光热转换储热调温丙烯腈-偏氯乙烯共聚物膜和纤维的制备

摘要

储热调温纺织品具有双向温度调节作用，能根据外界环境温度的变化，伴随纤维或纺织品中所包含的相变材料发生液-固可逆变化，从环境中吸收热量储存于纤维、纺织品内部，或放出其中储存的热量，在纤维或纺织品周围形成温度基本恒定的微气候，通过这种吸热和放热过程，实现温度调节功能。储热调温纺织品是一种智能纺织品，是自防水透湿织物以来的二十多年中最重要的舒适性纺织品技术。碳化锆具有理想的吸热、储热的特性，能够吸收太阳光中2μm以下的短波长红外线，发生光热转化，并反射波长超过2μm红外线，储存能量。
　　 本课题将相变材料微胶囊与碳化锆结合，添加到PAN/VDC共聚物中，湿法纺丝制备具有储热调温功效的保暖纤维，通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热分析(DSC)、热重分析(TG)、X-射线衍射分析(XRD)、红外测温仪和电子强力仪等测试和分析，研究结论如下；
　　 1)当膜中正十八烷微胶囊含量为40wt％时，储热调温膜的储热量在30J/g左右，热焓效率约56％。储热调温膜温度变化缓慢，含30wt％正十八烷微胶囊膜和参比试样最大温差4.6℃。当正十八烷微胶囊添加量不超过30wt％时，膜的拉伸断裂强度在11N/mm以上，断裂伸长在1～2.5％。
　　 2)膜中碳化锆地加入有助于提高试样在近红外灯照射下的升温速率，正十八烷相变材料微胶囊地加入平衡温度的快速变化。含正十八烷微胶囊和碳化锆膜试样的升温速率慢于只含碳化锆试样，而快于只含正十八烷微胶囊试样，说明加入正十八烷微胶囊和碳化锆的膜具有光热转换和储热调温性能。
　　 3)含2～8wt％碳化锆的纤维力学性能不小于2cN/dtex，断裂伸长率不小于2.5％。
　　 4)纤维中碳化锆含量为4wt％时，非织造布表面温升速率最快。
　　 5)纤维的线密度随相变材料微胶囊添加量的增大而增大，断裂强度和断裂伸长率随添加量的增大而减小。纤维中碳化锆含量为4wt％，相变材料微胶囊添加量不超过12wt％情况下，纤维的可纺性能比较好，断裂强度均在1cN/dtex以上，断裂伸长率1.5％以上。
　　 6)近红外灯照射下，碳化锆加入纤维中有助于提高非织造布试样温升温速率，相变材料微胶囊的加入有助于调节试样温度的快速变化，减小温差。其中纤维中含15wt％相变材料微胶囊和4wt％碳化锆的非织造布试样的升温速率明显高于空白试样，而低于纤维中只含4wt％碳化锆的试样，非织造布试样内部温度随光照时间的变化趋势和表面一致，但速率明显变缓，说明试样具有光热转换功能和温度调节功能。

目录

文摘

英文文摘

声明

学位论文的主要创新点

第一章 绪论

1.1 人体舒适温度

1.2 保暖介绍

1.2.1 保暖原理

1.2.2 保暖材料

1.2.3 保暖方法

1.3 传统消极保暖的研究现状

1.4 新型积极保暖材料研究现状

1.4.1 光热转换纤维

1.4.2 储热调温纤维

1.5 本论文的内容及意义

1.6 现有研究基础

第二章 实验准备及原料分析

2.1 实验原料与仪器

2.1.1 实验原料

2.1.2 实验仪器

2.2 陶瓷粉体选择

2.3 原料分析

2.3.1 碳化锆和微胶囊的测试分析

2.3.2 结果与分析

2.4 总结

第三章 光储热调温膜的制备和性能研究

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 原料及仪器

3.2.2 光热转换调温膜的制备

3.2.3 样品性能测试

3.3 结果与讨论

3.3.1 微胶囊添加量对膜性能影响

3.3.2 冷却条件对膜性能的影响

3.3.3 添加微胶囊和碳化锆对膜性能的影响

3.4 结论

第四章 光储热调温纤维的制备及性能研究

4.1 前言

4.2 实验部分

4.2.1 原料及仪器

4.2.2 纤维的制备及纺丝工艺流程

4.2.3 纤维性能测试

4.3 实验结果讨论

4.3.1 碳化锆添加量对纤维性能的影响

4.3.2 光热转换储热调温纤维性能研究

4.4 结论

第五章 研究结论与创新点

5.1 研究结论

5.2 创新点和未来研究方向

参考资料

发表论文

致谢