一種具有調(diào)節(jié)體溫功能的熱敏服裝材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱敏服裝材料領(lǐng)域，尤其涉及一種具有調(diào)節(jié)體溫功能的熱敏服裝材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通過使用發(fā)熱布料或在服裝中放置發(fā)熱片，從而增加服裝的保暖能力，達到抵御寒冷的效果，已經(jīng)在現(xiàn)有技術(shù)中被廣泛應用。最典型的就是生活中常見的暖寶寶，具有使用方便、價格便宜、發(fā)熱充分的優(yōu)點。然而，暖寶寶存在發(fā)熱量過高的可能，并且屬于一次性用品，用后丟棄會對環(huán)境帶來污染。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中還使用了通電發(fā)熱的發(fā)熱布料或發(fā)熱片，這種方式使得發(fā)熱布料或發(fā)熱片可以重復使用，但由于電路基于絲狀、線狀電阻構(gòu)造，可能存在電阻絲斷開或短路等故障風險，并且發(fā)熱量也不易控制，存在一定的安全隱患。
[0004]近來，基于PTC(Positive Temperature Coefficient)效應制備的熱敏服裝材料正在興起。通電之后，PTC熱敏材料的電阻值隨著溫度的升高而增加，也就是說，溫度越高，電阻值越高，電流被限流，發(fā)熱量也就逐漸被控制，因此可以起到將溫度限定在一定范圍之內(nèi)的效果。這樣的熱敏材料具有良好的調(diào)節(jié)體溫功能。
[0005]然而，PTC熱敏材料雖然很好地限制了材料過度發(fā)熱，調(diào)節(jié)了體溫，但由于這種材料在工作過程中提高了電阻值，造成了一定的能量浪費。同時，由于通常需要利用小體積的便攜電池為服裝加熱，造成的能量浪費會加速電池消耗，導致電池需要頻繁更換，也不利于環(huán)保和節(jié)約。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種具有調(diào)節(jié)體溫功能的熱敏服裝材料，其特征在于，熱敏材料直接用于或縫制于服裝的腰部和后心位置，對腰部位置的熱敏材料的供電優(yōu)先級大于后心位置的熱敏材料，熱敏材料通過導線連接到自動調(diào)節(jié)模塊，電源置于自動調(diào)節(jié)模塊中；水平放置的熱敏材料包括由上到下的第一外觀層、第一粘連層、第一絕緣層、電路層、第二絕緣層、第二粘連層、第二外觀層，其中第一外觀層和第二外觀層為輕薄布料，使得熱敏材料具有和普通布料同樣的外觀，第一粘連層和第二粘連層由聚酯與聚烯烴共聚物、聚酰胺、聚醚砜、乙烯與醋酸乙烯共聚物、熱塑性聚氨酯彈性體組合制成，第一絕緣層和第二絕緣層為聚對苯二甲酸乙二醇酯材質(zhì)的柔性絕緣層；電路層位于第一絕緣層和第二絕緣層之間，在第二絕緣層上設(shè)計電路圖形，并通過填充劑結(jié)合第一絕緣層、電路層和第二絕緣層，電路層中包括電極以及發(fā)熱電阻，并根據(jù)設(shè)計好的電路圖形，在第二絕緣層上印刷電路，將常溫銀漿印刷在電極位置形成電極，將發(fā)熱碳漿印刷為矩形、菱形或圓形封閉狀形成發(fā)熱電阻，多個電極和發(fā)熱電阻構(gòu)成了電路層電路，該常溫銀漿中的銀的質(zhì)量含量為60%-70%，并包含粘合劑、溶劑、助劑，該發(fā)熱碳漿包含質(zhì)量含量為45%-50%的連接料以及15%-20%的石墨，并包含稀釋劑和助劑，發(fā)熱碳漿并沒有完全印刷覆蓋第二絕緣層，在發(fā)熱電阻邊緣布置有微型壓力感測器并印刷有信號線;微型壓力感測器包括與發(fā)熱電阻的膨脹部分面積匹配的感應膜，其第一側(cè)面用于與膨脹部分相接觸時，感應膨脹部分帶來的壓力，其第二側(cè)面的外圍固定于第一感應電極和第二感應電極的第一側(cè)面，與絕緣基座不發(fā)生接觸，形成中空空間，不影響感應膜產(chǎn)生形變，第一感應電極和第二感應電極的第二側(cè)面與絕緣基座接觸，固定在絕緣基座上，并通過測量第一感應電極和第二感應電極之間的電阻值變化檢測感應膜所受到的壓力;感應膜受到與膨脹部分接觸帶來的壓力發(fā)生形變時，第一感應電極和第二感應電極之間的電阻值變化超過設(shè)定好的閾值，則微型壓力感測器通過信號線輸出控制信號至自動調(diào)節(jié)模塊，減小施加給發(fā)熱電阻的電壓。
[0007]本發(fā)明還提供了一種具有調(diào)節(jié)體溫功能的熱敏服裝材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:S1，形成微型壓力感測器43;在成型絕緣基座上沉積導電材料形成導電層，并蝕刻導電層形成第一感應電極和第二感應電極，使第一感應電極和第二感應電極的第二側(cè)面固定在絕緣基座上，將感應膜附著到第一感應電極和第二感應電極的第一側(cè)面；S2，形成電路層;在聚對苯二甲酸乙二醇酯材質(zhì)的第二絕緣層上設(shè)計電路圖形，定位電極以及發(fā)熱電阻，并根據(jù)設(shè)計好的電路圖形，在第二絕緣層上印刷電路，將常溫銀漿印刷在電極位置形成電極，將發(fā)熱碳漿印刷為矩形、菱形或圓形封閉狀形成發(fā)熱電阻，多個電極和發(fā)熱電阻構(gòu)成了電路層電路，該常溫銀漿中的銀的質(zhì)量含量為60%-70%，并包含粘合劑、溶劑、助劑，該發(fā)熱碳漿包含質(zhì)量含量為45%-50%的連接料以及15%-20%的石墨，并包含稀釋劑和助劑，發(fā)熱碳漿并沒有完全印刷覆蓋第二絕緣層，在發(fā)熱電阻的一側(cè)固定微型壓力感測器，同時印刷信號線;S3，形成熱敏材料;通過填充劑結(jié)合第一絕緣層、電路層和第二絕緣層，第一絕緣層通過第一粘連層與第一外觀層結(jié)合，第二絕緣層通過第二粘連層與第二外觀層結(jié)合，由于第一外觀層和第二外觀層為輕薄布料，使得熱敏材料具有和普通布料同樣的外觀，第一粘連層和第二粘連層由聚酯與聚烯烴共聚物、聚酰胺、聚醚砜、乙烯與醋酸乙烯共聚物、熱塑性聚氨酯彈性體組合制成；S4，形成具有調(diào)節(jié)體溫功能的熱敏服裝材料;將形成的熱敏材料直接用于或縫制于服裝的腰部和后心位置，對腰部位置的熱敏材料的供電優(yōu)先級大于后心位置的熱敏材料，熱敏材料通過導線連接到自動調(diào)節(jié)模塊，電源置于自動調(diào)節(jié)模塊中。
[0008]進一步地，上述感應膜為石墨烯膜或多晶硅膜。
【附圖說明】
[0009]圖1為在服裝中使用熱敏材料從而調(diào)節(jié)體溫的示意圖。
[0010]圖2為本發(fā)明熱敏材料的結(jié)構(gòu)圖。
[0011]圖3為本發(fā)明熱敏材料電路層的平面示意圖。
[0012]圖4為微型壓力感測器結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0013]圖5為本發(fā)明具有調(diào)節(jié)體溫功能的熱敏服裝材料的制備方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0014]以下結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0015]圖1示出了在服裝中使用熱敏材料從而調(diào)節(jié)體溫的情況。如圖1所示，腰部位置作為最需要保暖的位置之一，應用了熱敏材料1。后心部位作為比較需要保暖的位置之一，應用了熱敏材料2。由于本發(fā)明中通過電池對熱敏材料通電以調(diào)節(jié)體溫，在電池的電量供應有限的情況下，優(yōu)先保證對最需要保暖的位置進行供電，若電量仍有余裕，才會對其他比較需要保暖的位置進行供電，也就是說，對腰部位置的熱敏材料1的供電優(yōu)先級大于后心位置的熱敏材料2。通常而言，在開始供電發(fā)熱時，為了防止節(jié)省電池能源，只對熱敏材料1供電。圖1還示出了控制熱敏材料1和2調(diào)節(jié)體溫的自動調(diào)節(jié)模塊3，電源4置于自動調(diào)節(jié)模塊3中，導線5將熱敏材料1和2連接到自動調(diào)節(jié)模塊3。
[0016]圖2示出了本發(fā)明熱敏材料1和2的結(jié)構(gòu)，需要說明的是，熱敏材料1和2的結(jié)構(gòu)并無區(qū)別。如圖2所示，水平放置的熱敏材料1和2包括由上到下的第一外觀層101、第一粘連層102、第一絕緣層103、電路層104、第二絕緣層105、第二粘連層106、第二外觀層107。其中第一外觀層101和第二外觀層107為輕薄布料，使得熱敏材料1和2具有和普通布料同樣的外觀。第一粘連層102和第二粘連層106由聚酯與聚烯烴共聚物、聚酰胺、聚醚砜、乙烯與醋酸乙烯共聚物、熱塑性聚氨酯彈性體組合制成。第一絕緣層103和第二絕緣層105為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)材質(zhì)的柔性絕緣層。
[0017]電路層104位于第一絕緣層103和第二絕緣層105之間，在第二絕緣層105上設(shè)計電路圖形，并通過填充劑結(jié)合第一絕緣層103、電路層104和第二絕緣層105。圖3為電路的平面示意圖。如圖3所示，設(shè)計的電路中，示意了電極41以及發(fā)熱電阻42，并根據(jù)設(shè)計好的電路圖形，在第二絕緣層105上印刷電路。其中，將常溫銀漿印刷在電極位置形成電極41，將發(fā)熱碳漿印刷為矩形、菱形或圓形封閉狀形成發(fā)熱電阻42，多個電極41和發(fā)熱電阻42構(gòu)成了電路層電路。其中，該常溫銀漿中的銀的質(zhì)量含量為60 %-70%,并包含粘合劑、溶劑、助劑等。該發(fā)熱碳漿包含質(zhì)量含量為45%-50%的連接料以及15%-20%的石墨，并包含稀釋劑和助劑等。由于電路層104中發(fā)熱碳漿印刷為矩形、菱形或圓形封閉狀，并沒有完全印刷覆蓋第二絕緣層105，當通電后發(fā)熱電阻42發(fā)熱時，電極41和發(fā)熱電阻42都會因受熱而發(fā)生膨脹，第二絕緣層105沒有覆蓋發(fā)熱碳漿的部分雖然保持原狀，但覆蓋碳漿的部分也會發(fā)生膨脹，產(chǎn)生PTC效應，電極41和發(fā)熱電阻42形成的發(fā)熱體的整體阻值增大，此時，由于施加到電極41的電壓沒有改變，發(fā)熱體電流減弱，發(fā)熱功率降低，發(fā)熱溫度得到調(diào)節(jié)，不會過高，從而使人體保暖又不至過燙。
[0018]PTC效應產(chǎn)生時，由于發(fā)熱體阻值增大，發(fā)熱溫度已經(jīng)達到理想溫度，阻值繼續(xù)增大會造成能量浪費，因此本發(fā)明希望探測到電極41或發(fā)熱電阻42因受熱而發(fā)生的膨脹，通過主動控制，