服装是人类的“第二皮肤”,对人类的生存和生活具有重要意义。随着人们生活水平的提高和健康意识的增强,人们对服装的要求不再局限于耐用和美观,更加注重服装穿着的舒适性。由于人体的生理特点,足部的温度、湿度以及压力往往最难达到人体舒适性的要求,迫切需要研究开发功能性材料用以保障足部的舒适、健康。凝胶是一种介于液体和固体之间的“软、湿”功能性材料,具有吸水调湿、抗压保液、环境响应、保温蓄冷、贮存稳定、弹性柔软和使用安全等优异性能,在功能纺织品和服装领域具有广阔的应用前景。凝胶材料用作功能性凝胶的芯材可以吸收足部汗液、维持足部温度和缓解足底压力,能够较大限度地满足人体足部的舒适性要求。本课题通过功能性凝胶鞋垫的研究初步探索凝胶材料在纺织服装领域的应用,主要的研究内容及研究结论有以下几点:1.足部的舒适性分析探讨不同的环境和状态下,足底的压力大小、分布以及足部的出汗量,探明足底压力主要受人体运动状态的影响,得出单足足底平均受力面积(93.15cm2)和表面积(560.71 cm2),在借鉴关于足底压力分布和皮肤出汗量方面已有研究成果的基础上,推导出足底压强范围和足部出汗量的数据,以此作为材料强度测试、材料合成工艺和鞋垫结构设计的依据。2.功能性凝胶材料的合成采用静态水溶液聚合法合成了一种适合作为鞋垫芯材的凝胶。在压力(≤250KPa)作用下,凝胶对汗液具有适当的吸收量(1.58g/g),较快的吸收速率(0.022g/g·sec),较高的保水率(98%)和凝胶强度(2.25MPa)。通过对凝胶红外光谱和扫描电镜的结果分析,探明了凝胶的物理化学结构对其性能的影响。根据合成材料的性能测试结果,通过调整试剂用量、改变实验条件得到鞋垫用凝胶材料的最佳合成工艺,其参数为:反应温度40℃,时间45min,中和度75%,引发剂0.6wt%,交联剂0.15wt%,稳定剂1wt%,AA与AM单体摩尔比5:1,醇水体积比0.15,表面活性剂OP-10用量0.3g,120℃混合液表面交联处理30min。3.鞋垫芯材的合成与鞋垫结构设计选择适当的纺织品材料作为凝胶的载体,在聚合反应过程中使两者结合成凝胶芯材,其干凝胶含量约为0.1g/cm2,对汗液的吸收量为0.286g/cm2,吸收速率为0.03g/g·sec。探讨了芯材的保温、吸湿、弹性回复等性能,并对凝胶鞋垫进行合理的结构设计,单只凝胶鞋垫的饱和吸汗量约为28.6g,30sec内的吸汗量约为9g。初步探索凝胶鞋垫的使用方法和凝胶材料在纺织服装其他方面的应用。本课题合成的功能性凝胶鞋垫芯材能够在一定程度上满足人体足部对温湿度和压力舒适性的要求。课题中采用的研究方法和取得的研究成果对凝胶材料的合成及其功能纺织品、服装的应用研究具有一定的启发和借鉴作用。