ePFE8學研究聚乙二醇在相變Q1011001紡織材料上的應用研究馮潔王府梅(東華大學上海市200051)摘要:對聚乙二醇(PEG)進行冷熱循環(huán)處理時,其超分子結構會發(fā)生某種相變,從而改變宏觀性質而具有特殊的蓄熱調溫性能。PEG的相變溫度隨聚合度變化而變化,在服裝應用方面一般采用30-35℃,接近于體溫的PEG。以PEG作為相變材料用不同方式添加到紡織材料上,可以使織物具有雙向調溫的特殊功能。關鍵詞:相變蓄熱調溫聚乙二醇相變材料(PCMs, Phase變材料的性質,一般可分為有機相殊的高溫環(huán)境。常溫、低溫材料相變Change materials)是一種利用相變變材料、無機相變材料和復合相變溫度為-20~200℃,主要是一些無潛熱來貯能和放能的化學材料,其材料三大類。根據相變材料相變過機水合物、有機物、高分子材料,適原理是利用所含有的相變物質隨程的形態(tài),又可分為固-液、固-固、用于工農業(yè)民用等。外界溫度升高時吸收儲存熱量,自固-氣、液一氣四種相變形態(tài)。其中近年來對貯能材料的研究,主身由固態(tài)變成液態(tài),當溫度降低時,發(fā)展較快,研究和應用較多的是要以無機水合物為主。其特點是具由液態(tài)變成固態(tài),放出相變物質儲固-液相變。根據相變溫度,相變材有較高的潛熱和良好的導熱性,但存的熱量,從而實現某產品的溫度料可分為高溫、常溫和低中國煤化工有較嚴重的過冷現自調節(jié)功能,創(chuàng)造舒適的溫度環(huán)境。溫材料相變溫度為200CNMHG肪酸、多元醇和酯等相變儲能材料的種類很多,根據相要是一些無機鹽類,適用于Leng有機化合物具有過冷程度小、無相82006年第4期中國個體防護裝備科學研究CRE分離等優(yōu)點,因此研究有機相變貯有實用價值。的性質或性能。PEG和纖維素在二能材料—聚乙二醇(PEG頗具實22交聯沉積法甲基亞砜/多聚甲醛( DMSO/PF)際意義。PEG在交聯劑 DMDHEU(2D的溶劑體系中表現出良好的相容1不同分子量聚乙二醇的相變熱樹脂)MgC12·6HO/檸檬酸的作性,再生共混物的相變焓較大相變性質用下,可與纖維素纖維發(fā)生交聯反性質為固-固相轉變。應,形成纖維-聚合物線性或網狀25微膠囊法和涂層法聚乙二醇是一種常用相變材粘接模式,沉積、固著在纖維上。將顆粒平均直徑為5μm的含料,在對聚乙二醇進行冷熱循環(huán)處這種方法具有工藝簡單、流程有PEG的微膠囊與粘合劑、分散理時,其超分子結構會發(fā)生某種相短、操作方便、成本低等特點,有較劑、消泡劑等混合均勻涂敷在織物的轉變,從而改變宏觀性質而具有高的開發(fā)價值。采用交聯方式將或非織造布表面,在適宣溫度下干特殊的蓄熱調溫性能。聚乙二醇由PEG添加到紡織材料上,除了能賦燥然后將織物或非織造布皂洗除于聚合程度的不同,可形成一系列予紡織材料特殊的蓄熱調溫功能去未反應成分,干燥后得到具有吸平均分子量為200~20000的聚合外,也使紡織材料的其他性能有所收和放出熱量功能的織物或非織造物。此類聚合物在常溫20℃下,當改善。改善的性能包括:抗菌活性、布,或者將微膠囊混入紡絲液中混平均分子量高于600時以固態(tài)形式回彈性、回潮率耐磨性、抗起毛起合紡絲。圖1為相變材料微膠囊和存在。其發(fā)生固-液、固-固的相變球性、抗靜電性及易去污性能等等。涂層織物的掃描電子顯微鏡照片。溫度隨聚合度的變化而變化。應用但在改善上述性能的同時,織物的于服裝時一般釆用30-35℃,接近強力也呈現出不同程度的下降。于體溫。以PEG作為相變材料用不23復合紡絲法同方式添加到紡織材料上,可以使將聚合物和PEG熔體或溶液織物具有雙向調溫的特殊功能。按一定比例來用復合紡絲技術直2PEG制成相變材料的方式接紡制成皮芯型相變纖維。為了改善可紡性和減小PEG在加工過程中21填充纖維法化學穩(wěn)定性對工藝的影響,一般要早期的相變纖維大多通過兩個添加第三組分。以聚丙烯(P)和分步驟制備,先制成中空纖維然后將子量為100020000的PEG及增其浸漬在相變材料中,使中空部分稠劑為原料,采用熔融復合紡絲法~充滿PCM,經干燥再利用特殊技術研制出以PEG為芯層的皮芯復合相將纖維兩端封閉。Vigo等人自20世變材料。將該纖維加工成490gm2圖1相變材料微膠囊和涂層織物紀80年代中期開始研究將中空纖維的非織造布,在環(huán)境溫度355℃左電子顯微鏡掃描照片浸漬于低分子量的PEG(M<1000右時內部溫度比純PP非織造布低或塑晶材料的溶液或液體中,使3℃,在269℃左右時內部溫度比科研人員將PEG作為PU合PEG或塑晶進入到纖維內部,得到純PP非織造布高61℃。成的多元醇組分,通過選擇和設計了在-40~60℃溫度范圍內具有相24共混產生相變材料PEG的聚合度和含量,使得PU涂變特性的纖維。高聚物經過共混后,由于受到層中的PEG相區(qū)的相變轉化溫度該方法設備操作簡單,但是由共混物中其他聚合物的凵中國煤化工最舒適的溫度范于低分子量的PEG溶于水,在織物響,聚合物的某些性質CNMHG境溫度高于其熔融洗滌過程中會逐漸損失,因此不具變化賦予高聚物本身不具備的新溫度時涂層相變吸熱,同時聚合物2006年第4期中國個體防護裝備9科學研究體積膨脹,親水基團空間體積增大,氣候冷卻服裝等。2 Bruno JS, Vigo T LTempera-熱運動加劇,透氣量增大,排熱排汗(3)鞋襯ture-Adaptable Textiles Containing速度加快,使人有涼爽的感覺;當環(huán)由于其特有的熱能吸收和釋放 Durably Bound Polyethylene Gly境溫度低于結晶溫度時,PEG鏈段功能,可使激烈運動產生的熱量及cols. Textile research Journal,1987結晶,PU涂層相變放出熱量,同時時被相變物質吸收,并在運動停止57(7):427~429封閉孔隙,又由于親水基團活性降后釋放使腳部溫度相對恒定,增加3馬曉光聚乙二醇蓄熱調溫性能低,透氣量減少,從而具有良好的擋舒適感。及其在功能紡織品上的應用.功能風和保暖性能。(4)醫(yī)療用途高分子學報2003(16):367~372美國 Polytech公司的 Ureatech涂層織物用于手術服,可防止4王騰,晏雄智能復合材料的開產品即為此類織物。液體透過,防止部分細菌感染。蓄發(fā)應用及進展.紡織導報2004(4)熱調溫織物用做醫(yī)用恒溫繃帶,可3PEG相變材料的用途防止局部溫度過高,防止出汗引起5徐偉亮.常低溫固-液相變材料PEG相變材料由于PEG自身傷口感染,影響傷口愈合,也可防的研制和應用.現代化工1998(4):獨特的相變特性和跨度較大的相止凍傷,還可用作燒傷病人的服14-15變溫度,使得PEG相變材料在許多裝6王瑋玲,于偉東,相變纖維的特方面得到應用。(5)建筑材料征與作用北京紡織2003(6):12-14(1)日用品將PEG高聚合度的相變材料7 Xiaoming Tao. Smart fibers,fib-如保暖服裝、電器防熱外殼、保添加在水泥中,或用做建筑屋頂或 rics and clothing. Word publishin鮮盒、保溫盒、取暖器、儲能炊具寢其他材料。Limited in association with the tex具等。還可用做窗簾、床單、被面或(6)其他tile Insititute. 2001保溫絮片,其用于睡袋的保溫絮片用于汽車內襯、電池隔板。8賀昌城,顧振亞智能型紡織品已市場化。針織工業(yè)199(4):48-52參考文獻(2)軍用和航空航天9何厚康,張瑜等.相變纖維的研一般用于飛行保暖手套、軍用1馬曉光聚乙二醇在功能紡織品究和發(fā)展合成纖維2002(2):18-20冷或熱氣候作戰(zhàn)靴、軍用民用潛水上的應用.產業(yè)用紡織品2003(4):10張興祥.蓄熱調溫纖維及紡織服、防火裝具、冬服、海軍陸戰(zhàn)隊微26~29品簡介紡織信息周刊2005(22):14(上接第7頁)就可以降低產品重量,并緩解人員(5):54和橡膠的耐老化性結合,但目前也的疲勞。研究防刺穿鞋應對防刺穿、2蔡夏林.國內外勞動防護鞋在安處于探索階段。防滑和舒適等方面全面考慮。在聚全性能上的差距.中國個體防護裝4語6的候性尚大取付關使的情況備203214王井昌.高新材料對體多種功能合一是防護鞋的發(fā)展用范圍。育運動發(fā)展的影響.西安體育學院趨勢。在保證功能符合要求的前提學報.199,16(2)參考文獻下,探索使用新材料取代金屬作為中國煤化工義,丁著明耐候性聚防刺穿層成為研究方向之一,如果1閔寶乾,陳學燦國外CNMHG聚氣酯工業(yè)2004,19在髙強度和柔軟性之間找到平衡,鞋標準簡介檢驗檢疫科學2003,13(4):5102006年第4期中國個體防護裝備