柔性多功能、易制备、性能优的电加热服装元件的研究

摘要

随着智能纺织品的发展，智能加热服装在市场上的需求量也日益增大。电加热服装是将电能通过电热元件转化为热能的一类主动加热服装，主要由电源、电热元件、温度控制电路、保护电路等构成，电加热服装元件是这类服装的核心，其性能直接影响着电加热服装的加热效果。本课题以研究易制备、功能多、性能优的电加热服装元件为目的，设计制备了由两层聚酰亚胺薄膜和铜箔为原料，以三明治结构组成的电热膜，并对其进行了红外热性能测试、SEM电镜测试、稳定性能测试等，同时探讨了该电热膜的电阻-温度关系，分析了该电热膜作为温度传感器元件时的性能优势，并结合服装服饰对其实际应用进行了模拟测试。此外还研究了由不同导电涂层涂覆所制备的柔性电加热织物的性能差异，主要通过SEM电镜测试、厚度测试、电阻测试、红外热性能测试等方法分析了聚多巴胺(PDA)与PEDOT导电材料分别对涂覆了聚吡咯(PPY)导电材料的针织棉织物和机织棉织物的不同影响，总结出综合性能最好的制备方案即PEDOT+PPY涂覆的针织棉织物。并且在本文中还解决了样品封装问题，通过设计剥离强度测试实验得到了使用效果最佳的粘合衬使用种类——“无纺衬+无纺衬”组合，再通过给样品添加外接导线制备成了可直接应用的实体样品，并通过红外热性能测试对比了封装前后样品热学性能的差异。 得出如下结论:聚酰亚胺电热膜温度分布均匀，加热效果显著，在5V电压下不到2min就可以达到40℃左右的温度;在常温（约20℃）与高温（约170℃）下电阻都十分稳定，其电阻与温度还具有高度线性相关性，在高温（约170℃）高压(20V)下的长时间重复使用性能与持续使用性能优良，并且在模拟人体穿着时发现，在温度为(20±0.5)℃、相对湿度为(65±0.5)％RH的恒温恒湿环境下，该电热膜放置在护腰内，再穿着在人体上时加热效果良好。不同涂层所制备的柔性电加热织物中，涂覆PPY的针织棉织物和机织棉织物再涂覆PDA后电阻变大，而浸泡PEDOT后电阻变小;PEDOT涂覆的镀PPY针织棉织物效果最佳，并且在5V电压下，在2min内即可达到最大平衡温度45℃，具有非常好的应用前景。

目录

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摘要

第一章绪论

1．1引言

1．2．1太阳能加热服装

1．2．2化学能加热服装

1．2．3相变调温服装

1．2．4电加热服装

1．3电加热服装元件的研究现状

1．3．1电热膜的研究现状

1．3．2电加热织物的研究现状

1．4课题研究的目的与意义

1．5课题主要研究内容

第二章聚酰亚胺柔性感温加热膜的制备及其性能测试

2．1引言

2．2实验部分

2．2．1实验仪器介绍——织物热性能测试仪

2．2．2柔性电热膜的制备

2．2．3柔性电热膜的基本参数测定

2．2．4柔性电热膜的耐温性能测试

2．2．6柔性电热膜的测温性能测试

2．2．7护腰应用测试

2．2．8模拟穿着发热效果测试

2．3结果与讨论

2．4本章小结

第三章不同涂层的柔性电加热织物的制备与性能测试

3．1引言

3．2实验部分

3．2．1实验材料介绍

3．2．2三种不同涂层织物的制备

3．2．3厚度测试

3．2．4电阻测试

3．2．5电镜测试

3．2．6热性能测试

3．3结果与讨论

3．3．1厚度分析

3．3．2电阻分析

3．3．3 SEM电镜分析

3．3．4热性能分析

3．4本章小结

第四章柔性多涂层电加热元件的制备与性能测试

4．1引言

4．2实验部分

4．2．1柔性多涂层电加热元件的制备

4．2．2柔性多涂层电加热织物封装后的电热性能测试

4．2．3护膝应用测试

4．3结果与分析

4．4本章小结

第五章结论与展望

5．1结论

5．2展望

参考文献

发表论文

致谢