简述保温、温控纤维与织物的开发与应用(一)

1、概述 随着科学技术的快速发展和人们生活水平的不断提高，人们对面料与服装实用功能的要求就更加趋向多方面的了。特别是近几年来，气候变化无常，气温的日差较大，人们往往因更换服装不及时，而导致诸多疾病的频繁发作，这就对服装的保温和调温功能提出了更高的要求。 2、保温、温控纤维的发展 人体以热传导、热对流和热辐射等三种形式通过衣服向外界传递热量，采用能减少热传导、热对流的纤维来保温，例如天然的棉花、羊毛、羽绒和它们的仿生材料，但这些材料不能全面、高效地阻断热传导、热对流、热辐射。开发轻薄具有保温性的纤维，比如超细、异形、中空纤维，提高热传导率低的空气的含有率。织物表面用铝等热反射率高的金属以减少因辐射而产生的热扩散，但铝材只能反射而不能吸收热量，碳虽然能够吸收热量，却不能将热量保存住。 80年代，受太阳能发电的启发，开发了具有吸热、蓄热特性的碳化锆保温纤维。这类保温纤维虽有优良的保温性，但是无降温和调温的能力。为了突破保温纺织材料仅仅用于遮体御寒的观念，80年代中后期，人们开发了一种根据环境变化，在一定温度范围内可自由调节体温的纤维，即当环境温度升高时，它可以贮存能量，凉爽宜人，当温度降低时，它不能释放能量，使人温暖，这便是兼具舒适性和功能性的温控纤维。 90年代以来，随着服装的时装化，仅通过增加或降低织物的丰厚度来维持人体适宜的温度，不但麻烦而且有时也很困难。因此，新型调温纤维和织物的开发研制骤然兴起，其中以日本公司最为突出。根据资料显示，调温纤维是一种双向温度调节保温材料。它在环境温度较高时具有吸热功能、在环境温度较低时具有放热功能。它将从根本上扩展原有纤维的功能，极大改善传统服装的舒适性和环境温度适应性。 3、温控纤维制作方法 根据环境温度的变化，在一定的温度范围内可自由调节人体温度的温控纤维有相转变物质类、塑性晶体类、添加溶剂类及电发热类等。 3.1 相转变物质类温控纤维 利用在室温下能发生相转变的物质，这类物质在相转变时会伴随着吸热和放热现象，通过充填法、浸轧法、微胶囊法，将相变物质处理到纤维或纤维织物中。 3.1.1充填法 用充填法制作的温控纤维制成的织物由于变相盐在室温下发生结晶和熔融，发生可逆的贮热和释热性，在热循环（30℃）时产生最大的吸热，在冷却循环（9℃）时产生明显的放热，从而达到调温的效果。 3.1.2 浸轧法 通过传统的浸渍→轧液→预烘→焙烘→水洗工艺，将不同分子里的聚乙醇交联到纤维织物上，形成一层不溶性的相变薄膜，这层薄膜具有显著的热贮存和释放性能。该薄膜会坚牢地附着在织物上，经过数次洗涤，仍能保持这一特性。 3.1.3 微胶囊法 用一种能贮存热量并在低温时保持热量的相变物质制成微胶囊加到高聚物溶液中，然后纺丝制成纤维，这种相变物质微胶囊在纤维中起到温控的作用，其保温性能完全不受潮湿环境的影响。 3.2 塑性晶体类温控纤维 某些塑性晶体在固一固转变时会产生热变化。例如：季戊四醇、2，2一二甲基一1，3丙二醇、2—羧甲基—2—甲基—1，3—丙二醇等，若将它们加入到中空纤维中或用传统的涂层法处理到纤维织物上，可以在不同温度范围内赋予纤维或织物所需的贮热和释热性能。实验证明，用此法改性后的尼龙纤维热含量是改性前的3.5~4倍，改性后的聚丙烯纤维热含量是改性前的2倍。用这种纤维可制造温度在50C—1000C的温控织物，如绝缘、劳动服装及恶劣气候条件下的动植物保护等。 3.3 添加溶剂类温控纤维 某些溶剂在环境温度变化时，具有明显的热胀冷缩性，若将其填封在中空纤维中，可以随温度变化来调节纤维的密度，以达到温控的目的。 3.4 电发热温控纤维 将导电的树脂涂覆在纤维或纤维织物的表面，这种纤维或织物通过电流时便会发热，可通过调节电流的大小及织物的编织密度来控制纤维或织物的温度。例如：日本东丽公司使用独特的复合纤维技术，制成一种双层结构的纤维织物，表面涂履导电树脂，织物通过电流即发热，通过调节编织密度，便可自行调节织物温度。这种织物可用于医疗加温的被单、电热地毯、车辆用加温垫等。