本文结合触觉传感型电子皮肤的组成结构,首先介绍了常用构筑材料的种类、性能特点及制备工艺,然后针对致密的薄膜基和橡胶基电子皮肤透气性差,长期穿戴易导致皮肤刺痒等问题,概述了可呼吸纤维材料作为电子皮肤基底层、电极层和传感层所具有的独特优势。其次,介绍了压电式和摩擦电式电子皮肤的触觉传感原理,不仅可以实现实时的压力响应,还可收集环境中的机械能转化为电能来实现自供能,有利于制备微型、轻量、柔性的可穿戴器件。最后,从制备方法、性能表征和功能应用等方面系统总结了近年来纤维基自供能电子皮肤在运动监测、医疗检测等多个领域的应用进展,并深入探讨了目前存在的问题与未来的发展方向。
基于高效溶解纤维素的低黏度离子液体/共溶剂体系,提出了一种废旧棉/涤(PET)混纺织物的组分分离与含量测定方法。考察了离子液体与共溶剂的种类及比例对废旧棉/涤混纺织物各组分的溶解能力、溶液黏度及分离过程对回收组分结构与性能的影响规律。结果表明:1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐/二甲基亚砜(质量比为1:1)共溶剂体系可选择性高效溶解棉/涤混纺织物中的纤维素成分,所得纤维素溶液黏度较低,经简单过滤即可实现棉/涤混纺织物中纤维素和PET的高效分离,该溶解分离过程在25~60 ℃即可实现,纤维素组分几乎不降解,可进一步加工成膜、纤维及凝胶微球等材料,未经预粉碎的废旧织物分离后回收的PET纤维形态完整,纯度高。该方法不仅能实现棉/涤混纺织物的组分分离,而且能准确测定棉(纤维素)和涤(PET)组成含量,有助于废旧纺织物的高效回收与再利用,具有重要的应用前景。
为适应青年女子群体体型特征的变化,提高服装原型适体度和适用性,建立2020版东华女装原型。在2008版东华女装原型的结构基础上建立假设原型,对56名18~29岁的青年女性进行真人着装的假设原型样衣修正实验;对修正数据进行差异性检验,调整原型控制部位回归关系,并探究原型臀围部位的松量分布规律。通过样衣修正实验可知,青年女性颈根围增大、肩斜趋于平缓、略呈现驼背趋势。原型在2008版东华原型基础上发生的调整为:在前横开领、后横开领、后直开领、前胸宽、后背宽、肩胛骨省道处回归关系公式发生变化,后肩斜角度减小;臀围松量在前、侧、后部位的分布分别为19.0%、60.4%、20.6%,据此建立2020版东华原型,提高了服装原型对不同款式服装的适用性。
针对我国废旧纺织品中棉和涤纶制品产量高、循环利用率低、高品质产品少等问题,介绍了化学法循环再生利用废旧棉、涤纶纺织品的方法,分析了废旧棉再生浆粕及其纤维制备技术和废旧涤纶纺织品解聚单体及其再聚合技术的现状。相关研究表明:目前已能采用低比例废旧棉再生浆粕与原生木浆混合的方式实现废旧棉再生Lyocell纤维的小规模生产;采用乙二醇醇解-甲醇酯交换技术可实现废旧涤纶纺织品化学法再生聚酯的万吨级规模生产,但仍存在技术难度大、生产成本高、回收利用率低、产品品质差,且面临“治废产废”程度有待进一步降低等难题;开发废旧棉、涤纶纺织品清洁再生与高值化利用技术是废旧纺织品循环利用的发展趋势。
为实现通过机器视觉方式对细纱接头机器人的纱线断头进行定位,并简化机械结构,根据断头纱线图像特点,提出针对纱线特征的识别与定位算法。利用工业相机采集纱线被吸入吸嘴的图像,通过改进灰度增强方法增大纱线特征与背景对比度,利用Canny算子进行边缘检测,最后通过划分上下感兴趣区域以及优化的霍夫直线检测获取纱线的图像特征并利用定位算法提取所需的位置信息。结果表明:本文算法提取的位置信息精度较高,坐标点误差为1.42像素,角度误差为0.60°;相较于传统检测算法,程序运行时间得到了缩短,识别时间在10-1 s数量级上,实时性好;研究成果可应用于细纱接头机器人产品开发中。
为进一步降低基于深度学习的服装目标检测模型对计算资源的占用,提出一种改进的轻量级服装目标检测方法MV3L-YOLOv5。首先使用移动网络MobileNetV3_Large构造YOLOv5的主干网络;然后在训练阶段使用标签平滑策略,以增强模型泛化能力;最后使用数据增强技术弥补DeepFashion2数据集中不同服装类别图像数量不均衡问题。实验结果表明:MV3L-YOLOv5的模型体积为10.27 MB,浮点型计算量为10.2×109次,平均精度均值为76.6%。与YOLOv5系列最轻量的YOLOv5s网络相比,模型体积压缩了26.4%,浮点型计算量减少了39%,同时平均精度均值提高了1.3%。改进后的算法在服装图像的目标检测方面效果有所提升,且模型更加轻量,适合部署在资源有限的设备中。
为得到碳纤维在无人机叶片中最优的铺层方式,通过Workbench中的ACP(ANSYS Composite PrepPost)模块,对碳纤维复合材料无人机叶片的铺层进行设计。利用SolidWorks三维建模软件建立无人机叶片的三维模型,并采用HyperMesh对叶片进行几何清理、划分网格等,利用Ansys Workbench Fluent对无人机叶片的不同转速进行流体仿真,提取叶片表面压力载荷,对不同铺层的碳纤维复合材料无人机叶片进行仿真与分析,得到碳纤维复合材料无人机叶片的力学仿真结果,并基于Tsai–Wu失效准则,计算每层铺层的失效系数,进而对比得出最优的碳纤维铺层方式为[0°,90°,90°,90°,0°]。
我国纺织产业规模庞大、生产流程长、用工量大,全流程自动化生产仍难以实现。建设数据驱动的机器人化纺织生产智能管控系统,对于推动我国纺织业由劳动密集型向少人或无人化生产转型升级具有重要的作用。系统回顾了纺织机器人生产系统的发展历程,提出了数据驱动的机器人化纺织生产智能管控系统体系架构,从装备层、数据层、应用层探讨了补全流程断点的多类型纺织机器人、多链融合的纺织全流程数字主线、多应用协同的纺织生产智能管控3项关键技术及应用,并对实际应用中的问题和挑战进行总结。最后指出高速实时性、灵巧精密性、自主协同性纺织机器人,及具备可解释性、可持续性、韧性的纺织生产智能管控系统是未来可能的发展方向。
随着纺织行业各领域的高速发展,纺织产业不断迭代升级,通过革新逐步实现从量变到质变的转化,实现高质量发展。通过介绍由1,3-丙二醇、乳酸等生物基材料为代表的纤维素原料在合成生物学等领域进行的革新,使纤维基体在分子结构、维度、性能、智能化以及应用等方面突破极限;结合目前纺织行业发展趋势,从未来纺织品的成形与制造技术、应用领域及新型产品等方面进行了分析和展望,以期在未来会有更为成熟的一体化制备方法和成形技术,使纺织产品不仅能应用于日常生活领域也能应用于极限领域,为开拓更广阔的市场提供新思路。
为提高个体舒适性,降低建筑制冷和供暖能耗,研发可调节人体与环境热湿交换的纺织品是一种极具前景的解决方案,为此对国内外热湿管理功能纺织品的研究进行了回顾。首先介绍了个人热湿舒适管理机制,其次归纳了辐射调温纺织品、相变调温纺织品、智能响应纺织品、导热纺织品、能量转换的调温纺织品和水分管理纺织品6种常见的可用于个人热湿管理的先进功能纺织品,概述了基于不同热湿管理机制功能纺织品的研究进展及其在多个领域的潜在应用。研究认为:织物调控人体-服装微气候热量和水分平衡是个体舒适的关键;指出目前热湿管理先进功能纺织品存在规模制备困难、功能单一化、智能化不足和缺乏体系的热湿舒适性评价等问题;展望了用于个人热量管理的高级纺织品、能量收集技术和柔性电子设备的集成是未来智能服装的发展趋势。
为探究青年男性颈肩部形态分类并实现基于照片的自动识别,首先通过三维人体扫描仪获取180名男大学生颈肩部的点云数据,测量了22个与男性颈肩部形态相关的特征参数;然后根据变异系数分析选取前倾角、背入角、肩斜角、颈肩宽比、颈横矢径比作为聚类分析变量,对颈肩部形态进行分类并总结判别规则;最后结合人体二维照片提取体型分类所需参数,构建了颈肩部形态自动识别系统。结果显示:青年男性颈肩部形态可分为落肩圆颈体、前倾圆颈体、宽颈直体3类,构建的形态自动识别系统的判别准确率达到93. 33%,说明本文方法可行且有效,可满足消费者个性化定制的需求。
针对服装品牌IP营销策略系统化布局缺失的问题,提出基于SIPS模型的服装品牌IP营销策略。将服装品牌的IP营销策略划分为内容、形式与引流3个维度,结合SIPS模型调整三维度策略的逻辑关系与布局,得出3种IP营销内容策略、5种形式策略与4种引流策略。归纳出各维度策略的特点与效用并据此提出基于SIPS模型的服装品牌IP营销策略。研究得出,实施该模型指导的IP营销策略后,某商业项目全渠道阅读量与销量得到大幅提升,其中第1次实施营销策略后,该品牌阅读人数、次数、销量环比发展速度分别为180.5%、178.9%、389.7%。服装品牌根据自身定位、消费群体与营销目标结合体系布局调整策略,可为品牌的可持续、纵深感发展提供启示。
为促进情绪识别智能可穿戴产品技术在纺织服装领域的创新发展,系统介绍了近些年国内外情绪识别监测内容方法、分类算法以及情绪识别可穿戴设备的研究现状。首先概述了情绪分类模型并总结情绪产生时出现的生理反应;然后针对目前情绪识别监测内容方法的研究现状,阐述了生理信号和行为表现二大类情绪识别监测内容方法,进一步总结常用情绪识别分类算法,并依据可穿戴设备部位总结现有情绪识别可穿戴产品;最后讨论了情绪识别智能可穿戴设备在未来发展中需要解决的问题,并从柔性舒适采集设备、识别结果准确度以及识别结果交互方式3个方面展望其未来发展趋势和应用前景。
针对环锭纺纱全流程自动化生产工艺与工业机器人的深度集成问题,提出了环锭纺纱生产线布局仿真优化方法,构建了生产线协同调度模型,详细阐述了配棉排包、精梳机自动喂棉卷和筒纱外观检测等关键工艺机器人应用场景,提出了以信息互联互通技术为核心的信息集成管控策略,建立了工艺、生产计划、质量、设备及物流一体化智能管控系统,形成了环锭纺纱生产线全流程智能管理模式,实现了基于纱管的纺纱质量追溯。结果表明:所使用的任务调度方法有效提升了相关工序的生产效率,设计的纺纱工艺机器人打通了配棉排包等工艺流程断点,相关技术应用后企业综合生产效率提升22.65%,运营成本降低40%,形成纺纱行业智能化转型典型案例并已向行业推广。
为改善碳纤维/环氧树脂基复合材料的脆性断裂问题,常通过树脂增韧和纤维改性等方式实现。本文从树脂改性、界面改性及结构设计3个方面综述了碳纤维增强环氧树脂基复合材料的研究进展。其中树脂改性主要有纳米材料改性、橡胶弹性体改性及热塑性树脂改性增韧等方式,通过增加填充粒子与树脂基体间键合来提高环氧树脂的韧性;界面改性主要是碳纤维表面改性,通过增加碳纤维表面活性官能团或多尺度进行表面改性,增强碳纤维和环氧树脂之间的界面结合性能,达到复合材料增韧的效果;复合材料结构设计主要是设计纤维铺层角度、厚度、结构,通过结构优化来增强复合材料的韧性。最后分析了3种改性方式存在的问题,并指出3种方式结合使用是未来复合材料改性的研究方向。
为开发具有高效过滤性能的膜材料,以超支化季铵盐(HBP-HTC)为枝化促进剂,利用静电纺丝技术一步法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)树枝状纳米纤维膜,探讨了纺丝工艺对纤维膜成形结构的影响,分析了树枝状纳米纤维膜的力学性能及其空气过滤性能。结果表明:由于HBP-HTC表面丰富的季铵基团具有对电荷的稳定富集作用,可获得比用小分子季铵盐制成膜更多的树枝状纳米纤维结构,当PVDF质量分数为12%,季铵基团添加量为 0.10 mol/L, 纺丝电压为25 kV时,制得的纤维膜树枝状覆盖率高达78.32%,且具有较好的力学性能;所制备的纳米纤维膜厚度为40 μm时,其过滤效率高达99.995%,而压降为122.4 Pa。
为了解决常见的抗菌剂容易使细菌产生耐药性、抗菌性不持久以及抗菌整理过程工序较为复杂,对织物的使用性能会产生影响等问题,系统分析了有机类、无机类和天然类抗菌剂的功能特点、纺织应用以及抗菌机制。同时,通过不同的抗菌剂在功能性纱线及其面料方面的抗菌整理实例,介绍并对比分析了用浸渍法、浸轧法和微胶囊法等不同抗菌整理方法整理织物的优缺点。最后指出:未来纺织品的抗菌功能整理将会朝着绿色环保、多功能抗菌整理剂及其整理方法,使得抗菌功能纺织品沿着加工过程更环保、开发成本更低、性能更持久和穿着更舒适的方向发展。
为了提高天然纤维废旧纺织品的回收利用率,减少环境污染和资源浪费;综述了天然纤维废旧纺织品的物理法、化学法、生物法和能量法等4种回收利用方法,阐述了各种方法的研究现状,并分析了其适合回收的纺织品类型和等级。研究认为:废旧纺织品材料组分复杂,再生产品结构与性能之间关系不明确、回收成本高、附加值低、接受程度差;指出未来应从废旧纺织品分拣识别技术、再生产品的构效关系、低成本回收技术、高值化策略和推广使用政策法规方面进行重点突破,以期推动天然纤维废旧纺织品的产业化步伐。
为了进一步强化气凝胶材料热防护性能在各个领域的应用,并且确定未来热防护用气凝胶材料的主要研究方向,本文首先简要介绍了气凝胶的定义、结构特点、性能以及隔热机制。其次对气凝胶材料的应用进行了阐述。然后将用于热防护的气凝胶根据原材料进行分类,并分别对各类气凝胶的研究现状展开论述。二氧化硅气凝胶研究时间最长且成果已经较为成熟,其他各类气凝胶的研究还有很大的进步空间,可以针对各类气凝胶材料所具备的独特的优缺点展开研究,以满足各方面的特种需求。最后提出了气凝胶材料的未来发展趋势应该集中在提高耐温上限,消除高温后材料的粉尘问题,改善其力学性能,满足隔热承重一体化防护的需求,提高作为防护服隔热材料时的防水透湿性,创新制作工艺降低成本等方面。
为探究青年女性乳房形态区别,提出了乳房边界定义方法以保证乳房形态参数测量的一致性。使用[TC]2三维扫描仪对140名18~25岁在校未婚孕青年女性进行扫描,获取了包括高度、宽度、角度、弧线等28项乳房形态相关参数;通过变异系数和相关性分析筛选出6个影响乳房形态的主要参数作为聚类指标,从乳房立体形态和聚拢程度两方面对乳房形态进行细分;基于乳房形态分类结果,利用Fisher判别函数对样本进行回判验证。结果表明,青年女性乳房形态可分为9类,基于形态判别规则对初始样本数据整体回判的准确率高达97.1%,说明此判别方法具有较高的准确性,为现有的乳房形态研究提供了新思路。
随着纺织工程和材料科学的快速发展,智能纤维与织物以其柔软、轻便、透气等优势成为可穿戴设备的首选载体。热拉式多材料光电子纤维有望通过热拉制工艺发展为具有多参量感知、温度调控、信息交互等功能的智能纤维。为使热拉式多材料光电子纤维可更好地服务于纺织行业,重点讨论了热拉式多材料纤维光电子技术的研究进展,总结了热拉纤维内微纳结构的调控机制,阐述了热拉式多材料纤维在传感、能源、生物、医疗等场景中的应用,并展望了热拉式多材料纤维光电子技术未来在材料选择及研发、纤维结构调控、纺织加工、多功能集成、人工智能5个方面的研究趋势。最后指出:热拉式多材料光电子纤维未来将从单一功能向多功能、力学性能改善、智能计算等方向发展,以便更好地与传统纺织加工技术结合,进一步提升织物的功能性、穿戴舒适性、场景普适性。
为助力纺织产业快速实现双碳目标,总结了阻碍纺织产业碳排放量降低的因素。依据纺织品生命周期的6个阶段,即纤维生产、纺纱织造、染整加工、成衣制造、消费使用、回收再利用,总结了国内外的绿色创新研究现状,提出了“提升一批”“替代一批”“更新一批”“规范一批”的4R降碳准则。在此基础上,从产业转型升级、清洁能源占比提升、绿色消费理念转换和循环再利用体系构建4大方向,指出纺织产业全面减碳的绿色创新路径,并建议结合碳汇、碳捕集与封存、碳交易等管理方式,实现纺织产业的碳达峰与碳中和目标。
针对温度刺激响应变色微胶囊变色温度区间大和变色滞后严重的问题,将带有酰胺基团的荧烷染料与十六醇均匀混合,制备了快速响应二元温感变色复配物;采用溶剂挥发法制备了高灵敏温感变色微胶囊,并通过丝网印花技术将微胶囊整理到织物上制备了高灵敏温感变色智能纺织品,分析了高灵敏温感变色微胶囊的表观形貌、粒径、核壳结构、热学性能和芯材负载量;研究了智能纺织品的形貌特征和变色性能。结果表明:高灵敏温感变色微胶囊的粒径为1 μm,芯材负载量约为65%,耐热稳定性较好;制备的高灵敏温感变色智能纺织品颜色鲜艳,变色区间为40~42 ℃,升温与降温过程的变色滞后小于1 ℃,变色灵敏度高。
为提高疵点检测的准确性和通用性,实现使用简洁而有效的形式对织物图像的特点和疵点的本质特征进行综合表达,首先,介绍了深度学习技术,对引入了深度学习的疵点检测方法进行综述,同时对深度学习与疵点检测的内在关系进行阐述;然后,分析总结了深度学习的概念及代表性的计算模型,并对引入深度学习的疵点检测方法进行归纳、总结和分类;最后,对典型的方法进行了分析,讨论了各种方法的优缺点,并对未来的研究趋势进行了展望。指出:随着深度学习的发展,探索更加通用的检测方法是推进深度学习在织物疵点检测领域应用的努力方向。
针对在制备酚醛纤维过程中醛类交联剂对人体及环境危害较大的问题,采用六次甲基四胺(HMTA)作为交联剂在盐酸溶液中制备酚醛纤维,探讨了交联浴配比、升温速率、交联浴温度以及热处理温度对纤维力学性能、耐热性能的影响。结果表明:与初生纤维相比,交联酚醛纤维的力学性能、热稳定性均得到了较大改善;在盐酸和HMTA质量比为1.2:1,交联浴以15 ℃/h的升温速率升至120 ℃后恒温1.5 h条件下制得预交联酚醛纤维,然后于200 ℃真空氛围下处理2 h,得到的交联酚醛纤维的断裂强度为3.63 cN/dtex,断裂伸长率为7.7%,初始分解温度高达386 ℃,氮气氛围下900 ℃处理1 h后质量保留率为60.7%。本文提出的以HMTA为交联剂制备酚醛纤维的方法对建立酚醛纤维的绿色环保生产工艺路线具有指导意义。
为明晰气凝胶的定义并挖掘其在纺织品上的应用价值,综述了气凝胶材料的定义演变历程以及目前国内外在气凝胶基纺织品上的研究现状。具体分析了气凝胶在纺织品上的3种主要应用方法,即凝胶整体成型法、热黏合法和涂层法的工艺流程及其优缺点;围绕气凝胶基纺织品的4种应用形式,包括热防护纺织品、保暖防寒纺织品、超疏水纺织品和消声隔声纺织品,阐明了气凝胶的作用机制并提出该类应用形式目前面临的问题。最后指出,增强力学性能、优化材料配伍、降低制备成本以及推动智能化转型是气凝胶材料未来的重要发展方向。
为改善碳纳米管(CNT)作为导电填料弹性性能不足的问题,以CNT和液态金属(LM)为导电填料,热塑性聚氨酯(TPU)为基体,选用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作为溶剂,去离子水为凝固浴,通过湿法纺丝制备了CNT/LM/TPU导电纤维,并研究了LM和CNT 2种导电填料对纤维结构和性能的影响。结果表明:当导电填料LM质量分数为40%,CNT质量分数为10%时,CNT/LM/TPU纤维的力学性能大幅度提升,断裂强度为10.16 MPa,断裂伸长率为252%;CNT/LM/TPU纤维具有良好的导电性能,其电导率为5.41 S/m,可以用作导线点亮电路,在100%和200%的拉伸应变下电路仍有电流通过,且经20次循环拉伸后仍具有稳定的电阻回复性;此外,该纤维还具有良好的抗菌性能,对金黄色葡萄球菌的抑菌率达到92.61%。
针对深度卷积神经网络模型复杂导致嵌入式设备难以满足实时在线检测的问题,提出改进型RFB-MobileNetV3(RFB-MNV3)的棉杂检测方法。首先,根据高精度轻量化网络模型的构建和保证检测准确率高的前提下,减少MNV3冗余网络结构;其次,将3×3卷积层取代5×5卷积层,1×3+3×1卷积层折叠取代3×3卷积层作为改进型感受野(RFB)模块部署到改进型MNV3的池化层中,以提升棉杂的在线检测速度和准确率;最后,将改进前后的算法与其它检测算法进行比较。结果表明,改进型RFB-MNV3算法的单张检测速度可达到0.02 s,在线检测平均准确率达到89.05%。通过对MNV3网络结构进行改进,在保证高检测准确率的前提下,可满足嵌入式设备在线棉杂检测的需求。
针对二硫代焦磷酸酯(DDPS)阻燃剂粒径大,与粘胶纤维(VF)界面相容性差等问题,以聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂为分散剂,通过超细加工制备了DDPS水性分散体系;探究了分散剂结构对DDPS粒径的影响,通过响应面试验方法优化超细化工艺参数;然后将DDPS水性分散体系共混添加到粘胶纺丝原液中,通过湿法纺丝制得阻燃粘胶纤维,探究了纤维的阻燃性能。结果表明:牛酯胺聚氧乙烯醚(TA10)和蓖麻油聚氧乙烯醚(EL90)复配对DDPS具有较好的协同分散作用;当研磨时间为4 h,研磨转速为1 700 r/min,分散剂TA10和EL90质量比为1.2:1时,DDPS分散体系粒径中值为0.310 μm;DDPS在阻燃粘胶原液中分布均匀,且不影响粘胶原液的可纺性;与VF相比,当DDPS质量分数为20%时,阻燃粘胶纤维热释放速率峰值下降了18.8%,极限氧指数从19%升高到31.31%。
为了使研究者能够快速对合成的生物基聚酰胺56(PA56)分子质量做出评价,通过对一系列生物基PA56样品分子质量和溶液流动性的测定,计算生物基PA56的Mark-Houwink方程分子质量参数K和α。分别以90%甲酸(FA)和六氟异丙醇(HFIP)为溶剂溶解生物基PA56,测定其稀溶液在25 ℃时的特性黏度。结果表明:在与PA56能形成强氢键的溶剂FA中,使用其比浓黏度极限值作为特性黏度数值是合理的,而在能与PA56形成较弱氢键的溶剂HFIP中,其比浓黏度和比浓对数黏度极限值交于一点,该点即为特性黏度;通过Mark-Houwink方程计算得到生物基PA56在FA中的分子质量参数α为0.77,K为7.088×10-3 cm3/g,在HFIP中α为0.90,K为2.140×10-3 cm3/g。
针对新型高产梳棉机采用顺向给棉方式生产细绒棉产品,梳棉机产量不高、刺辊区落棉率高、除杂效果不够理想、生条和成纱质量指标不佳等问题,通过分析顺向给棉和逆向给棉的优缺点,并在同型号梳棉机上分别采用顺向给棉和逆向给棉2种形式进行梳棉,对比给棉方式对高产梳棉机刺辊梳理效果的影响,验证了给棉方式对高产梳棉机纺精梳纯棉纱和普梳纯棉色纺纱的影响。结果表明:逆向给棉方式可提高梳棉机产量,提高给棉与刺辊之间的分梳能力,降低落棉率,提高落棉含杂率,减轻锡林周围主分梳区的分梳、除杂负担,提高生条和成纱质量,提高梳理器材的使用寿命,尤其对生产以细绒棉为原料的本色纱和色纺纱具有优势。
为改善导电织物导电层与织物间的界面黏附性,构建有效接触的导电网络,提升传感响应特性,采用聚多巴胺(PDA)对涤纶/氨纶针织物表面进行修饰,制备以还原氧化石墨烯(RGO)和聚吡咯(PPy)为导电层的柔性传感器。借助傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、自制KTC传感测试盒、四探针方阻测试仪、万能拉伸试验机等对导电织物进行表征与分析。结果表明:经PDA修饰后的织物与RGO/PPy间的界面黏附性有明显改善,所构建导电网络更为连续,相较于未修饰的导电织物具有更好的耐久性和耐磨性;该织物柔性传感器的拉伸范围在0%~130%之间时,灵敏度增加至39.1,响应时间为0.06 s,可准确识别人体关节运动。
针对短纤纱经编生产强力低、毛羽多、延伸小、捻度大以及成本高等问题,总结了短纤纱经编生产中的整经技术、高速生产技术、清洁生产技术、智能生产技术和全成形经编生产技术的发展及生产应用。通过梳理经编用短纤纱成纱质量要求,包括纱线断裂强度、表面毛羽和延伸性能等,进一步分析了短纤纱经编整经技术、短纤纱经编织造技术存在的问题和解决方法。通过介绍短纤纱经编产品在衬衫面料、内衣面料、裤料、蕾丝面料领域的应用现状以及生产情况,对短纤纱经编技术未来发展方向进行展望,指出了短纤纱经编生产技术将持续向特色化、高档化和功能化方向发展。
针对涤/棉交织物染色工艺流程长,耗水耗能大,碳排放量和废水排放量高等问题,研究了涤/棉交织物分散/活性染料一浴两步法轧染工艺。通过分析分散/活性混合染液在不同pH值条件下的稳定性,探讨了焙烘温度、焙烘时间、染浴pH值、固色碱种类与质量浓度、汽蒸时间等对分散蓝79以及K型、KN型、M型活性染料染色效果的影响,并对一浴两步法轧染工艺和两浴两步法工艺产生的能耗进行计算和比较。结果表明:一浴两步法染色织物可以获得与传统染色工艺相同的颜色深度,耐摩擦色牢度以及耐皂洗色牢度可以达到4~5级;以分散蓝79和活性蓝19为例,相比于传统两浴两步法轧染,每染色1万m涤/棉交织物,一浴两步法轧染工艺可减少45.5%的水耗、20.9%的电能消耗、41.7%的热能消耗、40.6%的CO2排放。
针对碳纤维复合材料试件的孔洞缺陷,采用超声波C扫描成像检测技术对孔洞试件进行扫描,并对得到的C扫描图像定位的缺陷进行分析。在超声波设置合适条件下对孔洞试件扫描得到检测图,分析扫描图像呈现的原因,并对其进行聚类分析,建立了缺陷实际面积与检测面积的关系。对孔洞试样进行反射法扫描和扫描电镜测试,根据扫描波形图和电镜照片,分析分层缺陷情况。研究结果表明:扫描得到的C扫描图像在复合材料缺陷的位置上存在一一对应关系;当孔洞直径大于聚焦探头波束宽度时,孔洞边缘不影响波束穿透,能量不发生损耗;超声波C扫描成像检测技术能够进一步验证孔洞和分层缺陷。
现有的针织车间接头装置只适用于部分纱线,无法对通用纱线进行接头以及很难在纱架上进行在线接头,为模拟人工打结的工艺流程,设计了一种由负压吸线机构、压线机构、张紧机构、机械打结机构和挑线机构等组成的小型机械式接头机。一方面对其打结机构和挑线机构的机构组成及运动原理进行分析;另一方面对其打结方式及过程进行仿真分析,同时研制样机进行实验测试。结果表明:该机械式接头机能够利用打结机构与挑线机构之间的相互配合,模拟人工打结方式将2根纱线吸取、并拢后完成接头,打结成功率高于99%,具备结构小巧、纱线适用类型广等优点,具有较高的实际推广应用价值。
针对当前空调制冷与供暖中造成的能源消耗激增与实现“双碳”的全球目标之间出现巨大矛盾,实现由智能织物对人体自身热湿舒适性调节从而降低能耗成为亟需解决的问题。根据当前热湿舒适性智能织物的研究,概述了人体热湿舒适性调节原理;介绍了由高性能材料(如高红外线反射、高导热、高红外线透过材料)制备的热湿舒适性智能织物以及通过纤维或织物结构控制实现的智能织物(如保暖、吸湿快干、智能热湿调节织物)。分析了不同调节方式的智能织物制备方法及现阶段面临的困难和挑战;提出可制备新型热湿刺激响应纤维,通过纤维的低成本、大规模生产达到智能热湿调节织物的生产及广泛应用;展望了热湿舒适性智能织物在“双碳”背景下,推动智能服装发展的应用前景。
针对传统二元酸法制备聚酰胺6(PA6)基弹性体时不能灵活调整软硬段比例的问题,引入乙二醇辅助聚乙二醇(PEG)满足化学计量数平衡,以灵活调控PEG占比进行嵌段共聚。通过控制己内酰胺、己二酸和PEG的配比和相对分子质量制备不同软硬段比例与长度的PA6基弹性体,进一步对可纺性良好的弹性体进行熔融纺丝制备得到PA6基弹性纤维。探究了PA6基弹性体及纤维的热性能、晶型结构、力学性能和弹性性能与链结构之间的关系。结果表明:PA6基弹性体的晶型结构由PA6链段主导,随着PEG链段含量的增多,纤维的弹性回复率增大,但断裂强度与断裂伸长率下降;与PA6纤维相比,含有超过20%PEG的弹性纤维在定伸长超过10%的阶段中表现出更高的回弹性,弹性回复率提升最大达17.5%;系列PA6基弹性纤维中综合性能最优样品断裂强度达1.57 cN/dtex,断裂伸长率为106.89%,10%定伸长弹性回复率达94.3%。
为拓宽热塑性环氧树脂在纺织材料领域的应用,以聚合-热压工艺制备了热塑性环氧树脂膜,进一步利用熔融分散工艺将聚乙二醇(PEG)分散至热塑性环氧树脂中制备环氧树脂/PEG粒料,并通过熔融-牵伸工艺制备环氧树脂/PEG长丝。探讨了环氧树脂/PEG的可纺性,分析了环氧树脂膜和环氧树脂/PEG长丝的力学与动态力学性能。结果表明:所制备的环氧树脂膜屈服应力为64.6 MPa,玻璃化转变温度可达100.2 ℃;PEG的加入使环氧树脂/PEG粒料的挤出力显著降低,当PEG质量分数为5%时,相比于纯环氧树脂挤出力降低了870 N;PEG对热塑性环氧树脂的纺丝温度具有调控作用,当PEG质量分数为7.5%时,相比于纯环氧树脂粒料,环氧树脂/PEG粒料的纺丝温度降低了30 ℃;经PEG改性后的环氧树脂长丝具有更小的直径和更优异的力学性能,相比于纯环氧树脂长丝,PEG质量分数为7.5%的环氧树脂/PEG长丝直径降低了50 μm,PEG质量分数为2.5%的环氧树脂/PEG长丝的断裂应变与断裂应力分别增加了60%和20 MPa。
针对软体柔性抗冲击纺织品轻质与高防护间的矛盾,综述了抗冲击纤维薄膜新材料、纤维表面改性及结构设计等方面的研究进展。分析了新型纤维薄膜材料包括石墨烯纤维及碳纳米管纤维的理论强度、制备方法及宏观制备存在问题;阐述了剪切增稠剂、纳米无机材料对纤维表面的改性应用的方法及抗冲击效果;阐明了单层织物结构、叠层结构等的结构优势及劣势以及气凝胶复合结构、硬软仿生结构在抗冲击方面的应用前景。研究认为:在满足抗冲击性能的前提下,通过表面改性、织物结构、层间结构、硬软结构等组合设计,可使其抗冲击性与舒适性协同;高纯度石墨烯、碳纳米管纤维和薄膜的宏量化无缺陷制备将是未来抗冲击纺织品超轻量化需要突破的技术瓶颈。
为开发具有一定导电性的组织再生材料,采用静电纺丝法制备了丝素纳米纤维膜,通过原位氧化聚合获得了聚吡咯/丝素导电性纳米纤维膜,探究了纺丝参数对纳米纤维膜表面形貌的影响,利用四探针测试仪测试了纳米纤维膜的导电性,借助红外光谱仪对纳米纤维膜化学结构进行了表征。结果表明:在质量浓度为0.16 g/mL,推注速度为0.2 mL/h,电压为20 kV,滚筒转速为1 000 r/min的条件下,制备的丝素纳米纤维膜表面规整,珠状物少,纤维平均直径为(520.70±140.81) nm;在吡咯单体浓度为0.3 mol/L,掺杂剂浓度为0.3 mol/L,吡咯单体与FeCl3的量比为1∶2,聚合时间为6 h条件下,制备的聚吡咯/丝素导电性纳米纤维膜保留了丝素纳米纤维膜原有的纳米纤维结构,电导率达到(0.44±0.07) S/cm。
为了全面了解生化防护服的各项性能要求,首先介绍了4种生化防护服的类别和透湿机制;其次列举了橡胶基防护材料、离子交换膜材料、消毒高分子材料和其他高分子复合材料等用于生化防护服主要材料的研究进展,重点展示了生化防护服的研究现状。然后总结了应用于生化防护服的新型技术,包括自修复技术和静电纺丝技术,为生化防护服的发展提供了新的思路。最后根据生化防护服的发展状况总结了当前面临的问题,并对未来的研究趋势做出展望。研究表明:尽管目前生化防护材料发展迅速,但其产业化仍面临诸多问题,现有的各类生化防护服优缺点明显,未来应侧重于防护范围和性能的扩大与提升,并使其向舒适化及智能化发展。
为了改善聚乳酸(PLA)纤维的染色性能,采用分散蓝79对聚乳酸/聚酮(PLA/PK)共混纤维染色,探究了染色温度、时间、pH值等因素对染色性能的影响,分析了染色动力学与热力学行为。研究得出分散蓝79对PLA/PK共混纤维染色的优化工艺:染色温度为110 ℃,染色时间为40 min,pH值为5。结果表明:纤维染色K/S值随PLA/PK共混纤维中PK含量的增加而略有提升,共混纤维染色的耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度保持在3级以上;与纯PLA纤维相比,分散蓝79染料在PLA/PK共混纤维(4%PK)上的平衡吸附量增大,半染时间缩短,扩散系数增大,具有比聚乳酸更好的染色性能;通过拟合计算发现分散蓝79染料对纯PLA纤维、PLA/PK共混纤维(4%PK)的吸附等温线为Nernst与Langmuir复合型曲线。
为获得长效阻燃、高强、耐磨且服用性能好的织物,将芳纶1414、阻燃粘胶与阻燃锦纶3种本质阻燃纤维混纺织造,探讨了混纺比、纱线捻度、织物组织结构和黏合剂种类对纱线及其织物力学性能、阻燃性能和色牢度的影响。结果表明:芳纶1414/阻燃粘胶/阻燃锦纶(30/45/25)混纺纱线同时具备优异的力学性能和阻燃性能,阻燃锦纶的加入使三元混纺纱线断裂强度相比芳纶/阻燃粘胶二元混纺纱线提升56%,耐磨次数提升58%,其纱线的力学性能随着捻度增加先增强后降低,峰值捻度为680 捻/m;织物采用斜纹组织结构时,其阻燃性能和力学性能优于平纹和缎纹组织;采用非离子型丙烯酸酯共聚物G-BD作为印花浆料黏合剂,可使得到的高强耐磨阻燃织物水洗20次后变色牢度级数仍保持在2级以上。
针对聚酯 (PET)纤维易燃且燃烧时伴随着大量熔滴与烟气的问题,将二乙基次膦酸盐阻燃剂、大分子型有机硅与PET载体共混制备磷硅阻燃母粒。将磷硅阻燃母粒按照一定质量分数添加到常规PET切片中混合,经熔融纺丝制得阻燃抑熔滴PET纤维。借助扫描电子显微镜、复丝强度仪、差示扫描量热仪、热重分析仪、氧指数测试仪、拉曼光谱仪对阻燃PET的力学性能、热性能与阻燃性能等进行表征和分析。结果表明:二乙基次膦酸盐阻燃剂使PET表面脱水成炭,大分子型有机硅提升了炭层的石墨化程度,形成有序稳定的炭层,增强了阻燃PET纤维阻燃性能并抑制熔滴形成,且燃烧形成的烟气量下降;添加质量分数为3%的二乙基次膦酸盐阻燃剂与0.77%大分子型有机硅纺制的阻燃PET纤维,其极限氧指数达到31%以上,垂直燃烧测试等级达到 V-0 级;通过磷硅元素间的阻燃协效作用改善了阻燃PET纤维的可纺性,同时使其具有良好的阻燃与抑熔滴性能。
为提升丝素蛋白(SF)气凝胶力学弹性,以SF微-纳米纤维(SMNF)为前驱体,通过冷冻干燥和硅烷改性策略成功构筑了超疏水高弹性SMNF气凝胶(简称MS气凝胶),并对其微观结构和力学性能进行测试表征,系统研究了MS气凝胶的吸油性能。结果表明:MS气凝胶的网络骨架由微-纳米纤维组装而成,并具有分级多孔的胞腔结构,这赋予气凝胶超低的密度(5.36 mg/cm3)和超高的孔隙率(99.63%);此外,MS气凝胶还表现出优异的力学性能,在80%纵向压缩应变下的最大应力为15.72 kPa,100次循环压缩后气凝胶保留了81%以上的初始相对高度。能量色散光谱和红外光谱分析证实:硅烷改性后气凝胶的表面形成了硅氧烷网络结构,使其具有超疏水特征(水接触角为150.9°);MS气凝胶对氯仿的吸收能力为188.75 g/g,并具有优良的循环使用性能。
为了制备具有良好纺织特性的弹性导电纱线材料,以棉粗纱、氨纶、银丝为原料,通过设计原料的喂入方式及在环锭纺纱机的前罗拉与导纱钩之间附加定位装置,纺制以氨纶为纱芯、银丝与棉纤维螺旋包缠氨纶且棉纤维位于纱线表面的弹性导电包芯纱,探究捻度对纱线弹性、导电性、耐磨性和断裂强力的影响。以银丝紧贴氨纶表面包缠为模型,计算得到不同捻度下包芯纱中紧贴氨纶表面包缠的银丝长度的理论值。实验结果表明:包芯纱的弹性随捻度变化,在70捻/(10 cm)时包芯纱定伸长伸长弹性率、定负荷伸长弹性率较大;在包芯纱伸直(不伸长)状态下,纱线实测电阻值随捻度的增大而增大;在包芯纱伸长10%的状态下其实测电阻值小于伸直状态下等长度包芯纱实测电阻值,且在75 捻/(10 cm)时伸长状态与伸直状态下的相同长度包芯纱的实测电阻值之差较小。
针对导电材料填充纤维素复合纤维的强度与导电性能难以兼顾的问题,利用羧基改性碳纳米管能较好地分散在水中,以及低温 (-10 ℃) 条件下氢氧化钠/尿素溶液能较好地溶解纤维素这个特性,制备了纤维素/碳纳米管复合纺丝液,然后通过湿法纺丝制备了含有不同质量分数碳纳米管的复合纤维,对复合纤维的微观结构、力学性能以及电学性能进行表征。结果表明:由于纤维素与碳纳米管之间的强相互作用以及碳纳米管的取向,使复合纤维具有良好的力学性能和导电性能,当碳纳米管质量分数为20%时,复合纤维的断裂强度为165 MPa,电阻为3 kΩ;当电压升高到30 V时,复合纤维的温度在15 s内可上升到62.3 ℃,且吹气和浸入水中都能产生规律的电阻变化。
为促进印染工业向高质低耗方向发展,对近年来国内外活性和分散染料染色的技术发展和研究工作进行了综述。从少盐/无盐染色技术、低给液高固色率染色技术、少水/非水介质染色技术、针织物平幅连续浸轧染色技术4个方面详细介绍了活性染料染色技术的发展现状,从碱性染色技术、液体纳米分散染料染色技术、免水洗连续染色技术、非水介质染色技术4个方面阐述了分散染料的研究进展,着重分析了这些技术的优势、存在缺陷和未来发展方向。分析认为,2种染料染色技术的发展主要关注减少化学品的使用和污水排放、提高染料利用率以及提高染色生产效率,着力促使印染工业向绿色、低耗和可持续发展方向迈进。
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