维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第８期 石访甜技 －－－——４７－－－—— 热传导与羊毛织物保暖性的关系 陆水峰，王光明，邵建中 （浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室，浙江杭州 ３１００１８） 摘 要：通过测定不同处理条件下羊毛织物的保暖性能和织物的厚度变化，以及通过纤维形态结构的电镜 分析等手段，研究了热传导与羊毛织物保暖性能的关系。结果表明：羊毛具有优良保暖性能，不同的染整加工处 理对其保暖性有不同影响；蓬松处理增加羊毛织物的静止空气蓄存，由降低羊毛织物的热传导性而提高其保暖 性；聚氨酯处理使羊毛表面形成聚合物膜和在一些纤维孑Ｌ穴缝隙中填充高分子物，其结果一方面使对流下降，另 一方面则使静态空气减少和热传导性增加，综合效果使羊毛的保暖性下降。 关键词：羊毛；热传导；蓬松性；保暖性；高聚物 中图分类号－ＴＳ１３１．９２３．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３．１４５６（２００７）０８．００４７．０４ 提高织物保暖性的途径主要有：①用导热系 衣机，ＪＳＭ一５６１０ＬＶ扫描电镜。 数较小的纤维材料制成保暖织物，纤维的导热性 １．２实验方法 ． 越小，其织物的保暖性越好¨ ；②在纤维／织物上 水性聚氨酯整理工艺：整理液配制（５０ ｇ／Ｌ或 施加具有远红外辐射特性的纳米材料，提高织物 １００ ｇ／Ｌ聚氨酯）一一浸一轧（轧液率７０％）一预 的保暖性 “ｊ；③应用相转变材料，提高织物的保 烘（９Ｏ～９５ ｃＩ＝）一焙烘（１３０ ｏＣ，５ ｍｉｎ）。． 暖性 ；④综合考虑传导、对流和辐射的因素，构 蓬松剂处理工艺：将３０ ｃｍ×３０ ｃｍ的羊毛织 建合理的空气一纤维一纳米粒子混合体系，提高 物试样和一定量白衬布（用以控制浴比为１：３０） 织物的保暖性 』。 置于Ｗｈｉｒｌｐｏｏｌ ３６０全自动洗衣机中，并加入洗涤 本项目组在提高羊毛织物保暖性方面的部分 蓬松剂（按实验要求加量），再加水至１０ ｃｍ高的 研究工作基础上，着重探讨纺织材料的热传导与 水位（约８ Ｌ水），设置洗涤条件为３Ｏ ｃＩ＝和“日常” 织物保暖性的关系，通过改善羊毛织物蓬松性的 洗涤方式；按程序洗涤完毕后，用松下滚筒排气式 途径，进一步提高羊毛织物的保暖性。 干衣机烘干。 ｌ 实验部分 保暖率测试：将试样在恒温恒湿条件下平衡 １．１织物、试剂与仪器 ２４ ｈ，参照ＧＢ／Ｔ １１０４８—８９纺织品保温性能实验 方法，应用ＹＧ（Ｂ）６０６Ｄ型平板式保暖仪，在标准 织物：双面四平针纯毛织物。 大气压状态下进行测试。 试剂：净洗剂２０９，羊毛蓬松剂，水性聚氨酯。 显微图象分析：参照美国ＡＳＴＭ１１２标准，应 仪器与设备：ＹＧ（Ｂ）６０６Ｄ型平板式保暖仪， 用ＭｉＶｎｔ显微图象分析系统，观测条件４０倍。 ＹＧ１４１型织物厚度仪，松下ＮＨ３５—３０Ｔ滚筒排气 织物厚度测试：参照ＧＢ／Ｔ ３８２０—１９９７纺织品 式干衣机，Ｗｈｉｒｌｐｏｏｌ ３６０水幕洗ＷＦ８５８全自动洗 和纺织制品厚度的测定，应用ＹＧ１４１型织物厚度 仪，在标准大气压状态下测试，测试条件：加强压 收稿日期：２００６—１２—０３ 力（０．１±０．００１）Ｐａ，加压时间（３０±５）ｓ，测试１Ｏ次， 资助项目：浙江省科技厅重大科技攻关项目（项目编号： 取平均值。 ２００３Ｃ１ １０２９） ２结果与讨论 作者简介：陆水峰（１９８１一），男，在读硕士研究生，主要从 ２．１未处理羊毛织物的保暖性 事染整理论与染整新技术的研究。 静止空气的导热系数是最小的。羊毛纤维的 维普资讯 http://www.cqvip.com ４８・－－—— 石访甜技 ２０ｏ７ Ｊｔ－：ｌｌ￣８期 导热系数与蚕丝纤维接近，均远小于聚酯等合成 纤维，也小于棉纤维。羊毛纤维是一种天然卷曲、 富有弹性的蛋白纤维，其卷曲密度大、蓬松性好， 而且就其内部结构看，在羊毛的各皮质细胞间、各 原纤和微原纤等微结构单元间存在许多微隙，这 些微隙间充满着空气，在内部空气不流动的状态 下，羊毛纤维就是热的不良导体，故羊毛织物的保 暖性能良好。 ２．２蓬松处理对羊毛织物保暖性的影响 为了进一步改善羊毛织物的保暖性，本项目 组研究的途径之一是蓬松处理。蓬松剂用量及蓬 松处理条件均影响蓬松效果，进而影响羊毛织物 的保暖性。 ２．２．１蓬松剂用量对羊毛织物保暖性的影响 蓬拉剂用量对羊毛织物保暖性的影响如图１ 所示。 ４Ｏ ｌ ｌ＼ 醯 Ｏ ２ ５ ｌ ５ Ｏ ３８ 一邑 篓３６ 肇 ３４ ３２ Ｕ ｌ ２ ３ ４ 蓬松剂用繁／（ｇ・Ｌ ） １——氯化改性羊毛２——未改性羊毛 图１蓬松剂用量对羊毛织物保暖性的影响 由图１可得，未改性羊毛织物和氯化改性羊 毛织物用蓬松剂处理后，保暖性有明显提高。随 着蓬松剂用量增加，羊毛织物的保暖性随之提高。 当蓬松剂用量分别为２．５ ｇ／Ｌｌ￣和３．５ ｇ／Ｌ时，未改 性羊毛织物和氯化改性羊毛织物的保暖率分别达 最大值；继续提高蓬松剂用量，织物的保温率呈下 降趋势。 图１走势的原因在于：开始时，随着蓬松剂用 量的增加，纤维内和纤维之间的蓬松度增大，其间 所含的静态空气量增加，保温率随之增大。当蓬 松度增加到一定程度时，继续增加蓬松剂用量，羊 毛纤维容易发生松弛收缩、毡化收缩，纤维间的静 止空气量减小，保暖率反而有所下降。 图２为蓬松处理前后羊毛织物的厚度状况。 由图２可看出，未改性和氯化改性织物，蓬松处理 （在优化的蓬松剂用量和蓬松处理条件下）均使羊 毛织物的厚度增加。可以推测，在织物未发生毡 缩的前提下，随着织物的丰厚度增加，其间的静态 空气含量相应增加，织物的保暖性也随之提高。 实验中，蓬松剂用量：未改性羊毛２．５ ｇ／Ｌ，氯化改 性羊毛３．５ ｇ／Ｌ；蓬松条件：３０℃，６０ ｍｉｎ。 未改性羊毛 氯化改性羊毛 ｌ——处理前２——处理后 图２蓬松处理前后羊毛织物的厚度 图３显示蓬松处理前后羊毛织物的显微图 像，其中（ａ）和（ｂ）为等倍数放大的羊毛织物。由 图３可进一步清晰看到，经蓬松处理后羊毛织物 的蓬松性增加。 豳一 （Ｉ】莲松处理前 （ｂ）莲松处理后 图３蓬松处理前后氯化改性羊毛织物的显微图像 图１～图３分别从数据和图像表明了蓬松处 理对羊毛织物的微细结构和保暖性能的影响。进 一步比较和分析还可发现，氯化改性使羊毛织物 的厚度略有减小而保暖性则有所提高，这一矛盾 的现象可能是由于经氯化改性后，纤维表层的类 脂层被改性和削弱，纤维大分子间的二硫键被打 断，总体结构的疏松性提高，有利于静态空气含量 的相对提高，因而可弥补厚度减小对保暖性的不 利影响。 ２．２．２蓬松处理温度、时间对氯化改性织物保暖 性的影响 图４表明，蓬松处理温度在３０℃左右时，处 理后羊毛织物的保温率最高。在开始阶段，羊毛 织物的保暖性随着处理温度的升高而增加，这是 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第８期 石访甜技 －－－——４９－－－—— 由于处理温度升高使纤维内和纤维之间的蓬松度 增大，其间所含的静态空气量增加，保温率随之增 大。处理温度增加到一定程度时，继续提高温度， 表１ 聚氨酯高聚物处理对羊毛织物保暖性能的影响 一邑将髅 们 弘 弘 弘 弛 ∞ 处理织物的保温率下降，这是因为随着温度的进 一步提高，羊毛织物开始发生部分毡缩而致。再 从图５可知，在开始阶段，羊毛织物的保暖性随着 处理时间的增加而提高，但在处理６０ ｒａｉｎ后，羊毛 织物的保温率随时间的变化趋于平缓，处理时间 图６为高聚物处理前后羊毛的电镜照片。通 超过８０ ｒａｉｎ后，保温率呈下降趋势，这是由于蓬松 需要一定的时间，但进一步延长蓬松时间，由于温 湿度及机械力的作用，导致毡缩增加，影响保 温性。 图４、图５的实验条件为蓬松剂用量３．５ ｇ／Ｌ， ３０℃．６０ ｒａｉｎ ４２ ４０ ３８ 篓３６ ３４ ３２ ３０ ０ １０ ２０ ３０ ４０ ５０ ６０ ７０ 温度／＇ｃ 图４蓬松处理温度对氯化改性羊毛保暖率的影响 ０ ２０ ４０ ６０ ８０ １００ ｌ２０ 时间／ｍｉｎ 图５蓬松时间对氯化改性羊毛保暖率的影响 ２．３聚氨酯处理对羊毛织物保暖性的影响 聚氨酯高聚物可在纤维表面成膜，使处理样 品的手感变得厚实，因而按直觉似乎应该有助于 织物保暖性的提高。然而，保暖率测试结果却显 示了相反的结果，具体测试结果见表１。 从表１可知，空白对比样（不加化学药剂的平 行处理样）与织物原样的保暖率基本相同，但经高 聚物Ｍ处理后的羊毛织物的保温率却有所下降， 且随着整理液用量的增加，保暖率降低更为显著。 过电镜观察发现，羊毛织物经处理后纤维表面形 成了聚氨酯膜，纤维之间有聚氨酯高聚物的粘结， 纤维内和纤维之间的一些孔穴缝隙被聚合物填 充。聚氨酯高聚物处理使羊毛织物保暖性下降的 原因是，静止空气是最佳的保暖材料，羊毛织物经 高聚物处理后，部分静止空气被高聚物取代，同 时，高分子膜的粘结作用使羊毛织物的蓬松性下 降，故织物的导热性增加，保温性下降。高聚物在 羊毛表面的成膜和在纤维孔穴缝隙中的填充，一 方面使对流下降，有利于保暖，另一方面使静止空 气减少和热传导性增大，不利于保暖。测试结果 所显示的保温率下降，说明该高聚物处理的综合 效果以增加热传导为主。 一■ 图６处理前后羊毛的电镜图像 ３ 结论 ①羊毛纤维具有天然的优良保暖性，不同的 染整加工处理对其保暖性的影响不同。 ②羊毛织物经适度蓬松处理后，织物厚度增 加，蓬松性提高，静态空气含量丰富，保暖性提高。 羊毛织物的蓬松效果与处理温度、时间及蓬松剂 用量等因素相关。 ③羊毛织物经聚氨酯高聚物处理后，手感丰 满，富有弹性，但纤维内和纤维间的部分孔穴缝隙 被聚合物填充，且高分子的粘结作用使织物的蓬 松性下降，综合效果使羊毛织物的保暖性下降。 维普资讯 http://www.cqvip.com 一５０一 石访纠技 ２０ｏ７年第８期 参考文献： １９９５，２５（７）：５９—６８． ［１］姚穆．纺织材料学［Ｍ］．北京：中国纺织出版社，１９９６，４３６— Ｌｉ Ｊｕｎ．Ｕｕ Ｙａｎ．Ｚｈａｎｇ Ｗｅｉ—ｙｕａｎ．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｄｒｅｓｓｉｎｇ ｐｏｓｅｓ ｏｎ ４７８． ｃｌｏｔｈｉｎｇ ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＤｏｎｇｌｌＨａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， ［２］郑苗秧．提高服装防寒机能的探讨［Ｊ］．现代纺织技术， ２００４，２１（４）：１１３—１１７． ２０００，８（４）：２５—２６． 韩宏学．关于羊毛蓬松度性能的探讨［Ｊ］．毛纺科技，２００２ ［３］谢孔良．功能型纺织品新型后整理技术研究动向［Ｊ］．纺织 （６）：４３—４４． 导报，２００３（６）：１４—１８． 万震，刘嵩，王靖天．陶瓷整理［Ｊ］．北京纺织，２０００，２１（５）： ［４］ 董绍伟，徐静．远红外纺织品的研究进展与前景展望［Ｊ］． ３９—４２． 纺织科技进展，２００５（２）：１０—１２． Ｐｕｓｈｐａ Ｂａｊａｊ．Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｍａｔｅｒｉｌａｓ，ｉｎ ｓｍａｒｔ ｆｉｂｅｒｓ， １ ５ ｊ Ｐａｕｓｅ Ｂ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｈｅａｔ ａｎｄ ｃｏｌｄ ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｆａｂｒｉｃｓ ａｎｄ ｃｌｏｔｈｉｎｇ［Ｍ］．Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ：Ｗｏｏｄｈｅａｄ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ， ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｗｉｔｈ ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｍａｔｅｒｉａｌ［Ｊ］．Ｊ．Ｃｏａｔｅｄ Ｆａｂｒｉｃｓ， ２００１．５８—８３． Ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｗａｒｍ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｗｏｏｌ ｆａｂｒｉｃｓ ［ ［ ［ ＬＵ Ｓｈｕｉ［ ・ｆｅｎｇ，ＷＡＮＧ Ｇｕａｎｇ・ｍｉｎｇ，ＳＨＡＯ Ｊｉａｎ・ｚｈｏｎｇ ６ （Ｔｈｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔ７ ８ ｏｒｙ ｆ９ ｏｒ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｍａｔｅｒｉｌａｓ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｉｎｉｓｔｙｒ ｆｏ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｓｃｉ—Ｔｅｅｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３ １００１８，Ｃｈｉｎａ） 一一一Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｗａｒｍ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｗｏｏｌ ｆａｂｒｉｃｓ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｔｅｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ｗａｒｍ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓｌｙ ｔｒｅａｔｅｄ ｗｏｏｌ ｆａｂｒｉｃｓ，ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｗｏｏｌ ｆｂａｒｉｃｓ ａｎｄ ｔｈｅ ＳＥＭ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｗｏｏｌ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｔｕｒｃｔｕｒｅｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ，ｔｈｅ ｗｏｏｌ ｓｈｏｗｅｄ ｎａｔｕｒａｌ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｗａｌｎｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ，ａｎｄ ｉｔ ｃｈａｎｇｅｄ ｄｕｅ ｔｏ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ．Ｂｕｌｋｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｓｔｉｌｌ ａｉｒ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｗｏｏｌ ｆｂａｒｉｃ，ａｎｄ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｗｏｏｌ，ｌｅａｄｉｎｇ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｗａｒｍ ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｗｏｏｌ；ＰＵ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍａｄｅ ａ ｐｏｌｙｍｅｒ ｆｉｌｍ ｆｏｒｍｅｄ ｏｎ ｗｏｏｌ ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｆｉｌｌｄｅ ｔｈｅ ｐｏｒｅｓ ｉｎ／ｅｂｔｗｅｅｎ ｗｏｏｌ ｆｉｅｂｒｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｏｌｙｍｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｓ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｉｎ ａ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｉｎ ａｉｒ ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ａ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｗｏｏｌ，ａｎｄ ａ ｎｅｔ ｏｕｔｃｏｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｗｏｏｌ ｗａｒｍ ｐｒｏｐｅｒｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗｏｏｌ；ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ；ｂｕｌｋｎｅｓｓ；ｗａｒｍ ｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｐｏｌｙｍｅｒ ～一一
