碳纤维多轴向织物的特点及其发展趋势

阐述了碳纤维织物的分类及其制备工艺。重点介绍了碳纤维多轴向织物的性能特点及其在航空航天、风力发电、民用等领域的广泛应用,分析了未来碳纤维多轴向织物的发展趋势和市场前景。

轻薄型精纺纯毛可机洗毛织物的开发

为实现毛织物可机洗、提升其服用性能和尺寸稳定性,解决毛织物不易护理的问题,通过分析对比丝光羊毛与普通羊毛纤维的表面形貌和染色性能的差异,针对性地设计纺纱、织造和整理各道工艺参数,纺制出轻薄型普通羊毛和丝光羊毛织物,并对2种织物的主要物理指标和水洗尺寸变化率进行测试与分析。结果表明:与普通羊毛相比,丝光羊毛纤维的鳞片层基本被剥除,纤维整体呈现均匀、光滑的外观,染料上染百分率高,颜色更浓深;纺制出的轻薄型丝光羊毛织物水洗尺寸变化率满足GB/T 26382—2011《精梳毛织品》中可机洗类产品水洗尺寸变化率考核指标要求,属于可机洗类产品,实现了产品开发预期目标。

用于心电监测的双层间隔织物干电极制备与表征

为了解决心电动态采集时信号差的问题,以涤纶间隔织物为基底,采用两步法、氯化工艺制备织物干电极,并对其表面形貌、电化学性能和生物电信号采集性能进行了表征。结果表明,经氯化处理10 s的电极具有最优的电化学性能,其阻抗在0.1 Hz时为4 647Ω,静态开路电位振幅为0.114 mV,电压幅度为1.413 mV。相较于湿电极,间隔织物干电极心电信号动态采集性能更好,在不同摆臂角度时采集的心电信号基线漂移小于湿电极,该电极更适合于动态心电信号采集。

碳纤维三维圆筒织物的织造工艺实验探究

三维织物具有良好的力学性能及层间性能优势,实验中用7200d碳纤维在自制筒子架上预置适当张力制成弹力丝,在8层三维织机上反复实验,确定最佳浅交弯联层数为5层和最佳贯穿正交织物层数为7层。通过多次试验,优化上机工艺参数,设计出5层浅交弯联织物及7层贯穿正交织物的织物组织图及纹板图。采用顺穿法在0.75筘板上按4/4/3和5/6组穿筘。通过改变经纱与芯模之间的夹角改善碳纤维无捻度、耐磨性极差造成织造过程中开口不清的缺点,织造出两种圆筒状三维织物。最终得出结论:5层浅交弯联织物质地柔软,强力低,适合加工成工业管道运输中所使用的管状材料;7层贯穿正交织物表面相对平整,强度高,适合做航空航天中的飞行器外壳的材料。

新型土工织物处治膨胀土水分迁移试验研究

膨胀土是一种亲水性较强的特殊土,遇水易发生胀缩变形,导致修建在膨胀土地区的路基常产生路面开裂、沉降、翻浆等病害。新型土工织物是一种具有排水与加筋功能的新型土工材料,除像传统排水结构一样能排“明水”外,其毛细织物沟槽产生的毛细力还能排毛细水,在非饱和环境下排水效率高。为研究新型土工织物对膨胀土水分迁移的影响规律,通过在膨胀土中设置一层土工织物,开展毛细水上升、降雨入渗条件下素土(素土样)、新型土工织物排水(排水样)及不排水(阻隔样)3种工况的一维土柱对比试验,探索新型土工织物对膨胀土的含水率(体积、质量)、膨胀率及不排水强度的影响规律。研究结果表明:膨胀土与新型土工织物形成的阻隔系统使得更多的水分集聚在土工织物周围,产生了类似“锅盖”的效应;在膨胀土中铺设新型土工织物,能延缓水分迁移速率和抑制胀缩变形,膨胀土的不排水抗剪强度发生了显著变化;阻隔样中新型土工织物将水分吸附、阻滞在其周围不能排出,易造成病害,排水样中试样内外湿度差产生的吸力差将“抽吸”到新型土工织物毛细沟槽中的水分横向导出;为充分发挥新型土工织物在非饱和环境下的排水效率,需将其延伸至土样外。研究成果可为膨胀土路基设计、施工及病害处治提供参考。

变化蜂巢织物基压力传感器的制备及性能研究

为改善织物基柔性压力传感器的灵敏度、响应性和稳定性,通过机织结构设计将微结构引入棉织物中,织造了具有圆顶形微表面结构的变化蜂巢组织织物。以变化蜂巢织物、炭黑(CB)和聚乙烯醇(PVA)为原料,采用浸烘法制备了不同的传感织物。测试了炭黑质量分数与传感器电阻的关系,并对制备的传感器结构形貌和力学传感性能进行表征,探讨其在人体运动监测中的应用。结果表明:在炭黑质量分数为5%时,传感器电阻降至20 kΩ/cm,制备的传感器具有较高的灵敏度,较小的迟滞性,在不同压力和压缩速率条件下均能保持良好的稳定性、重复性及耐用性。认为:制备的传感器可以应用于人体运动监测,包括手指按压、指关节、手腕和肘关节弯曲运动等。

纱线与组织结构对机织物凉爽性能影响

通过优选搭配不同功能的凉爽纤维,开发出一款夏季轻薄凉爽机织物。选择涤纶/薄荷纤维混纺纱作为经纱,选用不同锦纶纤维作为纬纱,选择平纹、斜纹、缎纹为织物组织,制备出了12种样品,探究不同纬纱和织物组织结构对面料热湿舒适性能的影响。结果表明,12种样品中缎纹织物热湿传递性能最好;平纹织物接触瞬间凉感较好;凉感锦纶确实增加了织物的凉爽性能,但是在结构较为紧密的组织中湿传递性能却较差;细旦锦纶的热湿传递性能与凉感锦纶相近,但透气性能较差;十字形截面锦纶在湿传递性能上较好,但是导热性较差。

丙烯酸酯增深剂的制备及在涤纶织物中的应用

利用乳液聚合法制备丙烯酸酯增深剂,并用于阿拉伯国家专用黑色涤纶织物增深整理。当增深剂质量浓度为40 g/L,焙烘温度为140℃,焙烘时间为3 min时,整理织物的增深比达39.46%,撕裂强力、耐摩擦和耐皂洗色牢度无明显变化,织物表面被一层颗粒状微球组成的膜状物包覆,织物表面C元素质量分数从73.22%减少到70.17%,O元素质量分数从26.78%减少到25.44%,新引入了4.39%N元素。

漆酶催化没食子酸染色阳离子改性棉织物的性能

利用漆酶催化没食子酸,并对聚二甲基二烯丙基氯化铵改性棉织物进行染色。结果表明:漆酶可催化没食子酸聚合,采用一浴一步法和一浴二步法工艺对改性棉织物染色,二者的染色特征值相接近,染色改性棉织物的UPF≥40,亲水性能明显提升,力学性能也有所改善。

石英纱线/石英纤维毡三维织物的设计及其隔热性能

为充分利用石英纱线及其纤维毡良好的隔热效果制备隔热性能优异的石英纱线/石英纤维毡三维织物,采用石英纱线和纤维毡在小样织机上进行三维立体编织,针对石英纱线/石英纤维毡三维织物不易编织等诸多问题,对织机综丝综框进行降低摩擦处理;然后采用控制变量法和实验对比法,对所得石英纱线/石英纤维毡三维织物在热环境下的隔热性能进行测试表征,对其加热状态下的温度和外观形状的变化趋势和规律进行探讨。实验结果表明:石英纱线/石英纤维毡三维织物在300~700℃时,平均隔热保留率是相等厚度普通石英纤维织物的4倍,验证了石英纱线/石英纤维毡三维织物的优越隔热性能。确定了石英纱线/石英纤维毡三维织物具有良好的整体性能和隔热性,能够作为航天飞行器的外部隔热材料抵挡高温冲刷,因此对石英纱线/石英纤维毡三维织物性能的研究具有深远意义。

纤维织物增强高延性混凝土加固RC短柱抗剪性能试验研究

为研究纤维织物增强高延性混凝土(TR-HDC)加固钢筋混凝土短柱的抗剪性能,设计了6根钢筋混凝土柱,包括2个对比柱和4个TR-HDC加固柱.通过低周反复荷载试验,对比分析剪跨比、纤维织物层数对试件破坏形态、变形、承载力和耗能能力的影响.结果表明:采用TR-HDC加固钢筋混凝土短柱,可显著提高其抗剪承载力;TR-HDC与原混凝土柱协同工作性能良好,加固后的混凝土柱的变形、承载力和耗能能力明显提高;增加纤维织物的层数对钢筋混凝土短柱的抗剪承载力提高幅度较小,但可大幅增强柱的耗能和变形能力;剪跨比较大时,更有利于发挥TR-HDC加固材料的力学性能.基于桁架-拱模型,提出TR-HDC加固钢筋混凝土短柱的抗剪承载力计算方法,计算结果较准确.

聚酯织物的直接氟修饰疏水改性及其作用机制

为解决传统聚酯纤维分子主链结构中极性酯基导致的疏水性差的问题,提出直接氟修饰策略,以碱性溶液为刻蚀试剂,三氯(1H,1H,2H,2H-十三氟正辛基)硅烷为氟化改性试剂,在温和条件下对聚酯织物表面进行了简单高效的疏水化改性处理。借助红外光谱仪、差示扫描量热仪、热失重分析仪、接触角测试仪、扫描电子显微镜-能谱仪等分别表征了氟改性前后聚酯化学结构、熔点、热稳定性、水接触角以及表面元素分布,同时探究了疏水改性机制。研究结果表明:氟化改性前后聚酯织物具有相似的化学结构和熔点,经过碱性溶液刻蚀的未氟化改性聚酯织物表层刻痕明显;氟化改性聚酯织物表层覆盖氟元素和硅元素,其疏水性大幅提升,水接触角高达(120±5)°,保持1 h后几乎没有变化,同时对有机溶剂仍具高吸附性能;疏水性主要作用机制是含氟功能基团的改性剂以化学键键接的方式接枝在水解后的聚酯织物表面,并产生低表面能效果;基于直接氟化改性方法制备的聚酯织物在海洋大规模油污处理方面具有较高应用潜力。

射频能量收集印刷天线仿真模型中长丝机织物结构简化方法及有效性

获得仿真精确度高且计算成本低的仿真模型是高效设计织物基丝网印刷射频能量收集天线的基础。本文构建了长丝机织物天线基底的几种不同简化结构特征的仿真模型,采用HFSS仿真软件模拟了织物仿真模型与电磁波的相互作用,且以孔隙率和粗糙度为变量参数化分析了具有不同仿真结构基底的天线性能差异,并实际制备了几种不同简化结构基底的天线。结果表明:通过对比反射率和透射率发现,细观交织结构可以等效为具有孔洞和/或凹凸结构模型,均匀结构模型基底的天线辐射性能、增益及效率都显著偏高。进一步以射频能量收集为场景的模型有效性及验证结果表明,仿真模拟结果与实际测试结果吻合良好,且不同简化结构基底的天线性能也无显著性差异。在超高频范围内,不同简化结构基底的天线最大传输距离达220 cm,在1 m处的单位面积接收信号强度在8.442 mW/cm^(2)以上,天线输出电压和能量转换效率可分别达135 mV、60%。因此,为节约计算成本,就孔隙率不超过30%且粗糙度在5.39μm以下的长丝平纹机织物基底,在丝网印刷超高频射频能量收集天线仿真模拟中可将其等效为均匀介质模型。

基于K-近邻算法改进粒子群-反向传播算法的织物质量预测技术

为解决现有下机织物质量差异性较大且传统验布环节时间较长等问题,提出基于K-近邻(KNN)算法改进粒子群-反向传播(PSO-BP)算法的织物质量等级预测方法。首先分析织物质量预测模型,整理织物疵点类型与织物质量等级分类,并根据织物疵点特征将疵点划分为6类;其次选取14种影响织物质量的因子作为模型输入量;然后详细介绍依据KNN与PSO原理进行织物质量预测流程;最后以浙江兰溪某纺织厂近3个月16186条织物生产数据为例,建立织物质量预测模型。结果显示:该技术对织物质量预测的准确率达到98.054%,且训练时长仅需4.8 s,在保证织物质量预测准确性的同时,极大缩短了检测时间,提高了织造车间生产效率。

结构与工艺要素对PET有光丝织物对比光泽度的影响

为研究织物结构设计要素和上机织造工艺要素对涤纶(PET)有光丝织物光泽度的影响,选用83.3 dtex/36f PET圆形截面大有光全拉伸丝(FDY)作为基材,经线作为双股复捻线,采用变化组织表征值、纬线密度、纬线捻向搭配、穿综数量与位置,以及每筘穿入数制得试样,测取织物的对比光泽度(G_(C))。结果表明:组织浮长线长、组织点分布规则时,织物的G_(C)值较大;在一定上限范围内织物的G_(C)值随纬线密度的增大而增大;不同捻向复捻股线在经、纬方向上的搭配对织物的G_(C)值影响不明显;采用不同综框数或不同穿综位置制备的织物,其G_(C)值差异不明显;采用小筘号多穿入与大筘号少穿入方式制备相同的织物,其G_(C)值差异也不明显。

智能导湿涤棉织物的制备及温敏湿热管理行为

以N,N-二甲基(甲基丙烯酰氧乙基)氨基丙磺酸内盐为单体,采用紫外光照射法制备具有高临界溶解温度(UCST)的聚合物PDMAPS,再将其喷涂至疏水改性涤棉织物表面,得到温敏导湿涤棉织物。研究了PDMAPS的结构和温敏性,并系统评价温敏导湿涤棉织物的微观结构、温敏亲/疏水性转变及温敏透湿性。结果表明:PDMAPS具有可逆的温敏亲/疏水性转变功能,在20℃时(UCST),喷涂PDMAPS一侧转为亲水性,而未喷涂PDMAPS一侧仍为疏水性,从而构建润湿性梯度,透湿量可提升至5497.5 g/(m^(2)·24 h),显示出优异的温度自适应湿热管理功能。

超吸水织物的制备及性能研究

以丙烯酸为单体,过硫酸钾、亚硫酸氢钠为氧化还原引发剂,与聚乙烯醇共混,采用溶液聚合法制备了丙烯酸高聚物溶液,浸轧丙纶热熔无纺布织物,经烘干得到超吸水织物,通过傅里叶变换红外光谱仪、场发射扫描电子显微镜、同步热分析仪对超吸水织物的结构、形貌和热性能进行分析,考察了聚合反应水浴温度、丙烯酸中和度、聚乙烯醇添加量、带液率对吸水倍率的影响,并对吸水机理进行探讨。结果表明:在聚合反应水浴温度为75℃,丙烯酸中和度75%,聚乙烯醇添加量(对单体)为5%(质量分数),带液率为500%,烘干温度为120℃条件下,制备的超吸水织物吸蒸馏水倍率为109.82g/g。

生物质植酸改性聚氨酯涂层锦纶6织物的制备及其阻燃性能

针对聚氨酯涂层锦纶6织物阻燃性能差、熔滴严重的问题,通过采用生物质植酸对水性聚氨酯进行改性,开发环保高效的阻燃体系对锦纶6织物进行涂层改性。测试分析了涂层锦纶6织物的阻燃性能、耐水洗性能、耐静水压、热稳定性和阻燃机制等。研究结果表明:聚氨酯涂层锦纶6织物在垂直燃烧测试中完全燃烧,损毁长度为30 cm,熔滴引燃脱脂棉,植酸/植酸钠改性聚氨酯涂层锦纶6织物在垂直燃烧中能够自熄,无熔滴产生,损毁长度降低至12.4 cm,极限氧指数升高至29.0%;经过10次水洗后涂层锦纶6织物仍能自熄,具有较好的阻燃性能和耐水洗性能;涂层锦纶6织物的热分解提前,经热分解后磷元素保留在残炭中,参与成炭,植酸盐主要通过固相阻燃机制提高涂层锦纶6织物的阻燃性能。

耐久高效磷/氮协同阻燃剂的制备及其在棉织物上的应用

为解决棉纺织品易燃易引发火灾及阻燃处理棉织物耐久性等问题,以五氧化二磷和乙醇胺为原料制备了一种膨胀型磷/氮协效阻燃剂(2-羟乙基)磷酰胺铵盐(AHPA),并通过轧—烘—焙工艺将其整理于棉织物上。采用傅里叶变换红外光谱和核磁共振光谱表征了AHPA的化学结构;对阻燃处理后的棉织物进行垂直燃烧和极限氧指数测试,通过热重和锥形量热测试评估了其热稳定性,并分析了其阻燃耐久性能。结果表明:阻燃剂AHPA被成功合成,其与棉织物之间形成了稳定的共价键;阻燃处理后棉织物的极限氧指数(LOI)显著提高,且损毁长度大幅降低;在阻燃剂AHPA质量浓度为300 g/L时,LOI值由18%增加到52.9%,损毁长度由300 mm减小至45 mm;阻燃处理后棉织物的热降解过程和燃烧途径均发生了显著变化,热稳定性得到显著提高;在50次循环水洗后,LOI值仍能保持在31.6%左右,具有良好的阻燃耐久性能。

基于光栅动画图案合成光纤织物的设计及其实现

通过光栅原理将动态画面用于织物设计时,易出现织物的双层结构复杂、色彩难以精准控制等问题,提出基于光栅动画图案合成原理设计动态图案光纤织物,利用提花工艺将光纤和纱线织造成图案织物,使用发光二极管作为光源,通过热塑管将其分别与聚合物光纤耦合连接,利用发光控制器,使得二极管依次间隔发光,显示相邻动作的静态图案。还分析了合成图片个数、切分用光栅细度、分组发光频率等对图案动态效果的影响。以光纤和棉纱为原料,采用提花织机设计和织造聚合物光纤织物,结果表明:当以直径为0.25 mm的聚合物光纤作为最小发光单元时,5帧数合成的光纤发光织物能够同时兼顾动画呈现的识别度和流畅度;间隔条纹宽度在0.25 mm时,动态效果呈现时,物体轮廓越清晰;当发光频率为0.2 s时,其呈现的动态效果最好。该思路开拓了织物上动态图案呈现的全新实现方法。