汪敬育 新疆伊犁州纖維檢驗(yàn)所

探究紡織服裝中相變材料微膠囊的運(yùn)用

汪敬育 新疆伊犁州纖維檢驗(yàn)所

本文以相變材料的特殊性質(zhì)、吸熱原理以及相變材料微膠囊技術(shù)，通過相變材料微膠囊在紡織服裝中的選取，重點(diǎn)探究了修昂便材料在紡織服裝中的應(yīng)用。

相變材料 微膠囊 紡織服裝

前言：相變材料（PCM-phase chage Material）指的是通過溫度的變化而使得物質(zhì)狀態(tài)得到改變且可以釋放出潛熱的物質(zhì)。這種轉(zhuǎn)變物理性質(zhì)的過程就稱之為相變工程，上個世紀(jì)末，美國的航天管理局已經(jīng)率先將微膠囊技術(shù)應(yīng)用在紡織品當(dāng)中，制作出具有調(diào)溫功能的宇航服，可以切實(shí)保護(hù)宇航員在太空中不受溫度劇烈變化的影響，現(xiàn)如今，相變材料以被人類所廣泛應(yīng)用，成為了屈指可數(shù)的最佳綠色環(huán)保的載體。

一、相變材料微膠囊

（一）相變材料

相變材料可分為有機(jī)（Organic）與無機(jī)（Inorganic）相變材料，還可分為水合鹽（Hydrated）相變材料與蠟制（Paraffin Wax）相變材料，相變材料在一定的溫度下，可以進(jìn)行物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，物質(zhì)的分子有有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序，在這期間伴隨著吸熱與放熱。而在服裝上利用這種現(xiàn)象，不僅可以自動調(diào)節(jié)服裝以及皮膚的溫度，還可使得舒適感有著一個質(zhì)的提升，倘若外界的溫度較低時，PCM將向固體化轉(zhuǎn)變，以便放出潛熱，使得自己的衣服與周圍的溫度維持在一定區(qū)間之內(nèi)，如果外界溫度持續(xù)降低時，潛熱全部放完后，服裝與周圍氣候才開始冷卻，冰轉(zhuǎn)變成水的過程中，相變材料在這個過程中會釋放與吸收一定的熱能，當(dāng)冰在升溫時，溫度每升高一攝氏度，相變材料至吸收2J/g,直到溫度升高至冰融化時，將吸收336J/g的潛熱，而水持續(xù)升溫時，每升高一攝氏度，相變材料大概吸收4J/g的能量。由此得出，從冰轉(zhuǎn)化成水的相變過程中，其中潛熱的吸收量大約是相變溫度穩(wěn)定值以外的加熱過程中熱吸收的九十多倍[1]。

（二）相變材料微膠囊

微膠囊的制作始于上個世紀(jì)中葉，在末期得到了一定程度的進(jìn)展，研制生產(chǎn)出了多種微膠囊化產(chǎn)品，在這一段時間內(nèi)，微膠囊技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，微膠囊化產(chǎn)品是將單一液體狀態(tài)的PCM通過封裝技術(shù)使其分散成圓形的細(xì)微顆粒，在這之后將表面上涂封一層穩(wěn)定的殼狀涂層，經(jīng)過這些工序后，即可獲得相變材料微膠囊，微膠囊的制備技術(shù)同樣也是具有多種方式方法，通常采用的是原位聚合法，紡織服裝所應(yīng)用的微膠囊在直徑上約是0.001至0.1毫米之間。在紡織服裝上所應(yīng)用的微膠囊與其他種類的微膠囊的區(qū)別主要是對壁材的選擇與設(shè)計的問題。光敏性微膠囊、壓敏性微膠囊等同樣類型的微膠囊可以在外界作用力之下使得壁材破裂，露出芯材物質(zhì)，這樣便可達(dá)到特殊的效果。而紡織服裝所采用的相變材料微膠囊其中的核心相變材料在吸收熱量后會轉(zhuǎn)化成液態(tài)模式，囊壁所使用的材料有無機(jī)或有機(jī)高分子的材料。在高分子的材料之中，可以使用的是芳香族聚酰胺、密胺樹脂以及聚氨酯等，通常情況下倘若想提升囊壁的密封性與穩(wěn)定性，可以將各類壁材聯(lián)合使用。

二、紡織服裝的相變材料微膠囊的選擇

已經(jīng)被人類所熟知的冰與水以外，天然與人工的相變材料大約超過500余種，但值得一提的時候并非任何種類的相變材料都可以用在紡織領(lǐng)域，在紡織服裝的應(yīng)用中，相變材料應(yīng)具有以下幾種特點(diǎn)：相變材料的溫度無限接近于人的正常體溫，通常在三十至三十四攝氏度之間，熱容量較為龐大。需在特定的恒溫狀態(tài)下融化及固化，必須發(fā)生可逆相變，禁止出現(xiàn)冷度小或不過冷的的現(xiàn)象。對人身沒有負(fù)作用。而后是無毒，晶體生長速度加快，體積膨脹率較小且密度較大，在這其中，相變溫度以及來源，毒性的存在以潛熱是制作中的重要一環(huán)[2]。

三、相變材料微膠囊在紡織服裝中的應(yīng)用

（一）座椅上的應(yīng)用

在座椅上的相變材料應(yīng)用，可以切實(shí)有效的改善舒適性，對愉悅感有著明顯的增強(qiáng)，當(dāng)人坐在座椅上時，通過身體所傳導(dǎo)的熱量與濕量有了明顯的降低，使得皮膚以及衣服上的溫度大幅度升高，這會使得人的身體產(chǎn)生不適的感覺，而含有相變材料的座椅，不僅對多余的熱量進(jìn)行有效的吸收，還可以使得自身附近的表層溫度，得到一定的控制。

（二）醫(yī)療工作服

新世紀(jì)初的“非典”病毒席卷我國，給我國經(jīng)濟(jì)上造成了極大的打擊，醫(yī)療人員不得不穿著厚實(shí)笨重的隔離服裝在第一線進(jìn)行救援，由于搜救任務(wù)的難度極高，體力的消耗過大，導(dǎo)致搜救人員極易中暑，穿上采用相變材料的制作而成的防化服，通過其中的相變潛熱進(jìn)行有效降溫。

（三）運(yùn)動服裝

相變材料微膠囊也可以應(yīng)用在運(yùn)動員的運(yùn)動專用服裝上，當(dāng)進(jìn)行劇烈運(yùn)動時，體內(nèi)所產(chǎn)生的熱量十分龐大，隨之人身體的溫度也隨之升高，如若沒有得到及時的降溫，休息，則很可能會出現(xiàn)一系列不適癥狀，嚴(yán)重時甚至可以導(dǎo)致休克癥狀。將相變材料微膠囊運(yùn)用在運(yùn)動服裝，不僅可以有效控制身體的熱與冷，還可以將熱量釋放或保存起來[3]。

四、結(jié)語

相變材料微膠囊擁有優(yōu)秀的調(diào)節(jié)溫度能力，在紡織服裝中應(yīng)用此類技術(shù)，將使得衣服的舒適度達(dá)到一個新的層次，是一種智能與功能并重的優(yōu)秀產(chǎn)品。

[1]高明珠.相變材料微膠囊在紡織服裝中的應(yīng)用[J].四川紡織科技,2014,02:34-36.

[2]鄢瑛,張會平,高連連,郎雪梅.微膠囊相變材料特性及其在紡織服裝上的應(yīng)用[A].中國化工學(xué)會化學(xué)工程專業(yè)委員會、中國化工學(xué)會生物化工專業(yè)委員會.第三屆全國化學(xué)工程與生物化工年會論文摘要集（下）[C].中國化工學(xué)會化學(xué)工程專業(yè)委員會、中國化工學(xué)會生物化工專業(yè)委員會:,2016:1.

[3]柳思.服裝用相變材料微膠囊的制備與應(yīng)用[D].華南理工大學(xué),2013.