织物的蓄热保温整理

　　服装最重要的功能在于维持人体正常温度，使人体感到舒适。服装的热传递基本上可分为两种：显热传递，即人体温度和外界环境存在差异可产生的热量传递，它主要通过热传导、对流和辐射来完成；潜热传递，即由于人体与外界环境之间的蒸汽浓度差而产生的湿热传递，它主要通过蒸发和排汗来完成。

　　传统服装主要通过控制人体与外界环境之间的热辐射、热传导和对流而达到保温目的。当环境温度较低时，可通过适当增加织物的丰厚度，使织物的静止空气层的空间加大以提高保暖效果；环境温度接近或高于体温时，人体已难以通过辐射、对流和传导来散失热量，此时应降低织物厚度以增大人体与环境间的热交换，且皮肤还需大量排汗，利用汗液的蒸发带走热量才能维持体温的恒定。

　　随着服装的时装化，仅通过增加或降低织物厚度来维持人体适宜的温度，不但麻烦而且有时也很困难，而且也不美观。因此，上世纪90年代以来，新型保温调温纤维和织物的开发研制骤然兴起。各种新型的保温调温纺织品相继问世，例如远红外纤维、降温织物、在原丝液中填加特殊的陶瓷粉末或涂层法将陶瓷粉末涂布在织物上。最近，一种新的方法——微胶囊技术，应用在开发蓄热调温纺织品上。

　　1 蓄热调温纺织品的介绍

　　蓄热调温纺织品是一种通过纺织品表面或纤维内含有的相变物质遇冷、热后发生固-液可逆相变而吸收、放出热量，从而具有温度调节功能的新型高技术纺织品。这类纺织品能够根据外界环境温度的变化在一定的湿度范围内可自由调节纺织品内部温度，即当外界环境温度升高时，可以储存能量，使纺织品内部温度升高相对较低；当外界环境温度下降时，可以释放能量，使纺织品内部温度降低相对较少，做成服装后比常规纺织品更具舒适性。 

　　蓄热调温纺织品研制所使用的相变物质的相变温度通常在0-50℃，利用相变物质的吸放热特性将其加工到纺织材料上可以获得意想不到的效果。上世纪80年代中期，各国研究人员先后采用多种工艺路线研制开发蓄热调温纺织品，我国自上世纪90年代初开始蓄热调温纺织品的研究，现已取得了很大成绩。

　　20世纪80年代中期，美国NASA开始资助具有温度调节功能的纺织品的研究工作，计划用于宇航服中的工作手套，美国Triangle研究发展公司和农业部南方工作室先后开展了该方面的研究工作。20世纪90年代初美国Gateway公司(现更名为Outlast技术公司)得到了Triangle公司用微胶囊技术制造蓄热调温纺织品和泡沫的专利授权，该公司经过数年的研究改进，于1997年开始生产和销售含有蓄热调温微胶囊的纤维、织物和泡沫产品。日本和欧洲等工业发达国家也有同类研究。

　　2 蓄热调温纺织品保温机理

　　蓄热调温纺织品与传统的纺织品的区别在于保温机理的不同。传统的保温衣物主要是通过绝热方法来避免皮肤温度降低过多，而绝热效果主要取决于织物的厚度和密度。厚度越大、密度越小，绝热效果越好，因为滞留在织物内部的静止空气多而空气的热传导率极小，然而传统织物的保温效果受限于外界压缩和水分的影响。而蓄热调温技术的保温机理则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的保温机理，即提供热调节而不是提供热隔绝。这种全新的保温机理在于纺织品内部应用了微胶囊相变材料，相变材料在其固、液相态之间变化时从外界环境吸收或释放热量，且在相变的过程中温度保持不变。含有相变材料的纺织品不论外界环境温度升高还是降低时，它在人体与外界环境之间起一个调节器的作用，缓冲外界环境温度的变化。

　　蓄热调温纺织品除具有与普通纺织品相似的静态保温(热板法测试)性能外，还具有动态保温性能，动态保温性能的产生是纺织品内部包含的相变物质在环境温度变化时的吸热或放热引起的。当环境温度或人体皮肤温度达到服装内微胶囊相变材料(MPCMs)的熔点时，MPCMs吸热从固态转化为液态，在服装层内产生短暂的制冷效果。一旦MPCMs完全液化，储能便结束。如果MPCMs服装在低于PCM结晶温度的寒冷环境中使用，液态PCM，将变回固态，释放出能量，提供短暂的加热效果。这种热转换在服装内起缓冲作用，减小皮肤温度的变化，延长穿着者的舒适感。

　　3 蓄热调温纺织品的制造方法

　　蓄热调温纺织品的制造方法有以下三种:

　　3·1 织物表面整理法

　　3·1·1 相变物质直接整理法

　　相变物质用交联剂及催化剂一起混合后制成均匀水溶液，将棉、涤棉或羊毛织物等在溶液中浸渍，轧压、烘干、皂洗后得到增重50%左右的织物，该类织物在0-50℃温度范围具有明显的吸放热效果。

　　3·1·2 蓄热微胶囊整理法

　　微胶囊是由天然或合成的高分子制成的微型容器。蓄热微胶囊是将相变物质在液态时包裹在微小球体中。含有相变物质的微胶囊随着外界环境温度的变化，相应的吸收热量和释放热量。将蓄热微胶囊整理到织物表面，可以明显提高织物的保温性。

　　3·2 中空纤维内部填充法

　　一般来说，调温织物的调温效果是利用纤维内部的温适载体或其含有的相变材料达到的。1971年Hansen R.H申请的美国专利将二氧化碳之类的气体先溶解到各种溶剂中，然后充填到纤维的中空部分，在织造前，利用特殊方法将中空部分密封，从而利用纤维中空部分的气-液 (固)相转变来达到保温。上世纪80年代初期，Vigo等人将带有结晶水的无机盐充填到中空纤维的中空部分，利用相变盐在室温下发生熔融和结晶而产生可逆的贮热和释热性能，从而达到调温效果。