消防服用蓄热调温热防护材料的研究

为增加消防服用多层织物的蓄热调温功能,在保障其热防护性能前提下,引入微胶囊相变材料(MPCM)。选取3种相变温度(37、43和49℃)、2种放置位置和4种相变材料用量(分别为多层织物质量的30%、45%、60%和100%),通过缝制法制备蓄热调温热防护材料,并将其与多层织物结合制备消防服用多层织物系统。采用改进的热防护性能测试仪及皮肤模拟传感器,动态化研究不同因素对消防服用多层织物系统热防护性能的影响。结果表明：相变温度为43℃、蓄热调温热防护材料放置在隔热层与舒适层之间,多层织物系统的热防护性能最好;随着MPCM用量增加,多层织物系统的热防护性能提升,但考虑到成本及服装的热湿舒适性等因素,MPCM用量为多层织物质量的45%时最佳,此时多层织物系统的二级烧伤时间可达257.13 s,相比未添加蓄热调温热防护材料的多层织物系统热防护性能提高了148.22%。研究为开发兼具热防护性能与蓄热调温功能的高性能热防护材料提供了理论依据。     

水合盐相变微胶囊的制备及在调温织物中的应用

以Na_2HPO_4·12H_2O为芯材,尿素-甲醛树脂为壁材,采用原位聚合法制备无机芯相变微胶囊。借助生物显微镜、差示扫描量热仪(DSC)研究了相变微胶囊的表面形貌和储热性能。采用涂层整理工艺将其用于制备调温织物,并对整理织物的调温性能进行测试。结果表明:所得微胶囊呈规则圆球形,相变温度为51.83℃,相变潜热为27.82 J/g;与未整理织物相比,整理织物的降温速率明显减缓,当涂层整理液中相变微胶囊质量分数为15%时,整理织物的保温性能最佳。     

基于相变材料技术的礼服内衬的设计与性能

针对礼服保暖性能的要求,运用微胶囊覆膜技术制成针织覆膜面料,赋予面料蓄温储热功能,使其达到调节内衬温度的目的。内衬里外两侧使用缎面材料,中间层为具有储热功能的针织覆膜面料,增加了相变材料的使用寿命。结果表明,蓄热调温内衬具有良好的储热性能,相变潜热为38.7 J/g。与普通内衬相比,蓄热调温内衬具有显著的调温效果。随着整理液中相变微胶囊质量分数的增大,内衬的透气性能有了一定程度的下降。     

基于天然相变材料的蓄热调温功能整理剂的开发

采用界面聚合法,以天然相变材料——动物脂肪为芯材,甲苯二异氰酸酯(TDI)和哌嗪(PIP)为壁材单体,制备出一种新型的聚脲相变微胶囊.利用微机差热天平对微胶囊的耐热性能、蓄热性能进行表征.结果表明:在乳化速度为4 000 r/min、乳化时间为120 s、反应温度为60℃、n(PIP)∶n(TDI)=1∶2的条件下,制得的相变微胶囊主要为球形,分散性能良好,平均粒径为12μm左右,相变潜热14.31 J/g,耐热温度达229℃左右.将所制备的微胶囊制成蓄热调温功能整理剂,并应用于棉织物的后整理中,对处理后的织物进行蓄热性能、硬挺度、透气性等性能测试.结果表明:制备的功能纺织品具有良好的透气性和硬挺度,并具有一定的蓄热调温功效.     

正二十烷／海藻酸钠微胶囊的锐孔凝固浴法制备

为改善织物的调温性能,采用锐孔凝固浴法,以正二十烷为芯材,海藻酸钠为壁材,制备相变微胶囊。使用光学显微镜、扫描电镜、傅里叶变换红外光谱分析仪和差示扫描量热仪等测试手段对相变微胶囊的外貌形态和热性能进行分析。得到制备正二十烷／海藻酸钠相变微胶囊的最佳工艺条件为：海藻酸钠的质量分数2?5％,CaCl2的质量分数7?0％,芯材与壁材质量比1∶3。在最优条件下制备的相变微胶囊表面光滑,平均粒径为56?7μm,相变潜热为117?3 J／g,微胶囊的耐热性能良好,明显地改善了织物的调温性能。     

复合相变微胶囊制备及其在棉织物上的应用

为获得低成本、高相变焓且相变温度适宜的蓄热调温纺织品,优选不同比例共混的硬脂酸和月桂酸作为相变芯材,以有机单体苯乙烯(St)和丙烯酸丁酯(BA)作为壁材,采用乳液聚合法制备硬脂酸-月桂酸/聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯)相变微胶囊,并将微胶囊浸轧整理到棉织物上。研究结果表明:以质量比1∶9复配的硬脂酸-月桂酸作为相变芯材,熔融峰值相变温度为42.12 ℃,相变潜热为187.80 J/g;按芯壁比1∶1制备的微胶囊球形度良好,包覆率高达82.29%,熔融峰值相变温度为37.45 ℃,相变潜热为77.27 J/g,初始分解温度(150 ℃)比纯硬脂酸-月桂酸相变芯材提高了50 ℃左右,具有良好的热稳定性;浸轧整理后棉织物峰值相变温度为39.47 ℃,相变潜热为25.41 J/g,具有良好的蓄热调温功能。     

轻薄低温防护手套用复合织物的制备及其性能

为利用相变微胶囊制备轻薄低温防护手套用复合织物,以正十八烷为芯材、三聚氰胺/ 尿素/ 甲醛树脂为壁材,采用原位聚合法制备合适的相变微胶囊,再将其转移涂层整理到纬平针织物上。探讨了相变微胶囊质量分数、涂层厚度对复合织物性能的影响,并对相变微胶囊分散情况、复合织物储热和耐低温性能进行测试及分析。结果表明：在相变微胶囊质量分数为40%,水质量分数为10%,黏合剂质量分数为50%条件下配制涂层液,涂层厚度为1.1mm时,制备的复合织物在-40、-80 ℃的环境下由初始温度降至0 ℃所需的时间分别为397、206 s,能满足短时间生物与医药技术低温操作需要,带来一定程度的保护。     

基于相变薄膜的蓄热调温棉织物的制备与性能

以相变蜡和水性聚氨酯为主要组分制备蓄热调温整理液,采用浸轧-烘焙方式制备蓄热调温棉织物。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、光量热差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG)、热红外成像仪和智能风格仪表征整理前后棉织物的表面形貌、热性能、调温性能、手感和透气性能。结果表明:经蓄热调温整理液整理后,棉纤维表面附着一层明显的相变薄膜,聚氨酯通过成膜形式包覆相变蜡;蓄热调温棉织物在30.14℃左右存在明显的吸热峰,相变潜热约为19.64 J/g,热稳定性良好,且在26.1℃～27.89℃范围内蓄热调温性能明显;相比于原棉织物,蓄热调温棉织物手感和透气性仍高达17.05 J/g;经5次洗涤后,蓄热调温棉织物的相变潜热略有下降。该蓄热调温棉织物在调温被、调温座垫等领域具有良好的应用前景。     

碳纳米管改性相变微胶囊的力学与热学性能

为改善相变微胶囊制备蓄热调温纺织品时存在易破损、传热效率低的问题,通过原位聚合法以三聚氰胺、尿素、甲醛为壁材并掺杂等离子体处理的碳纳米管(CNTs)包覆正十八烷制备相变微胶囊,探讨CNTs对微胶囊力学、热学性能的影响。采用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱分析仪、原子力显微镜、差式扫描量热仪和热常数分析仪对所制备的相变微胶囊的表面形貌、力学性能、热学性能进行表征与分析。结果表明：掺杂CNTs的微胶囊近似圆球形,表面较为光滑,力学性能、热传导性能均有提高;当CNTs添加量为2%时,其弹性模量提高了约190%、导热系数提高了近187%;平均相变焓可达到224.4 J/g、包覆率为74.07%。掺杂CNTs对微胶囊的力学、热学性能的改善有利于提高蓄热调温纺织品调温性能。     

黏合剂对相变微胶囊复合织物储热调温性能的影响

为了制备一种储热调温性能优良的相变微胶囊复合织物,探讨了不同黏合剂对制备复合织物的影响。首先采用原位聚合法制备了以正十八烷为囊芯、外层包覆尿素改性的蜜胺树脂的相变微胶囊,利用SEM表征微胶囊的表观形貌和粒径分布;然后分别以水性聚氨酯和聚丙烯酸酯作为黏合剂,通过干法涂层的方式将微胶囊整理到纯棉织物上,并对其进行形貌、储热性能、升降温动力学性能和耐洗性能的测试与分析。研究结果表明:在温度骤变的过程中,两种复合织物的升降温速率有不同程度的减缓;经聚丙烯酸酯整理的织物表面更加致密、光滑,熔融相变焓达到30.57 J/g,调温时间延长了70%,具有较好服用性能。     

Investigation of tactile comfort properties of the fabrics treated with microcapsules containing phase change materials (PCMs microcapsules)

In this study, it was focused on the investigation of comfort-related properties of the fabrics treated with microcapsules containing phase change materials (PCMs microcapsules). There are limited findings about the effect of prepared PCM microcapsules on fabric properties related with the tactile comfort. In this work, we applied our produced microcapsules to the cotton fabrics and researched these fabrics’ tactile comfort-related properties such as bending rigidity, drape, fabric–fabric friction, and tenacity. One of the outstanding properties of our microcapsules is reactive carboxylic acid groups on their wall. They have the ability to bind to the fabrics in terms of their reactive chemical groups. Microcapsules on the fabrics can be durable to the effects of the rubbing and repeated washings. The fabric test results indicated that air permeability, bending rigidity, tensile strength decrease with the microcapsule treatment, whereas the fabric drape and coefficient of friction of the fabrics increase depending on the amount of microcapsules added on the fabric.     

热防护服蓄热防护与放热危害双重特性的研究进展

为全面评价热防护服在热暴露阶段的蓄热防护作用以及在冷却阶段因蓄热释放对人体造成的热危害效应,介绍了防护服热蓄积产生的原因,阐述了现阶段防护服热蓄积的测试方法以及数值模拟研究现状;从服装因素、环境因素以及人体因素3个方面归纳了防护服在热暴露阶段蓄热特性的影响因素;并总结了织物基本物理性能、空气层配置、织物水分、织物受压等因素对冷却阶段防护织物放热危害特性的影响。最后提出：在未来的研究中应针对多元化的热灾害环境以及冷却环境开展热防护服蓄放热双重特性的基础研究,并基于热防护服蓄放热双重效应探究其最优的配伍设计。     

喷雾干燥制备大豆油脂体微胶囊及其品质分析

为保持大豆油的营养价值以及油脂体的功能性,采用喷雾干燥法制备微胶囊化大豆油脂体,对微胶囊化工艺条件进行优化,探究大豆油脂体微胶囊的包埋率、水分含量、溶解度、堆积密度、流动性、微观结构及其氧化稳定性等。结果表明:在麦芽糊精质量分数为9.0%、大豆油脂体质量分数为6.0%、入口温度为150℃、进料速率为5.00 mL·min-1的条件下,大豆油脂体微胶囊包埋率达到89.97%。在最佳制备条件下微胶囊的水分含量、溶解度、堆积密度、休止角分别为2.57%、67.07%、0.45 g/mL、35.60 °,表明微胶囊化有利于储藏,产品粘度较小,溶解性与流动性良好;扫描电子显微镜(SEM)结果显示微胶囊微观结构呈现较规则球形,囊壁完整性较好,结构致密,无明显裂纹,具有良好的包埋结构;加速氧化实验表明微胶囊显著保护油脂,延长油脂储藏期。因此,将大豆油脂体制备成新型的稳定状态的油脂产品,对于大豆油脂体加工应用领域的拓展和产业化的发展具有重大意义。     

聚氨酯/相变蜡蓄热调温功能整理剂的制备及其在棉织物上的应用

针对传统相变微胶囊后整理法制备蓄热调温纺织品时存在制备工序繁杂、效率低等难点,开发了一种简便快捷的后整理法。选用相变蜡、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10(OP-10)乳化剂和水性聚氨酯为主要组分,经高剪切乳化制备蓄热调温功能整理剂,利用浸轧—焙烘方式对棉织物进行整理。优化乳化剂用量、相变蜡与聚氨酯配比及焙烘温度,并测定整理后棉织物及背心的蓄热调温性能。结果表明:当OP-10质量分数为5%,相变蜡与聚氨酯的质量比为1.5∶1,焙烘温度150 ℃时,整理剂在纤维表面原位成膜形成包裹纤维的蓄热调温薄膜,从而赋予棉织物蓄热调温功能;整理后棉织物具备蓄热调温功能,由其所制作的背心具有显著的蓄热调温功能。     

自修复双层微胶囊的制备及其在玄武岩织物上的应用

为提高玄武岩织物的抗折性能,首先用原位聚合法制备单层微胶囊,囊壁为三聚氰胺-尿素-甲醛共聚物(MUF),囊芯为环氧树脂;然后将固化剂二氨基二苯砜吸附在单层微胶囊表面,以MUF再次包覆制成双层微胶囊;最后将双层微胶囊涂覆到玄武岩织物表面。测试了微胶囊的微观形貌和化学结构,分析了微胶囊自修复玄武岩织物的自修复性能。结果表明:制备的微胶囊结构致密、表面光滑;当玄武岩纤维受到破坏时,微胶囊破裂流出修复剂和固化剂通过聚合反应生成网络大分子修复裂纹;修复7 d后玄武岩织物的最大断裂强力和折皱回复性能可基本恢复,延伸性能有很大改善,抗折性能得到有效提高。     

隐色染料微胶囊涂层的热敏显影特性研究

使用界面聚合法制备了含有不同质量囊芯物质的热敏染料微胶囊;对比微胶囊的热相变特性,研究了染料含量对纸基热敏微胶囊涂层显影密度的影响。热重分析结果显示：聚脲囊壁在120℃左右达到玻璃点转化温度,渗透性增强,当温度达到255．8℃时微胶囊囊壁结构分解。变温红外光谱检测结果显示：在170℃以下所测微胶囊囊壁在玻璃态与高弹态之间转化,此变温范围内囊壁分子的分子结构和键合特性的变化是可逆的。影像密度检测结果显示：随着荧烷类染料（ODB-2）含量的增加,纸基热敏微胶囊涂层显影密度增加,但随染料包覆量增加,显影密度提高变慢。     

不同制备方式的鱼油微胶囊挥发性成分及贮藏稳定性的比较

本文研究了不同干燥工艺对鱼油和两种微胶囊挥发性成分以及贮藏稳定性的影响。以鱼油作为芯材,魔芋葡甘聚糖和大豆分离蛋白作为壁材,制备成纳米乳液后通过喷雾干燥和真空冷冻干燥工艺制备微胶囊。试验发现,鱼油、喷雾干燥微胶囊和冷冻干燥微胶囊共鉴定出80种挥发性风味物质,其中鱼油42种,喷雾干燥微胶囊41种,冷冻干燥微胶囊20种,共有成分包括十四烷酸乙酯、9-十六碳烯酸乙酯、1-甲基-4-异丙基苯和1-甲基-4-异丙基苯。加速贮藏实验中两种鱼油微胶囊的过氧化值（POV）增长速率均较鱼油低,当贮藏时间达到30 d时,鱼油、喷雾干燥微胶囊和真空冷冻干燥微胶囊POV值分别为15.65 mmol/kg、8.89 mmol/kg和8.14 mmol/kg,喷雾干燥所得鱼油微胶囊包埋率下降速率较冷冻干燥鱼油微胶囊快,包埋率分别为34.29%和40.90%。综合分析,两种鱼油微胶囊制备方法均能够延缓鱼油氧化和掩蔽不良风味,但冷冻干燥制备鱼油微胶囊更佳,对制备鱼油微胶囊具一定的参考意义。