一種具有調節體溫功能的熱敏服裝材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及熱敏服裝材料領域，尤其涉及一種具有調節體溫功能的熱敏服裝材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]通過使用發熱布料或在服裝中放置發熱片，從而增加服裝的保暖能力，達到抵御寒冷的效果，已經在現有技術中被廣泛應用。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、發熱充分的優點。然而，暖寶寶存在發熱量過高的可能，并且屬于一次性用品，用后丟棄會對環境帶來污染。
[0003]現有技術中還使用了通電發熱的發熱布料或發熱片，這種方式使得發熱布料或發熱片可以重復使用，但由于電路基于絲狀、線狀電阻構造，可能存在電阻絲斷開或短路等故障風險，并且發熱量也不易控制，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的效果。這樣的熱敏材料具有良好的調節體溫功能。
[0005]然而，PTC熱敏材料雖然很好地限制了材料過度發熱，調節了體溫，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，也不利于環保和節約。
【發明內容】
[0006]為解決上述現有技術中存在的問題，本發明提供了一種具有調節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節模塊，電源置于自動調節模塊中；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，在第二絕緣層上設計電路圖形，并通過填充劑結合第一絕緣層、電路層和第二絕緣層，電路層中包括電極以及發熱電阻，并根據設計好的電路圖形，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，將發熱碳漿印刷為矩形、菱形或圓形封閉狀形成發熱電阻，多個電極和發熱電阻構成了電路層電路，該常溫銀漿中的銀的質量含量為60%-70%，并包含粘合劑、溶劑、助劑，該發熱碳漿包含質量含量為45%-50%的連接料以及15%-20%的石墨，并包含稀釋劑和助劑，發熱碳漿并沒有完全印刷覆蓋第二絕緣層，在發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熱電阻的膨脹部分面積匹配的感應膜，其第一側面用于與膨脹部分相接觸時，感應膨脹部分帶來的壓力，其第二側面的外圍固定于第一感應電極和第二感應電極的第一側面，與絕緣基座不發生接觸，形成中空空間，不影響感應膜產生形變，第一感應電極和第二感應電極的第二側面與絕緣基座接觸，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節模塊，減小施加給發熱電阻的電壓。
[0007]本發明還提供了一種具有調節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面；S2，形成電路層;在聚對苯二甲酸乙二醇酯材質的第二絕緣層上設計電路圖形，定位電極以及發熱電阻，并根據設計好的電路圖形，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，將發熱碳漿印刷為矩形、菱形或圓形封閉狀形成發熱電阻，多個電極和發熱電阻構成了電路層電路，該常溫銀漿中的銀的質量含量為60%-70%，并包含粘合劑、溶劑、助劑，該發熱碳漿包含質量含量為45%-50%的連接料以及15%-20%的石墨，并包含稀釋劑和助劑，發熱碳漿并沒有完全印刷覆蓋第二絕緣層，在發熱電阻的一側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合，第二絕緣層通過第二粘連層與第二外觀層結合，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，形成具有調節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節模塊，電源置于自動調節模塊中。
[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節體溫的示意圖。
[0010]圖2為本發明熱敏材料的結構圖。
[0011]圖3為本發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構的側視圖。
[0013]圖5為本發明具有調節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]以下結合說明書附圖對本發明做進一步說明。
[0015]圖1示出了在服裝中使用熱敏材料從而調節體溫的情況。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。由于本發明中通過電池對熱敏材料通電以調節體溫，在電池的電量供應有限的情況下，優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的供電優先級大于后心位置的熱敏材料2。通常而言，在開始供電發熱時，為了防止節省電池能源，只對熱敏材料1供電。圖1還示出了控制熱敏材料1和2調節體溫的自動調節模塊3，電源4置于自動調節模塊3中，導線5將熱敏材料1和2連接到自動調節模塊3。
[0016]圖2示出了本發明熱敏材料1和2的結構，需要說明的是，熱敏材料1和2的結構并無區別。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上設計電路圖形，并通過填充劑結合第一絕緣層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，設計的電路中，示意了電極41以及發熱電阻42，并根據設計好的電路圖形，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，將發熱碳漿印刷為矩形、菱形或圓形封閉狀形成發熱電阻42，多個電極41和發熱電阻42構成了電路層電路。其中，該常溫銀漿中的銀的質量含量為60 %-70%,并包含粘合劑、溶劑、助劑等。該發熱碳漿包含質量含量為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，當通電后發熱電阻42發熱時，電極41和發熱電阻42都會因受熱而發生膨脹，第二絕緣層105沒有覆蓋發熱碳漿的部分雖然保持原狀，但覆蓋碳漿的部分也會發生膨脹，產生PTC效應，電極41和發熱電阻42形成的發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，發熱體電流減弱，發熱功率降低，發熱溫度得到調節，不會過高，從而使人體保暖又不至過燙。
[0018]PTC效應產生時，由于發熱體阻值增大，發熱溫度已經達到理想溫度，阻值繼續增大會造成能量浪費，因此本發明希望探測到電極41或發熱電阻42因受熱而發生的膨脹，通過主動控制，