【摘 要】
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近年来,大气中的温室气体量屡次创下新纪录,年增长率高于2011-2020年平均水平,并且未来几年这一趋势仍将继续。全球气温升高,直接导致冬季出现更多极端的寒潮天气。面对这种情形,能提供低温防护的电加热服装因其清洁环保、热效率高、温度可调等优点得到了诸多关注。其中镀银纱线（Siver-plated yarn,SPY）因具有良好的导电性、柔韧性、抗菌性等被广泛应用于电加热服装服饰中。本文以SPY为导电
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近年来,大气中的温室气体量屡次创下新纪录,年增长率高于2011-2020年平均水平,并且未来几年这一趋势仍将继续。全球气温升高,直接导致冬季出现更多极端的寒潮天气。面对这种情形,能提供低温防护的电加热服装因其清洁环保、热效率高、温度可调等优点得到了诸多关注。其中镀银纱线（Siver-plated yarn,SPY）因具有良好的导电性、柔韧性、抗菌性等被广泛应用于电加热服装服饰中。本文以SPY为导电材料,通过刺绣工艺制备热性能优良的基于镀银纱线的电加热织物（Siver-plated yarn electrical heating fabric,SPYEHF）。首先通过多巴胺或单宁酸对聚酰胺纱线（Polyamide,PA）表面进行改性来改善化学镀银的效果,从而制备出镀银聚酰胺纱线（PASPY）。通过对其表面形貌、电阻稳定性、电热性能和力学性能进行测试与分析,得到了制备PASPY相对较优的工艺。在25℃下使用浓度为4 g/L的多巴胺溶液处理纱线120 min后再进行化学镀银,得到的PASPY电阻率较低,其值为11.678Ω·10 cm。经过120 h电老化后其电阻变化率为104.53%,单根PASPY在稳态下发热温度达到24.677℃。SPY直接暴露在空气中会发生腐蚀从而影响电阻的稳定性,将其放入硫醇溶液中浸泡一定时间可在纱线表面制得硫醇自组装分子膜（Self-assembled monolayer,SAM）而形成保护。本文探讨了硫醇溶液浓度、硫醇处理时间对纱线防腐效果的影响并对比硫醇处理前后纱线各项性能的变化。在25℃下使用100mmol/L的硫醇溶液处理纱线90 min,其缓蚀率高达89.29%。虽然硫醇处理使得纱线的电阻率增大至16.302Ω·10 cm,但PASPY的电阻稳定性和电热性能得到改善,经120 h电老化后其电阻变化率为13.41%,单根纱线在稳态下的发热温度为24.982℃。通过刺绣工艺将SPY与基底织物复合制成SPYEHF,分析讨论了纱线间距、电路设计对电热性能的影响并测试不同低温环境下SPYEHF达到目标发热温度所消耗的功率。研究表明,在4 V电压下,通过最优工艺制得的SPYEHF发热温度可达50.184℃并具有较好的热均匀性。当环境温度为-15℃时,其达到40℃发热温度仅消耗6.202 W的功率。最后利用优化的SPYEHF制备了电加热手套,通过纱线电路设计实现“五指+手背”发热。该手套加热稳定且温度可控,能为人体提供有效的低温防护,说明SPYEHF在低温防护领域具有良好的发展前景。
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