1、毕业设计 开题报告 纺织工程 嵌段型有机硅整理织物的性能测试及分析 一、选题的背景、意义 纺织物及纺织物化学整理在环境保护、提高人类生活质量和持续发展等因素的促进下，不断取得明显的发展为了人体健康和使人类拥有清洁舒适的生活空间，除禁止使用伤害性的化学加工助剂外，一些有利于提高人类生活质量的纺织物也得到广泛研究；消费者期望得到性能不断更新、创新的纺织用品，促进了天然纤维和化学纤维纺织品印染后整理技术的发展；同时，也促进了亲水性有机硅油的发展 。 当前人类对服装穿着舒适性的要求越来越受到各方面的重视 ， 特别是化纤纺织 品的普及给人们穿着带来了不舒适的闷热感 ， 使人们对天然纤维的舒适性产生了深切
2、的怀念 。 天然纤维纺织品，如棉、毛、丝、麻等纺织品成了高档产品 。 因此，合成纤维的天然化成为时代要求 1。 人们对客观环境不但能适应，而且感到轻松愉快 。 舒适是人们对客观的综合性感觉，包括视觉、触觉、听觉、味觉等 。 因此，可以说舒适是人们的主观对客观条件某种满足 。 因此，从某种角度讲，消费者选购服装的过程就是在选择面料。随着生活水平的提高和服饰消费的理性化，人们对于服饰产品不再是简单的拥有，而是更加倾向于追求其服用性能 2。对面料的性能进行 研究，并在生产过程中进行测试，可以对织物面料的生产加以引导，使产品能适应市场，顺应消费者的需求，同时达到资源的合理化利用。 通过对纺织品性能的测
3、试和研究，可以评价织物的性能，确定其用途，并可以根据织物性能提出合理的使用要求，还可以实现旧品种的改良和新产品的研究与开发，这对满足人类需求、优化资源配置有着积极的意义。当今，人们对纺织品产品的重视程度更是越来越高，开发新型纺织纤维，研究其面料的性能是十分必要的，同时也应更加重视对各类优良纺织材料的深层次研究，重视产品的开发，追求资源的优化，最大程度地保持和赋予纺织 品优良的使用性能 3。 本课题主要通过相应的织物性能测试及分析，客观评价嵌段型有机硅整理织物的性能。 二、相关研究的最新成果及动态 2.1 有机硅在纺织品加工工艺中的附加值 目前用于纺织整理剂的有机硅约 15万吨 /年，占整个有机
4、硅行业的（按质量计算） 24%4。国内，据纺织部门有关人士保守估计，我国纺织行业有机硅织物整理剂用量 20000吨 /年，香港特别行政区需各类有机硅织物整理剂 5000吨 /年。有机硅作为纺织助剂主要用作防水整理剂、柔软整理剂、平滑整理剂、消泡剂及纱线润滑剂，也用于涂饰剂、防霉剂和超细纤维 上浆剂等。其中柔软整理剂用量最大，占整个纺织行业助剂用量的 70% 80%，是提高产品附加值、功能化不可缺少的种类。 纺织品的手感取决于各种和原料相关的因素，这些因素包括原料和纱线的类型，以及织物设计。另外，手感也可通过机械作用提高，例如金刚砂起绒工艺、轧光、转筒处理等。然而，正是化学整理中运用的各种柔软剂
5、改善了织物最终的手感。有机硅柔软剂正变得极其重要是因为它们具有优异的柔软性及比其他柔软剂更好的水洗耐久性 5。 20 世纪 50 年代初，二甲基硅油首先用作织物憎水处理剂。此后，各国对硅油用作纺织助剂进行了广泛 深入的开发研究，现已迅速扩展应用到织物柔软剂、纤维平滑剂、纺丝及仿麻整理剂、抗静电剂、亲水剂、杀菌防臭剂、涂层整理剂及深色加工剂等方面 6。其中，改性硅油已是现代纺织工业中不可缺少的配套加工助剂，并为纤维制品创造了数额巨大的附加价值，也有效推动了新品种的接踵问世 7。 改性硅油赋予了织物风格化，差别化和高附加值。在织物整理剂中独树一帜。表 1 列出各种改性硅油及其在织物整理方面的主要应
6、用 7。 表 1 改性硅油整理织物的功能 改性硅油 整理织物的功能 改性硅油 整理织物的功能 聚醚 合成纤维织物及混纺品的 亲水抗静电整理 氨烃基聚醚 下装类吸水吸汗整理 氨烃基 天然纤维及合成纤维织物以及混纺品的柔软整理 环氧烃基聚醚 服装面料吸水柔软整理 环氧烃基 白色及浅色织物的风格化整理 羧烃基聚醚 下装类吸水吸汗整理 羧烃基 仿麻，聚酯纤维的风格化整理 巯烃基 毛织品平滑及防毡毛整理 2.1.1 氨基改性硅油 以氨基改性聚硅氧烷为主体的柔软剂 (下面简称氨基改性有机硅柔软剂 )由于氨基的极性，能与纤维表面的烃基、羧基等相互作用，使硅氧烷主链定向附于纤维表面，从而减少纤维之间的摩擦系数
7、，以很小的力就能使纤维之间开始 滑动，能达到极好的柔软、平滑效果。因而，氨基改性有机硅柔软剂成为有机硅柔软剂第三代产品中的娇娇者。 用它整理的织物具有柔软、滑糯、穿着舒适的性能，但也存在一定的不足之处，如： (1)经其整理的织物呈疏水性，穿着时感觉闷热且难以洗涤； (2)整理后的浅色及白色织物在经过高温焙烘后会出现不同程度的黄变现象； (3)很多氨基改性有机硅乳液的稳定性很差，在储运和应用过程中经常出现“破乳漂油”现象，在浸轧使用过程中有粘辊现象 8。 近年来其发展方向以开发超柔软及抗黄变、高位阻 氨基硅油为主。 2.1.2 聚醚改性硅油 在聚硅氧烷主链引入聚醚，可使以疏水性著称的有机硅变成亲
8、水性的聚醚硅油。聚醚硅油同时含有亲油的硅氧烷链段和亲水的聚醚链段，这使它具有表面活性剂的性质，所以该种柔软剂能实现自乳化，避免了有机硅乳液在使用过程中出现的破乳漂油。经其整理后的织物柔软润滑，具有防玷污和抗静电的效果，在工艺上有时还可染色同浴，是纺织工业上用量较大的一类硅油 9。虽然聚醚硅油有着众多的优点，但它也存在耐久性差等缺点。近期聚醚硅油的发展方向是在其侧链中引入烷氧基、 Si-H基、环氧基、氨基等反应性基团 10,11，改进其耐久性。 经氨基 /环氧基共改性聚醚硅油整理出的织物具有极低的表面张力，与水的接触角大于150，表现出优越的手感，既有很好的柔软性、蓬松性、滑爽性，又可以回修、不
9、返黄 12。含酯基的羧基改性聚醚硅油对分散蓝染料有良好的分散作用，在高温染色时能防止染料再聚集 13；而磷酸酯盐改性聚醚硅油对纤维有很好的润滑性和抗静电性 14。 2.1.3 季铵化硅烷 季铵化有机硅烷具有抗菌作用，能与织物通过化学键结合，抗菌效果持久，又不会产生耐药性，而且对人体和环境的安 全性高，被认为是高效、广谱、非药物性抗菌剂产品之一。目前，季铵化有机硅烷在内衣、床上用品的功能化整理方面已获得一定应用。近年来，随着各种传染性病菌的流行，季铵化硅烷及其整理的抗菌织物可望为人们的身心健康提供有效屏障。 2.1.4 其他类型 其它类型的改性方法还有醇改性、羧基改性、酯基改性等。这几类改性硅油
10、的结构和性能特点 15,16对比见表 2。 表 2 醇改性、羧基改性、酯基改性硅油结构和性能特点 改性硅油 代表结构 主要特点 羧基改性硅油 -(CH2)，COOH 反应性、润滑性，但使表面张力增加 醇改性硅油 R-OH 可改善织物的染色性、耐热性和耐水性 酯基改性硅油 RCOOR1 使织物柔软滑爽、弹性好，适用于化纤及棉涤混纺织 物的柔软整理 2.1.5 改性硅油发展近况 近几年，国内外生产氨基聚硅氧烷的公司致力于将氨基和聚醚连接到聚硅氧烷的主链上。 GE 东芝公司的 Magnasoft JSS 是一种烃基二氨基甲酸酯、聚醚、聚硅氧烷的嵌段共聚物，其分子结构如下： 聚硅氧烷主链上的氨基能使嵌
11、段共聚物更均匀地铺展于织物表面；而嵌段的聚醚也能更好地与织物亲和，赋予织物亲水性，并具有自乳化能力。与传统的氨基聚硅氧烷相比，经Magnasoft JSS 整理的织物，亲水性大大提高， 抗黄变性好，而手感差不多 17。一般来说，氨基聚硅氧烷的氨值越高，被整理织物的柔软性越好，但黄变也越严重；而对于 Magnasoft JSS 来讲，氨基的多少并不影响其黄变性，因为都不是伯氨基。 这一类亲水性氨基聚硅氧烷的应用性能居所有氨基聚硅氧烷之冠，而且用量少。尽管目前价格为传统氨基聚硅氧烷的数倍；但从性能、用量上综合考虑，很有发展前途。 2.2 织物性能测试及分析的目的和意义 通常，织物性能的好坏具有相对
12、性，仅用好或 差的概念来评价织物的性能是不够的，而织物性能测试可为描述和评价织物提供客观、科学、具有可比性的基础资料 。 因为织物的风格特征值与产品质量可通过测试有明确的量化指标，所以织物性能测试研究为描述和评价织物性能提供了客观标准，为科学地评价织物、确定其用途、找出其薄弱环节指明了方向。 织物经过有机硅助剂处理后，其服用性能有很大的变化，需对整理前后的织物进行规格参数和主要服用性能指标的测试，通过比较，才能客观的测定、评价、判断有机硅助剂对织物各项指标的影响，根据织物性能提出的使用要求，可以实现有机硅油品种的改良和新产品的研究和开发。 2.3 织物性能测试及分析的发展现状 织物性能、风格是
13、织物本身所固有的性状作用于人的感官所产生的综合效应。表达和评价织物性能、风格的主要感觉系统为触觉和视觉，偶尔兼顾听觉 。 织物性格、风格是客观实体与主观意识交互作用的产物，是一种复杂的物理、生理、心理以及社会因素的综合反映，但性能、风格的主要特征是材料本身的物理特性。 2.3.1 织物性能、风格的评价方式 织物性能、风格的评价方式有感官（主观）评定法和仪器（客观）评定法 18。 （ 1） 感官（主观）评定法 感官（主观）评定法是通过人手触摸织物 所引起的感觉，并结合对织物的外观视觉印象来作出评价，通常又称为主观评定法 。 这一方法广泛应用于精纺呢绒的检验，具体可归纳为“一捏、二摸、三抓、四看
14、”19。感官评价是很重要的，但感观评定方法仍存在许多问题首先，感官评定的主要用语存在着一定的交叉，取决于检验者的经历、经验、偏好、情绪、地域、民族等心理、生理、社会等因素，因此感官评定的判断结果将因人、因时而异，局限性大，使得织物本身同有的性能与评价结果之间并不严格存在对应的单值关系；再者，随着织物后整理技术的迅速发展。感观评定面临的困难也越来越大。 （ 2） 仪 器（客观）测定法 仪器（客观）测定法是通过各种测试仪器对织物物理机械性能进行一系列必要而充分的测试，实现织物质量、可缝性以及服装面料最终服用性能控制的有关技术条件拟定的方法，通常又称为客观评定法 。 织物客观评定是定量鉴别和评价织物
15、的性能 ， 具有如下特点和优势： 能预测和控制面料的可缝性及服装在使用期间的服用性能； 使服装厂在面料选择和加工工艺的确定上有客观标准可依； 优化组合各种天然纤维和化学纤维，以便采用更合理的混纺比来发挥纤维的综合性能； 有利于织物后整理工艺的最佳化，降低生产成本、提高经济效益； 保持和提高一切现有纺织品的质量； 有利于拟定新的技术标准，使研究者、生产者和贸易者之间建立一个客观的共同基准； 能客观再现面料物理机械性能、表面性能及其他可测物理量，以便对其进行优化设计，利于产品开发 。 2.3.2 织物基本规格的测试 （ 1） 面料编制结构测试 （ 2） 面料组织结构测试 同种组织的织物还会因为纱线
16、捻度和捻向、织物密度等不同 ， 而呈现出不同的特点。纱线捻度越大 ， 织物表面越光洁 ， 手感越滑爽 ； 平纹织物经纬纱采用相同捻向时 ， 织物结构稳定 ， 手感坚实 ， 采用不同捻向时 ， 织物松厚柔软 ； 平纹组织经纬密度大 则厚实挺括 ， 密度小则轻薄松软。 （ 3） 面料平方米克重测试 （ 4） 面料厚度测试 采用 FAST1压缩仪 ， 通过在织物表面施加 2cN/cm2及 l00cN/cm2两种载荷 ， 精确测量织物厚度 ， 并计算织物表层厚度。根据织物表层厚度可预测织物外观和手感。显而易见 ， 织物厚度和表层厚度较大 ， 则手感呈现柔软和丰满的感觉 ， 反之则趋向滑爽和单薄的感觉。
17、 采用常规的 YG141型织物厚度仪测试方法来测试针织物厚度。 （ 5） 面料成分比例测试 （ 6） 面料的用纱线密度测试 2.3.3 服用性能测试 （ 1） 面料通透性能测试 面料的通透性是直 接影响舒适性能的指标，主要指热、湿、空气等通过材料的性能，它包括材料的吸湿、放湿、透视性能等。不同的服装对通透性的要求不同，有的要求保暖性好，有的要求具有防雨性能，有的则需要很好的防风性能。 回潮率 纤维材料中的水分含量，即吸附水的含量，通常用回潮率表达。是指纤维所含水分质量与干燥纤维质量的百分比。 透气性 透气性与透湿性和隔热性都有一定的关系。一般透气性好的织物透湿性也较好。透气性本身与织物的厚度、
18、织物的紧密程度、纱线的线密度和捻度、纤维的形态等都有一定的关系。另外，织物的隔热性能主要取决于织物内所包 含的静止空气，所以透气性好的织物，隔热性就差。服装的种类不同，对透气性的要求也不尽相同。春夏季服装及内衣的面料对透气性的要求比较高，秋冬季服装及风衣的面料对透气性的要求不高。 透湿性 织物的透湿性也与织物结构、厚度、所用的材料有关，且与织物的透气性密切相关。 织物毛细效应 一般来说，亲水性吸湿性很好，毛细效应也明显。对于合成纤维来说，本身不具有亲水基团，因此其吸湿较差。 （ 2） 影响织物外观性的指标测定 我们测试影响织物外观性方面的常规指标，包括 :悬垂性、硬挺度、钩丝和抗起毛起球性能、
19、织物折痕恢复性。另外 ，还有专门测试了织物的抗静电效果。 悬垂性和硬挺度 悬垂性一般与纤维的种类，纱线的捻度，织物的密度、硬挺度和重量有关。 钩丝和抗起毛起球性能 通过对样品的测试，钩丝和抗起毛起球性能都比较好，最差的是 3 级，一般在 45 级。 织物折痕恢复性能 针织面料由于其线圈结构，本身抗褶皱能力就比织物强，加之涤纶纤维本身的弹性回复性好，且纱线之间的摩擦力小，所以折痕复率较高。 织物抗经典性能 通常织物在受摩擦的时候产生经典，造成服装吸附灰尘、对人体产生缠附现象，既影响服装穿着的外观效果，又妨碍人体活动和影响着装的舒 适性。织物产生静电主要与纤维本身性能有关，也与温度湿度条件有关。温
20、度低、湿度大，产生静电现象小；反之，则静电现象大。吸湿性好的纤维、改性纤维、导电纤维等有很好的抗静电性。 2.4 应用前景 织物性能及其测试的研究是随社会的发展和科学技术的进步逐步发展起来的一方面，科技人员根据社会和人类的需求，借助新的技术手段，不断研究各领域对材料性能的要求以及赋予织物所需性能的方法，推出新的织物，使之能适应服用、装饰、工业等各领域的不同需求，从而为织物的应用开辟了广阔的前景；另一方面，生产者为了发展生产、降低消耗，在竞争 中求得生存，也不断地进行织物性能的研究，根据消费者的生活水平、文化素质和对织物优良质地以及其他领域对材料的要求，寻找以最小代价换取最佳性能的方法所有这些都
21、促进了织物性能及其测试的研究，而且这方面的理论和实践还将进一步深化和发展。 三、总结 有机硅助剂因可赋予纺织品具有独特的性质，如：迷人的手感可改善其服用及保养性能等，使其在现代纺织工业中享有一定的声誉。在纺织品整理中有机硅化学品赋予织物高附加值毫无疑问将是极其重要的。 通过对纺织品服用性能的测试和研究，可以评价织物的性能，确定其用途，并可以根据织物性能提 出合理的使用要求，还可以实现旧品种的改良和新产品的研究与开发 ， 这对满足人类需求、优化资源配置有着积极的意义 。 当今，人们对服饰产品的重视程度更是越来越高，开发新型纺织纤维，研究其面料的服用性能是十分必要的，同时也应更加重视对各类优良纺织
22、材料的深层次研究，重视产品的开发，追求资源的优化，最大程度地保持和赋予纺织品优良的服用性能 。 四、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、难点及预期达到的目标 4.1 研究内容 分别将 100%全棉、弹性涤纶、桃皮绒 3 种织物用已合成的嵌段聚醚 /氨基硅油、复配硅油进行整理。 采用客观评价法对整理前、后的织物进行柔软、拉伸、剪切性能、悬垂性、透气性、透湿性等风格进行测试和分析，并加以对比，研究 BPEAS 的应用性能。 熟练掌握测试所用仪器设备。 4.2 设计思路、方法 4.2.1 浸轧工艺及处方初定 布样 ： 100的斜纹厚棉布：纱线线密度 21.6tex，织物密度为 474235
23、（根 /10cm) 桃皮绒 ： 织物密度为 356180（根 /10cm) 配方： BPEAS乳液 (20%固含量 )，按乳液与水的质量比 2.5:100(即 25g/L)稀释配成整理用工作浴液。 工艺流程 ： 浸轧 (一浸一轧， 压辊压力 0.3MPa)、烘干 (100 90s)一焙烘 (160 30s) 整理 后 将 布样置于干燥器中预湿平衡 24h。 4.2.2 BPEAS 与不同氨值的氨基硅油复配的工艺及处方 浴液的制备工艺：在烧杯中加入定量的 BPEAS 与氨基硅油，加入氨基硅油质量 40%的乳化剂 (AEO-9:XL40=4:6)，充分搅拌均匀后，缓慢滴加醋酸，调节 PH 至 5.
24、5-6，搅拌混合均匀，然后边搅拌边滴加水至固体质量分数为 20%，得透明状微乳液，即复配所得的浴液。 （ 1） BPEAS 与 0.2N 的氨基硅油复配处方 表 1 BPEAS 与 0.2N 的氨基硅油复配的浴液配方（ g/l） 1# 2# 3# 空白 BPEAS 45 40 35 - 0.2N 氨基硅油 5 10 15 - （ 2） BPEAS 与 0.6N 的氨基硅油复配处方 表 2 BPEAS 与 0.6N 的氨基硅油复配的浴液配方（ g/l） 4# 5# 6# BPEAS 45 40 35 0.6N 氨基硅油 5 10 15 （ 3） BPEAS 与 0.9N 的氨基硅油复配处方 表
25、3 BPEAS 与 0.9N 的氨基硅油复配的浴液配方（ g/l） 7# 8# 9# BPEAS 45 40 35 0.9N 氨基硅油 5 10 15 整理后样品分别记为 全棉织物 1#-9#、桃皮绒织物 1#-9#。 4.2.3 整理织物性能测试 整理后布样置于干燥器中预湿平衡 24h。 （ 1） 面料通透性能测试 透气性 透气用 GB5453-1997 透湿性 透湿用 LCK-131 织物透湿测试仪 GB/T 12704-91 毛细效应 参照 FZ/01071-1999 标准，用 YG871 型毛细管效应测定仪测定。 （ 2） 影响织物外观性的指标测定 悬垂性 用 YG(L) 811-DN
26、 织物动态悬垂风格仪测定，用悬垂系数表示。 柔软性 柔软 性以弯曲刚性和弯曲滞后矩表示，参照 ASTM- D1388-07 标准用 KES 风格仪测定 拉伸性 参照 ASTM- D1388-07 标准用 KES 风格仪测定 剪切性 参照 ASTM- D1388-07 标准用 KES 风格仪测定 折皱弹性 折皱回复角按 GB/T3819-1997 标准，用 YG541B 型织物折皱弹性仪测定。 4.3 预期达到目标 1.通过撰写毕业论文，进一步巩固所学知识，运用正确的科研方法，收集相关资料，进行调查研究，提高写作能力。 2.进一步加深对基础理论的理解，扩大专业知识面，完成教学计划规定的基本理 论
27、、基本方法和基本技能的综合训练，力求在收集资料、查阅文献、调查研究、方案制定、计算机处理、撰文论证口述表达等方面加强训练，实现所学知识向能力转化。 3.熟练掌握测试中所用到的仪器设备 五、论文详细工作进度和安排 2010 年 10 月 18 日 2010 年 10 月 30 日：教师确定毕业论文题目，学生完成选题； 2010 年 10 月 30 日 2010 年 12 月 30 日：学生完成论文参考文献的查阅、外文翻译、文献综述、开题报告； 2011 年 01 月 04 日 2011 年 03 月 28 日：完成论文的准备、初稿撰写； 2011 年 03 月 31 日 2011 年 05 月
28、14 日：毕业论文修改和定稿上交； 2011 年 05 月 15 日 2011 年 05 月 25 日：毕业论文评阅； 2011 年 05 月 26 日 2011 年 05 月 30 日：毕业答辩及成绩评定。 六、主要参考文献 1 王绪荣 ， 王晓红 纺织物舒适整理工艺及助剂和亲水性有机硅油发展趋势 J 全国印染助剂行业研讨会暨江苏省印染助剂情报站第 24届年会 ， 2005， 31（ 5）： 174-178 2 屈一斌从服装的服用性能看我国纺织面料开发 J 毛纺科技 ， 2006， 12（ 6）： 56-57 3 王雪梅 ， 李进进 浅谈织物服用性能测试和研究 J 印染助剂， 2008， 27（ 5）： 39-46 4 黄世强 ， 孙争光 新型有机硅高分子材料 M 北京：化学工业出版社， 2004， 37（ 7）：21-32 5 Ural G. 有机硅化学品在纺织品加工工艺中的附加值 J国际纺织导报， 2004， 28（ 2）：60-64 6 董永春 有机硅材料及应用 J 1990， 22（ 1） ： 6-7
