3月28日
双向温度调节纤维可根据外界环境温度的变化,自动进行温度调节,实现环境温度较高时降温、环境温度较低时升温的效果。利用双向温度调节纤维制成的服装能够保持人体表面温度基本恒定,提供舒适的穿着体验。这类纤维通过吸收或释放热量达到温度调节的目的,核心原理主要是相变材料(PCM)的相态转变。在固、液态转换过程中,PCM可吸收或释放热量,但由于其液态时易流动散失,故在相变调温纤维开发时多采用微胶囊技术,即用成膜材料把固体或液体包覆成具有核壳结构的微粒,确保相变功能的有效发挥。
美国Outlast技术公司采用微胶囊包裹热敏相变材料碳氢化蜡,研发出新一代Outlast纤维,广泛应用于家纺床品、服装、户外用品。青岛邦特生态纺织科技有限公司的Tempsense®相变调温纤维以微胶囊包覆相变材料技术为依托,通过潜热交换的方式吸收或释放热量,双向调节肌肤微环境温度,使人体处于舒适的温度范围,测试显示调温面料与普通面料的最大温差达4 ℃。德福伦化纤则采用蒙脱土插入法,将特殊相变材料嵌入纤维基体,纤维焓值可达80 J/g,经纺纱后纱线的焓值可达40 J/g,相较Outlast纤维来说,其焓值有较大提升,但该研究目前还处于试验阶段。
在前沿研究方面,四川大学采用聚乙烯醇(PVA)纺丝原液为分散介质,以常温相变材料RT27石蜡为芯材,正硅酸乙酯(TEOS)为聚合单体形成SiO2囊壳,通过原位聚合直接制备含有石蜡微胶囊的PVA纺丝原液,再经湿法纺丝得到石蜡/PVA调温纤维[1],其相变焓值为45.39 J/g,具有优良的储能及热稳定性。青岛科技大学利用具有高相变焓的聚乙二醇(PEG 4000)作为核层相变材料、PVA作为壳层支撑材料,通过同轴静电纺丝技术制备出不同核层纺丝液浓度、不同进液速度的核-壳相变纤维。实验结果显示,该相变纤维膜起始热分解温度较高,在经过500次热循环实验后,熔融焓约损失3.1%,仍能保持绝大部分相变能力,可以有效地调节微环境的温度[2]。中国科学院大连化学物理研究所则在柔性相变储能材料的研究基础上,进一步地通过调控化学交联过程并结合湿法纺丝工艺,制备出具有固—固相变特性的本征高柔性聚合物基相变纤维。该纤维展现出较高的能量存储密度和可调节的相变性能,且经历2000次冷热循环后,其相变焓值几乎未发生变化,性能十分稳定[3]。
参考文献
[1] 李佳佳,陆艺超,叶光斗,等.纺丝原液原位合成相变材料微胶囊制备石蜡/PVA储能纤维[J].复合材料学报,2012,29(3):79-84.
[2] 徐瑾,陈龙,王金玉,等.聚乙二醇@聚乙烯醇同轴相变纤维的储热特性[J].高分子材料科学与工程,2024,40(5):134-143.
[3] LIU H Q,ZHANG X Y,ZHANG S H,et al.Intrinsically flexible phase change fibers for intelligent thermal regulation[J].Angewandte Chemie International Edition,2024,63(40):e202408857.
(来源:纺织导报官微)
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