This study presents shape-stable phase change material (PCM) composites by chemically grafting lauric acid (LA) and myristic acid (MA) into an epoxy-terminated dimethylsiloxane matrix and coating onto nylon fabric for thermal regulation textiles. The chemically integrated LA-MA epoxy composite (LMEP) exhibited broad phase transition from 22-40 °C with substantial latent heat of 82.1 J/g. Mechanical properties were significantly enhanced with 9-fold increase in tensile strength and 40-fold increase in elongation compared to pristine PCMs. The composite showed excellent shape stability and negligible PCM leakage due to robust covalent bonding. The LMEP-coated nylon fabric (NF/LMEP) maintained 41.2 J/g latent heat and demonstrated excellent thermal cycling stability with only 3.4% decrease after 150 cycles. IR thermography confirmed superior thermal regulation performance, effectively delaying temperature transmission compared to bare nylon fabric. These findings demonstrate that chemical integration of PCMs into epoxy matrices offers a promising approach for next-generation wearable thermal regulation applications.

본 연구는 에폭시 말단 디메틸실록산(KF-105, EP) 매트릭스에 라우르산(LA)과 미리스트산(MA)을 화학적으로 그래프트한 형태 안정성 상변화물질(PCM) 복합체를 제조하고, 이를 나일론 직물에 코팅하여 고급 열 조절 텍스타일을 개발한 연구이다. 화학적 그래프팅 전략을 통해 LA와 MA를 EP 네트워크에 공유결합으로 결합시켰으며, FTIR 분광법과 FE-SEM을 통해 상분리 없는 균질하고 통합된 형태학을 확인했다. DSC 분석 결과, 화학적으로 통합된 LMEP 복합체는 22-40 °C의 넓은 상전이 온도 범위에서 약 82.1 J/g의 상당한 잠열을 보여 효과적인 열에너지 저장 능력을 나타냈다. LMEP 복합체는 순수 PCM 대비 인장강도가 약 9배, 파단 연신율이 40배 향상된 우수한 기계적 특성을 보였다. 매트릭스 내 견고한 공유결합으로 인해 융점보다 훨씬 높은 온도에서도 형태 안정성과 PCM 누출 방지 성능이 탁월했다. 나일론 직물에 코팅된 NF/LMEP 복합체는 41.2 J/g의 잠열을 유지했으며, 150회 열순환 후에도 잠열이 3.4%만 감소하는 뛰어난 장기 열순환 안정성을 보였다. IR 열화상 분석을 통해 NF/LMEP 복합체가 순수 나일론 대비 온도 전달을 효과적으로 지연시키고 낮은 표면온도를 유지하는 우수한 열 조절 성능을 확인했다. 이러한 결과는 PCM의 에폭시 매트릭스 화학적 통합이 지속적인 편안함과 안정성을 요구하는 차세대 웨어러블 열 조절 응용 분야 개발을 위한 매우 유망한 접근법임을 보여준다.

Keywords: polymer-matrix composites, phase-change materials (PCMs), textile, latent heat, thermal management.