1、 毕业设计 开题报告 纺织工程 丝素涂膜整理工艺研究 一、选题的背景、意义 涤纶是世界产量最大，应用最广泛的 合成纤维 品种，目前涤纶占世界合成纤维产量的60%以上。大量用于衣料、 床上用品 、各种装饰布料、国防军工特殊织物等纺织品以及其他工业用纤维制品，如 过滤材料、绝缘材料、 轮胎 帘子线、传送带等。近年来，随着国内经济持续快速增长和国内居民消费能力的不断提高，国内地区涤纶短纤维的需求量也不断增长。中国涤纶系列产品产能以惊人的速度增长着，涤纶纤维产能的迅速增长，使得中国正逐渐发展成为世界涤纶类产品的重要加工基地。 虽然涤纶有着诸多优异的性能，但是有些致命的缺点也影响着涤纶产业的进一步发展。
2、如涤纶的上色难，易老化， 不吸汗 ，极易产生静电 等。 应对上述涤纶的缺点人们做了很多涤纶的改良工作。丝素涂膜整理就是其中一种新型的涤纶改良进行仿真丝的技术。经过此种工艺整理过的涤纶丝带有天然蚕丝的物理和化学性质，大大增加了涤纶的附加值和实用性能。 历史背景 人们仿制丝绸产品的愿望由来已久但都没有获得理想的结果。自涤纶纤维问世以来由于其性能优良使仿丝绸产品的研制和生产出现了一个崭新的局面。纵观涤纶仿真丝的发展，它经历了以下五个重要发展阶段 1: (1)第一代。从 1962年到 1968年，致力于仿蚕丝的外观。以异形截面丝、普通涤纶丝、强捻和假捻 加工技术 以及碱减量处理产品。产品有身骨和光 泽
3、。有滑爽感和良好的免烫性和抗绉性。 (2)第二代。从 1969年到 1973年，致力于彻底追求蚕丝的风格为主。阳离子可染型涤纶的开发是第二代产品的主要标志。它使涤纶仿真丝产品在纤维结构和风格上更接近真丝产品并开发了抗静电和防污产品。 (3)第三代。从 1973年到 1978年，致力于更深一层次地仿蚕丝的外观与美观性。它以物理改性为中心，开发了高复丝、超复丝和交络丝产品。细旦丝和混纤技术是第三代产品的主要标志。同时发展多角形异形截面丝，在染整技术上提高发色性、色泽深度和鲜艳度。 因而，织物具有真丝绸般光泽手感柔软而蓬松不易起球。 (4)第四代。从 1979年到 1984年，致力于接近蚕丝的本质。
4、这个时期全力发展涤丝超细旦化、异形化、混纤技术并综合应用多种技术使涤丝具有真丝样的丝鸣和光泽。以及良好的吸湿性和防污性。 (5)第五代。从 1985年起，致力于“超真丝绸产品”的开发。新一代的涤纶仿真丝绸除了继续保持蚕丝般的优良风格外还着眼于“超”即在某方面特色化，既集蚕丝风格之大成，又各具特色。 研究现状 目前，国内仿真丝技术以碱减量法为主，无论是涤纶丝截面异形也好。细旦化也好。还是异 收缩法也好都离不开对涤纶丝的碱处理。以使纤维表面凹凸不平从而获得柔和的丝般的光泽和好的吸湿性，以及增加丝鸣感。由于碱的使用，不但造成环境污染。给环境带来压力，同时消耗涤纶纤维，减小织物强力，增加成本。与建立和
5、谐社会、构造人 与环境和谐相处的目标相悖。 国外在仿真丝方面多偏向利用天然原材料制造再生纤维素纤维而非合成纤维后整理加工方法，且国外技术已经很成熟，达到了量产阶段。 发展趋势 结合现在全世界倡导节能减排的背景下，在今后的技术开发方面应该多以合成纤维搭配天然助剂使用，减少成本和对环境的破坏，与建立和谐社 会、构造人 与环境和谐相处的目标相一致。其中 丝素涂膜整理工艺改良涤纶仿真丝是一条新的思路，经过丝素涂膜整理后的涤纶长丝表面覆盖着一层对人体皮肤更具亲和性的丝素薄膜，不仅大大增加了后续产品的舒适性，在外观方面也有比较显著的改善 丝素可以在常温下很好的上色，色光也会像蚕丝般柔和。这一工艺改良后的涤
6、纶会更符合广大人民大众对纺织品的要求，同时也也符合了当前全世界倡导节能减排，构造和谐社会的发展思路。相信这种技术工艺将会得到很广泛的应用。 二、相关研究的最新成果及动态 如今，涤纶仿真丝的方法主要有以下几种： (1)普 通涤纶长丝仿真丝技术。主要是结合织造，通过 15。 35碱减量加工以改善纤维手感。提高仿真程度涤纶纤维在热强碱的作用下发生水解。使纤维表面受剥蚀而凹凸龟裂，组织松弛，纤维变细重量减轻，织物的交织阻力下降，刚性变小从而得到天然真丝绸般柔软的手感、柔和的光泽和良好的悬垂性能 2。 (2)截面异形丝技术。蚕丝截面为三角形。其柔和光泽和纤细质感主要来源于它的截面形状。一般涤纶的截面是圆
7、的，表面光滑，使纤维有蜡质感手感发硬，而且存在易脏、易起球、吸水性差、覆盖性小等缺点。如今，纤维断面已从三角形发展到多角形 、 Y形、 H形和星形等，可谓变化无穷。中空断面也已问世 3。这些异形丝能消除极光。使光泽柔和。改善手感；同时改善织物的透湿性、透气性、抗污性等。其中以三角形和八叶形的综合性能较好。 (3)细旦丝技术。真丝织物优良的悬垂性、珍珠般的光泽和柔软的手感很大一部分来源于比较细的纤度。因而，在涤纶仿真丝的研究中细旦化是一个重要方向。真丝纤度很小且非均匀一致。这就要求用细旦混纤丝来改善手感实践证实与异形丝技术相结合效果相当好。如日本尤尼吉可公司的 Mixy仿真丝纤维就是单丝纤度为
8、0.050.5 tex的混合丝。细 旦涤纶仿真丝织物经壳聚糖整理后由于壳聚糖分子上存在大量的羟基和氨基在织物上引人了亲水性基团。使得吸湿性进一步提高而且透气性显著提高 4。 (4)纤维改性。在 PET纺丝之初，在常规聚酯中加入阳离子染料可染聚酯 (CDP)或易染聚酯 (ECDP)，由于 CDP或 ECDP分子链中含有磺酸基等亲水性基团在经过碱处理时这部分聚酯更易水解，从而可在纤维表面形成众多的微细凹槽结构，增大纤维的表面积，提高纤维的吸湿排汗效果。另外由于纤维表面凹凸不平增大入射光的散射作用，从而使得纤维光泽柔和。更接近真丝的光泽；还 可以增大纤维表面摩擦力，使之产生丝鸣效果 5。 (5)异收
9、缩纤维。主要是增加膨松性丰满感，采用不同缩率涤纶纤维组成的纱制成的织物具有蚕丝般的膨松柔软手感。有两种生产不同缩率的混合纱的方法一种是将不同缩率水平的纤维或不同聚合物制成的纤维或在不同温度下牵伸的涤纶纤维混合成平行结构的纱：另一种则是串联型纤维的混合。这类纱系是通过在纤维生产过程中对纤维不规则热定形而产生，从而使纤维呈现不规则收缩。如将这种织物在干热收缩加工后再经湿热收缩加工，则这种双收缩织物表面具有大的波纹和环圈富有蚕丝般的膨松和悬垂性 2。 (6)纱线或织物表面粗糙法 2。是使新型仿真丝绸深色化的方法，途径有：在纤维高聚物制造阶段，将惰性无机微粒 (硅胶、磷化合物的碱土金属盐 等 )分散于
10、高聚物中，之后纺丝并将此涤纶织物碱 减量利用碱对涤纶纤维与超微粒子溶解速度之 差使纤维表面形成微小的凹凸从而有利于提高 其表观染深性：以辉光放电的低温等离子体处理涤纶纤维表面，使其形成微小的凹凸。这种物理性腐蚀也叫灰化法。 和其他仿真丝技术不同，用丝素涂膜整理方法来仿真丝这个方法起步得比较晚，近些年也得到了快速的发展。 丝素共混研究最新研究动态 1 丝素 蛋白（ SF）聚乙烯醇 PVA共混膜 由于 SF是一种无毒、无害的高聚物，具有优良的成膜性能和力学性能 ,同时又具有亲水性。孙东豪选择几种不同聚合度的 PVA与 SF共混，研究了共混膜的形态结构、相容性、透气透水性和力学性能，探讨了 PVA改
11、性 SF膜用作创面膜的可行性。结果表明，由于 PVA与SF的相容性较差，导致膜的形态结构变化依赖于膜中组分的相对含量，以及共混膜的力学性能依赖于膜结构的变化，同时也使得共混膜不能满足在保持一定的抗张强度条件下，又兼有良好的柔韧性的要求。因此上述共混膜还不能直接用作创面保护膜。如果能够克服 PVA与 SF的共混相容性差的缺陷，那么性能完善后的共混膜具有潜在的应用前景。 无论是天然丝素还是再生丝素都与聚乙烯醇是不相容的，他们的共混膜都有明显的相分离现象出现。 Tanaka等观察到丝素 /PVA共混膜的微相分离区随 PVA聚合度的增加而增大。因此有关这方面的研究，还有待继续深入研究。 2 丝素 /
12、聚乙二醇共混膜 聚乙二醇（ PEG）以化学键的形式和丝素结合后所成的共混膜的亲水性比纯丝素膜的大。与纯丝素膜相比，由于共混膜的高亲水性和 PEG链在水中的高迁移率使该共混膜可以抑制成纤维细胞的粘附和生长。如将丙烯酸酯 封端的聚乙二醇在丝素水溶液中用光引发聚合，则得到的半互穿网络共混膜的拉伸强度及伸长度比纯丝素膜和单纯丝素 /PEG膜大得多，而且随PEG 的含量增加而增大，膜中丝素与 PEG间形成了氢键，使得丝素分子构象转变为 -折叠结构。该材料可用于制备如人造皮肤等生物医用材料。 3 丝素 /聚氨酯共混膜 聚氨酯是一类在生物医学材料中广泛应用的聚合物，由于其独有的微相分离结构而具有优异的物理机
13、械性能如高弹低模、耐挠曲性等，而且具有较好的血液相容性，因而被广泛应用于医用器械、人工器官、蛋白质材料的改性及蛋白质的分离与鉴定等。王晓 英等采用丝素（ SF）溶液和阴离子型水性聚氨酯（ APU）混合制成透明的薄膜，研究了不同共混比例的SF/APU, 共混膜的结构和性能。结果表明，共混膜中丝素的结晶度由于聚氨酯的加入， -结构有所提高；随着丝素含量的增加，共混膜的拉伸断裂强度和初始模量提高，拉伸断裂伸长率减小；压缩线性度随聚氨酯含量的增加而减小，共混膜的柔软性提高。因此我们可以通过控制聚氨酯的含量，来制备具有不同力学性能的共混膜，适应不同应用的需要。 4 丝素 /海藻酸钠共混膜 Liang等用
14、传统的方法制备了丝素 & 海藻酸钠共混膜，并考察了膜的诸如 断裂伸长度、断裂强度、吸水性及热稳定性等物理性质。他们认为，共混膜中的两个组分间形成了氢键，使得丝素膜的吸水性、机械性能及热稳定性由于与海藻酸钠共混而得到极大的改善。如含有50%海藻酸钠的共混膜的吸水性比纯丝素膜高 66%。而含 30%海藻酸钠的共混膜的断裂强度最大，膜的断裂伸长度与海藻酸纳的含量成正比。 5 丝素 /壳聚糖共混膜 壳聚糖是甲壳素的脱酰化产物，也是一种天然高分子，具有良好的生物相容性。当丝素与壳聚糖共混后，由共混膜的 FTIR光谱图可知，两者之间并未形成新的化学结构，其峰形的变化可能与氢键的形成有关 ，而壳聚糖和丝素处
15、于相容的共混状态。通过对壳聚糖膜、丝素膜及共混膜三种膜的 DSC图谱分析可以发现，共混膜在 68.9C 和 276C有两个吸热峰。且它们均低于丝素膜的两个吸热峰（ 71.1C和 287.2C），这不同于壳聚糖膜的吸热峰 73.5C和放热峰 293.1C，表明丝素和壳聚糖之间是相容的。共混膜的溶胀实验同样说明了壳聚糖大大改善了丝素膜的吸水性，且共混膜对水的吸附能力随膜中壳聚糖含量的增加而增强，这是出于壳聚糖中含有氨基和羟基等吸水基团，因而改善了丝素膜的吸水性能。 6 丝素 /聚丙烯酰胺（ PAAM）共混膜 聚丙烯酰胺（ PAAM）是一种水溶性的合成高分子，由于分子内含有大量的酰胺基，因而也适合于
16、丝素共混。 Freeddi G认为由于 PAAM中的酰胺基因能与丝素中的酰胺及其它侧基形成分子间氢键，当 PAAM加入到丝素中时，能扰乱丝素分子中原有的分子氢键模式，使共混膜的热稳定性及力学性能较纯丝素膜有所改善。由于 PAAM也具有良好的生物相容性，预料这种共混膜在生物医药和制药工业上有着诱人的前景。 三、课题的研究内容及拟采取的研究方法、技术路线及研究难点，预期达到的目标 研究内容 本课题拟建立一种用丝素涂膜来仿真 丝的设计理念和加工工艺路线。主要研究内容包括： （ 1）各种交联剂的化学结构。 （ 2） 讨论不同的交联剂与涤纶的交联能力。 （ 3）讨论包覆后的涤纶的物理机械性能的变化及丝素
17、膜的稳定性。 （ 4）选择合适的交联剂及涂层工艺，使得涂层率能达到 10%左右。 研究方法和技术路线 （ 1）研究方法 拟 在广泛参考国内外资料的基础上， 采用资料分析、实验研究相结合的方法，根据生产实践与市场需求建立一种 用丝素涂膜来仿真丝的 设计理念和加工工艺路线。 （ 2）技术路线 第一步，在教师指导下初步选题； 本课题选用波纹花式纱的结构设计和性能研究 ； 第二步， 通过查找相关文献和论文，并通过阅读整理相关内容 并撰写开题报告 ； 第三步， 初步确定实验所用仪器设备及试验方法，设定实验的工艺参数； 第四步， 进行试验，分析试验数据得出最佳方案； 第五步，撰写毕业论文；第六步，毕业论文
18、的修改与定稿 。 四、论文详细工作进度和安排 1. 第 3 周 开题报告完成并进行开题报告答辩工作 2. 第 411 周 毕业论文合成实验工作 3. 第 12 周 第 15 周 分析测试工作 4. 第 16 周 撰写 论文 五、主要参考文献 1 周宏湘 .涤纶仿真丝绸制造和印染 M.北京 :纺织工业出版社 ,1990.9.1-4. 2 周宏湘 .涤纶仿真丝绸发展的新趋向 J四川丝绸 ,1997,(3) 3 黄小群等 .涤纶仿丝绸连续碱减量工艺探讨 J.印染 ,1998,24(1) 4 许瑞超等 .涤纶仿真丝技术 M.中国纺织经济 5 刘超颖等 .细旦涤纶仿真丝织物的壳聚糖整理 J.印染 ,20
19、05,(4). 6 朱毅 .吸湿排汗聚酯纤维的生产技术 J.合成纤维 ,2007,(12) 7 周凤娟 ,许时婴 ,王璋 .可溶性丝素蛋白的结构研究 J.丝绸 ,2003.8:2325. 8 W.-S.Ha,S.-K.Oh,J.-H.Kim. Effect of structural changes on the surface characteristics of regeneratedJ.Transaction,1987.43(11):587-594. 9 李景奎 .蚕丝的分子结构 J.生物学通报， 1998.33(12):21. 10 杨恩宁等 .纳米 CaCO3EVA/PP共混制备多孔
20、聚丙烯纤维 J.合成纤维 ,2007.(2) 11 王坤龙 .胺解涤纶织物丝素涂膜整理交联剂的筛选 J.天津成人高等学校 联合学报 ,2004,(9) 13 E. A. Sviderskii. Use of ceramic coatings for yarn guides in equipment for processing man-made fibersJ. Khimicheskie Volokna,1989.(5):58-59. 14 Andrea glawe， Andreas giessmann. Coating technologies for functional finishing of yarns and filamentsJ.Technical Textiles,2007.2:118-119. 15 肖利军 .亚麻棉织物上浆工艺的研究 D.保存地：天津大学， 2006.
