自动调温纤维及其制品制造技术

本发明专利技术涉及一种自动调温纤维及其制品。其特征是自动调温纤维以蓄热微胶囊为功能性添加成分，以常规成纤聚合物为基材，两者重量比为３０～８０∶７０～２０，采用常规纺丝工艺制成；蓄热微胶囊是指以熔融温度为２０～５０℃，结晶温度为３０～５℃，熔融热和结晶热≥２００Ｊ／ｇ的相变物质为囊芯，且其重量占蓄热微胶囊总重量的４０～８０％；以苯乙烯－二乙烯苯共聚物、三聚腈胺、脲醛树脂、环氧树脂或硅酸钙为囊壁，采用原位聚合法合成；其直径为０．１～２０μｍ。该纤维和制品可随环境温度变化而自动双向调节自身温度。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功能性纤维及其制品，具体说是一种具有热能吸收、存储和释放功能的纤维及其制品。该纤维或制品可随环境温度变化而自动双向调节自身温度。国际专利分类号拟为D01F 1/10。研究表明，处于热平衡时，人体感觉最舒适的皮肤温度为33.4℃；身体任何部位的皮肤温度与皮肤平均温度差在1.5～3.0℃时，人体感觉不冷不热；若温度差超过±4.5℃，人体将有冷暖感。因此，在外界环境温度过低，或身体处于相对低温环境时间过长时，如果服装材料的保温热阻不足，体温将会很快下降，易生感冒、冻伤或其他疾病。在救生学上，直肠温度35℃是深部体温下降的阀限，低于35℃将出现严重的功能失调，此时人体处于半知觉状态，失去对外界环境的反应能力，因此身处低温环境时，保温对人体十分重要。反之，在夏季或热带或者一些特殊工作环境中，外界环境温度过高时，如果服装材料的热阻过大，人体不能通过显热传递尽快散失热量，而只能通过大量排汗保持正常体温，长时间维持这种状态，将引起体内失水过多，体温调节功能紊乱，导致中暑，甚至死亡，因此身处高温环境中时，及时降温也很重要。传统的服装或纺织品一般由如棉、麻、丝、毛等天然纤维，或/和粘胶、涤纶、锦纶、腈纶等化学纤维材料组成。这些纤维材料主要是通过阻断人体与外界环境之间的热传递，即热辐射、热传导和热对流起到保持服内人体正常温度的作用。当外界环境温度低于人体的皮肤表面温度时，只有及时增加服装或纺织品，即增加纤维材料的热阻来减少人体与外界环境之间的热交换，从而维持人体的正常体温；当外界环境温度由低于变化到接近体温时，又必须及时减少服装或纺织品，即降低纤维材料的热阻，以便增大人体与环境之间的热交换。因此，及时适当增减衣物，是保持体温恒定的主要手段。但一天之中温差变化很大时，人们由于主观原因或者客观条件限制往往不能作到这一点，特别是在快节奏的现代生活之时。当外界环境温度高于体温(服内温度高于体温)时，人体已不能通过一般的热辐射、热对流和热传导来散失热量，而必须通过皮肤大量排汗，利用汗液的蒸发带走热量(汽态的汗液带走的热量数倍于液态汗液)，才能维持体温的恒定，脱减衣物即使是全脱也毫无意义，更况一般情况下过多地脱减衣物也是公共生活所不允许的。其代价就是体液流失过多，人体平衡紊乱，体质下降，感觉不适，产生疾病。为了改善生活环境温度，人们专利技术了各种功能纺织品。60年代开发出了纺织品表面涂镀铝-钛合金箔，反射人体发射出的远红外线的纺织品，俗称“太空棉”保温材料，80年代在国内得到了广泛开发和应用。又如，微导电材料通电后发热的“东丽热”纤维可显著提高保温效果，含有铁微粉，利用其氧化放热的化学反应放热纤维在国外也得到了开发。日本公开特许公报平3-3202公开了一种含有碳化锆微粉的吸收近红外线放热的阳光蓄热纤维，阳光照射下可显著提高织物内部温度。中国专利技术专利CN1123850A公开了一种吸收和发射远红外线的纤维的组成和制造方法，可吸收人体发射出的远红外线转化为热量，提高保温效果。日本公开特许公报平5-117910中公开了一种反射太阳光中热辐射、屏蔽紫外线的纤维，其织物可降低内部温度。但所有这些纤维材料纺织品均只具有单向温度调节功能，即只能提高保温效果，或在一定程度上降低服内温度，而不能既可以提高纤维材料的保温功能，又可以降低纤维材料热阻效果，特别是不能根据人体需要来提高或降低纤维材料的保温作用，即没有双向调温功能或作用。具有双向调温功能的纺织品是80年代，特别是90年代世界纤维材料研究的新课题。如美国专利4871615公开了一种将无机水合盐或塑晶材料通过浸渍的方法填充在中空纤维内部，制备具有温度调节功能纤维的方法，但这种纤维既不耐水洗，也不具有耐久性，水合盐中的结晶水会在升、降温过程中蒸发，使纤维失去温度调节作用。再如，申请人的中国专利技术专利ZL96105229.5公开了一种采用聚醚、脂肪族聚酯、聚酯醚等聚合物作为纤维的芯或岛成分的主成分，以成纤聚合物为鞘成分或海成分，经熔融复合纺丝制取具有自动调温功能纤维的方法。但这种方法只适用于聚合物为芯或岛成分的纤维制造，对于熔融粘度更低的有机物，如正十二酸、正十三醇、正十四醇、正十五醇、正十六醇、正十六烷、正十七烷、正十八烷、正十九烷、正二十烷、正二十一烷、正二十二烷等则不适合，因为这些有机物会在纺丝过程中，从纤维的鞘或海成分中逸出，使纺丝过程难以进行。本专利技术的目的是提供一种以蓄热微胶囊技术制成的自动调温纤维及其制品。其可采用有机物相变物质作为功能性添加物，并可采用一般纺丝和纺织工艺生产制造，具有更好的依环境温度变化而自动吸热、存储和放热的功能。本专利技术的纤维及其制品区别于常规纤维及其制品的最大特点是在环境温度较高时，可吸收环境的热量并储存在纤维内部，使纤维内部温度低于常规纤维；而在环境温度较低时，又可将纤维中储存的能量释放出来，使纤维内部温度高于常规纤维。本专利技术纤维的自动温度调节作用使采用这种纤维加工成的服装具有比普通服装更好的服用舒适性；用于室内装饰材料时，可使室内温度波动范围相对减小，营造更适宜人们生活和工作的环境。本专利技术的目的是这样实现的设计一种具有依环境温度变化而自动吸热、存储和放热功能的自动调温纤维，其特征在于所述的自动调温纤维是以蓄热微胶囊为功能性添加成分，以常规的成纤聚合物为基材，蓄热微胶囊与成纤聚合物的重量比为30～80∶70～20，采用常规纺丝工艺制成；所述的蓄热微胶囊是指以熔融温度为20～50℃，结晶温度为30～5℃，熔融热和结晶热≥200J/g的相变物质为囊芯，且相变物质重量应占蓄热微胶囊总重量的40～80％；以苯乙烯-二乙烯苯共聚物、三聚腈胺、脲醛树脂、环氧树脂或硅酸钙为囊壁，采用原位聚合法合成；所述的蓄热微胶囊直径为0.1～20μm。本专利技术自动调温纤维与现有技术相比是设计了先进的蓄热微胶囊技术，并使用有机物，而不是聚合物作为相变物质，使原料来源更广泛，并且由于有机物比现有技术中使用的聚合物具有更大的相变热，所以由其制成的纤维及其制品的温度自动调节功能更好。另外，本专利技术可采用一般纺丝工艺生产制造，没有采用现有技术使用的较复杂的复合法纺丝工艺，使生产更为简单。本专利技术设计主要特征是利用蓄热微胶囊制造自动调温纤维的技术。它采用以熔融温度为20～50℃，结晶温度为30～5℃，熔融热和结晶热≥200J/g的相变物质为囊芯，且相变物质重量应占蓄热微胶囊总重量的40～80％；以苯乙烯-二乙烯苯共聚物、三聚腈胺、脲醛树脂、环氧树脂或硅酸钙为囊壁，采用原位聚合法合成。并且所述的蓄热微胶囊直径应当控制在0.1～20μm之间。当这种蓄热微胶囊以合适的方式制成自动调温纤维及其制品后，含有上述蓄热微胶囊的纤维及其制品就可以在环境温度高于相变物质的熔融温度时，吸收环境中的热量，使蓄热微胶囊中的相变物质逐渐从固体转变为液体，把热量储存起来；当环境温度低于相变物质的结晶温度时，蓄热微胶囊中的相变物质又逐渐从液体转化为固体，放出所储存的热量，从而达到自动调节温度的目的。所谓自动调温纤维及其制品就是指依据环境温度的变化可以自动吸热或放热，对环境温度自动作双向调节的纤维及其制品。本专利技术蓄热微胶囊中的相变物质(PCM)应当采用熔融温度为20～50℃，结晶温度为30～5℃，熔融热和结晶热≥20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有依环境温度变化而自动吸热和放热功能的自动调温纤维及其制品，其特征在于所述的自动调温纤维是以蓄热微胶囊为功能性添加成分，以常规的成纤聚合物为基材，蓄热微胶囊与成纤聚合物的重量比为３０～８０∶７０～２０，采用常规纺丝工艺制成；所述的蓄热微胶囊是指以熔融温度为２０～５０℃，结晶温度为３０～５℃，熔融热和结晶热≥２００Ｊ／ｇ的相变物质为囊芯，以苯乙烯－丁二烯、三聚氰胺、脲醛树脂、环氧树脂或硅酸钙为囊壁，且相变物质重量应占蓄热微胶囊总重量的４０～８０％；微胶囊采用原位聚合法合成，所述的蓄热微胶囊直径为０．１～２０μｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴祥，牛建津，王学晨，印瑞斌，张华，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]