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智能調(diào)溫類適溫型纖維的研究起源于20世紀(jì)80年代，最早為美國國家航空與航天局研究項目所開發(fā)的Outlast腈綸基智能調(diào)溫纖維，是采用包裹有相變材料石蠟烴的微膠囊加入到腈綸紡絲液中所得，當(dāng)時是美國太空總署為登月計劃而研發(fā)的，用于宇航員服裝和保護太空實驗精密儀器等外套，于1988年開發(fā)成功，1994年首次用于商業(yè)用途。

1997年美國太空總署成立了Gateway公司專門從事智能調(diào)溫纖維的開發(fā)研究，將Outlast腈綸基纖維注冊商標(biāo)為outlast，發(fā)展用于普通服裝，并從此在美國及歐洲市場上銷售。此后，德國Kelheim纖維公司與Outlast公司合作開發(fā)出Outlast粘膠型纖維，其實就是將相變材料微膠囊加入到粘膠纖維的紡絲液中得到的，其隔熱效果達到42.5%，并獲得專利。

腈綸基、黏膠基Outlast智能調(diào)溫纖維形態(tài)

目前以相變材料作為智能調(diào)溫纖維的開發(fā)與應(yīng)用，在國外比較成熟的主要有美國和瑞士，他們生產(chǎn)的調(diào)溫纖維主要是微膠囊紡絲工藝；歐洲和日本也有這方面的研究。德國最早研制成功硫酸鈉蓄熱微膠囊整理材料；之后，又開發(fā)了在中空纖維充入溶劑與惰性氣體的織物。日本的代表技術(shù)是大和化學(xué)工業(yè)研制的微膠囊漿料涂層。

1.智能調(diào)溫機理

智能調(diào)溫纖維又叫空調(diào)纖維，是將相變材料（簡稱PCM）技術(shù)與纖維制造技術(shù)相結(jié)合開發(fā)出的一類新型功能性產(chǎn)品，具有雙向溫度調(diào)節(jié)作用。當(dāng)外界環(huán)境溫度升高時，纖維中包含的相變材料發(fā)生相變，從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，吸收熱量儲存于纖維內(nèi)部；當(dāng)外界環(huán)境溫度降低時，相變材料從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，釋放出儲存的熱量，保持體表溫度，使人體處于一種舒適的狀態(tài)。智能調(diào)溫纖維的這種吸熱和放熱過程是自動的、可逆的、無限次的。

智能調(diào)溫紡織品的調(diào)溫機理與傳統(tǒng)保溫衣物有明顯不同：傳統(tǒng)衣物主要是利用空氣熱傳導(dǎo)率極小的特點，采用提高織物內(nèi)部靜止空氣的方法來避免熱量散失的，其絕熱效果主要取決于織物的厚度和密度，且其保溫效果受外界壓縮和水分的影響；智能調(diào)溫紡織品利用其內(nèi)部的相變材料來調(diào)節(jié)熱量而不是隔絕熱，是一種對水分和外界壓力影響不敏感的，能為人體提供舒適微氣候環(huán)境的全新保溫纖維。

2.相變材料選擇

相變是指某些物質(zhì)在一定溫度下相態(tài)發(fā)生變化的現(xiàn)象。相變時所吸收或放出的能量稱為相變熱（也叫做相變潛熱），物質(zhì)溫度變化時的吸放熱量叫做顯熱，相對于顯熱來說，相變熱要大得多。所以相變材料選擇是制備智能調(diào)溫纖維及其紡織品的第一步。

適用于紡織品的相變纖維材料應(yīng)具有：相變潛熱高；安全可靠，化學(xué)和物理性質(zhì)穩(wěn)定；具有適宜的相變溫度范圍；具有適宜的熱傳導(dǎo)系數(shù)，靈敏性高，能較快地吸收和釋放熱量；相轉(zhuǎn)變過程完全可逆；相變體積變化小；經(jīng)濟可行；等特點。

3.相變材料種類

通常用于紡織品的相變材料有：無機相變材料，如MgCl2·6H2O、CaCl2·6H2O、Na2SO4·10H2O、Na2HPO4·12H2O等，相變溫度小于35℃，相變熱為100J/g~300J/g。有機相變材料，如有機酸酯類、多元醇類、高級烷烴類和有機酯類等，應(yīng)用較多的相變材料直鏈烷烴的相變熱可達200J/g~300J/g、相變溫度為18℃~40℃。復(fù)合相變材料，是一些可用于紡織品的相變材料的物理性質(zhì)，通過合理復(fù)配能夠得到在一定溫度范圍內(nèi)具有調(diào)溫作用的復(fù)合相變材料，如一些烷烴的物理性質(zhì)：十六烷的熔點18.5℃、結(jié)晶溫度16.2℃、熱焓237J/g；十七烷的熔點22.5℃、結(jié)晶溫度21.5℃、熱焓213J/g；壬烷的熔點32.1℃、結(jié)晶溫度26.4℃、熱焓222J/g。

4.生產(chǎn)加工方法

目前，生產(chǎn)智能調(diào)溫纖維的加工方法有以下幾種：

（1）中空纖維浸漬法。該法是將中空纖維浸漬于相變材料溶液中，使中空部分充滿相變材料，再將纖維兩端封閉。缺點是用中空纖維填充法制得的調(diào)溫纖維內(nèi)徑較大，相變物質(zhì)殘留于纖維表面，故易于滲出和洗出，而且浸漬法存在封端困難，作為服用纖維使用還有很大局限性。

（2）熔融復(fù)合紡絲法。將石蠟烴類相變材料混合一定的二氧化硅粉末，與聚烯烴進行熔融紡絲，可以得到相變溫度為15℃~65℃的調(diào)溫纖維。

（3）涂層法。是把相變物質(zhì)固定到織物上的簡便易行的方法，即將相變物質(zhì)與樹脂通過催化固著在纖維上，或采用具有防水透濕性的調(diào)溫涂料涂覆在紡織品表面，抑或用相變物質(zhì)與免燙樹脂整理劑混合整理到織物，也可將復(fù)合相變材料與粘合劑混合后涂覆在紡織面料的表面而制成智能調(diào)溫紡織品。

（4）微膠囊紡絲法。將平均直徑1～5μm的含有相變物質(zhì)的微膠囊與成纖聚合物溶液混合后紡絲，其他工藝與復(fù)合紡絲相同。該方法已經(jīng)成功地應(yīng)用于聚丙烯腈系列纖維的溶液紡絲中，得到了PCM分布均勻、蓄熱能力顯著的相變纖維。

在上述4種生產(chǎn)智能調(diào)溫類適溫型纖維的方法中，中空纖維浸漬法存在封端困難；復(fù)合熔融紡絲法需要加入大量增塑劑才能用于紡絲；涂層織物雖然熱焓值很高，但普遍存在手感較差的缺點。所以，微膠囊復(fù)合紡絲法生產(chǎn)智能調(diào)溫纖維是目前最實用的先進的加工方法。

5.新型纖維開發(fā)動向

最近美國Outlast公司新開發(fā)出的Air conditioning Thermal纖維，為Outlast空調(diào)纖維又增加了一個新的品種。該纖維技術(shù)關(guān)鍵是使用微膠囊包裹的熱敏碳?xì)涓男圆牧�，具有潛熱形式的吸收儲存和釋放的功能，自動調(diào)溫范圍為1℃~20℃；巴西Rhodia 公司推出一種新的以聚酰胺6.6為原料的GaoShushi纖維，這種纖維嵌入一種專利正二十烷改性的復(fù)合相變材料，用這種纖維生產(chǎn)的運動服裝或者內(nèi)衣具備體溫調(diào)節(jié)功能，還可以改善血液微循環(huán)。

瑞士schoeller公司最近推出可彈性調(diào)整溫度的創(chuàng)新智能型調(diào)溫纖維，其創(chuàng)新的關(guān)鍵是采用具有熱致型SMP“形態(tài)記憶導(dǎo)電功能”的相變聚合物納米材料制成PS-change仿生學(xué)調(diào)溫纖維，能根據(jù)天氣變化自動調(diào)節(jié)穿衣的溫度，而且可彈性調(diào)節(jié)水氣滲透力，迅速排出濕氣，具有高度防水及防風(fēng)功能。

德國特雷維拉公司新開發(fā)出一種可控型自動調(diào)節(jié)溫度的LCAT纖維，在腈綸型Outlast智能纖維的基礎(chǔ)上采用十六烷和2-乙烯基丙烯系納米相變材料的微膠囊紡絲法制成，相變材料所占比例越大，所調(diào)控溫度范圍也就越大。

德國科萊恩公司新研發(fā)的牛奶蛋白調(diào)溫纖維Milkprotein，在牛奶蛋白噴絲液中加入有機復(fù)合PCM相變材料制成。該公司的最新研究還表明，應(yīng)用這項新技術(shù)可以制造由奶酪蛋白、有機毛蛋白、麥乳蛋白或玉米蛋白等蛋白質(zhì)改性合成的高儲熱量溫度舒適性智能調(diào)溫纖維。