高蓬松纤维集合体材料是一种极其重要的辅料,通常作为填充料被广泛用于防寒服、被褥、坐垫等保暖产品。高蓬松纤维集合体材料是线形纤维或羽绒等朵状纤维性原材料随机排列形成的平面状纤维集合体。它容易变形、强度较低,是一种高蓬松的易变形材料。目前,国内外使用的高蓬松纤维集合体材料有天然纤维保暖絮料、纯化纤保暖材料以及天然纤维与化纤混合的填充料等。由于高蓬松纤维集合体材料中纤维的随机排列造成了传热通道的错综复杂,使其与普通的均质材料及纤维密集堆砌的织物的热传导机理产生了很大的差异。现在常用的双平板保温测试仪对高蓬松试样测试时存在挤压、无法主动控制测试厚度进行测试等缺点,不能准确测得高蓬松纤维集合体保温性能指标,目前为止尚无专门针对高蓬松纤维集合体保温性的测试方法。本文主要探讨了如何改进双平板保温测试仪的测试精度,使其能够准确测试高蓬松纤维集合体材料保温性。主要研究内容和结果如下：1、采用多孔介质传热模型建立了高蓬松纤维集合体内部的传热数学模型,基于数值模拟方法建立了双平板传感器内部温度场和测试误差的模拟计算方法,为理论和实验考查奠定了基础。2、对双平板保温测试仪的硬件改进,主要是在原有的保温性测试系统上添加一个辅助装置,包括试样厚度控制装置和热绝缘装置。试样厚度控制装置可以主动控制试样厚度进行测试,而热绝缘装置可以屏蔽试样与外界环境之间的对流换热。通过数值模拟和试验研究探讨了辅助装置的功效及改进后测试装置的稳定性、重现性。结果发现,使用厚度控制装置测得的导热性能指标稳定可信,而原有仪器测试的高蓬松纤维集合体的导热系数偏大；测试渗透率高于10-7m2的材料时施加热绝缘箱体及顶盖能将测试误差降低10%-20%,而对于渗透率低于10-7m2的高蓬松纤维集合体施加热绝缘箱体及顶盖能将测试误差降低4%；改进后的仪器测试数据稳定,结果可靠,同一块试样在一周的不时段内的测试数据波动低于5%,而在统一天内波动更小。3、基于数值模拟方法,对纤维集合体的当量导热系数、渗透率、厚度及孔隙率与双平板传感器测试误差之间的关系进行了探讨。研究结果表明,当试样厚度大于1cm且渗透率小于10-7m2时,导热系数测试误差随着当量导热系数增大而减小；当试样厚度小于1cm时,导热系数测试误差只与厚度相关,与厚度成正比；当渗透率在10-4m2和10-7m2之间时,导热系数测试误差随着渗透率的增大而增大；当纤维集合体材料的渗透率不大于10-7m2时,材料内部对流热导致的测试误差可以忽略不计。4、运用数值模拟方法获得了当量导热系数、厚度、渗透率与热流量之间的数值关系,进而采用曲线拟合方法建立了高蓬松纤维集合体材料导热系数的改进计算方法。用多层材料叠加实验证明,由改进计算方法算得的纤维集合体材料的当量导热系数稳定可信,并采用材料内部温度场定点测量验证了模拟计算所用温度场的正确性。5、为了研究高蓬松纤维集合体保温性产生差异的根源,对其几何结构及物理参数与传导的热量之间的关系进行了数值模拟,研究发现：热流量随孔隙率增大而下降的趋势与纤维导热系数成正比,即纤维导热系数越小,下降趋势越不明显；热流量随纤维导热系数增大而上升的趋势与孔隙率成反比,即孔隙率越大,上升趋势越不明显；热流量随纤维直径增大而增大的趋势与孔隙率成反比,当孔隙率减小至0.8时,纤维直径的改变对其热流量不产生影响；高蓬松纤维集合体的热平衡时间随着孔隙率的降低而增大,随着厚度的增大而增大；当厚度增加到一定程度时,热流量随着厚度的进一步增加变化不大；当纤维导热系数接近于0.3W/m·℃时,相同压缩厚度下的热流量与初始厚度成正比,即初始厚度越大,当压缩到同一厚度时保温性越差；低温环境条件下的高蓬松纤维集合体内部热对流非常小,内部热量以热传导为主；环境温度对高蓬松纤维集合体热平衡性无影响。6、对不同动物绒纤维制成的高蓬松絮片的压缩、吸湿、透湿、导热及保暖性能进行了测试,实验结果发现,采用兔绒纤维所制成的絮片保暖性能较优；而骆绒纤维所制成的高蓬松絮片具有较好的变形回复能力；采用牦牛绒和驼绒纤维所制成的絮片都具有较好的透湿性能；线形动物绒纤维与朵状鸭绒的混纤方法有利于降低絮料导热系数,小风速条件下单纯的线形动物绒絮料的保温率低于线形纤维与朵状鸭绒的混纤絮料。7、采用本文研究出的辅助测量装置和导热系数改进计算公式测试计算出两种不同材料制成的内胆絮片的导热系数,采用暖体假人测试出几种不同服装组合的隔热值,结合多层服装系统的隔热值分配公式和国标GB/T 24254-2009(纺织品和服装冷环境下需求热阻的确定),推算出在不同环境温度下使用的保暖外套所用高蓬松絮片的克重,研究结果发现,将羽绒絮片中混入一定量的木棉纤维可以提高高蓬松絮片的隔热性,并能降低平方米克重。