肖凤娟 李娅菲 田佾鑫

摘要：复合材料由于具有优良的力学性能、稳定的化学性质、完善的成型工艺和强大的结构可设计性等不可比拟的综合性能优势，而被广泛的应用于航天、航空等等诸多军、民用产业。航天领域由于对重量的极致敏感而成为早研发并尝试使用复合材料的领域之一，现已普遍将复合材料的设计与使用能力作为衡量行业水平的重要标准，这就需要从材料设计角度出发提出更高的性能指标和功能要求。

关键词：相变材料;微胶囊;调温纺织;纺丝法;复合材料

引言

当外界环境发生变化时，热量会发生转移，从而改变温度，人体生理上的恒温环境遭到破环，人会感受到不适，可穿上相变双向调温纺织产品来缓解这种不适。相变双向调温纺织材料具有双向调温功能，在一定温度范围内，可自发的从外界吸收或释放热能，从而在微小气候区内保持人体表面的恒温环境，使人体感受舒适。相变双向调温纺织材料可提高人们对环境变化的适应能力。

1相变双向调温纺织材料

复合材料是由增强相（本文主要研究的是碳纤维，CarbonFiber）、连续相（环氧树脂，EpoxyResin）和界面相（纤维与树脂接触的微小区域）组成的多相体系。其各项性能的提升离不开对于碳纤维和环氧有机高分子的不断研究，由此衍生出了T700、T1100、M70、M80等一系列高强高韧的碳纤维以及酚醛树脂、环氧烯烃树脂、双马来酰亚胺树脂等一系列高纯、高强、高模量的新树脂相继投入量产。可以说，对于碳纤维和环氧树脂的性能研究已经取得了显著的进步，复合材料的力学性能也取得了一定程度上的提升。经过不懈努力，增强相碳纤维的模量已经能够达到理想状态下石墨的90%左右，商用碳纤维的大强度也已经超过了7GPa，然而对于纤维与树脂性能的不断突破，复合材料的相关力学性能并未表现出相应的增长。然而碳纤维增强树脂基复合材料的性能不仅仅依赖于增强相与连续相的发展，两相界面增强是目前国内外较为简单、普遍的提高复合材料综合性能的方法。

2相变纤维制备法

采用相变纤维制备法可获得超细纤维、中空纤维等特种纤维，纤维细度可由制备技术调控。相变纤维制备法按工艺分类可分为纺丝法和纤维中空填充法。纺丝法是将相变材料与纤维原料通过纺丝工艺制备出新纤维;而纤维中空填充法是对具备中空结构的纤维进行改造填充获得相变纤维。工业生产中相变纤维的制备主要以纺丝法为主。

2.1导电聚合物

理想情况下，如果所有的电子功能都能在纤维中实现，这些纤维将为智能服装提供完美的基材，因为它们可以在纺织过程中自然地集成到纺织品中。由于将高级电子功能集成到纺织纤维的技术复杂性，目前这种纤维的例子很少。最有前途的材料可能是有机聚合物或小分子化合物，因为它们具有内在的柔韧性，或者可以混合在纤维中制成复合材料。此外，由于它们是由基本构件合成的，因此可以调整它们，使其具有特定的化学、物理和电子特性。自从发现共轭聚合物可以通过掺杂来导电以来，在导电聚合物纤维领域进行了大量的研究工作。这些导电聚合物因其独特的电子、电学、磁性和光学特性而具有重要的科学和技术意义。一般而言，导电聚合物（如聚吡基、聚苯胺、PEDOT）在生产低成本、轻量化和柔性传感器方面具有巨大潜力。

2.2 CC-PANI的制备

CC-PANI的制备采用恒电流法，以三电极体系进行。以CC作为工作电极，Pt片作为对电极，饱和甘汞电极（SCE）作为参比电极，以0.1mol/L苯胺和0.1mol/LH2SO4的混合溶液为电解液，在电流密度为0.06mA/cm2下沉积1，3和5h，将获得的样品分别命名为CC-PANI-1，CC-PANI-3和CC-PANI-5。

2.3变色微胶囊/PMMA复合材料电热致变色纤维的制备

（1）提前将热压机温度提升至120℃，将经过挖孔的特氟龙薄膜平铺在不锈钢板上。将热致变色微胶囊/PMMA复合材料颗粒填入其中后，附上一张特氟龙薄膜，并盖上一块不锈钢板。（2）开启热压机对不锈钢板施加2MPa的载荷进行预压，预压时间为5min，然后继续对钢板施加压力至30MPa，在恒温恒压的条件下保持20min。（3）停止加热并打开冷却水降低产品温度至40℃。关闭电源，得到变色微胶囊/PMMA复合材料电热致变色板块。将该板块切割成180mm×10mm×20mm的条状物。（4）取复合材料条状物两条，在180mm×20mm一面的正中心切下凹槽。将两个长条拼接在一起，并在中间放入一根由特氟龙制成的棒子，在热压机和车床的共同作用下得到复合材料预制棒，而后将预制棒置于真空干燥箱中充分干燥24h。

2.4化学聚合PPy/织物电极

取1cm×1cm大小镀银锦纶织物，用去离子水和乙醇多次洗涤、烘干，得到较为纯净的织物基底。配置0.1mol/L吡咯（Py）溶液20ml，按照0.01mol/L配比加入掺杂剂蒽醌-2-磺酸钠盐（AQSA），超声0.5h形成淡黄色均匀溶液，将处理好的织物完全浸入该溶液中，0℃下放置2h浸渍，使织物在Py溶液中完全浸润。配置0.15mol/L的FeCl3溶液20ml。用滴定管将FeCl3溶液逐滴加入到吡咯溶液里，保持反应温度为0℃，静置2h。反应结束后取出织物，用去离子水清洗织物，去除结合牢度较低的聚吡咯，清洗至去离子水中无黑色颗粒物质，烘干即获得化学聚合吡咯试样，标记为C-PPy/织物电极。

2.5光催化机理分析

反应活性物种在有机污染物的光催化降解中起着极其重要的作用。分别选择对苯醌（BZQ）、叔丁醇（t-BuOH）和乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na）作为羟基自由基（·OH）、超氧化物自由基（·O2-）和空穴（h+）的淬灭剂，淬灭剂的浓度均为5mmolL·-1。不添加淬灭剂时，BPA的去除率可以达到100%;加入t-BuOH后BPA去除率为80.57%，表明t-BuOH在一定程度上抑制了BPA的光降解过程。添加BZQ和EDTA-2Na时，BPA的去除率仅有7.50%和18.36%，這表明·O2-、h+都是主要的光反应活性物种。以上结果表明，在光催化降解BPA过程中活性物种的贡献顺序为·O2->h+>·OH。

3结论

整体而言，相变双向调温纺织材料还具有很大的发展空间。目前的相变双向调温纺织材料或多或少都存在一定的缺陷，还未出现集舒适、透气、导热性能好、保温时间长、耐洗涤等诸多优点为一身的相变双向调温纺织材料。这需要依靠制备技术的进步来改变现状。今后，可通过改进相变材料的封装技术，减少封装壳的厚度以提高储热性能，以及借助低成本无机材料填补有机相变材料的不足等方式来提高相变双向调温纺织材料的综合性能，因此制备无机-有机相结合的微小型薄壳相变微胶囊是未来的发展方向之一。同时，还需不断研究开发新材料、新技术，以满足纺织材料蓄热应用的需求。借助材料的特殊性能赋予相变双向调温纺织材料功能性也是未来的发展方向之一，如：表面整理法中借助疏水性黏合剂赋予织物疏水性能，在相变微胶囊中添加抑菌材料赋予织物抑菌性。研究制取多功能性相变双向调温纺织材料是今后发展的趋势。

参考文献

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