1智能调温纤维的调温机理
智能调温纤维又叫空调纤维,是将相变材料(简称PCM)技术与纤维制造技术相结合开发出的一类新型功能性产品,具有双向温度调节作用.[1]当外界环境温度升高时,纤维中包含的相变材料发生相变,从固态变为液态,吸收热量储存于纤维内部;当外界环境温度降低时,相变材料从液态变为固态,释放出储存的热量,保持体表温度,使人体处于一种舒适的状态.智能调温纤维的这种吸热和放热过程是自动的、可逆的、无限次的.[2]
智能调温纺织品的调温机理与传统保温衣物有明显不同:传统衣物主要是利用空气热传导率极小的特点,采用提高织物内部静止空气的方法来避免热量散失的,其绝热效果主要取决于织物的厚度和密度,且其保温效果受外界压缩和水分的影响;智能调温纺织品利用其内部的相变材料来调节热量而不是隔绝热,是一种对水分和外界压力影响不敏感的,能为人体提供舒适微气候环境的全新保温纤维.[3-4]B.PAUSE测试了普通纺织品的热阻值和含有相变材料纺织品的热阻值,结果如表1所示
从表1可以看出,含有相变材料纺织品的总热阻值超过厚度接近的普通纺织品,这说明智能调温纺织品比普通纺织品具有更好的调温保暖效果.[2]
2相变材料的选择
相变是指某些物质在一定温度下相态发生变化的现象.相变时所吸收或放出的能量称为相变热(也叫作相变潜热),物质温度变化时的吸放热量叫作显热,相对于显热来说,相变热要大得多.例如,水在相变过程中吸热量与温度之间的关系如图1所示.
相变材料选择是制备智能调温纤维及其纺织品的第一步.适用于纺织品的相变材料应具有的性质[5]:(1)相变潜热要高;(2)适合纺织服装使用的相变材料,要根据不同的气候及用途,选择与使用温度相一致的相变温度范围;(3)相变材料安全可靠,化学和物理性质稳定;(4)相变材料应具有适宜的热传导系数,灵敏性高,能较快地吸收和释放热量;(5)相转变过程完全可逆;(6)相变体积变化小;(7)经济可行.
相变材料分为无机相变材料、有机相变材料和复合相变材料.迄今为止,已开发和应用的单一型相变材料有500多种,还有通过复合技术开发和应用的具有独特相变特性的复合相变材料[6],但是能完全符合上述要求的材料很少.通常用于纺织品的相变材料有:(1)无机相变材料,如MgCl2·6H20、CaCl2·6H20、Na2SO4·10H20、Na2HPO4·12H2O等,相变温度小于35℃,相变热为100~300J/g;(2)有机相变材料,如有机酸酯类、多元醇类、高级烷烃类和有机酯类等,应用较多的相变材料直链烷烃的相变热可达200~300J/g、相变温度为l8~40℃.表2是一些可用于纺织品的相变材料的物理性质.通过合理复配能够得到在一定温度范围内具有调温作用的复合相变材料,如表3所示.
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