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蛋白質纖維有了空調功能
發布日期:[2011-12-8]    共閱[3583]次
    

1月14日國家科學技術獎勵大會在北京舉行。2010年紡織工業有6個項目獲得國家獎勵。其中,2個項目獲國家技術發明獎二等獎,4個項目獲國家科學技術進步獎二等獎。由天津工業大學、清華大學、山東海龍股份有限公司、北京雪蓮羊絨股份有限公司等單位的張興祥、唐國翌、田素峰、苗曉光、王學晨、石海峰完成的“耐高溫相變材料微膠囊、高儲熱量儲熱調溫纖維及其制備技術”項目獲國家技術發明獎二等獎。
                苗曉光在“耐高溫相變材料微膠囊、高儲熱量儲熱調溫纖維及其制備技術”項目研發中主要的貢獻是蛋白質調溫纖維及其制備技術的研發。
               
            這種纖維織物可以吸收、儲存、重新分配和放出熱量,在環境溫度低時,自動調高衣服內溫度,在環境溫度高時,自動調低衣服內溫度,使衣服內溫度處于較舒適的范圍。
              
                機緣 讓羊絨產品具有調溫功能
               
            “羊絨、羊毛遇水會發熱,這是常識。但是這種吸濕放熱是一次性的,不能反復進行。所以羊絨、羊毛都有很好的保溫功能,但是沒有調節溫度的功能!泵鐣怨庹f。
                此時,國外調溫材料發展也已經進入成熟階段。
               
            Outlast是20世紀70年代末80年代初美國國家航空與航天局研究項目所開發的專利技術,是美國太空總署為登月計劃而研發的,目的是為宇航員制作登月服裝,包括手套、襪子、內衣等,后來他們成立了Gateway研究開發公司專門從事調溫纖維的開發研究,注冊商標為outlast,將調溫纖維用于生產普通服裝,在美國及歐洲市場上銷售。Outlast空調纖維是一種新型智能纖維,于1988年開發成功,1994年首次用于商業用途,1997年在戶外服裝中使用,現在已廣泛用于時裝和床上用品。當產品用到這項技術的時候,都要放一個Outlast的標簽。這個標簽上標注了運用這項技術可以達到的效果:“不會太熱,也不會太冷”。
                Comfortemp材料是美國北卡羅來州的Frisby公司利用一種相變物質(PCM,Phase Change
            Material)開發出來的可調節溫度的高科技材料,原來是美國航天局(NASA)用來在航天事業當中保護宇航員和宇航設備的溫度而運用的一種保溫材料。這種產品的主要用途是作為一種服裝材料添加劑,可以制作出恒溫面料,能夠使服裝制品在適當的溫度范圍內,自動調節人體環境溫度,達到抵抗“酷暑高溫”和“嚴寒之冷”的雙重功效,并同時具有良好的透氣性能。
               
            瑞士schoeller公司日前推出可彈性調整溫度的創新智能型面料。其創新的關鍵是具有“形態記憶功能”的c-change仿生學溫度薄膜。它可彈性調節水氣滲透力,能根據天氣變化微調穿衣的溫度,迅速排出濕氣,并且高度防水及防風。
                日本大和化學工業向紡織助劑市場推出了新開發的微膠囊調溫劑系列產品Prethermo C-25和Prethermo
            C-31(簡稱Prethermo C系列)。Prethermo
            C系列可用于絲綢之外的紡織面料的整理,特別適合內衣、床上用品和工作服的加工使用。一般在后整理過程中采用浸軋法處理。
               
            在毛紡行業摸爬滾打了一輩子的苗曉光曾經設想過讓羊絨纖維具有調節溫度的功能。有意思的是,在1998年的桑麻獎頒獎會上,苗曉光看到了實現這種設想的希望。
               
            當年,來自天津大學的張興祥攜“調溫膠囊”亮相桑麻獎并且獲獎。當時的“調溫膠囊”主要用來制作絮片填充物,這種填充物可以用來生產高檔戶外用品。在苗曉光看來,既然這種調溫膠囊能夠生產絮片填充物,那么進一步的研究能否讓它具有可紡性與穿著舒適性呢?
                過程 使用過很多方法
               
            溫度舒適度是對纖維的第一要求。因為天然纖維本身不具有調節溫度的功能,苗曉光就想到要在羊絨上加上某種物質,讓其也能夠調節體溫!氨A粞蚪q本身的特征,傳遞羊絨的高檔價值”是苗曉光在研究調溫纖維時始終堅持的觀念,這樣的觀念也讓他吃了不少苦頭。
               
            最早想到的方法是涂層。因為已經有了張興祥的“調溫膠囊”研究作為基礎,苗曉光和他的團隊就想到了把膠囊打碎或者直接將相變材料涂層到羊絨衫上。這樣進行的結果是,調溫功能實現了,但是羊絨本身的質感卻不存在了。產品手感僵硬,穿著沒有舒適感。
               
            在這個過程中,苗曉光也曾經想過購買美國的Outlast等國外的調溫纖維。他通過綜合實驗發現,使用這些纖維與羊絨混紡,如果含量少,根本起不到調溫的作用。如果含量多,又無法保留羊絨的手感。
               
            這樣下來,苗曉光和他的研發團隊開始重新尋找思路。他們想,如果把調溫膠囊做到纖維中去,再與羊絨混紡或交織,就可以避免羊絨產品手感發生變化的問題。有一種方法可以做到,那就是合成纖維噴絲液中加入相變材料。但是從消費者的角度去考慮這個問題,就是制成的羊絨制品中加入了大量的化學纖維,對于傳遞羊絨的價值非常不利。
                最終,他們想到了在牛奶蛋白噴絲液中加入相變材料,制成牛奶蛋白調溫纖維,然后用這種纖維與羊絨進行混紡,做成“羊絨調溫衫”。
               
            “研發中的合作非常重要。北京雪蓮羊絨股份有限公司和天津大學、清華大學、山東海龍股份有限公司等單位的合作是典型的產學研合作,這樣有利于出成績!泵鐣怨庹f,“事實上,還有一些合作沒有列在項目中,但沒有他們,這個發明也根本無法完成!
                根據國家科技進步發明獎的一些相關規定,不是所有的參與人員和參與單位都可以列入其中。因此,一些人員和單位就成了幕后英雄。
               
            苗曉光所指的沒有列在項目中的幕后英雄是包括山西恒天新纖維科技開發有限公司在內的很多單位。苗曉光拿出一打牛奶蛋白調溫纖維小樣,據說實驗制作這樣的小樣花費了山西恒天科研人員很長的時間!叭廴軠囟、調溫膠囊溶解到什么程度合適等都是未知數,而且微膠囊溶解后容易團聚,堵住噴絲器具的噴嘴。他們的實驗人員不得不一次次的清理噴嘴!
               
            苗曉光和他的實驗團隊在實驗過程中付出了很多。有一段時間,苗曉光的臉都是腫脹的,腫脹之后脫皮。在向記者描述這個事情時,苗曉光很是輕描淡寫!澳菚r候是在尋找一種合適的和蛋白質進行反應的物質。它和蛋白質反應的同時,流出的氣體肯定也和人體的表層蛋白質發生了反應,于是我的臉就腫起來了。但是這個是沒有危險的,脫了層皮就好了,也沒有后遺癥!泵鐣怨庹f。
              
                前景 擴大到蛋白質合成領域
               
            調溫纖維在世界范圍內的廣泛應用已經可以證明其發展具有廣闊的發展前景。它可以用作生產貼身內衣、安全防護服、鞋、床上用品,包括宇航員服裝等。
               
            雖然最初的目的是讓羊絨產品具有調溫功能,最終苗曉光所研究的牛奶蛋白纖維可以和許多纖維進行混紡,包括以40%的比例與羊毛、駝絨、棉等纖維混紡,都能夠得到手感好又有調溫功能的面料。
               
            這種面料相變焓高達22J/g以上,且耐壓、耐高溫性能優良。即使產品經高溫染色和汽蒸、高壓定型整理和皂洗工藝后,其相變焓仍達20J/g以上。這種纖維是含有天然牛奶蛋白的營養材料,親膚性極好,為下游客戶研制和開發高檔新型功能性面料提供了充分條件。
            雖然以“保留羊絨本身的特征,傳遞羊絨的高檔價值”為出發點進行研究,但是研究纖維卻覆蓋了整個蛋白質纖維領域。用作制備調溫纖維的原料可以擴展到其他蛋白質纖維合成纖維。
                 
               
            在蛋白質合成纖維領域,應用此技術可以制造由牛奶酪蛋白、毛蛋白、小麥蛋白或玉米蛋白等蛋白質改性合成的高儲熱量溫度舒適性智能調溫纖維,其在人體適宜溫度范圍內的相變焓都可達20J/g以上。
               
            在“耐高溫相變材料微膠囊、高儲熱量儲熱調溫纖維及其制備技術”這個大項目中,每一個單位都有自己的研究重點。如天津大學的研究重點是調溫膠囊,清華大學的研究重點是智能調溫的有機硅,山東海龍公司的研究重點是粘膠調溫纖維。
               
            和其他獲獎者不同,北京雪蓮股份有限公司的智能纖維的載體是蛋白質纖維。苗曉光和他的團隊已經成功讓牛奶蛋白纖維具有調溫功能。在人們的概念中,和有機硅調溫纖維、粘膠調溫纖維相比,能夠調溫的牛奶蛋白纖維顯然具有更多的賣點。
                “未來有希望和中糧集團合作,生產其他蛋白乳小麥蛋白、玉米蛋白等蛋白質高儲熱量溫度舒適性智能調溫纖維!泵鐣怨庹f。

 
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