发热保暖服装材料的开发现状及发展趋势王 敏 李 俊 (东华大学服装学院，上海,200051) 摘 要：发热保暖服装材料属于积极产热式保暖材料，可以更好地满足服装的防寒保暖需求。综述了发热保暖材料吸湿发热、太阳能—热能、电能—热能、化学能—热能以及相变发热等5种开发途径及相应材
料的开发现状，并预测了未来发热保暖服装材料的发展趋势。
关键词：发热保暖材料，积极产热，能量转换，发展趋势，服装
中图分类号:TS941.736;T Q342.799;TS195.6 文献标识码:A 文章编号:1004-7093(2009)04-0006-04
防寒保暖是冬季服装舒适性的重要指标，传统的保暖方法通常是控制热的传导、对流、辐射所导致的热散失，即使用厚的织物或添上棉絮来保温，有的还采用金属涂层面料[1]。然而现代人们对服装的舒适性、功能性以及美观性要求越来越高，传统的保暖材料一般体积比较臃肿，不便于运动又缺乏美感；对于在极端低温环境下作业的人来说，被动的保暖并不能很好地满足服装的功能性要求，因此积极产热式保暖材料的开发具有重要意义。
1 服装保暖的两种方式
科技进步使得服装御寒保暖的方式不断变化发展，各种保暖方式总体可归为两类：消极阻热式保暖和积
极产热式保暖[2]。生活中最常见的保暖服装材料还是消极阻热式保暖，即通过控制静止空气层的含量，阻止人体热量向外散失来达到保暖的目的。表1列出了热散失方式和历来多采用的保温对策及使用的保暖材料。
积极产热式保暖通过外加产热装置或使用产热纤维材料，对人体主动加热达到保暖的效果，是一种更为先进的积极的保暖方式。因此从材料的 收稿日期:2008-07-22
作者简介：王敏，女,1984年生，在读硕士研究生。研究方向：服装舒适性及功能性服装开发。
表1 热散失与常用的保温对策及保暖材料[1,3]
热散失方式保 温 对 策保 温 材 料传导
使织物含气量增加；制成热
传导率小的空气层
毛皮、羽毛、棉花及其他絮
料
对流
使纤维内部发生变化或使
纤维极细化；采用高密度
织物或涂层，防止空气透过
织物
防风织物，包括超细纤维、
高密织物和层压织物
辐射
使辐射热在服装内层上反
射，防止热辐射
陶瓷微粉纤维，表面镀膜织
物
角度讲，相对于消极保暖材料，积极产热式保暖材料即发热保暖材料更能满足人们特殊的保暖要求。2 发热保暖材料的开发途径
发热保暖材料能主动产热达到保暖效果，热源是关键。目前的开发途径主要有以下5种。
(1)吸湿发热。液体水分蒸发时需要的汽化热会大幅降低体温，相反气体变为液体时也会产生凝集热。吸湿发热性纤维正是利用了水的这种变化，将人体汗气转变为液体时产生的热量用于保暖。
(2)太阳能转化成热能。常用方法是在纱线的芯部加入碳化锆微粒，将远红外线吸收物质均匀地渗透到纤维的分子构造上，或者加入放射远红外线陶瓷成分的涤纶与棉混纺，将太阳光(可视光
—
6
—
线)转换为热能的同时，吸收人体发出的远红外线达到蓄热保温的效果。
(3)电能转化成热能。这一方法是将添加导电性填料的树脂涂层于衣料用聚酯纤维上，通电后纤维发热，改善服装的保暖效果。常用的导电发热材料有碳纤维、PT C[324]。
(4)利用相变材料(phase change material, PC M)。相变材料是一种在一定温度范围内，可以依靠自身可逆相变从环境中吸收或释放热量的物质。将相变材料整理到织物上可以开发具有调温性能的智能纺织品。当外界环境温度升高时，相变材料吸热熔融，储存热量；当外界温度下降时，相变材料放热冷凝，释放热量，使纺织品内部温度保持相对稳定[528]。
(5)化学能转化成热能。利用化学物质反应时发热的原理，常用的方法如将铁粉混入聚合物中纺丝，通过铁粉在空气中氧化放热而达到保暖的目的，但其过程无法持久进行[1]。
3 发热保暖材料开发现状
3.1 吸湿发热保暖纤维
羊毛吸水后会发热，而人体即使不运动也有大量的潜汗蒸发，由此人们想到了开发吸湿发热性保暖纤维。长期以来，日本在这类发热材料的研究与开发中处于领先地位。
日本东洋纺公司于20世纪末推出了eks纤维。这种纤维的吸湿能力约为棉的3.5倍，发热量是羊毛的2倍。它不仅能够将人体皮肤蒸发出的水蒸气转换为热量，达到保暖的效果，还可以将人体多余汗气及时吸收达到干爽舒适，所以eks又是一种能随外界环境和穿着空间变化而自创舒适穿着感觉的呼吸纤维[9210]。
地锚机
旭化成纺织公司的Ther mogear是将宾霸(Be2 mberg)和微小的抗起球腈纶Cash m il on FF组合而成，手感柔软且具有良好的吸湿发热性和调湿功能。宾霸学名铜氨丝，属再生纤维素纤维，除了具有优越的吸湿发热特性，还有会呼吸、清爽、抗静电、悬垂性佳四大功能。而超细抗起球腈纶能有效增加纱线之间空气含量并能够持久保持温暖。Ther mogear把两者结合成为一种崭新的吸湿发热保暖纤维。
仓敷纺绩公司的Lunafa是利用羊毛吸收湿气后产生吸附热来达到保暖效果的。加工原理是用90%的棉包裹10%的防缩羊毛的双层构造纱，表面防水，内部保湿。另外敷纺公司的Ther mo St ock 也是将棉的舒适感与羊毛的保暖性能结合起来的发热面料。
由于吸湿发热纤维利用的是气体的汗转变为液体时产生的热量，因此多用于内衣、文胸、袜子及运动服等贴身产品。
3.2 太阳能发热保暖纤维
这种纤维材料可吸收太阳辐射中的可见光与近红外线，并且反射人体热辐射，具有良好的保温功能。它以添加I V族过渡金属碳化物为主。当阳光照射时，该碳化物能将0.6V以上的阳光电磁波辐射线中的高能辐射线吸收并转化成热能。
20世纪90年代末，三菱人造丝公司将氧化锡与氧化锑的复合物微粉添加在腈纶纺丝原液中，开发出近红外线吸收纤维Ther mocatch。这种纤维织制的织物即使在阴天也能够显著提高内部温度达2～10℃。而尤尼吉卡公司利用I V族过渡金属元素的碳化物具有吸收近红外线、反射远红外线的特点，将碳化锆微粉作为芯成分，制成阳光蓄热保温纤维Solar2α。此纤维加工成服装后，阳光照射下服装内部温度可较普通服装高2～8℃，阴天保温功能有所下降，温度仅比普通服装高0～2℃。但由于氧化锆能够完全融入到每根纤维中，因此面料耐洗性好，保暖效果较持久。该纤维材料刚问世时主要用于滑雪服，目前被作为针织产品的内里选材并受到关注。另外，帝人、钟纺和富士纺等公司也开发出阳光蓄热保温纤维和纺织品，如Cera m ino、I nserared等。而SoKo Seiren公司的Ther mo St ore 是陶瓷涂层的锦纶、涤纶织物，具有较好的储热和保暖功能[3,11213]。
3.3 导电发热保暖材料
印刷制版机导电发热保暖材料是由电热材料参与组成的复合纤维，其原理是利用导电纤维通电使纤维发热，以达到保暖效果。目前应用较为广泛的导电纤维是碳纤维。
碳纤维是一种强度比钢大，密度比铝小，比不锈钢还耐腐蚀，比耐热钢还耐高温，又能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新
—
7
—
型材料。碳纤维发热材料除了升温迅速，电热转化率高，安全性高，使用寿命长以外，还具备发热时产生远红外线的性能
[6]
，因此利用碳纤维发热材料
可开发出具有保健功能的发热保暖服装。目前碳纤维发热材料已较为广泛地应用到了保健坐垫、床垫、地毯、保暖衣、褥子、鞋垫、保健服等产品的开发中。
另外，德国W ar mX 公司于2004年还利用极微细的银纤维与供应电力的小型充电电池开发出内衣系列产品，这种产品在外界温度非常低时也可以达到较好保温效果。
此外，日本还有人用聚乙烯和碳黑粉末混合制成导电发热纤维
[1]
。
3.4 相变发热保暖材料
kvm管理系统
相变材料遇冷或热后发生固—液可逆变化而吸收、放出热量，其优秀的调温功能很早就受到了人们的关注。1987年，美国一家公司将相变材料微胶囊添加在纤维中生产更暖、更薄的手套衬，供在极端低温环境中作业的飞行员和地勤人员使用。美国海军随后将这种织物用于生产保暖性更好的、寒冷气候下使用的袜子。1989年美国航天局将相变材料应用于宇航员手套衬中，所研制的由两种含相同相变物质层的夹心结构组成的薄絮片能够使手在低达-60℃的温度下握冰冷的铜棒10m in 仍保持温暖。1997年美国海军采用微胶囊化相变物质制成全身潜水服，经测试，这种潜水服可使潜水员在3h 内保持温暖，而普通潜水服保温时间仅有1h 左右
[11,14]
。
目前相变发热保暖纺织材料的开发主要是在中空纤维中填入相变材料或利用微胶囊等技术将相变材料包裹其中，来达到蓄热调温的目的
[14216]
。
由美国Outlast 公司生产的奥特佳(热敏材料)登月空调纤维，就是利用相变材料微胶囊技术开发的新型纤维
[3,17]
。日本小松精练公司推出的A ir Techni o 也是一种温度调节材料，它覆盖一层含温
度调节功能的蛋白质粉末的薄膜，通过重复的吸热、储热和放热来适应外部环境的温度变化。锺纺合纤公司的Ther mo Support 利用特殊高分子聚合物在寒冷地方凝固、产生凝固热，而在炎热地方融解、吸收热量这一特性来防止剧烈的温度变化，是一种能够调节温度的尼龙[7]
。
减温减压装置撬装重心
3.5 化学发热保暖材料
这类材料一般是在纤维中加入化学物质，将化学能转化成热能保暖。如将铁粉混入聚合物中纺丝，利用铁粉在空气中氧化放热达到保暖目的。2007年冬季市场上所流行的一款暖贴便是利用这
个原理制成的。暖贴里装有还原铁粉和活性炭，通过非织造布的微孔透氧技术，铁粉氧化发热，发热速度和温度由微孔大小决定。这种暖贴冬天放在内衣里既方便又安全。但是铁粉氧化不可逆，所以暖贴只是一次性用品
[18]
。目前化学发热材料在保
暖鞋、取暖袋以及家纺产品开发中运用较为广泛。
4 发热保暖材料的应用前景及发展
趋势
发热保暖纺织材料是保暖材料开发领域的一个新的突破。近两年，该类材料已较多地应用到服装尤
其是功能服装开发当中。华歌尔、美津侬都先后研制出发热保暖内衣、发热防寒服等。2007年秋冬，发热保暖内衣成为内衣行业的一个焦点，掀起新一轮的时尚。随着研究的深入，发热保暖纺织材料将会得到更广泛的应用，并将呈现以下发展趋势。
(1)多功能，复合化。社会的发展及生活方式
枸杞果糕的改变使人们对服装性能的要求越来越高，未来发热保暖材料趋向于集多功能于一体，除了基本的保暖功能还应具备保健和防护功能，如抗菌除臭、防油污、抗静电等。
(2)舒适化，环保化。在强调保暖的同时，进
一步协调好舒适性与功能性的关系，关注内衣微气候调节。另外，在开发过程中还应满足环保要求，即生产过程中对环境无污染或少污染，穿用过程中对人体无危害，废弃后可降解。
(3)发热持久化，保暖性能稳定化。发热保暖
纤维常常通过添加某些添加剂或者聚合物来达到发热效果，这些化学物质在洗涤或熨烫之后，性能常常会降低。因此，发热保暖材料的保暖持久性和稳定性会是未来研究的主要方向。
(4)经济化，实用化。20世纪末，发热保暖材
料就已得到相关研究，但是最近两年才得到较多运用，一个重要原因就是成本过高。因此我国应该会加大发热保暖材料的研发力度，降低成本，使之具
—
8—
有良好的经济适用性，满足市场的需要。
(5)规范化，标准化。作为一种新型的材料，目前发热保暖材料在性能的检测和评价方面还缺乏相应的标准。2007年保暖内衣市场上，很多商家以假乱真，将传统保暖内衣与发热内衣混为一谈，欺骗消费者的现象时有发生，所以国家应将加快发热保暖产品的规范化、标准化工作，给消费者以正确的导向。
5 结语
发热保暖材料是一种积极的保暖材料，可以创造更多的热量用于防寒保暖。随着这些保暖材料性能的改进以及生产成本的下降，它们在服装上的应用将会越来越广泛，未来保暖服设计需要融合传统的保暖方式和现代积极产热式的新面料，以提高保暖服的性能，满足特定的保暖防寒需求。
参考文献
[1] 刘国联.服装新材料[M].北京：中国纺织出版社,
2005:28.
[2] 庄梅铃，张晓枫.电热服的热性能评价[J].青岛大学
学报工程技术版,2004,19(2):54258.
[3] 万震，王炜，杜国君.新型保温调温纺织品的研究进
led日光灯灯座展[J].合成纤维,2003(9):35238.
[4] 李平，周成学，陈锐等.碳纤维在发热体方面的应用
与研究[J].碳素,1999(2):24226.
[5] WANG S X,L i Y,HU J Y,et al.Effect of phase2
change material on energy consu mp ti on of intelligent
ther mal2p r otective cl othing[J].Poly mer Testing,2006
(25):5802587.
[6] 施楣梧，张燕.PC M在智能保温服装上的应用的可
能和后续研究重点[J].济南纺织化纤科技,2006
(3):16219.
[7] 尉霞.智能纺织品[J].山东纺织科技,2003(3):542
56.
[8] MONDAL S.Phase change materials for s mart textiles2
an overvie w[J].App lied Ther mal Engineering,2008
(28):153621550.
[9] 董化玲，周全宝，王爱玲，等.中长腈纶与eks纤维混
纺针织纱生产实践[J].产业用纺织品,2006,24(3):
1542156.
[10]万震，李克让，谢均.新型智能纤维及其纺织品的研
究进展[J].针织工业,2005(5):43246.
[11]张华.防严寒纺织品和服装的研究与应用[J].纺织
学报,2003,24(5):4992501.
[12]胡发祥，董奎勇.功能性纺织品开发应用新进展(上)
[J].纺织导报,2003(3):40242.
[13]张兴祥，朱民儒.新型保温、调温功能纤维和纺织品
[J].产业用纺织品,1996,14(5):427.
[14]石海峰，张兴祥.微胶囊技术在蓄热调温纺织品中的
应用[J].产业用纺织品,2001,19(12):125,10. [15]东方龙，柯宝珠.智能温控纺织品的种类及应用[J].
中国个体防护装备,2005(4):36238.
[16]P AUSE B.Devel opment of heat and cold insulating
me mbrane structures with phase change material[J].
Journal of Coated Fabrics,1995(25):7.
[17]李洪亮，孙英兵.功能性纤维———Outlast相变调温纤
维的介绍[J].中国纤检,2006(8):53254.
[18]李思，付著金.冬天真暖和———新鲜保暖方式解密
[J].博物,2008(1):82285.
Current status and devel opment trend of ex other mic
war mth retenti on material f or gar ment
W ang M in,L i Jun (Fashi on College of Donghua University)
Abstract:Exother m ic war m th retenti on material bel ongs t o active heating war m th retenti on material which can satisfy the war m th require ment on gar ment better.Five of its devel opment way including heat gained
fr o m moisture abs or p ti on,the transfor mati on fr om s olar energy,electrical energy and che m ical energy
t o heat energy as well as the utilizati on of PC M with current status of relative materials are intr oduced
and the future devel opment trend is p redicted in this article.
Keywords:ex other m ic war m retenti on material,active heat generati on,energy transf or mati on,devel opment trend, gar ment
—
9
—
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议