纺织学报

磷硅改性阻燃抑熔滴聚酯纤维的制备及其性能

任嘉玮, 张圣明, 吉鹏, 王朝生, 王华平

纺织学报. 2023, (02): 1-10. doi:10.13475/j.fzxb.20220809410

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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。

高速纺丝工艺下Lyocell纤维结构对其原纤化的影响

李婷, 李文瑞, 张晨曦, 迟克栋, 张明明, 刘海辉, 黄庆

纺织学报. 2023, (02): 11-18. doi:10.13475/j.fzxb.20211001008

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为探索高纺速下Lyocell纤维凝聚态结构与原纤化的关系,在不同条件下进行高速纺丝,从结构出发调控Lyocell纤维原纤化。借助X射线衍射仪、湿摩擦测试仪及偏光显微镜等,探究了凝固浴N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO) 质量分数、纺丝速度及吹风风速对Lyocell纤维凝聚态结构和原纤化的影响。结果表明:一定程度提高凝固浴NMMO质量分数可使Lyocell纤维凝聚态结构更完善,提高纺丝速度可促进Lyocell纤维无定形区取向,提高吹风风速会促进其横向晶粒尺寸增长;凝聚态结构直接影响Lyocell纤维原纤化程度,结晶取向度低、晶粒尺寸小的Lyocell纤维抗原纤化更好,因此,在一定范围内降低凝固浴NMMO质量分数、纺速、吹风风速均可降低纤维原纤化程度;其中,调整凝固浴NMMO质量分数可同时改变全取向度(尤其是非晶取向)和横向晶粒尺寸,更易于高纺速下调控Lyocell纤维原纤化性能。

聚乙烯三氟氯乙烯熔喷非织造材料的制备及其过滤性能

杨潇东, 于斌, 孙辉, 朱斐超, 刘鹏

纺织学报. 2023, (02): 19-26. doi:10.13475/j.fzxb.20220811008

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为制备耐高温熔喷过滤材料以应对高温工业粉尘的污染问题,研究了聚乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)的热性能、动态热机械性能、流变性能以及形貌,并选取合适的工艺参数成功制备得到ECTFE熔喷非织造材料,对ECTFE熔喷非织造材料的结构与高温处理下的过滤性能进行表征,结果表明:ECTFE熔喷非织造材料纤维网中的纤维呈现随机交错、缠绕排列,其纤维直径分布在4~12 μm, 平均直径约为7.12 μm,其孔径主要分布在45~55 μm;当将ECTFE熔喷非织造材料从150 ℃预加热到210 ℃并用于过滤后,其对PM₁₀的过滤效率均保持在99.96%,而对PM_2.5和PM₅的过滤效率随着ECTFE熔喷非织造材料预加热温度的升高逐渐降低,但仍能够保持在55.16%以上。

双针头连续水浴静电纺的电场模拟及其纳米纤维包芯纱结构

周歆如, 胡铖烨, 范梦晶, 洪剑寒, 韩潇

纺织学报. 2023, (02): 27-33. doi:10.13475/j.fzxb.20220803807

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为研究电场变化对皮芯结构纳米纤维包芯纱结构的影响,通过双针头连续水浴静电纺丝法制备了以涤纶长丝为芯纱,锦纶纳米纤维为包覆层,兼具纳米纤维特性和传统纱线力学性能的纳米纤维包芯纱。通过有限元分析软件ANSYS模拟其电场分布,探究了2个针头针尖间距对电场分布及纳米纤维包芯纱结构的影响。结果表明:静电纺丝最大电场强度出现在针尖处,随着针尖间距的增大,电场强度峰值呈现先增大后减小再增大的趋势;当针尖间距为20 mm时,纳米纤维间的黏结较多;随着针尖间距的增大,纳米纤维的形貌更加均匀光滑,其直径呈减小趋势,在针尖间距为80 mm时达到最小值(74.43±10.79) nm;当针尖间距从20 mm增加到60 mm时,纳米纤维包芯纱的孔隙率从20.27%提高到44.08%。

聚乳酸/百里酚抗菌纤维的制备与性能

陈欢欢, 陈凯凯, 杨慕容, 薛昊龙, 高伟洪, 肖长发

纺织学报. 2023, (02): 34-43. doi:10.13475/j.fzxb.20220704510

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为开发一种绿色环保可降解的抗菌纤维,将具有良好生物可降解性的聚乳酸(PLA)与天然抗菌剂百里酚采用温控共混装置混合均匀后,利用熔融纺丝法制备PLA抗菌纤维。借助扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、 X射线衍射仪、单纤维强力测试仪及综合热分析仪等研究了不同质量分数百里酚对PLA抗菌纤维表观形貌、化学结构、结晶结构、热学以及力学性能的影响,并利用振荡烧瓶法测试纤维的抗菌性能。结果表明:在成纤过程中,百里酚会附着在纤维外表面发挥抗菌作用;随着百里酚质量分数的增加,PLA抗菌纤维的热分解温度和熔融温度逐渐降低,断裂伸长率先增加后缓慢减小,最高可达320.98%,是纯PLA纤维的50~90倍;另外,随着百里酚质量分数的增加,PLA抗菌纤维的结晶度逐渐增大;当百里酚质量分数大于15%时,PLA抗菌纤维的抑菌率达到99.99%以上,可完全抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的生长。

聚对苯二甲酸乙二醇酯/SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺含杂纤维醇解及其回收产物性能

廖云珍, 朱亚楠, 葛明桥, 孙同明, 张欣宇

纺织学报. 2023, (02): 44-54. doi:10.13475/j.fzxb.20220704611

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为提高废弃含杂纤维的回收率,以废弃的聚对苯二甲酸乙二醇酯基含杂纤维(PET/SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺)为研究对象,采用乙二醇醇解联合热乙醇的方法,探究含杂纤维的醇解性能并回收发光材料SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺及PET醇解产物对苯二甲酸双羟乙酯。通过改变乙二醇用量、反应温度及反应时间探讨乙二醇醇解条件对产物性能的影响,借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、差示扫描量热仪、分光光度测色仪、长余辉亮度仪等对醇解产物的微观形貌、物相结构、热稳定性能、余辉性能等进行测试与表征。结果表明:乙二醇用量、反应温度、反应时间和催化剂用量均不会改变发光材料SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺的物相结构;当反应温度为190 ℃,反应时间为180 min时,含杂纤维的醇解率达到100%,此时SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺的回收率为93%,初始亮度为3.906 cd/m², 对苯二甲酸双羟乙酯的回收率为82%。

高熔融指数聚乳酸母粒的制备及其熔喷材料的可纺性

张宇静, 陈连节, 张思东, 张强, 黄瑞杰, 叶翔宇, 汪伦合, 宣晓雅, 于斌, 朱斐超

纺织学报. 2023, (02): 55-62. doi:10.13475/j.fzxb.20220808108

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为制备综合性能优异的聚乳酸(PLA)熔喷非织造材料,探究不同熔融指数PLA母粒对其熔喷可纺性的影响。以纺丝级PLA为原料,采用催化降解法分别设计制备了熔融指数为200、400、600、1 000、1 400 g/(10 min)的PLA母粒,对其分子质量及其分布、流变性能、结晶性能以及热稳定性进行研究;然后进一步制备不同熔融指数的PLA熔喷材料,分析其形貌结构、纤维直径、力学性能。结果表明:随着熔融指数的升高,PLA熔喷母粒的重均分子量从75 566 g/mol降低到29 857 g/mol,分子质量分布变宽,而玻璃化转变温度、热结晶性能及热稳定性无明显变化;随着熔融指数的升高,熔喷纤维的直径逐渐减小,纤维直径为0.5~7 μm,且熔喷材料的纵、横向断裂强度显著降低;当PLA熔喷母粒的熔融指数在400~600 g/(10 min)之间时,熔喷材料的可纺性和力学性能最佳。

聚乙二醇改性热塑性环氧树脂及其可纺性

胡宝继, 张巧玲, 王旭

纺织学报. 2023, (02): 63-68. doi:10.13475/j.fzxb.20220806106

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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。

丝瓜络衍生碳纤维基复合材料的电磁波吸收性能

冯帅博, 强荣, 邵玉龙, 杨啸, 马茜, 陈博文, 陈熠, 高明洋, 陈彩虹

纺织学报. 2023, (02): 69-75. doi:10.13475/j.fzxb.20220809007

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为解决当前多孔磁性碳基吸波材料制备工艺繁杂、能耗高、环境不友好等问题,提出基于多孔生物质源衍生的绿色环保策略。以高孔隙丝瓜络为前驱体,Co²⁺为金属源,二甲基咪唑为配体,经配位自组装获得丝瓜络/金属有机骨架结构复合材料,并经高温煅烧得到碳纤维基钴/碳(LS-Co/C)复合材料。结果表明:在800 ℃煅烧后,LS-Co/C展现了优异的吸波性能,厚度为1.5 mm时有效吸收带宽为5.2 GHz (12.8~18.0 GHz),其良好的吸波特性得益于错综复杂的三维多孔网络结构为电磁波提供了适宜的损耗空间,在电磁场作用下产生感应电流,并在碳纤维导电网络中快速衰减,同时钴/碳复合材料与碳纤维形成的多重界面极化助力电磁波进一步衰减。该研究将为新型多孔磁性碳基吸波材料的设计开发提供策略。

基于循环迭代法的牵伸区纤维运动仿真模拟

崔月敏, 程隆棣, 和杉杉, 吕金丹, 崔益怀

纺织学报. 2023, (02): 76-82. doi:10.13475/j.fzxb.20220707507

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为进一步研究牵伸区纤维的运动,基于单纤维在牵伸区内受到的引导力与控制力,采用循环迭代法建立纤维变速模型,计算牵伸区不同压力分布下不同长度纤维的变速点,并得到牵伸区内纤维变速点分布以及各位置不同纤维(包括快速纤维、慢速纤维以及浮游纤维)的分布。结果表明:纤维的变速点位置与其自身长度有关,纤维长度越长,其变速点越靠近前罗拉钳口;在不考虑浮游区情况下,对于长度离散度较大的纤维须条,牵伸区内平稳、缓和的压力分布有利于纤维变速点的集中,但纤维变速点离前钳口较远;纤维长度长、离散度较小时,靠近前钳口增加附加压力有利于变速点的集中且其更加靠近前钳口。

转轮集聚纺纱装置与工艺设计

张青青, 倪远, 汪军, 张玉泽, 江慧

纺织学报. 2023, (02): 83-89. doi:10.13475/j.fzxb.20220806907

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针对目前负压式集聚纺能耗大的问题,设计了转轮集聚纺纱装置。选用粗纱定量为6.33 g/(10 m)的普梳棉粗纱为原料,采用转轮集聚纺纱装置与传统环锭纺,设计纺纱线密度分别为32.4、24.3、19.4 tex纺制纱线,并对其单纱线密度、断裂强度、毛羽、条干均匀度和捻度进行测试对比,客观评价该转轮集聚纺纱装置的应用效果。结果表明:与环锭纱相比,转轮集聚纱4 mm以上有害毛羽减少量达40%~80%,单纱断裂强度下降1%~3%,断裂强力不匀率下降25%~50%,24.3和19.4 tex的单纱条干均匀度有3%~6%的轻微恶化,捻度基本无影响,说明使用转轮集聚纺纱装置可显著减少纱线的有害毛羽;转轮集聚纺纱装置安装在前罗拉下方,可在环锭细纱机上快速安装与拆卸,实现传统环锭纺与集聚纺的便捷切换,同时该装置具有构造简单、能耗低等优点。

纤维基湿敏柔性驱动器的跨尺度构建及其性能

彭阳阳, 盛楠, 孙丰鑫

纺织学报. 2023, (02): 90-95. doi:10.13475/j.fzxb.20220805806

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针对目前纤维基人工肌肉普遍存在变形模式单一(主要为一维扭转和伸缩)、刺激条件苛刻、潜在的化学毒性或制造工艺复杂等问题,提出基于纤维聚集态结构及纤维体分级结构的跨尺度处理策略。通过结构设计将普通粘胶纤维制成快速响应、湿驱动的纱线人工肌肉,进一步通过集成不同的纺织技术与拓扑编织结构设计,实现纱线人工肌肉的机械化生产,并将一维纱线肌肉进一步扩展为二维的织物肌肉驱动器。结果表明:所制备的纱线人工肌肉实现了高达1 657 (°)/cm的扭转冲程,所制备的织物肌肉实现了更高维度的螺旋、卷曲、弯曲和扭转等运动。该制备方法无需任何复合系统、复杂的合成加工和组件设计,有利于促进纤维基人工肌肉在智能纺织品等多领域的应用与发展。

柔性电子织物的构筑及其压力传感性能

李港华, 王航, 史宝会, 曲丽君, 田明伟

纺织学报. 2023, (02): 96-102. doi:10.13475/j.fzxb.20220104307

摘要 ( 347 )

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针对薄膜基、凝胶基柔性传感器的透气透湿性差、穿着舒适性低等问题,提出一种基于压阻效应的柔性电子织物制备策略,构筑以1+1罗纹导电织物电极层、MXene改性棉织物中间导电层为基础的结构模型,缝纫复合各功能层形成三明治结构柔性电子织物,研究其可穿戴舒适性能及传感性能,阐述其未来工业化生产的潜力。结果表明:全纺织基柔性电子织物在低压力范围(0~3 kPa)内的灵敏度约为0.409 5 kPa^-1,具有较好的线性度;2 g砝码可使其电阻变化率超过3%,具有较好的低压监测性能;响应时间小于50 ms,足以用于人体运动信号监测;在 8 000次施压循环后仍保持稳定的电阻变化,表现出优异的耐久性;此外,兼有较佳的热湿舒适性,其透气率为270.49 mm/s,透湿率为3 420 g/(m²·24 h)。柔性电子织物对人体动态信号有优异的识别能力,在运动训练、医疗保健及军事防护等领域具有广阔的应用前景。

全成形毛衫花式结构三维仿真

赖安琪, 蒋高明, 李炳贤

纺织学报. 2023, (02): 103-110. doi:10.13475/j.fzxb.20220801708

摘要 ( 209 )

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为实现对全成形毛衫编织工艺中花式结构的仿真与毛衫的虚拟展示,通过分析线圈结构特点建立线圈几何模型和网格模型,测量了实际织物中花式结构线圈的形变量,根据线圈网格质点与线圈型值点间数学关系式,利用矩阵运算得到花式结构线圈的坐标。使用三维图形引擎,根据线圈型值点三维空间坐标绘制出三维线圈结构,通过与实际织物比较对三维仿真效果进行检验。结果表明:该方法可实现从实际织物到三维线圈结构的快速转换,能准确清晰模拟全成形毛衫花式结构,增强全成形毛衫虚拟展示的真实感。

玻璃纤维/碳纤维织物基复合材料的电磁屏蔽性能

蔡洁, 王亮, 傅宏俊, 钟智丽

纺织学报. 2023, (02): 111-117. doi:10.13475/j.fzxb.20220808907

摘要 ( 347 )

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为增强碳纤维织物复合材料对电磁波的阻抗匹配性,减少二次反射,采用玻璃纤维调控碳纤维织物组织结构,并将其与水性聚氨酯复合,设计并制备了5种玻璃纤维/碳纤维(G/C)织物复合材料。借助超景深显微镜、矢量网络分析仪、模拟日光氙灯光源系统、红外热成像仪对G/C织物复合材料的形貌结构、电磁屏蔽性能、介电性能以及光热转化性能进行表征和分析。结果表明:在12.1 GHz下,纬纱采用2根玻璃纤维和单根碳纤维交替排列织造的G/C织物复合材料的屏蔽效能高达38.7 dB;G/C织物复合材料的组织结构变化可有效调控多种介电极化弛豫机制;G/C织物复合材料表面温度在模拟日光氙灯光源照射下响应速度快,其中玻璃纤维和碳纤维单根交替排列的G/C织物复合材料在2 kW/m²光照强度下照射300 s时,其表面温度可达71.8 ℃。

高光洁处理对聚酰亚胺短纤纱及其织物性能的影响

缪莹, 熊诗嫚, 郑敏博, 唐建东, 张慧霞, 丁彩玲, 夏治刚

纺织学报. 2023, (02): 118-127. doi:10.13475/j.fzxb.20211204510

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针对聚酰亚胺(PI)短纤维纺纱静电大、成纱毛羽多、后加工摩擦剧烈导致纱线品质大幅恶化的问题,创新提出了在后加工终端对多毛羽PI单纱进行高光洁处理的方法。通过研制纱线高光洁处理装置和理论模拟,分析了该装置引纱区与涡流包缠关键区的作用机制,应用装置的湿热涡流处理多毛羽PI单纱,并将处理前后的PI单纱实施倍捻和织造,获得PI股线及其织物。结果表明:与处理前相比,高光洁处理后的PI单纱有害毛羽去除率为97.69%、耐磨性提高48.84%,PI股线有害毛羽去除率为64.67%、耐磨性提高40.89%;处理后纱线所织造织物的柔软性、透气性、抗起毛起球性、抗静电性均得到改善。

基于类骨骼肌结构的纱线基驱动器性能及应用

吴靖, 韩晨晨, 高卫东

纺织学报. 2023, (02): 128-134. doi:10.13475/j.fzxb.20220804107

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针对纤维基驱动器结构稳定性较低、制备工艺复杂、难以实现产业化应用等问题,采用亲水性粘胶长丝与低熔点涤纶长丝,通过并线、倍捻、热定形的方法制备纱线基驱动器,利用在外界湿刺激条件下2种材料的非对称响应实现驱动功能。对该纱线基驱动器结构进行测试与表征,分析湿刺激下粘胶长丝与涤纶长丝协同响应驱动性能和循环回复效应的影响因素。结果表明:该纱线基驱动器表面为粘胶与涤纶长丝束呈多层级交替排布的类骨骼肌结构;在一定范围内,驱动器的驱动性能随着纱线捻度、线密度与粘胶长丝含量的增加而增大,单次循环内驱动器最大收缩应变可达83.15%,连续30次循环内最大收缩应变回复率可达90%以上,展现出优异的结构稳定性以及强大灵敏的响应驱动性和循环回复效应,在柔性机械臂、智能纺织品等开发领域具有广阔的应用前景。

仿生鳞片针织结构自供能传感织物的制备及其性能

牛丽, 刘青, 陈超余, 蒋高明, 马丕波

纺织学报. 2023, (02): 135-142. doi:10.13475/j.fzxb.20220700808

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为研究仿生鳞片针织结构自供能传感织物结构对其性能的影响,利用针织成形工艺将锦纶纱线、聚四氟乙烯纱线及镀银锦纶纱线设计并制备三维仿生鳞片针织结构,形成基于仿生鳞片针织结构的自供能传感织物,并对其性能进行研究。结果表明:该仿生鳞片针织结构自供能传感织物可大规模织造,其电学输出性能受鳞片与间隔部分接触面积的影响,可通过调节纵向间隔来调控其电学性能;织物的各向异性与鳞片的纵向间隔及排列方式有关,小纵向间隔、叠瓦状排列方式下的应变强化特征明显,可提供较强的支撑性;该自供能传感织物保持织物内在舒适性的同时,兼具智能性与功能性,满足柔性与防护性需求。

基于深度信念网络的织物疵点检测

李杨, 彭来湖, 李建强, 刘建廷, 郑秋扬, 胡旭东

纺织学报. 2023, (02): 143-150. doi:10.13475/j.fzxb.20220804308

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为提高织物疵点检测精度和效率,提出了一种基于深度信念网络的织物疵点检测方法。用改进的受限玻尔兹曼机模型对深度信念网络进行训练,完成模型识别参数的构建。利用同态滤波方法对图像进行预处理,使疵点图像更加清晰,同时抑制了背景图像。以Python语言,基于TensorFlow框架构建深度信念网络模型,对织物疵点图像进行处理得到学习样本,确定模型激活函数后,分析了各模型参数对织物疵点检测准确率的影响规律,得到激活函数为Relu, Dropout值为0.3,预训练学习率为0.1,微调学习率为0.000 1,批训练个数为64时,模型参数值达到最优。最后,利用在无缝内衣机上采集到的各类疵点图像,对深度信念网络织物疵点检测模型进行验证。结果表明:所提出的织物疵点检测方法能够快速、有效地对织物疵点进行检测和分类识别,准确率达到98%。

基于睡袋温标模型的被子舒适温度测定与可行性验证

郑晴, 严芳英, 柯莹, 王鸿博

纺织学报. 2023, (02): 151-158. doi:10.13475/j.fzxb.20220804208

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为提高人体睡眠质量,满足热舒适需求,探究被子的舒适温度,基于睡袋温标模型提出了被子舒适低温和舒适高温的计算方法。为验证计算方法的可行性,测试了4种不同填充量的蚕丝、鹅绒和化纤被的热舒适性。通过睡眠实验获得10名受试者在所计算的舒适温度下使用各类被子时的皮肤温度和主观热感受。结果表明:不同种类被子的舒适高温和舒适低温存在差异,且二者的差值随着被子填充量的增加而增大;使用不同种类的被子时,平均皮肤温度和远端-近端皮肤温度梯度存在显著差异,与主观感觉评价相一致,表明了基于睡袋温标模型计算的被子舒适温度对于不同填充物被子的适用性不同;舒适低温用于鹅绒和化纤被较合理,可满足人体的睡眠热舒适需求,而对于蚕丝被偏低,受试者感觉偏冷;舒适高温适用于蚕丝被,对于鹅绒和化纤被偏高,受试者感觉偏热。

光子晶体结构生色碳纤维/涤纶混纺纱线的制备及其性能

柳浩, 马万彬, 栾一鸣, 周岚, 邵建中, 刘国金

纺织学报. 2023, (02): 159-167. doi:10.13475/j.fzxb.20220805509

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针对碳纤维难着色的问题,提出利用结构生色实现碳纤维/涤纶混纺纱线的着色。以聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)胶体微球为结构基元,利用浸渍提拉法在碳纤维/涤纶混纺纱线上构筑光子晶体生色结构。分析组装液质量分数和自组装温度对结构色的影响,探究胶体微球在纱线表面组装成光子晶体的过程,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS) 封装技术提升结构生色纱线的色彩耐久性。结果表明:当组装液质量分数为70%、自组装温度为40 ℃时,可以在纱线表面构筑得到结构色明亮的光子晶体;胶体微球在纱线表面的组装过程归纳为预备阶段、堆砌聚集和完备阶段;经PDMS封装后的结构生色纱线经历水洗摩擦后依旧保持原有的色彩鲜艳度。该研究可为实现彩色碳纤维制品的现代化生产和应用提供新的策略。

全光谱SiO₂结构色薄膜的加色法制备及其光学性能

李月佳, 高伟洪, 杨树, 林田田, 朱婕, 赵小燕, 张之悦

纺织学报. 2023, (02): 168-175. doi:10.13475/j.fzxb.20220904408

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为解决在制备不同粒径的小球来实现全光谱结构色过程中工作量大的问题,采用溶剂调控法合成粒径均匀的304、260、200 nm的SiO₂纳米颗粒,利用三原色加色法原理将3种不同粒径的纳米SiO₂悬浮液按照不同质量比两两混合,然后放在烘箱中进行重力沉降自组装,制备出全光谱非晶光子晶体结构色薄膜,探究混合比例对SiO₂光子晶体结构色的影响。同时为提高结构色的饱和度,将墨水添加到不同混合比例的SiO₂悬浮液中,研究墨水质量分数对光子晶体结构色的影响。结果表明:随着小粒径SiO₂比例的增加,结构色会出现蓝移现象;墨水质量分数越高,结构色亮度越低,色度呈先增加后减小趋势,当墨水质量分数为0.4%时,结构色饱和度最好。

仿贻贝型耐久抗菌织物的制备及其性能

曲连艺, 刘江龙, 徐英俊, 王玉忠

纺织学报. 2023, (02): 176-183. doi:10.13475/j.fzxb.20220806808

摘要 ( 199 )

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为获取高效耐久的抗菌织物,以儿茶酚、乌托品和氯化锌等为前驱物,通过简便快捷的一步水热反应,在棉、锦纶及锦纶/棉等织物表面原位构筑纳米氧化锌/儿茶酚甲醛树脂结构,制得仿贻贝型耐久抗菌织物。借助扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪等对织物的形貌与化学构成进行测试与表征,分析了织物的抗菌、力学、手感、细胞毒性等性能及甲醛残留量。结果表明:纳米氧化锌被儿茶酚甲醛树脂固着在织物上,所得织物对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和真菌均具有高效的非溶出型抗菌作用,且耐水洗效果突出,在循环洗涤50次后的抑菌率仍高达99.99%;抗菌织物的断裂强力未明显下降,手感评分与原织物相近,细胞毒性较低,未检出甲醛残留。

羧基化聚苯乙烯荧光微球的合成及其在织物防伪中的应用

肖明, 黄亮, 罗龙永, 毕曙光, 冉建华

纺织学报. 2023, (02): 184-190. doi:10.13475/j.fzxb.20220807907

摘要 ( 254 )

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为解决防伪技术中荧光织物制备方法复杂和成本高的问题,采用分散聚合法制备表面带有负电荷的羧基化聚苯乙烯微球(CPS),再以阳离子表面活性剂十八烷基三甲基溴化铵为改性剂,利用静电自组装法吸附荧光染料异硫氰酸荧光素(FITC),制备羧基化聚苯乙烯荧光微球(CPS-FITC),最后将其负载于织物上制备荧光织物。结果表明:所制备的荧光微球和荧光织物在紫外灯(365 nm)下具有明亮的黄绿色荧光,且放置不同时间(1~9 d)、在不同的pH值(3~11)下,经多次摩擦和水洗后均能保持良好的荧光稳定性。该制备方法操作简便、成本低且荧光强度高,可用于不同织物的防伪检测。

Fe/C多孔碳材料制备及其涂层棉织物的吸波性能

丁娟, 刘阳, 张晓飞, 郝克倩, 宗蒙, 孔雀

纺织学报. 2023, (02): 191-198. doi:10.13475/j.fzxb.20220806608

摘要 ( 198 )

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为提高涂层棉织物的吸波性能,采用溶液混合法制备磁性金属有机框架(Fe-MOF),通过高温热解制备Fe/C多孔碳材料,以聚丙烯酸酯为黏合剂,将Fe/C多孔碳材料复合在棉织物上制备柔性纺织复合材料。借助 X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、振动样品磁力计与热重分析仪分别对Fe/C多孔碳材料的结构、微观形貌、磁性能进行表征与测试,使用矢量网络分析仪对Fe/C多孔碳材料和涂层棉织物的吸波性能进行分析。结果表明:在频率为4.6 GHz时,Fe/C多孔碳材料的反射损耗值最小为-60.4 dB,小于-10 dB的有效带宽为1.4 GHz,最佳厚度为4.3 mm;涂层棉织物的反射损耗值最小为-53.94 dB,小于-10 dB的有效频宽为X波段(频率为8.2~12.4 GHz), 最佳涂层厚度为4.5 mm;Fe/C多孔碳材料涂层棉织物厚度达到3.5 mm以上时,其吸波性能优良。

天然染料染色羊毛的色域拓展及颜色预测模型

蒋阳, 崔彪, 山传雷, 刘殷, 张艳红, 许长海

纺织学报. 2023, (02): 199-206. doi:10.13475/j.fzxb.20220807508

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天然染料色谱不全的缺陷限制了其在羊毛上的应用。为丰富天然染料染色羊毛纤维的颜色色谱,选用天然红、黄、蓝三原色染料染色羊毛织物与纤维,然后对羊毛织物的一浴法拼混染色和有色纤维的拼色进行研究,并基于Kubelka-Munk单常数理论和Stearns-Noechel模型分别对一浴法拼混染色织物和拼混有色纤维进行颜色预测。结果表明:使用一浴法拼混染色,染色后的羊毛织物在CIELAB色域空间中分布不均匀,倾向于红(+a^*),色相角(h) 分布范围主要集中在0°~24°、324°~360°之间;经有色纤维拼混获得的颜色空间分布更加均匀,更倾向于黄(+b^*),色相角(h)分布范围集中在0°~50°、316°~360°区域;Kubelka-Munk模型和Stearns-Noechel模型可分别用于天然染料一浴法染色羊毛织物和羊毛有色纤维拼色的颜色预测,为进一步提高生产效率、降低配色成本提出新思路。

双乙烯砜基团活性染料染色对棉织物防皱性能的提升

王金坤, 刘秀明, 房宽峻, 乔曦冉, 张帅, 刘冬冬

纺织学报. 2023, (02): 207-213. doi:10.13475/j.fzxb.20220408407

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为提高棉织物的防皱性能,采用不同活性基团的活性染料,通过冷轧堆工艺对棉织物进行染色。借助 X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪和扫描电子显微镜对染色棉织物的化学性能和表面形貌进行表征,探究了活性染料基团数量、种类、距离对染色棉织物防皱性能的影响,并对染色棉织物的颜色性能进行分析。结果表明:相较于单活性基团染料,双活性基团染料可以提高棉织物的防皱性能;相较于含有异双基团的活性红198染色棉织物,含有双乙烯砜基团的活性黑5染色棉织物具有更好的防皱性能;在活性黑5、活性橙131、活性蓝203以及活性红AS 这 4种双乙烯砜基团染料中,活性基团距离越大,染色织物的防皱性能越好,其中活性黑5染料染色织物的折皱回复角可达到210°;染料主要在纤维的无定形区与大分子链上的羟基发生共价键合反应,形成交联结构提升了棉织物的防皱性能。

废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维醇解制备阻燃水性聚氨酯及其应用

庞明科, 王淑花, 史晟, 薛立钟, 郭红, 高承永, 卢建军, 赵晓婉, 王子涵

纺织学报. 2023, (02): 214-221. doi:10.13475/j.fzxb.20220807408

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为解决废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纺织品日益增多,造成巨大的能源和资源浪费问题,采用醇解法对PET纤维进行解聚,优化其解聚工艺;并以醇解产物为原料合成磷硅协同阻燃改性水性聚氨酯,探究了异佛尔酮二异氰酸酯中NCO基团与对苯二甲酸双羟乙酯中OH基团的量比(n(NCO)/n(OH))、阻燃剂三羟甲基氧膦(THPO)和二氧化硅(SiO₂)质量分数对阻燃改性水性聚氨酯形态和稳定性的影响;然后将得到的阻燃改性水性聚氨酯通过后整理的方法改性PET织物,并表征其阻燃性能。结果表明:在乙二醇(EG)为解聚剂,酯酸锌和氯化胆碱为催化剂的条件下,最佳解聚工艺为EG与PET质量比为 4∶1、氯化胆碱与酯酸锌量比为1∶1、反应温度为185 ℃、反应时间为4 h,解聚产物对苯二甲酸双羟乙酯的产率可达87.6%;当THPO质量分数小于24%,SiO₂质量分数小于6%,n(NCO)/n(OH)在3~7时,阻燃改性水性聚氨酯呈均匀稳定的乳液形态;当THPO质量分数为24%,SiO₂质量分数为4%,n(NCO)/n(OH)为6时,阻燃改性PET织物具有较高的阻燃性能,残炭率可达13.9%(比原PET织物的残炭率提高127%),极限氧指数最高达 29.7%,垂直燃烧测试达V-0级。

茶多酚基阻燃/防紫外线棉织物的制备及其性能

蒋琦, 刘云, 朱平

纺织学报. 2023, (02): 222-229. doi:10.13475/j.fzxb.20220810308

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针对棉织物极易燃烧且不防紫外线,以及现有应用最广泛的卤系阻燃剂面临诸多限制等问题,采用茶多酚(TP)、苯基膦酸(PPOA)和硫酸铁(Fe(SO₄)₃),制备了茶多酚铁苯基膦酸络合物(TP-Fe-PPOA),采用浸渍烘燥法制备了阻燃棉织物,研究了其阻燃、防紫外线、拉伸以及透气性。结果表明:TP-Fe-PPOA能均匀附着在棉织物上,且TP-Fe和PPOA之间有一定的协同作用;TP-Fe-PPOA整理棉织物可实现离火自熄,其损毁长度仅为 6.7 cm, 极限氧指数从17.6%提升至24.7%;TP-Fe-PPOA整理棉织物的最大热释放速率较纯棉织物降低了11.8%,意味着火灾放热强度降低,燃烧反馈给织物的热量越少,减缓了火焰的传播;其防紫外线性能也大幅度提升,紫外线防护系数从纯棉织物的7.47±0.19提升至37.85±2.34,接近防晒产品的要求,在实现阻燃和防紫外线功能的同时,保留了较好的透气性。

莨纱绸制备用河泥的关键成分及其结构特征

李哲阳, 马明波, 周文龙

纺织学报. 2023, (02): 230-237. doi:10.13475/j.fzxb.20220804708

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为确定河泥中参与莨纱绸涂层形成的有机组分,并明晰莨纱绸生产用河泥与非专用河泥(以杭州下沙河泥为例)的差别,采用碱溶酸析法将生产莨纱绸用的广东佛山顺德、西樵河泥以及杭州下沙河泥分别进行分离与纯化,将莨纱绸生产用河泥涂抹在反复浸/晒薯莨浸出液的染色坯布上并刮下表面涂层粉末,最后借助紫外-可见分光光度计、傅里叶红外光谱仪、X射线光电子能谱仪对所得各组分进行分析。结果表明:河泥中的腐殖酸和富里酸成分参与了莨纱绸涂层的形成;莨纱绸制备用河泥与杭州下沙河泥的腐殖酸和富里酸组分在结构和性质上存在较大差别,莨纱绸制备用河泥腐殖酸和富里酸分子的含氧官能团含量与芳香化程度更高,且其腐殖酸组分具有较强的铁离子结合能力,这些结构特征和特性有助于形成莨纱绸乌黑亮丽且色牢度高的涂层。

金洒千秋

余巧玲, 王巧, 李正

纺织学报. 2023, (02): 238-238.

摘要 ( 134 )

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