相變纖維

相變纖維是利用物質相變過程中釋放或吸收潛熱、溫度保持不變的特性開發出來的一種蓄熱調溫功能纖維。相變纖維除做太空服外，還套用於運動性服裝上，製成滑雪服、滑雪靴、手套、襪類。

基本介紹

• 中文名：相變纖維
• 外文名：phase-change fiber
• 一級學科：工程技術
• 二級學科：紡織學
• 特點：利用物質相變過程調節溫度
• 套用：太空服、運動性服裝

簡介

相變即表現為氣、固、液三態的變化以及結晶、晶型轉烴、晶體熔融等物理過程，伴隨著分子聚集態結構的變化，在此過程中溫度不發生變化但伴隨熱量的釋放或吸收，因而具有調解溫度的作用。利用其固→液、固→固態的相變，在不同環境溫度下表現出不同的吸、放熱功能，並且保持溫度相對恆定的特性，製得相變纖維。

調溫機理

相變材料能夠根據外界環境溫度的變化而發生相變，並從外界吸收或釋放熱量，在紡織品周圍形成溫度基本恆定的微氣候，從而實現溫度調節功能。當環境溫度或人體皮膚溫度達到服裝內相變材料熔點時，相變材料吸收熱量，同時從固態轉為液態，以此在服裝內層產生短暫的致冷效果。熱能可能來自外界溫暖環境，也可能來自人體本身（如運動後產生的熱量），一旦相變材料完全熔化，儲能便結束。如果在低於相變材料結晶溫度的寒冷環境下使用，服裝的溫度會低於相變溫度，此時，液態的相變材料將轉變回固態，釋放其儲存的能量，提供短暫的加熱效果。這種熱轉換在服裝內起緩衝作用，減小皮膚溫度的變化，延長穿著者的舒適感。

相變纖維製備方法

共混法

（1）相變材料與聚合物直接共混進行紡絲，較為簡單但存在相變熱焓低、相變易泄漏和纖維強度低等問題。在採用濕法紡絲的腈綸和纖維素類纖維中較容易實現。

（2）微膠囊法（PCM）。微膠囊是用高分子將相變材料包裹封閉起來，防止相變材料泄漏。將含有相變材料的微膠囊與聚合物進行共混紡絲得到相變纖維，但存在較大的PCM會被過濾掉而不能進入纖維導致纖維相變焓較小；PCM與纖維基體相容性差導致纖維強敵低的問題。

複合紡絲法

皮芯複合或海島複合法，相變焓較大，纖維可以做到80J/g以上，纖維直徑為100μm-3mm，進行兩端或中間封閉之後可以實現重複使用。在服裝填充、編制座墊、汽車靠墊等方面有較好套用前景。

微膠囊法

微膠囊法是加工相變纖維最先進的方法之一。微膠囊法是指通過將相變材料包封在一載體系統（直徑為1. 0~10微米的微膠囊）中，對織物進行塗層或將微膠囊混入紡絲液中進行紡絲。該方法製成的相變纖維具有材料分散均勻，調溫性能顯著，穿著、洗滌、熨燙等過程中不會外逸等特點。

用途

相變纖維除做太空服外，還套用於運動性服裝上，製成滑雪服、滑雪靴、手套、襪類。它根據人體頭部或腳部過熱與過冷的情況，吸收環境或運動員劇烈運動產生的大量熱量，使人體避免了過快的體溫上升而出現的高熱現象。套用在醫療上，製成多種溫度段和適合人體部位形態的熱敷袋、被褥、服裝等，相變材料可以根據環境及人體溫度的變化，吸收存儲的和重新釋放熱量，對病人的病情起到良好的輔助治療作用。相變纖維還用於對溫度變化要求高的儀器、調溫設各等。