1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 聚乙烯吡咯烷酮改性锦 /丙交织面料的吸湿速干性研究 所在学院 专业班级 纺织工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 摘要 ： 该课题 所研究的是聚乙烯吡咯烷酮改性锦 /丙交织面料的吸湿速干性。 研究结果表明 经过聚乙烯吡咯烷酮（ PVP）整理的织物与未经过整理的原织物相比，织物的蒸发速率、滴水扩散时间明显增快，透湿量、芯吸高度明显增大，刚性、机械性能明显增强。而含 PVP5%的织物与PVP10%的织物相比较，含 PVP10%的织物的蒸发速率、滴水扩散时间更快，透湿量、芯吸高度更大，刚性、机械性能明显更强。因为 纤维、纱线之间以及织物
2、中都会有空隙存在，且这些孔隙存在于水（雨水）和水蒸气之间。根据孔隙自然扩散机理，织物具有转移水蒸气的能力。因此，经过整理的织物更容易让水分流通，由于 PVP 的整理，刚柔性增强，机械性能也随之增强。因此，经过聚乙烯 吡咯烷酮（ PVP）整理的织物的吸湿速干性能更加强。 关键词： 聚乙烯吡咯烷酮， 吸湿速干， 锦 /丙交织面料 II Study on Moisture Absorbing and Quick Drying Properties of Nylon/Propylene Interwoven Fabric Modified by Poly(N-vinylpyrrolidone) Abs
3、tract: The moisture absorbing and quick drying properties of Nylon/Propylene interwoven fabric modified by poly(N-vinylpyrrolidone) (PVP) were investigated in present study. The results showed that the evaporation rate, dripping diffusion time, moisture penetration, core suck height, stiffness and m
4、echanical properties of fabric after modification with PVP increased obviously in comparison with the original fabric. Moreover the evaporation rate, dripping diffusion time, moisture penetration, core suck height, stiffness and mechanical properties of fabric after modification with 10% PVP solutio
5、n was higher than modification with 10% PVP solution. This because that there are interspaces in fiber, yarn and fabrics. Moreover these interspaces are existed in the water and vapor. Fabrics present the ability for transporting vapor according to the pore diffusion mechanism. As a result, fabrics
6、after modification can transport vapor more easily than original fabrics. The stiffness and mechanical properties of fabrics increased after modification with PVP. It can be concluded that the moisture absorbing and quick drying properties of fabric were improved after modification with PVP. Keyword
7、s: Poly(N-vinylpyrrolidone) (PVP); Moisture Absorbing and Quick Drying; Nylon/Polypropylene Interwoven Fabrics III 目 录 1 绪 论 . 1 1.1 概述 . 1 1.2 发展背景、现状及趋势 . 1 1.2.1 历史背景 . 1 1.2.2 国内外发展现状 . 2 1.2.3 发展趋势 . 2 1.3 研究目 的及意义 . 2 2 实 验 . 3 2.1 材料部分 . 3 2.1.1 聚乙烯吡咯烷酮 . 3 2.1.2 水性 PU . 4 2.1.3 锦 /丙交织面料 . 4
8、2.1.3.1 锦纶相关介绍 . 4 2.1.3.2 丙纶相关介绍 . 5 2.2 实验部分 . 5 2.2.1 织物前处理 . 5 2.2.1.1 样 品准备 . 5 2.2.1.2 工艺流程 . 5 2.2.2 蒸发速率 . 6 2.2.2.1 蒸发速率和蒸发时间 . 6 2.2.2.2 蒸发速率原理 . 6 2.2.2.3 蒸发速率的测试方法及步骤 . 6 2.2.2.4 实验结果表示 . 6 2.2.3 滴水扩散时间 . 7 2.2.3.1 滴水扩散时间定义 . 7 2.2.4 透湿量 . 7 2.2.4.1 透湿量实验仪器及步骤 . 7 2.2.5 芯吸高度 . 8 2.2.6 刚柔
9、性 . 8 2.2.6.1 织物刚柔性原理 . 8 2.2.6.2 织物刚柔性的测试原理及步骤 . 9 2.2.6.3 实验设备、仪器与试样 . 9 2.2.6.4 实验结果 . 9 2.2.7 拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度 . 9 2.2.7.1 织物的拉伸撕裂强力原理 . 9 2.2.7.2 实验设备、 仪器与试样 . 10 3 实验结果与分析 . 11 3.1 纤维形态结构 . 11 3.1.1 未整理织物纤维的纵、横截面图 . 11 IV 3.1.2 整理后织物纤维的纵、横截面 . 13 3.1.3 组织结构图 . 17 3.2 蒸发速率 . 17 3.2.1 未经过整理的织物的蒸发
10、速率的分析结果 . 17 3.2.2 经过不同含量的 PVP整理后的织物蒸发速率的分析结果 . 18 3.2.3 蒸发速率结果分析 . 19 3.3 滴水扩散时间 . 20 3.3.1 织物滴水扩散实验结果 . 20 3.3.3 滴水扩散实验结果分析 . 20 3.4 透湿量 . 21 3.4.2 织物透湿量实验结果 . 21 3.4.3 透湿量实验结果分析 . 21 3.5 芯吸高度 . 22 3.5.3 芯吸高度实验结果分析 . 22 3.6 刚柔性 . 23 3.6.1 织物刚柔性实验结果 . 23 3.6.2 刚柔性实验结果分析 . 23 3.7 拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度 . 2
11、3 3.7.1织物机械性 能实验结果 . 23 3.7.3 机械性能实验结果 . 27 4. 结论 . 28 参考文献 . 29 致 谢 . 错误 !未定义书签。 1 1 绪 论 1.1 概述 随着生活水平的不断提高，人们对服用纤维材料的要求不仅仅是为了遮体、实用、耐穿，还要求款式新颖、美观得体，具有穿着舒适、卫生和便于运动等全面功能。纤维材料的吸湿排汗性是影响服装穿着舒适性和卫生性的重要因素，特别是对于贴身穿着的衣物更是如此。 合成纤维自问世来凭借其良好的性能应用于人们生产、生活的各个领域。但由于大多数合成纤维的疏 水特性，使其吸湿性差，穿着有闷热感，如何提高合成纤维的吸湿性和透气性是国内外
12、关注的课题 1。 锦纶面料是我国纺织品的大类品种之一。随着休闲运动时尚的兴起，锦纶面料的应用领域日趋广泛，大量运用在运动服、休闲服、健美服等多项服饰用品上。锦纶面料不是因为一时的消费心理在短期内走俏，而是由于它具有良好性能，符合当今世界休闲运动的流行时尚。近年来，锦纶材质面料的发展日新月异，各种功能性纤维及面料更是层出不穷。有益于人体健康的功能性纺织品 健康纺织品，包括安全（阻燃、防病毒等），保健（抗菌、抑菌、理疗、护肤美肤、抗紫外等），抗静电、吸湿速干、蓄热调温、自清洁、洗可穿等功能。各种功能性纺织品的加工都以健康为目的，其加工过程也应具有生态环保性，对人体很安全。要达到以上要求，必须在纤维
13、制造、纺织加工、染整和服装设计等产业链上进行系统研究，而织物后整理方法在赋予织物功能性方面占有很重要的地位。由于后整理方法简便易行，在不改变原生产工艺流程以及设备的基础之上，只在后整理工艺中添加相应的功能材料，即可以使织物获得所需要的功能，而且后整理方法容易实现产业化，适宜少批量多品种生产，以满足市场多元化的需求。 1.2 发展背景、现状及 趋势 1.2.1 历史背景 化学纤维品种的异军突起，出现了许许多多新品种，特别是 20世纪 90年代，每年登录的化学纤维新产品在 800个以上，最近几年每年都有 1100个品种以上，所以化学纤维品种成万成几十万个无法说清楚。化学纤维的排号代表着化学纤维的特
14、性，其排号稍有变化，性能、风格、面貌和用途都有很大不同。 纺织品需具备某些新功能赋于纺织品新的功能在 20世纪 80年代开始还要求是单项性能的，如远红外辐射吸收性、抗紫外线辐射、抗静电、阻燃、防水、防油污性能等，也就是说只具备其中一项即可。但 20世纪 90年代中期以后 ，尤其是进入新世纪已经呈现出一个非常明确的概念，包括一些性能和功能也并非要求是单项性，而是要求纺织品具有多项功能性要求，如油田工作服，除要求具备抗静电性能之外，还要求具有抗油污性能。而对一些特殊作用的纺织品也提出了许许多多性能和功能的要求 2。 2 1.2.2 国内外发展现状 日本、美国先后投入巨资开发具有吸湿排汗功能的相关产
15、品，其开发研究水平处于领先地位。如日本旭化公司首创的高吸放湿聚氨酯纤维，帝人公司开发的聚酯中空 Wellkey纤维，尤尼契卡公司的 Hygra纤维，可乐丽公司开发的 Sophista纤维， 大阪工业技术研究所等单位开发的所谓 “挥汗纤维 ”，吸水、吸汗性聚丙烯腈纤维 Colax和 Swift以及美国杜邦的 Coolmax3。 近年来，我国也有一些厂家进行了开发研究。如我国台湾省中兴纺织的 Coolplus、 远纺的Topcool、豪杰的 TechnofiNe等吸湿排汗纤维，都已有较大的产能，开发了系列的长丝和短纤产品。广东顺德金纺集团开发了导湿干爽型涤纶长丝 Coolnice，江苏盐城化纤集团
16、有限公司开发出的167DT、 334DTINY三异型凉爽纤维系列现也已开发出系列长丝产品投放市场。 1.2.3 发展 趋势 一般化学纤维制成的衣物的透气性、吸湿性都没有天然纤维制成的衣物好，随着时代的进步，人们的服用衣物的质量要求越来越高，而天然纤维的产出已经远远满足不了人们的要求，所以化学纤维慢慢地深入人们的生活中。而人们对化学纤维的功能性的要求也越来越强。而吸湿速干这一功能，在人们对服用纺织品方面的要求是非常重要的。 吸湿排汗面料的发展日新月异，由于其功能优异且价格具竞争力，除了用于运动服、休闲服、内衣等衣着用途之外，还将朝多用途发展，如鞋材、家具、卫生医疗、防护及农业等领域，市场将不断扩
17、张。吸湿排汗纤维还可以被应用于 紧身衣裤领域。紧身衣裤的穿着舒适性主要由紧身衣裤和皮肤表面间水分及湿度之间的关系 (衣服内气候 )、紧身衣裤在和皮肤接触时的压力或肌肤接触感风格等因素来决定。吸湿排汗纤维优异的吸湿性和快干性对改善衣服内气候有着良好的效果，从而可以改进紧身衣裤的穿着舒适感 4。 因此，本人认为吸湿排汗及相关功能性纺织品是未来消费市场的一大趋势。 1.3 研究目的及意义 该研究主要围绕聚乙烯吡咯烷酮（ PVP）改性对锦 /丙交织面料吸湿速干性能以及物理机械性能的影响，通过系统研究聚乙烯吡咯烷酮（ PVP）改性对锦 /丙交织面料的芯吸高 度、透湿率、吸水率、滴水扩散时间、蒸发速率以及
18、织物风格、机械性能等指标的影响，优化处理工艺，从而后达到较好的综合效果。通过研究，对影响锦 /丙交织面料吸湿速干性的的各因素指标进行评价和分析，为今后开发吸湿速干面料提供理论参考价值。 3 2 实 验 2.1 材料部分 2.1.1 聚乙烯吡咯烷酮 聚乙烯基吡咯烷酮，英文名： Polyvinyl Pyrrolidone，简称 PVP， 分子式如图 1所示， 是性能优异、用途广泛的非离子型水溶性高分子精细化学品， 由 N一乙烯基吡咯烷酮（ N vinylpyrrolidione，简称 NVP）经自由基聚合而成。 PVP具有许多优良的物理化学性能，如优异的溶解性、低毒性、成膜性、增溶性、络合性、生理
19、相容性、表面活性和化学稳定性等。聚乙烯基吡咯烷酮 是一种非离子型高分子化合物，是具有吸湿性易流动的白色或乳白色粉末或颗粒，无臭或微臭，溶于水、碱、酸及极性有机溶剂，具有很强的膨胀性能和与多类物质的络合能力，是 N-乙烯基酰胺类聚合物中最具特色，且被研究得最深、广泛的精细化学品品种。由于聚乙烯吡咯烷酮既溶于水，又溶于大部分有机溶剂、毒性很低、生理相溶性好，通常用于医药、食品、化妆品 这些与人们健康密切相关的领域中。聚乙烯吡咯烷酮 与纤维素类衍生物、丙烯酸类化合物一样，成为当今合成药中的三大主要辅材之一。国内外对其生产及应用的研究非常活跃， 目前已发展成为非离子、阳离子、阴离子 3大类，工业级、医
20、药级、食品级 3种规格，相对分子质量从数千至一百万以上的均聚物、共聚物和交联聚合物系列产品，并以其优异独特的性能获得广泛应用 5。 图 2-1 聚乙烯吡咯烷酮分子式 聚乙烯吡咯烷酮是以单体乙烯基吡咯烷酮 (NVP)为原料，通过本体聚合、 溶液聚合 等方法得到。在本体聚合制备过程中，由于存在反应体系粘度大，聚合物不容易扩散，聚合反应热不容易移走导致局部过热等问题，因此得到的产品分子量低，残留单体的含量高，而且多呈黄色，没有太大实用价值。目前，工业上一般都采用溶液聚合法合成 5。 聚乙烯吡咯烷酮按其平均分子量大小分为四级，习惯上常以 K值表示，不同的 K值分别代表相应的 PVP平均分子量范围。 K
21、值实际上是与 PVP水溶液的相对粘度有关的特征值，而粘度又是与高聚物分子量有关的物理量， 因此可以用 K值来表征 PVP的平均分子量。通常 K值越大，其粘度越大，粘接性越强 5。 4 2.1.2 水性 PU 大多数水性 PU (以乳液为主 ) 的固体成分为含亲水性基团的热塑性 PU2脲树脂，含有氨酯基、脲基、羧基 (或磺酸基团、季胺基团 )、胺基和羟基等极性基团，与多种材料有优良的粘合性能，胶膜柔韧性好、耐磨、耐低温。水性 PU水为基本介质，具有不燃、气味小、不污染环境、节能、加工方便等优点，可替代溶剂型 PU 胶粘剂及涂料，广泛应用于织物及皮革的涂层、木材及 PVC 等材料的胶粘剂、纤维处理
22、剂等领域。 大多数水性 PU是在 PU预聚体乳化的同时进行扩链，严格地说，生成的不是纯粹的 PU，而是PU-脲，并且一般以胺基为端基。多环氧基化合物能与 PU2脲的胺基进行反应，形成交联结构，这个反应可常温缓慢地进行。在高温热处理时， PU 分子中的各种含活性氢的基团如氨酯基、脲基、羧基都能参与交联反应 6。 由于亲水基团的存在，热塑性水性 PU胶膜的耐水性、耐热性、耐湿热性、粘合强度不如溶剂型 PU胶粘剂或涂料。为了使其提高耐久性，可以像溶剂型 PU胶粘剂一样，添加交联剂，组成双组分水性 PU体系。交联剂的品种及用量可根据水性 PU中所含的基团种类 、数量及热处理条件而定。这种双组分水性 P
23、U 也称为外交联型水性 PU，即需在使用前添加交联剂，在成膜过程中或成膜后加热时进行交联反应，形成胶膜。与内交联法 (单组分交联体系 ) 相比，所得乳液性能好，并且可通过改变交联剂的品种和用量调节胶膜的性能，缺点是不如单组分型胶粘剂使用方便，这一点和溶剂型 PU同 6。 2.1.3 锦 /丙交织面料 2.1.3.1 锦纶相关介绍 强力、耐磨性好，居所有 纤维 之首。它的耐磨 性是 棉纤维 的 10倍，是干态 粘胶纤维 的 10倍，是湿态纤维的 140倍。因此，其耐用性极佳。锦纶 织物 的弹性及弹性恢复性极好，但小外力下易变形，故其织物在穿用过程中易变皱折。通风透气性差，易产生 静电 。锦纶织物
24、的吸湿性在合成纤维织物中属较好品种，因此用锦纶制作的服装比涤纶服装穿着舒适些。有良好的耐蛀、耐腐蚀性能。耐热耐光性都不够好，熨烫温度应控制在 140 以下。在穿着使用过程中须注意 洗涤 、保养的条件，以免损伤织物。锦纶织物属轻型织物，故有 手感 滑爽、坚牢耐用、价格适中的特点，也存在织物易皱且不易恢复的缺点。锦纶混纺及交织物采用锦纶长丝或 短纤维 与其它纤维进行混纺或交织而获得的织物，兼具每种纤维的特点和长处。锦纶 6：全名为 聚己内酰胺 纤维，由己内酰胺聚合而成。锦纶 66：全名为聚己二酰 己二胺 纤维 ，由己二酸和己二胺聚合而成。锦纶 6与锦纶 66的共同特性：耐光性较差，在长时间的日光和
25、紫外光照射下，强度下降，颜色发黄；其耐热性能也不够好，在 150 下，经历 5小时即变黄，强度和延伸度显著下降，收缩率增加。锦纶 6、 66长丝具有良好的耐低温性能，在零下 70 以下时，其回弹性变化也不大。它的直流电导率很低，在加工过程中容易因摩擦而产生静电，其导电率随吸湿率增加而增加，并随湿度增加而按指数函数规律增加。锦纶 6、 66长丝 具有较强的耐微生物作用的能力，其在淤泥水或碱中耐微生物作用的能力仅次于 氯纶 。在化学性能方面，锦纶 6、 66长丝具有耐碱性和耐还原剂作用，但在耐酸性和耐氧化剂5 作用上性能较差 7。 2.1.3.2 丙纶相关介绍 丙纶的品种有长丝（包括未变形长丝和膨
26、体变形长丝）、短纤维、 鬃丝 、膜裂纤维、中空纤维、异形纤维 、各种 复合纤维 和无纺织布等。主要用途是制作地毯（包括地毯底布和绒面）、装饰布、家具布、各种绳索、条带、 渔网 、吸油毡、建筑 增强材料 、包装材料和工业用布，如滤布、袋布等。丙纶在大分子结构上不含有 能与染料结合的化学基团，所以染色比较困难。 丙纶的纵面平直光滑，截面呈圆形。丙纶最大的优点是质地轻，是常见化学纤维中密度最轻的品种，所以同样重量的丙纶可比其他纤维得到的较高的覆盖面积。丙纶的强度高，伸长大，初始模量较高，弹性优良。所以丙纶耐磨性好。此外，丙纶的湿强基本等于干强，所以它是制作渔网、 缆绳 的理想材料。 吸湿性 和染色性
27、 质轻保暖性好；几乎不吸湿，但芯吸能力很强，吸湿排汗作用明显；丙纶的吸湿性很小，几乎不吸湿，一般大气条件下的 回潮率 接近于零。但它有芯吸作用，能通过织物中的毛细管传递水蒸气，但本身不起任何吸收作用。丙纶的染色性较差，色谱不全，但可以采用原液着色的方法来弥补不足。耐酸耐碱性 丙纶有较好的耐化学腐蚀性，除了 浓硝酸 ，浓的苛性钠外，丙纶对酸和碱抵抗性能良好，所以适于用作过滤材料和包装材料。耐光性等 丙纶耐光性较差， 热稳定性 也较差，易老化，不耐熨烫。但可以通过在 纺丝 时加入防老华剂，来提高其抗老化性能。此外，丙纶的电绝缘性良好，但加工时易产生 静电 。由于丙纶的导热系数较小，保暖性好。强度高
28、 丙纶弹力丝强度仅次于 锦纶 ，但价格却只有锦纶的 1/3；制成织物尺寸稳定，耐磨弹性也不错， 化学稳定性 好。但热稳定性差，不耐日晒，易于老化脆损，为此常在丙纶中加入抗老化剂 8。 2.2 实 验部分 2.2.1 织物前处理 2.2.1.1 样品准备 将锦 /丙交织面料平均分成两份，使其尺寸分别为 10cm10cm。 2.2.1.2 工艺流程 将每块 10cm10cm 的试样分别称取重量并记录。将试样平均分成两份，一份浸入含有 5%的聚乙烯吡咯烷酮的溶液，另外一份浸入含有 10%的聚乙烯吡咯烷酮的溶液，待全部浸润后，在液压机上液压，待液压完毕后分别称取重量并记录，然后全部放入预设温度为 90 的烘箱内烘干。烘干后马上拿出来分别称取重量并记录，在常温下放置一段时间，再放入预设温度为 160 的烘箱内烘 30s，拿出来马上称取重量并记录。处理结果如表 2-1 所示。
