相变材料在纺织服装中的应用VIP免费

收稿日期:2002-05-19作者简介:张萍丽(1975-)女,陕西宝鸡市人,西安工程技术学院在读研究生,主修专业为服装工程。相变材料在纺织服装中的应用张萍丽刘静伟(西安工程科技学院西安710048)[摘要]从相变材料的概念、调温机理、对人体的作用、当温度转变时的热转移效果几方面综述了相变材料的特性,并探讨了相变材料在纺织服装上,期望相转变材料在纺织服装上开发成功。关键词:相变材料;调温机理;应用文章编号:1002-3348(2002)04-0050-04相变材料PCMs(phasechangemateri2als)是一种利用相变潜热来贮能和放能的化学材料,是近三十年来国内外科技工作者广泛重视的研究课题。20世纪70年代末80年代初[1],美国航空航天局(NASA)空间研究所开发此项目,选择一种适合室内温度范围的相变材料,利用其存储和释放潜热的性能,将相变材料包封入微胶囊,采用各种方式加入纺织品中,制成的纺织品具有温度调节功能并申请了专利。最初的目的是为了更好地保护宇航员和珍贵设备,使他们免受外界太空温度急剧变化的影响。近十几年来[2],各国研究人员先后采用多种工艺路线开发调节温度的纺织品,发表了许多这方面的专利和研究报告,尤其是20世纪末,在相变材料的开发应用方面,取得了突破性的进展。国内研究起步较晚,天津、广州有关院所做了许多工作。但是,目前都与大批量的工业化生产还有很大距离。1相变材料(PCMs)的分类相变材料在自然界中存在的形式各种各样,迄今为止,已有超过500种的天然和合成相变材料被人们掌握和了解[3]。人们按相变温度的范围,将相变材料分为三类:高温、中温和低温相变材料。按相变材料的组成成份将相变材料分为两类:有机类和无机类。按相变的方式,将相变材料分为四类:固———固相变,固———液相变,固———气相变,及液———气相变材料。由于后两种相变方式在相变过程中,伴随有大量气体的存在,使材料体积变化较大。因此,尽管它们相变焓较大,但在实际中很少应用。常用的·05·2002年8月©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.就是固———固相变和固———液相变材料[4]。目前国内外研制的这类相变材料主要有[4][11]:111无机类无机类相变材料主要有结晶水合盐类、熔融盐类等。其中最典型的是结晶水合盐类,它们有较大的熔解热和固定的熔点(实际上是脱出结晶水的温度变化:脱出的结晶水使盐溶解而吸热,降温是其发生逆过程,吸收结晶水而放热)。具有代表性的有:Na2SO4·10H2O,MgCl2·6H2O等水合盐类。结晶水合盐类通常是中、低温相变储能材料中的重要一类,优点是:使用范围广、导热系数大(与有机类相变材料相比)、溶解热较大、密度大(单位体积的储热密度大)、一般成中性、价格较便宜。但是,这类材料通常存在两个问题:一是过冷现象,另一个问题是出现相分离。112有机类这类相变材料常用的有;高级脂肪烃类、醇类、高级烷烃类。其中典型的有CnH2n+2、CnH2nO2等。有机类相变材料具有的优点有:在固体状态时成型性较好,一般不容易出现过冷现象和相分离。而缺点是:导热系数小,单位体积的储能能力较小,熔点较低,不适于高温场合中应用。2含相变材料(PCMs)的调温机理含有这种相变材料(PCMs)的纺织品在外界环境温度升高时,相变材料吸收热量,从固态变为液态,降低了体表温度。相反,当外界环境温度降低时,相变材料放出热量,从液态变为固态,减少了人体向周围放出的热量,以保持人体正常体温,为人体提供舒适的“衣内微气候”环境,使人体始终处于一种舒适的状态[2]。相变材料应用于纺织品中,主要通过将相变材料包封在一载体系统中—直径110～1010μm的微胶囊中[2],对织物进行涂层或将微胶囊混入纺丝液中进行纺丝。用在纺织上的相变材料主要是石蜡类烷烃,石蜡具有不同的熔点和结晶点,改变相变材料中不同种烷烃的混合比例,可以得到纺织服装所需的相变温度发生范围。而且石蜡无毒性,不腐蚀,不吸湿,其热性能在长期使用中保持稳定[1]。因此,选择石蜡类烷烃,作为纺织服装上应用的相变材料较多见者。穿着含有包封相变材料的服装,可以根据外界温度的变化,在一定温度范围内,自由调节服装内部温度。当人体穿着这种材料从室内进入到较冷的室外环境中时,并不是所有微囊中的相变材料都发生相变。当热量从皮肤...