国际相变智能调温纤维发展趋势（二）

2017-04-06刘树英

中国纤检 2017年3期

刘树英

STFT加工方法与制备工艺

STFT（相变智能调温纤维）不同于传统纤维。传统纤维如中空纤维、超细纤维等只能依靠提高纺织品中的静止空气含量，利用对热流的反射和隔绝等手段来提高保温的效果。相变纤维可以利用纤维中的相变材料进行能量的吸收或释放，进行温度调节与控制。相变储能纤维除具有适当相变温度、相变焓大的特性外，还需要具备快速的导热性，良好的耐水洗、耐熨烫，相变体积变化小、尺寸稳定性优良等特点，以及具备一定的物理、机械性能和可加工性。目前，生产STFT纺织品的加工方法有以下几种：

1.相变物质直接整理法

该工艺是将相变物质用交联剂及催化剂一起混合后制成均匀水溶液，将棉、涤棉或羊毛织物等在溶液中浸渍，轧压、烘干、皂洗后得到增重50%左右的织物，该类织物在0℃～50℃温度范围具有明显的吸放热效果。

Gateway公司首席工程师维戈尔将分子量为500～ 8000棉和羊毛织物等在其中浸渍、轧榨、烘干和皂洗后得到增重50%左右的织物，该类织物在0℃～50℃温度范围比未处理的织物具有明显的吸放热效果。他们还尝试将塑性晶体，如季戊四醇等整理到织物表面。

日本酯公司采用浸轧烘皂洗工艺直接将低温相变物质如石蜡纺制在纤维内部，并在纤维表面进行环氧树脂处理，防止石蜡从纤维中析出。该纤维在升降温过程中，石蜡熔融吸热、结晶放热，使纤维的热效应明显不同于普通纤维。值得注意的是，此类织物的穿着舒适性、耐洗性及相变材料的渗漏性较差。

2.相变材料表层涂覆法

该加工方法是把相变物质固定到织物上的简便易行的方法，即将聚乙二醇用2D树脂（DMDHEU）在氯化镁及对甲基苯磺酸催化下，将其固着在纤维上，经处理的织物最高的热焓达26.75 J/g，或采用二异氰酸酯、乙二醇与聚乙二醇聚合得到具有防水透湿性的调温涂料，可以涂覆在纺织品表面获得调温功能。

德国Kelheim纤维公司用聚乙二醇和2D免烫树脂整理剂混合整理棉、麻等纤维素织物，在酸性催化剂作用下经浸轧一焙烘工艺得到具有一定调温功能的面料。

比利时Centxbel研究所则将正硅酸乙酯、无水乙醇和蒸馏水常温水解聚合成二氧化硅网状结构凝胶，然后加入醇类相变材料制成复合相变材料，最后将复合相变材料与粘合剂混合后涂覆在纺织面料的表面而制成智能调温纺织品。

3.中空纤维浸渍法

该法是将中空纤维浸渍于相变材料溶液中，使中空部分充满相变材料，再将纤维两端封闭。早期的相变纤维制作一般通过两个步骤先制成中空纤维，然后将其浸渍于PCMs（如无机盐）溶液中使纤维中空部分充满PCMs，经干燥再利用特殊技术将纤维两端封闭。

Gateway公司最初开始研究将中空纤维浸渍于低分子量PEG（聚乙二醇）或塑料材料的溶液或液体中，使 PEG或塑晶进入纤维内部得到了在-40℃～60℃温度范围内具有相变特性的纤维。但进一步研究发现，低分子量的PEG溶于水而塑晶材料在反复升降温后会失去结晶水而从纤维中析出，因此这种方法不具有实用价值。后来他们又将分子量为500～8000的聚乙二醇和二羟甲基二羟基乙二脲（DMDHEU）等交联剂及催化剂，一起加入传统的后整理工艺中，使PEG与纤维发生交联而不溶于水，使纤维的蓄热性更持久。

近年来，美国格雷斯纤维公司设计师基辛格研究了将三羟甲基乙烷、新戊二醇二元体系固-固相变材料采用水溶液真空填充的方法填充到聚酯中空纤维，得到了相变材料填充率为24%的调温纤维。用该方法制得的调温纤维内径较大，相变物质易残留于纤维表面，故易于渗出和析出，作为服用纤维使用还有很大局限性。

4.中空纤维填充法

该工艺是利用一定的技术（如真空方法）或设备（高压泵或高压管等）将相变材料填充到中空纤维的中空部分获得储热调温纤维。

初期英国Essentra纤维公司R·H·汉森将二氧化碳之类的气体先溶解到各种溶剂中，然后填充到纤维的中空部分，在织造前，利用特殊方法将中空部分密封，从而利用纤维中空部分的气-液（固）相变来达到保温。但进一步研究发现，中空纤维内部的无机盐虽然在开始时有贮热和放热的功效，而反复升、降温后，无机盐便失去结晶水从纤维中析出，因而这种方法并不具有实用价值。

后来Cyanamid公司采用真空方法将多元醇固固相变材料三羟甲基乙烷/新戊二醇二元体系填充到聚酯中空纤维，最高可获得72.3%的填充率，相变材料含量约为24%。

5.复合纺丝法

采用复合纺丝法制备相变调温纤维是通过在纺丝的基体中加入相变材料，经过纺丝加工，从而可以获得含有相变材料的相变调温纤维。根据复合纺丝方法的不同，有湿法纺丝法、干法纺丝、熔融纺丝法、静电纺丝法及皮芯熔融复合纺丝法等。

1）湿法纺丝法。湿法纺丝是制备相变调温纤维的常规方法之一。相变调温纤维选用的聚合物基体中，部分聚合物的熔点接近于自身分解温度，为了获得其对相变材料优异的阻隔性、包覆性，通常将其溶解于非挥发性或对热稳定的溶剂中，采用湿法纺丝的方式制备相变调温纤维。另一方面，相变材料与聚合物直接共混进行纺丝，较为简单但存在相变热焓低、相变易泄漏和纤维强度低等问题。目前在采用湿法纺丝的腈纶和纤维素类纤维中较容易实现。

日本鐘纺合纤公司以聚丙烯腈（PAN）和聚乙烯醇（PVA）共混作为基质，石蜡为相变材料，通过湿法纺丝制得相变调温纤维。结果表明，PVA的加入对纤维的断裂伸长率和断裂强度影响不大；随着PVA含量的增加，纤维的热焓呈现先增加后减小的趋势，在水中软化点由93℃增加到110℃，满足服用纤维要求。

德国Kelheim纤维公司则采用纤维素浆粕制得纤维素粘胶溶液后，与石蜡熔融液混合制得相变调温粘胶纤维。纤维中石蜡含量为相对纤维素质量的30%左右。研究表明，纤维的干断裂强度大于1.8cN/dtex，湿断裂强度大于1.0cN/dtex，相变温度15℃～55℃，相变焓15J/g～150J/g。

2）干法纺丝。干法纺丝在相变调温纤维制备方面应用较少，是将某些熔点高于分解温度的聚合物，溶解于易挥发性的溶剂中形成浓溶液，经喷丝板挤出后，溶剂挥发形成纤维。

Outlast公司将一定量的PVA溶于水中，在98℃下持续搅拌4h，配制成200g浓度为25wt.%的PVA水溶液。按照PEG和PVA（聚乙烯醇）质量比1：4加入PEG，繼续搅匀混合液，再将BTCA依次按照含量为0、2%、4%、6%的比例（占PVA和PEG干物质质量的比例）加入混合液中，搅拌均匀后即得到4份不同BTCA含量的纺丝原液。将上述4份纺丝原液采用干热空气干燥凝固，得到4种不同BTCA含量的PEG/PVA复合纤维。

比利时Centxbel研究所利用聚乙二醇单甲醚及二醋酸纤维素制备了MPEG/CDA共聚共混溶液。采用干法纺丝制得相变调温纤维。纤维的熔融温度为58.03℃，熔融热为77.02J/g；结晶温度为31.91℃，结晶热为42.02J/g。

3）熔体纺丝法。采用该法制备相变调温纤维时，因聚合物基体和相变调温材料的热性质差异大，所以相变材料必须具有较好的热稳定性和化学稳定性，并且熔体纺丝时，随相变材料含量的增加，纤维的力学性能下降，相变材料起到增塑的作用。

例如将石蜡烃类相变材料混合一定的二氧化硅粉末，与聚烯烃进行熔融纺丝，可以得到相变温度为15℃～65℃的调温纤维。国外有人以聚丙烯（PP）和分子质量为1000～20000的聚乙二醇（PEG）及增稠剂为主要原料，采用熔融复合纺丝法研制出智能调温纤维。

美国Standard TextileCo公司华斯特·吉利等以聚乙二醇（PEG）为相变体，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）为基体，通过熔融纺丝成功制备PEG/PET共聚物及纤维。PEG/PET共聚物在l0℃～60℃体现出明显的固固相变特征；试验中PEG相对分子质量大于等于4000，PEG与PET于270℃～280℃反应1.5h。在PEG质量分数为45%时，相变调温纤维焓值最大。

4）静电纺丝法。该法是一种制备微米/纳米级超细纤维技术，各种聚合物、聚合物混合物以及含有无机纳米颗粒或药物的聚合物均可进行静电纺丝。静电纺丝可以克服熔融纺丝和湿法纺丝中相变材料降解和流失的缺陷，更为纺织产业者青睐。

格雷斯纤维公司利用静电纺丝制备了laur-/PET超细纤维。结果表明，静电纺纤维具有光滑的表面，平均直径大约710nm。复合纤维的熔融和结晶潜热分别达70.76J/g和62.14J/g。

杜邦公司利用硬脂酸-硬脂醇酯（S-S）作为相变材料，通过静电纺丝法制备了超细PET/S-S复合相变调温纤维。结果表明，PET/SS纤维的平均直径随S-S比例的增加而增大，热处理对复合纤维形态影响不明显。复合纤维的焓值随S-S含量的增加而增大，但S-S的含量变化对纤维的相转变温度影响不大。

Cyanamid公司选用PEG为相变物质，CA（醋酸纤维素）为载体，通过高压静电纺丝法成功制备了PEG/CA蓄热调温超细复合纤维。结果表明，纤维为表面光滑的圆柱状纤维，PEG无规分布在纤维的表面和内部。其熔融焓为85.93J/g，结晶焓为65.09J/g；熔融温度为58.51℃，结晶温度为38.89℃。

5）皮芯熔融复合纺丝法。将适宜比例的低温相变物质、增黏剂、热稳定剂等熔融混合均匀，制成切粒，干燥后作为芯成分。通过皮芯熔融复合的相变纤维，具有吸热、放热功能和物理力学性能良好的复合纤维。但是用该方法纺制的智能调温纤维中相变材料含量是很高的，但纤维皮层聚合物必须对相变材料具有较好的密封性，否则相变材料会从纤维中不断渗透流失，影响穿着，且储热能力下降并最终影响其应用。

①以相变材料为芯的皮芯复合材料：熔法纺制以相变材料为芯成分或岛成分，以成纤聚合物为皮成分的皮芯复合纤维

日本东洋公司利用熔点在5℃以上的塑性晶体聚丁二醇为芯成分或岛成分，以普通成纤聚合物为皮成分或海成分，熔融皮芯复合纺丝研制出一种具有吸热、放热功能和物理力学性能良好的复合纤维。

德国特雷维拉公司以石蜡为相变材料，聚乙烯醇为纤维基材，采用湿法复合纺丝法制得石蜡含量为30%的智能调温纤维。缩醛化后的复合纤维，石蜡以岛相分散于纤维基体海相中，纤维的热焓为30 J/g 左右。

②以相变材料和聚合物共混为芯的皮芯复合纤维：熔法纺制以相变材料和聚合物共混物为芯成分或岛或分、普通成纤聚合物为皮成分的皮芯复合纤维，复合芯成分是为了使芯成分的熔融粘度接近于皮成分聚合物的熔融粘度，提高其可纺性。

杜邦公司将重均分子量为1000～ 20000 的PEG，与多种增稠剂混合后可以改善PEG的可纺性，能够通过熔融复合纺丝法制出智能调温纤维，纤维芯成分中PEG含量最高可达50%。

日本钟纺公司曾采用正十九烷和正二十烷为相变材料，橡胶为增粘剂，以一定比例与聚乙烯混合后制成的切粒为芯成分，聚丙烯为皮成分，熔融复合纺丝制备了智能调温纤维，纤维的吸、放热量最高可达50.8 J/g。

MEPCM特性优点与制备工艺

将一定温度范围内的相变材料用物理或化学方法包覆起来制成粒径为微米级常态稳定的核-壳结构的固体颗粒称作相变材料微胶囊（MEPCM）。含有相变物质的微胶囊具有自主性智能调温功能，可随着外界环境温度的变化，相应地吸收热量和释放热量。将MEPCM整理到纤维中或织物表面以及与聚合物溶液一起纺丝，可以得到具有明显优势的相变智能调温纤维织物及纺织品。

1.MEPCM特性、优点与工作原理

1）MEPCM的材料特性

用于温度调节的相变材料多为固-液相变材料，其相变体积变化较小、相变焓较高，石蜡是其典型的代表。如果将相变材料添加到基体材料中，可以使基体材料的温度保持恒定。然而，固-液相变材料不容易均匀分散到基体材料，并且当相变材料为液态时具有流动性，易污染环境。因此，对固-液相变材料进行封装是非常必要的。相变材料的胶囊化很好地解决了这些问题。相变材料包覆于胶囊后，它在液态时就不能随意流动；如果胶囊的直径较小，它在基体材料中就比较容易均匀分散；由于囊壁具有一定的韧性而保证相变材料在发生相变时不从囊壁溢出而损失。

2）MEPCM的工作原理

关于MEPCM的工作原理，当胶囊中的相变材料完全处于固态或液态时，相变材料的温度随环境温度变化，不能起到储热调温的作用。只有当相变材料发生相转变而处于固液混合态时，相变材料的温度保持恒定，它从环境吸收热量转换为自身潜热或将自身潜热释放到环境，从而维持环境温度的恒定。由于相变材料始终包覆于胶囊内，相变材料发生膨胀或收缩时，其形状基本保持不变，因此，它是一种形状稳定的相变材料。

3）MEPCM的调温优点

通常，微胶囊中的相变材料质量分数不超过80%（大多数在50%～60%），微胶囊连同其中的相变材料的热焓多在100J/g～200J/g。现阶段纺织品上主要应用微胶囊包覆石蜡类相变材料，通常称为MEPCM。MEPCM具有如下优点：MEPCM提高了传统PCMs的稳定性；MEPCM强化了传统PCMs的传热性能；MEPCM改善了传统PCMs的加工性能；MEPCM实现了动态保温缓冲性能。

2. MEPCM的制备工艺

将一定温度范围内的相变材料用物理或化学方法包覆起来，制成粒径为微米级常态稳定的核-壳结构的固体颗粒称作相变材料的微胶囊技术（Micro capsule technology）。该技术起源于20世纪50年代，并在至今的数十年间得到了迅速的发展。目前，该技术的制备工艺已广泛应用于服装、产业等纺织领域，得到了纺织产业越来越广泛的重视与开发。

微胶囊化方法主要可分為化学法、物理化学法、机械加工法三大类，不同的制备方法所得到MEPCM外壳的性能有所差别。国际纺织业开发的MEPCM制备工艺有界面聚合法、原位聚合法、乳液聚合法、溶胶-凝胶法、悬浮聚合法和复合凝聚法等，但比较适用于MEPCM纤维的制备方法主要是界面聚合法和原位聚合法。

1）界面聚合法

利用界面聚合法制备MEPCM，其特点是既适用于制备水溶性芯材也适用于油溶性芯材的微胶囊。该制备工艺首先是将两种含有双（多）官能团的单体分别溶解在两种不相混溶的相变材料乳化体系中，通常采用水一有机溶剂乳化体系。在聚合反应时两种单体分别从分散相（PCM乳化液滴）和连续相向其界面移动并迅速在界面上聚合反应，生成的聚合物膜将PCM包覆形成微胶囊。在乳化分散过程中，要根据相变材料的溶解性能选择水相和有机相的相对比例，数量少的一种一般做分散相，数量多的做连续相，相变材料处于分散相乳化液滴中。其反应体系如下：

囊壁材料：环氧树脂→溶于有机相的单体：双酚→溶于水相的单体：环氧氯丙烷。

囊壁材料：聚脲→溶于有机相的单体：二元异氰酸酯→溶于水相的单体：多元胺。

囊壁材料：聚氨酯→溶于有机相的单体：二元异氰酸酯→溶于水相的单体：多元醇。

随着相变材料微胶囊应用领域的拓宽，尤其是它在纤维制造方面的应用，要求微胶囊的粒径足够小。最近，瑞士schoeller公司以甲苯-2，4-二异氰酸酯（2，4-TDI）和二乙三胺（DETA）为聚合单体，采用NP-10为乳化剂，通过界面聚合法将正十八烷包覆，合成了平均粒径约为1?m的聚脲胶囊。

法国罗地亚公司的开发小组在乳液体系中通过界面聚合法合成了以正十八烷为核、聚脲为壳的微胶囊，所用成壳单体分别为甲苯二异氰酸酯（TDI）和二甲乙基三胺（DETA），乳化剂为NP-10。该开发小组首先把正十八烷和TDI溶入环己烷，并将其倾入NP-10的水溶液中高速搅拌得到O/W型乳液。将DETA的水溶液缓缓加入到上述乳液中，加热到60℃，TDI与DETA在水-油界面聚合，经水洗、干燥便得到MEPCM。结果表明，所得微胶囊产品粒径约为1?m，且表面光滑、分布均匀。其相变温度与单纯正十八烷的相变温度相同，但其相变焓却略小于单纯正十八烷的相变焓。

在美国政府报告（NTIS）中，太空总署Gateway公司报道了运用界面聚合法合成以石蜡为核、聚多元酸为壳的MEPCM，粒径在100～1000?m。微胶囊产品的粒径大小取决于乳化液滴的大小，而乳化液滴的大小则取决于乳化阶段搅拌器的构造、搅拌速度、容器形状、乳化剂种类及其浓度等。

2）原位聚合法

原位聚合法与界面聚合法的区别是，壁材单体先发生预聚形成预聚体，沉积在已经分散为小液滴的芯材表面，在交联和聚合反应下形成微胶囊外壳。

利用原位聚合法制备MEPCM，形成囊壁单体及催化剂全部位于相变材料乳化液滴的内部或外部，故聚合反应在液滴表面发生，生成的聚合物膜可覆盖液滴全部表面。其前提是：单体是可溶的，而其聚合物是不可溶的。在聚合反应前，相变材料必须被乳化分散成液滴，并在形成的乳化体系中以分散相存在。此时成壳材料可以是水溶性或油溶性单体，可以是几种单体的混合物，也可以是水溶性低分子量聚合物或预聚物。与界面聚合法相比较，原位聚合法成球较容易，壁材厚度和芯材质量分数可控。常见反应体系如下：

囊壁材料：脲醛树脂→形成囊壁单体：尿素，甲醛→水溶性预聚体：二羟甲基脲。

囊壁材料：三聚氰胺甲醛树脂→形成囊壁单体：三聚氰胺，甲醛→水溶性预聚体：三羟甲基三聚氰胺。

巴西Rhodia公司运用原位聚合法合成了以正十四烷为核、三聚氰胺-甲醛树脂为壳的相变材料微胶囊。他们首先将正十四烷乳化，所用的乳化剂为SMA，制备出稳定的乳化液，然后将其加入到水溶性的三聚氰胺-甲醛预聚体体系中，在60℃水浴和600r/min的机械搅拌下聚合3h～4h，便得到MEPCM。乳化阶段搅拌速度为8000r/min。所得产品平均粒径为4.25?m，相变温度为7.69℃，相变焓为291.96kJ/kg，分别在三种泵中经1000次循环流动，破损率均小于20%。结果表明该MEPCM适用于做军服与消防服的纤维织物。

德国Kelheim纤维公司研制了一种新型智能调温复合纤维，该材料是由新闻纸纤维和MEPCM组成，其中的MEPCM是由原位聚合法合成，内核分别为n-Octadecane（正十八烷）、n-Pentadecane（正十五烷）、n-Hexacosane（N-二十六烷），所得微胶囊平均粒径30?m～50?m。原位聚合法是建立在可溶性单体或预聚物聚合反应生成不溶性聚合物的基础上，其关键是形成的聚合物如何沉淀和包覆在内核的表面。

3.MEPCM性能测定与表征方法

MEPCM产品的质量特性与表征方法是优化微胶囊制备工艺不可缺少的辅助手段，也是正确使用微胶囊产品的前提。影响MEPCM在织物纤维中应用的因素主要有： MEPCM的尺寸，即粒径、光滑度与尺寸的规整性；MEPCM的化学稳定性，即对剪切、挤压等机械作用与水洗、穿用的稳定性；MEPCM的核壳比，即MEPCM的核壳比、PCMs在MEPCM中的含量等。

合理的表征方法与先进的测试手段有助于生产工艺的改进和产品质量的提升。现将主要的表征方法与测试手段归纳如下：

1）MEPCM表面形态及微观结构

MEPCM粒子的表面和内部形态，可通过光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、扫描隧道电子显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）等来观察。

加拿大Nexia公司通过DSC、TG、SEM、AFM等分析测试手段，系统地研究了pH值对MEPCM表面形态、囊内微观结构以及热力学性能的影响。例如其酸碱性特征：如最佳pH值，缩聚体系中的pH值为4～5时，合成的微胶囊分散性好且呈球形，微胶囊的热焓和耐热温度随pH值增加呈上升趋势，考虑到微胶囊微观结构的分散性和聚合周期，最佳pH值控制在4～5。

2）MEPCM粒径分析

MEPCM粒径变化与制备方法紧密相关，主要用激光粒度分布法（LPSD）、电子显微镜观察统计法（EMOASM）、高速离心沉降法（HSCSM）和电超声粒度分析法（EUPSA ）等进行表征，常见的测试方法有LPSD和EMOASM。

LPSD应用激光粒度仪直接得到粒径及粒径分布，方法简单易操作。EMOASM是采用超声波将不同微胶囊分散于溶剂中，涂在盖玻片上晾干，盖玻片粘附于不锈钢样品台上，真空镀银，在扫描电子显微镜下观察胶囊的表观形态，并测定多个（≥200）胶囊的粒径及统计粒径分布。测试表明：MEPCM平均粒径为2.35?m，最大粒径小于8?m，粒度呈圆球形且分布较集中。

3）MEPCM包封率测定

包封率指MEPCM产品中芯材的含量与制备微胶囊时初始加入的芯材含量之比。是确定微胶囊壁材和工艺的重要条件之一。MEPCM包封率计算公式如下：包封率（%）=淋洗后干燥的胶囊质量/淋洗胶囊质量×100%。

一般先取一定量的MEPCM，将其研碎，放到可溶于芯材的溶液中抽提或浸泡，使其完全溶解。后处理方法则不一：瑞士Schoeller公司采用Soxhlet法，然后过滤、干燥、称量固体不溶物，计算得到的芯材质量，对比最初加入的芯材质量，得到包埋率。比利时Centxbel研究所以石油醚为溶剂，采用Soxhlet法抽提微胶囊中的石蜡，抽提溶液经减压蒸馏得到微胶囊产品中石蜡的质量，从而获得了石蜡有效载量。或者取一定量浸提液用分光光度计测其吸光度，对照利用标准溶液制作的曲线，得出芯材质量；或者根据芯材的性质取浸提液，测其折光率，对照标准曲线测定其含量，求得包埋率。

由热重分析（TGA）图谱也可得到微胶囊的包埋率。样品在控温环境中，质量会随温度变化，曲线陡降处为失重区，平坦区为样品的热稳定区。只要确定壁材开始完全分解的温度，剩余质量即为芯材质量，据此可得包埋率。

英国Essentra纤维公司采取Leaching法，称取2g微胶囊，用20mL环己烷淋洗，未包囊的石蜡和部分包囊的石蜡被溶解在环己烷中，包封率等于被浸洗过后干燥的胶囊质量与洗前胶囊质量之比。

美國太空总署Gateway公司的最新报道认为：MEPCM的包封率与微胶囊的壁材、芯材的质量比也有关，特别是对MEPCM的相变焓与调温效率有直接影响。Gateway公司研究选用MF树脂包覆复合高级醇类芯材制备相变温度接近人体体温且粒径分布均匀的MEPCM，试验测定其芯壳比例为4：1时，测得MEPCM的相变焓较高且具有良好的调温能力。该公司最新报道显示，一般芯材的质量分数在60%～80%之间，而实验室制作MEPCM的芯材质量分数可实现87%以上，热焓值可达200kJ/kg。

4）MEPCM强度及其致密性测定

MEPCM囊壁的强度一般用破损率来表示。一般采用加压的方法，通过在显微镜下观察施加压力后变形及破损的微胶囊数量来确定强度指标。Outlast公司利用相对密度差将未破损的微胶囊分离出来。每个样品平行测三次，相对误差小于5%。破损率=1-（循环后未破损微胶囊的质量/循环前微胶囊的总质量）。

壁材的致密性指的是壁材阻止熔化后的芯材泄漏和阻止其他流体渗入囊芯的能力。比利时Centxbel研究所报道用722型分光光度计对不同工艺条件下所得有机复合相变材料微胶囊在密度为0.79g/mL乙醇中的渗透性进行了研究。该研究所通过离心剪切试验同时考察了MEPCM囊壁的机械强度和致密性。法国罗地亚公司报道了用Sol-Gel即溶胶-凝胶法制备MEPCM，在PCM表面包覆金属氧化物或非金属氧化物的凝胶，从而提高了该类相变材料的机械强度和阻燃性。德国特雷维拉公司运用原位聚合法合成了以正十四烷为核、三聚氰胺-甲醛树脂为壳的MEPCM。乳化阶段搅拌速度为8000r/min。所得MEPCM产品平均粒径为4.25?m，相变温度为7.69℃，相变焓为291.96kJ/kg。将MEPCM分别在三种泵中经1000次循环流动，破损率均小于20%。

随着MEPCM应用领域的拓宽，尤其是它在纤维制造方面的应用，要求微胶囊的粒径足够小。最近，Outlast公司以甲苯-2，4-二异氰酸酯（2，4-TDI）和二乙三胺（DETA）为聚合单体，采用NP-10为乳化剂，通过界面聚合法将正十八烷包覆，合成了平均粒径约为1?m、强度与致密性等方面都能达到使用要求的聚脲胶囊。

5）MEPCM热性能指标测定

①MEPCM的吸放热性能

据比利时Centxbel研究所的资料披露：选取相变材料石蜡为芯材，甲苯-2，4二异氰酸酯（TDI）和己二胺为壁材，以合成共聚物苯乙烯/顺丁烯二酸酐的水解物（SMH）为乳化剂，采用原位聚合技术，在超声波振荡中将PCMs包覆在微胶囊内部，制成MEPCM。

据资料记载：超声波振荡有助于反应液中大颗粒团分散成小颗粒，同时有助于极细小的颗粒聚集成稍大的颗粒团，使MEPCM的体均粒径差异减小，数均粒径分布区域相对集中。

使用差热扫描量热仪分别测量石蜡芯材和上述制备所得MEPCM的熔融范围、吸热焓、凝固范围和放热焓结果如下：

A）芯材：熔融范围16℃～45℃；吸热焓122.3J/g；凝固范围37℃～13℃；放热焓125.3J/g。

B）微胶囊：熔融范围16℃～45℃；吸热焓95.25J/g；凝固范围37℃～13℃；放热焓90.01J/g。

从上述数据看出，试验制得石蜡芯材和MEPCM的吸热和放热温度区间（即调温范围）在18℃～38℃之间，适合应用于人体温度的调节，满足纺织用相变材料的要求。

②MEPCM的潜热性能

相变温度和潜热是衡量MEPCM热性能的两个重要指标。在MEPCM的潜热性能方面，用DSC测定相变温度和潜热与热循环次数之间的关系，在经历一定次数热循环之后，相变温度和潜热变化越小则表明热稳定性越好。

其他測量微胶囊潜热的新方法是杜邦公司首先提出RTM法，该方法是记录对比相变材料和水在相同环境变化下的温度变化情况计算潜热的参比温度法。杜邦公司通过原位聚合法将熔点为30℃～100℃的乙醇类化合物与脂肪族碳氢化合物的混合物包覆在MF树脂微球中，得到高潜热量的MF树脂微胶囊。

日本钟纺合纤公司提出混合热平衡法（MHBM）测量相变潜热。其中，MHBM法测试步骤较为繁琐，测试所需时间较长。钟纺合纤公司将PCMs引入热传递流体组成颗粒/液滴浆状悬浮液，以高分子薄膜包裹囊材，并将相变材料与载流体分离，从而避免了其凝聚和沉淀发生，提高了流体的热传递性能和相变潜热性能。