[发明专利]一种相变调温混纺纱及其生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种混纺纱线及其生产方法，具体是一种具有调温功能的相变调 温混纺纱及其生产工艺，属纺织生产技术领域。

背景技术

相变材料PCM(phase change materials)是一种利用物质相态转变进行储能 和放能的化学材料。20世纪30年代以来，特别是受80年代能源危机的影响，相变 储热(LTES)的基础理论和应用技术研究在欧美发达国家(如美国、英国、加拿大、 日本、德国等)迅速崛起并得到不断发展。材料科学、太阳能、航天技术和工程 热物理等领域的相互渗透与科技的迅猛发展为相变储热研究和应用创造了条件， 而相变材料在纺织服装领域的应用，特别是在具有调温功能纺织品方面的应用也 越来越广泛，对这方面的研究也越来越深入。目前，相变调温织物大量应用于户 外服装、内衣裤、毛衣、衬衣、帽子、手套和床上用品等。

20世纪70年代初，Hansen.R.H将CO2之类的气体先溶解到各种溶剂中，利用 特殊方法将中空部分密封，使纤维中空部分的CO2等气体发生气-液(固)相转变， 以此达到保温的目的。但仅适用于气温较低的情形，而且在织物加工的过程中气 体很容易从纤维中逸出，使织物失去调温功能。

20世纪80年代初期，美国农业部南方实验室的Vigo等人将带有结晶水的无机 盐类(硫酸钠、氯化钙、氯化锶等)填充到中空纤维的中空部分，利用相变水合盐 在室温下发生的熔融和结晶来达到吸热和放热的目的，从而调节温度。但是中空 纤维内部的无机盐在开始时具有吸放热功能，但反复升降温后，无机盐便失去结 晶水从纤维中析出。后来，Vigo等人还将常温可结晶的聚乙二醇封人中空纤维内 部，这种纤维经过150次加热和冷却循环后，仍具有吸放热功能。但由于中空纤 维的直径较粗，很难避免纤维表面沾有聚乙二醇，所以产业化的推广价值也很小。

20世纪80年代中期，TRDC(triangle research & development company)公 司将相变材料密封于微胶囊中，研制出具有吸放热功能的微胶囊。同一时期Vigo 等人又将分子量为500-8000的聚乙二醇和DMDHEU等交联剂及催化剂一起混合后 制成均匀水溶液，再将棉、涤棉和羊毛织物等在溶液中浸渍、轧榨、烘干、皂洗， 得到增重50％左右的织物，测试发现该类织物在0-50℃范围内具有明显的吸放热 效果。

90年代初，日本酯公司采用纺丝法直接将低温相变物质如石蜡纺制在纤维内 部，并在纤维表面进行环氧树脂处理，该纤维在升降温过程中，石蜡熔融吸热、 结晶放热，使该纤维具有吸热、放热的效果。

1993年美国TRDC公司通过将石蜡类碳氢化合物封人直径为1.0～10.0μm的 微胶囊中，然后与聚合物溶液一起纺丝制得具有可逆蓄热特点的纤维，也有公司 将相变微胶囊通过涂层的方式添加到织物表面，以此提高织物的保温性。

在海湾战争期间，美国TRDC公司研制具有长效降温功能的夹克(PECS)。研究 人员通过将直径3～100μm的微小相变材料密封在各种口袋内固定在夹克上，得 到了吸、放热量效果明显的调温服装。轻质的PECS服装可以使服装内温度保持在 26℃达2-3h，加强型的PECS服装可以使服装内温度保持在26℃达3h。

1998年，美国TRDC公司将经过改性的微胶囊进行熔融法纺丝试验，制成了含 有3％(重量)相变材料微胶囊的丙纶纤维，并对纤维进行了测试，结果表明该纤 维具有温度调节能力。

我国自20世纪90年代初开始蓄热调温纺织品的研究工作，天津工业大学功能 纤维研究所自1993年开始从事蓄热调温纤维的研究开发工作，对以聚对苯二甲酸 乙二酯一聚乙二醇嵌段共聚物、脂肪族聚酯、聚乙二醇和聚丁二醇为原料进行熔 融复合纺丝制得具有温度调节功能的纤维进行了系列研究。天津工业大学材料化 工学院马晓光副教授将相变材料聚乙二醇(PEG)以交联方式添加到织物上，对整 理后的织物的蓄热调温性能进行了研究。