聚乙二醇在相變紡織材料上的應用研究

RFE科學(xué)研究聚乙二醇在相變01010109010101100101紡織材料上的應用研究馮潔王府梅(東華大學(xué)上海市200051)摘要:對聚乙二醇(PEG)進(jìn)行冷熱循環(huán)處理時(shí),其超分子結構會(huì )發(fā)生某種相變,從而改變宏觀(guān)性質(zhì)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(guān)鍵詞:相變蓄熱調溫聚乙二醇相變材料(PCMs, Phase變材料的性質(zhì),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(wú)機相變材料和復合桕變溫度為-20~200℃,主要是一些無(wú)潛熱來(lái)貯能和放能的化學(xué)材料,其材料三大類(lèi)。根據相變材料相變過(guò)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(zhì)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(shí)吸收儲存熱量,自固-氣、液一氣四種相變形態(tài)。其中近年來(lái)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(shí),發(fā)展較快,研究和應用較多的是要以無(wú)機水合物為主。其特點(diǎn)是具由液態(tài)變成固態(tài),放出相變物質(zhì)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(shí)現某產(chǎn)品的溫度料可分為高溫、常溫和低溫材料。高易發(fā)生相分離,有較嚴重的過(guò)冷現自調節功能,創(chuàng )造舒適的溫度環(huán)境。溫材料相變溫度為200~1000℃,主象。而石蠟、脂肪酸、多元醇和酯等相變儲能材料的種類(lèi)很多,根據相要是一些無(wú)機鹽類(lèi),適用于一些特有機化合物具有過(guò)冷程度小、無(wú)相科學(xué)研究CE分離等優(yōu)點(diǎn),因此研究有機相變貯有實(shí)用價(jià)值。的性質(zhì)或性能。PEG和纖維素在二能材料聚乙二醇(PEG)頗具實(shí)22交聯(lián)沉積法甲基亞砜/多聚甲醛( DMSO/PF)際意義。PEG在交聯(lián)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(shù)脂)、MgC1,61O檬酸的作性再生共混物的相變焓始較大,相變性質(zhì)用下,可與纖維素纖維發(fā)生交聯(lián)反性質(zhì)為固-固相轉變。應,形成纖維一聚合物線(xiàn)性或網(wǎng)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(zhù)在纖維上將顆粒平均直徑為5μm的含料,在對聚乙二醇進(jìn)行冷熱循環(huán)處這種方法具有工藝簡(jiǎn)單、流程有PEG的微膠囊與粘合劑、分散理時(shí),其超分子結構會(huì )發(fā)生某種相短、操作方便、成本低等特點(diǎn),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(guān)性質(zhì)而具有高的開(kāi)發(fā)價(jià)值。采用交聯(lián)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(lèi)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(shí)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(shí),織物的于服裝時(shí)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(lái)用復合紡絲技術(shù)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(guò)程中21填充纖維法化學(xué)穩定性對工藝的影響,一般要早期的相變纖維大多通過(guò)兩個(gè)添加第三組分。以聚丙烯(PP)和分步驟制備,先制成中空纖維然后將子量為10020000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、一充滿(mǎn)PCM,經(jīng)干燥再利用特殊技術(shù)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490g/m2圖1相變材料微膠囊和涂層織物紀80年代中期開(kāi)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(shí)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33℃,在269℃左右時(shí)內部溫度比科研人員將PEG作為PU合PEG或塑晶進(jìn)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(guò)選擇和設計了在-40~60℃溫度范圍內具有相24共混產(chǎn)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(jīng)過(guò)共混后,由于受到層中的PEG相區的相變轉化溫度該方法設備操作簡(jiǎn)單,但是由共混物中其他聚合物的作用和影恰好在人們感覺(jué)最舒適的溫度范于低分子量的PG溶于水,在織物響聚合物的某些性質(zhì)會(huì )發(fā)生很大圍內。這樣,環(huán)境溫度高于其熔融洗滌過(guò)程中會(huì )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(shí)涂層相變吸熱,同時(shí)聚合物E科學(xué)研究體積膨脹,親水基團空間體積增大,氣候冷卻服裝等。noJ S, Vigo T L Teempera-熱運動(dòng)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(jué);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(shí),PEG鏈段功能,可使激烈運動(dòng)產(chǎn)生的熱量及cols. Textile research Journal,1987,結晶,PU涂層相變放出熱量,同時(shí)時(shí)被相變物質(zhì)吸收,并在運動(dòng)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(fēng)和保暖性能(4)醫療用途高分子學(xué)報2003(16):367~372美國 Polytech公司的 Ureatech涂層織物用于手術(shù)服,可防止4王騰,晏雄智能復合材料的開(kāi)產(chǎn)品即為此類(lèi)織物。液體透過(guò),防止部分細菌感染。蓄發(fā)應用及進(jìn)展.紡織導報2004(4):3PEG相變材料的用途熱調溫織物用做醫用恒溫繃帶,可防止局部溫度過(guò)高,防止出汘引起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 publishing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(chē)內襯、電池隔板。8賀昌城,顧振亞智能型紡織品已市場(chǎng)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20022):18-2冷或熱氣候作戰靴、軍用民用潛水上的應用.產(chǎn)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、海軍陸戰隊微26-29品簡(jiǎn)介紡織信息周刊2005(2):14(上接第7頁(yè))就可以降低產(chǎn)品重量,并緩解人員(5):54和橡膠的酎老化性結合,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(dòng)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(gè)體防護裝緒語(yǔ)酯的耐候性尚未取得突破的情況備.2003(2):14下,橡膠在制鞋方面仍有很大的應3李國華,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(dòng)發(fā)展的影響.西安體育學(xué)院趨勢。在保證功能符合要求的前提學(xué)報199,16(2)參考文獻下,探索使用新材料取代金屬作為4范華,吳良義,丁著(zhù)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(xué)燦國外安全防護氡酯用穩定劑聚氯酯工業(yè).2004,19在髙強度和柔軟性之間找到平衡,鞋標準簡(jiǎn)介檢驗檢疫科學(xué)200,13(4):5