌段共聚与接枝共聚改性机理不同，分别得到的是主链型和侧链型的固态相变材料。,嵌段共聚法制备固固复合相变材料,嵌段共聚是将聚乙二醇分子链作为软段， 另一种化学结构不同的高分子作为硬段， 通过共缩聚反应合成以末端相连的链段所组成的大分子聚合物。 在嵌段共聚物中， 软链端和硬链段组成具有网络能力的序列结构，即使处于熔体状态，仍能在一定程度上保持原样，从而
8、使共聚物表现为良好的固固相变特征。东华大学的周光宇等以不同相对分子质量的聚乙二醇为原料，用酯交换法与聚对苯二甲酸乙材料的优点是 PEG嵌段长度可调， 具有智能相变功能。,接枝共聚法制备固固复合相变材料,例如：利用接枝共聚方法制备以 PEG 为工作物质，高分子为骨架材料的复合相变材料系列研究主要有： 聚乙二醇与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）15聚乙二醇与纤维素（CELL）、聚乙二醇与聚乙烯醇（PVA）、聚乙二醇与氯化聚丙烯等。姜勇等人把聚乙二醇的端羟基可以和二乙酸纤维素（CDA）上的侧羟基反应而接枝在CDA主链上，形成梳状或交联网状结构。通过改变 PEG 的含量和分子量，可以得到不同相变焓和不同
9、相变温度的一系列固固相变材料。,吸湿排汗纤维,定义：吸湿排汗纤维是指一些不亲水的纤维经过改性形成的同时具有吸水性和快干性的新型纤维。吸湿排汗机理：纤维的吸湿排汗性能取决于其化学组成和物理结构。吸湿排汗纤维使水分发生迁移的过程主要由两部分组成，其一是气态水分首先被纤维材料吸收，然后经由纤维表面放湿，这主要与纤维大分子的化学组成有关；其二是皮肤表面的液态水分由纤维内部的孔洞(毛细孔、微孔、沟槽)以及纤维之间的空隙所产生的毛细效应使水分在材料间表面的吸附、扩散和蒸发，这主要与纤维的物理结构形态有关。,毛细效应,1)化学改性：通过共聚、共混、复合纺丝等方法在大分子中引入亲水性基团，从而提高纤维的吸湿排
10、汗性能。聚合物中常引入的亲水性基团有羟基、羧基、酰胺基、氨基等，这些基团对水分子有相当强的亲和能力。(2)物理改性：通过制备微孔型、异型纤维，利用毛细管来实现吸湿排汗的功能。微孔型纤维可以由纺丝后碱溶法或独特的后拉伸技术来制备；近来，吸湿排汗纤维的研究主要集中在异型截面上，通过高科技将纤维截面改变为“+”字、“Y”字型等各种形状，以此来增加纤维间的空间，同样利用虹吸毛细管现象将汗水排出。,导湿干爽型涤纶长丝金纺集团开发的导湿干爽型涤纶长丝，通过改变纤维截面形状使单纤之间的空隙增大，由于表面积的增大及毛细管效应使其导湿性能大大提高，采用该纤维生产的织物导湿性能、水分扩散性能极佳，与棉等吸湿性好的
11、纤维搭配，采用合理的组织结构，效果更好，制成的服装穿着干爽、清凉、舒适，去湿四沟道聚酯纤维杜邦公司Coolmax用于生产织物的四沟道(Terra Channel)聚酯纤维具有优良的芯吸能力，将疏水性合成纤维制成高导湿纤维，将高度出汗皮肤上的汗液用芯吸导到织物表面蒸发冷却。实验证明，能保持皮肤干爽和舒适，且具有优良的保暖防寒作用。聚酯多孔中空截面纤维“WELLKEY”WELLKEY是聚酯中空纤维，并且从纤维表面看，有许多贯通到中空部分的细孔，液态水可以从纤维表面渗透到中空部分，这种纤维的结构以最大的吸水速度和含水率为目标，在纺丝过程中，共混了特殊的细孔形成剂后再将它溶解，从而形成了这种纤维结构。
12、该纤维具有优良的吸汗快干和干爽型的独特风格。,物理改性异性截面涤纶,复合纺丝法,高吸放湿性尼龙Quup日本东丽公司在尼龙6中混人特殊的高吸湿性聚合物而制得的均匀相溶的聚合物混合体。这种特殊的高吸湿性聚合物在高湿环境中具有很高的平衡吸湿率，而且纤维的吸湿率随着这种聚合物添加率的增加而提高，Quup既保持了尼龙原来的特性，又能使吸湿性提高2倍。HYGRA纤维日本尤尼契卡公司的“HYGRA”纤维是把吸湿聚合物作为芯的复合纤维，因而具有高吸湿性，纤维的表面是常规尼龙，湿润时有滑爽的感觉。无论是吸放湿能力、吸放湿速度，“HYGRA”纤维都比棉好，尤其是在吸收服装内的湿气和内衣外释放湿气方面，优于其他纤维
13、SophistaSophista纤维是利用复合纺丝的万法，将EVOH(乙烯一乙烯醇共聚物)和聚酯制成双组分皮芯型的复合纤维。纤维的表层为具有亲水性基团(OH基)的EVOH，芯层为聚酯纤维。该纤维是由日本可乐丽公司开发的,离子体表面改性利用等离子体技术对材料表面处理，如表面刻蚀使纤维表面粗糙化、等离子体聚合，使聚合物表面活化产生自由基并发生移植，从而使材料表面改性。通过改性，增加了涤纶等合成纤维及其纺织品的表面吸湿性，同时可作为防污及防静电整理，也可使吸湿性高的棉织物表面产生排水效果。“挥汗纤维”“挥汗纤维”表面涂有电离子体，并混人一些化学物质，具有吸水性强、放湿速度快的特点，因此，具有无闷热感
14、、不沾身、汗水挥发快的功能，可广泛用于内衣、工作服等产品中。该新型纤维是由日本大阪工业技术研究所等单位开发的。,等离子体技术,大豆纤维大豆蛋白纤维的吸湿透气性好，纤维光泽柔和，具有桑蚕丝的天然光泽和悬垂感，柔韧、蓬松、弹性好、比重轻、保暖性强，对人体具有独特的保健功能。大麻纤维由于大麻纤维是麻类纤维中最细软的纤维，没有苎麻和亚麻产品的刺痒感及粗硬感，且其散湿率大于吸湿率1倍多，能使人体汗液温度降低较快，特别在夏季穿着感到舒适。可用于保健席、床单、休闲服、衬衣、T恤、鞋帽等，在提高纱支后，应用前景更为广阔。,丙烯腈纤维Colax和SWIFY均为吸水、吸汗性聚丙烯腈纤维，Colax的截面为菊花状，具有天然麻那样的干爽触感。SWIFt纤维表面有许多沟槽，同样有柔和干爽的触感。由于采用了异型截面、空洞残留纺丝、表面亲和等组合技术，纤维表面有许多细泡槽和空洞，表面积增加，既有天然纤维优良的吸湿、扩散和蒸发性能，又使织物的风格变得更好。,谢谢,
