1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 调温型锦纶面料的舒适性研究 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 、 I 摘要 ： 以细特高密的锦纶面料为基布，采用聚乙二醇 /聚氨酯为涂层材料，制成了具有调温功能的涂层面料，并对面料的拉伸性能、平方 米重量、悬垂性、 拒 水性、水滴接触角、透气性及透湿性等进行了对比分析，结果表明经涂层整理后，面料的经向拉伸强度、 拒 水性、水滴接触角都有所提高，但是纬向拉伸强度、悬垂性、透气、透湿性下降。最后，采用自制的实验装置对面料的调温功能进行了测试分析，结果表明，面料具有良好的调温功能。在升温过程中，当面料表面温度
2、达到 34.2 时，比一般面料约低 3.3 ；在降温过程中，当面料表面温度达到 35 时，比一般面料约高 3.5 。 关键词： 锦纶面料；聚乙二醇；聚氨酯；调温 II Research on Comfortabilities of Nylon Fabric with Temperature Conditioning Function Abstract： Nylon fabrics with fine fiber and high density were used as based materials to prepare fabrics with temperature conditioni
3、ng function using polyethylene glycol/polyurethane as coating materials. The tensile property, weight per square meter, drape factor, water repellent property, water contact angle, permeability and water vapor permeability of resulted fabrics were investigated. The results showed that the tensile pr
4、operties of warp, water repellent property and water contact angle were increased, but the tensile properties of weft, drape factor, permeability and water vapor permeability were decreased. At last, the temperature conditioning function of fabrics were investigated. The results showed that the resu
5、lted fabrics present the excellent temperature conditioning function. When the temperature of resulted fabric surface reached at 34.20C on heating, the temperature of resulted fabric is lower at about 3.30C than the temperature of common fabric. When the temperature of resulted fabric surface reache
6、d at 350C on cooling, the temperature of resulted fabric is higher at about 3.50C than the temperature of common fabric. Keywords: Nylon fabric; Polyethylene glycol; Polyurethane; Temperature Conditioning 、 III 目 录 1 绪 论 . 1 1.1概述 . 1 1.2本课题的主要工作及意义 . 1 2 实验部分 . 3 2.1实验材料 . 3 2.2制备工艺 . 3 2.3分析测试、样品表
7、征 . 4 2.3.1织物拉伸性能测试 . 4 2.3.2织物克重量，组织结构，经纬密，经纬纱线密度，涂层增重率（上胶量） . 4 2.3.3织物悬垂性 . 5 2.3.4 织物拒水性 . 5 2.3.5水滴接触角测试 . 5 2.3.6织物透气性 . 6 2.3.7织物透湿性 . 6 2.3.8调温性测试 . 6 3 结果分析 . 8 3.1织物拉伸性能分析 . 8 3.1.1测试结果 . 8 3.1.2结果分析 . 9 3.2织物规格测试分析 . 9 3.3织物悬垂性分析 . 9 3.3.1测试结果 . 10 3.3.2结果分析 . 11 3.4织物据水性分析 . 11 3.4.1测试结果
8、 . 11 3.4.2结果分析 . 11 3.5水滴接触角分析 . 11 3.5.1测试结果 . 11 3.5.2结果分析 . 12 3.6织物透气性分析 . 12 3.6.1测试结果 . 12 3.6.2结果分析 . 12 3.7织物透湿性分析 . 12 3.7.1测试结果 . 12 3.7.2结果分析 . 13 3.8织物调温性分析 . 13 3.8.1测试结果 . 13 3.8.2结果分析 . 15 IV 4 总结与展望 . 16 参考文献 . 17 致 谢 . 错误 !未定义书签。 1 1 绪 论 1.1 概述 在能源日益紧张的今天，通过利用微观结构的变化 已经 开发出了可以调控相转变
9、温度以及贮存热量的材料，这类材料可以从一定程度上缓解能源紧张的难题 1。虽然目前已研制出了多种相变材料，但是大多存在热稳定性差，使用寿命短，相变焓小等缺点，并不能大批量生产来满足使用需求。 自 80 年代中期，就开始了将中空纤维浸渍在聚乙二醇的溶液或熔体中，使聚乙二醇进入纤维内部的研究 ， 其中 Bruno等人进行了首次研究，填充后纤维的发热量比未处理纤维的发热量多了 2倍 2-3。虽然 渗入了聚乙二醇的纤维 具有了较为明显的调温效果，但是对于聚乙二醇的灌注及中空纤维的端封方面还存在着很大难度和缺陷， 做为服用纤维使用还有很大的局限性，难以用于实际生产 。 通过 DSC、 SEM对 纤维素 和
10、 聚 乙 二醇共 混 物的热 行 为及两组分在 共 混物中的分布形态进行了研究 ，发现 聚 乙 二醇 和 纤 维 素 共混后 ， 结晶度 、 相变熵 、 相变温度都有所降低 ， 且随着 共 混物中纤维 素 含量的增大，降 低 程度也增大 ， 共混物中纤维素 和 聚 乙 二 醇具 有 很 好的相 容 性；纤 维素 和聚 乙 二醇在共混物中表现出均一 、 连续的相结构形态 , 没有出现相分离 4。 近几年，各种技术已经被开发出来，应用于调温型纺织品和智能服装产品。在这些应用中，为了确保在制造过程中结构的完整， 微胶囊相变材料需要有良好的热稳定性和强度。但是，目前这些微胶囊相变材料的热稳定性和物理承
11、受力并不能够制造高质量的调温型纺织品，解决这些问题还需要做很多研究 5。 基于微胶囊相变材料的发展，表明了它可以应用于纤维纺丝液的制造，泡沫结构和智能纺织品织物的涂层应用。作为一种智能服装，相变材料服饰的热性能是活跃的，并且有积极 的反应 6。在所需温度需要持续一段时间这种特殊环境条件下，相变材料服饰便被设计使用。 因此，我们主要关注在相变过程中的热性能 ，因为一旦 相变材料的 面料温度超出了相变范围， 相变材料 的服装就不再有一个积极有效的热效应。 为了评估 相变材料 服装和 相变材料 面料的热性能，有些研究工作已经在进行。 随着生活质量的提高，人们对服装面料的舒适性、健康性、安全性和环保性
12、等要求也越来越高，随着人们在户外活动时间的增加，休闲服与运动服相互渗透和融为一体的趋势日益受到广大消费者的青睐，这类服装的面料，不但要求有良好的舒适性，而且要求在 尽情活动时，一旦出现汗流浃背情况，服装不会出现粘贴皮肤而产生冷湿感的情况。因此为了能够满足人们衣着舒适、健康的发展方向，吸湿快干和抗菌复合功能整理剂及其功能织物的开发，迫在眉睫，因此， 中国纺织科学研究院采用特殊的成孔剂以及相应的分散、聚合技术，推出了 “CTATEX”微孔排汗聚酯纤维 7-9。 2 而 聚氨酯由于其优异的耐磨性、柔韧性、黏附性及其性能上的可调节性使其在纺织品涂层整理领域得到了广泛重视 。聚氨酯的微结构主要取决于组成
13、其软、硬链段单体的化学结构、组成及相对含量、链段的长度及其分布和交联程度等 10。 当聚氨酯材料微的相分离程度不同时，即便它们的化学结构相同，性能也往往不一样。通过对聚氨酯涂层材料的相转变温度和微相分离结构的控制以及材料在该温度上下的透湿性能的突变，开发了智能型防水透湿纺织品。 智能调温纺织品是指对温度或温度变化有响应的智能纺织品，它和传统纺织品的单一保温功能不一样， 是 具有双向温度调节作用的。 其调温原理是利用含有的相变物质随外界环境温度的变化发生液 固可逆变化，即环境温度升高时，吸收储存热量，相变物质由固态变为液态；当环境温度降低时，放出储存的热量，相变物质由液态变为固态，从而实现纺织品
14、 的温度自调节，创造舒适的温度环境 11-12。自 20世纪 80年代中期开始，各国研究人员先后采用多种工艺路线来研制开发智能调温纺织品，我国也从 20世纪 90年代初开始研究这方面的工作，现今已取得了很大成绩。 1.2 本课题的主要工作及意义 锦纶是世界上最早的合成纤维品种，由于性能优良，原料资源丰富，一直被广泛使用。它的 强度高，耐磨性和回弹性较好，且 吸湿性和染色性也都不错， 可以纯纺和混纺作各种衣料及针织品，把相变材料应用到锦纶面料中， 根据人体表面舒适温度以及锦纶织物的表面性能，选择具有合适相变温度的聚乙二醇 /聚 氨酯复合材料，使之适合于锦纶面料的涂层加工。通过对所制备面料的防水透
15、湿、蓄热调温功能以及力学性能的测试，系统研究聚乙二醇材料对聚氨酯基涂层面料加工及其最终产品的性能影响，最终开发智能调温型涂层面料，这 对于市场和消费者等来说，都将是极其重要的。 3 2 实验部分 2.1 实验材料 锦纶染色布，底胶（ 单组分 PU），架桥剂（ 1880SC），促进剂（ C-107），耐黄变促进剂（ X-10），丁酮， 面胶（ 单组分 PU）， NDN-5Z 含氟碳化物拒水拒油整理剂，渗透剂，柠檬酸，由台华特种纺织（嘉兴）有限公司提供； PEG1000、 2000，由国药集团化学试剂有限公司提供等。 2.2 制备工艺 开幅定型 防水定型 轧光 底涂 面涂 成品检验。各工序具体工艺
16、参数如下。 开幅定型：按坯布门幅，温度 160 180 ，速度 20-25m/min。 防水定型： 整理液配方： NDN-5Z 含氟碳化物拒水拒油整理剂 30g/L；渗透剂 1g/L；柠檬酸 1g/L。要求防水定型后织物表面拒水性 4 级、拒油性 5 级以上。 工艺：常温浸轧拒水拒油整理液，带液率 50 60%， 140 160 烘燥及定型。 轧光； 二次轧光， 温度 1603 ，速度 201 m/min，压力 70kg/cm（线压力）。 底涂：刮刀涂胶后烘焙；上胶量 182g/m2 (基布干增重 )，速度 251 m/min，烘焙温度 90140 。 底层胶配方（按重量计）： 单组份 PU（
17、 MPU-8000B，含固量 35%)， 100 份； 架桥剂（ 1880SC）， 2 份； 促进剂（ C-107）， 3 份； 耐黄变促进剂（ X-10）， 1 份； PEG1000， 2 份； PEG2000， 2 份。 另加适量丁酮，按配比加热搅拌混合均匀，调整胶料粘度在 250002000 mPas 之间 ，复合胶料建议在 24h 内使用。 面涂：涂胶后烘焙，上胶量 6 10 g/m2（基布干增重），上胶速度 201m/min，烘干及烘焙温度 90 140 。 面胶配方（按重量计）： 单组分 PU（ NC-5169，含固量 20%) ， 50 份； PEG1000， 20 份； PEG
18、2000， 20 份。 另加丁酮适量，调整胶料粘度在 8000 10000 mPas 之间。 4 2.3 分析测试、样品表征 2.3.1 织物拉伸性能测试 仪器： YG(B)026H-250 型电子织物强力机； 测试方法： 1.试样准备：在锦纶面料上剪取长 30cm，宽 6cm 的布样，必须一次剪下，立即进行实验，表面不能有疵点。将剪取的布样拉去边纱，使得工作尺寸为长 20cm，宽 5cm。 2.夹持距离：确定与调整对断裂伸长率小于 75%的织物，隔距长度为 200mm，对断裂伸长率大于 75%的织物，隔距长度为 100mm。 3.预加张力夹选用：采用预张力夹持，根据试样的单位面积质量采用表2
19、-1 的预张力， 4.试验参数设定：见表 2-2，设定拉伸速度根据织物的断裂伸长或伸长率。 5.装夹试样：旋动夹钳手柄使波纹夹板松开；将试验条样的一端由上夹钳下方插入已开启的上夹钳夹持口内，并保持试样与钳 口平直；旋动手柄将其夹紧；将下夹钳手柄松开，使下夹钳口开启；将上端已夹持在上夹钳的试验条样的另一端穿过下夹钳钳口，并用择定好的预张力夹夹住穿过钳口的条样使试样在预张力夹的作用下拉直；旋动下夹钳手柄，夹紧试样的下端，然后取下预张力夹，即告该试样装夹完毕。 6.拉伸测试：按底座上的启动键，行车上升，并对夹持于上、下夹持器间的试样进行拉伸，断裂后行车自动返回原位，仪器自动记录并显示该次断裂时的最大
20、强力值、拉伸长度、伸长率、及断裂时间和试验次数。 表 2-1 织物预加张力的设定 面料平方米重量 预加张力 75 100 2.3.2 织物克重量，组织结构，经纬密，经纬纱线密度，涂层增重率（上胶量） （ 1）克重量： 仪器： 2B01B 圆盘取样器，奥克斯 AR3B0 电子称； 测试方法：用圆盘取样器在离布边 10cm 处各取 5 块试样，保持试样平服无折痕。然后用电子秤测其重量，计算出 g/m2。 （ 2） 组织结构： 仪器： 照布镜； 测试方法： 对织物进行直接的观察，将观察的经纬纱交织规律，逐次填入意匠纸的方格中。分析时，为了正确地找出织物的完全组织，可以多填写几根经纬纱的交织状况。 5
21、 （ 3） 经纬密： 仪器：织物密度镜； 试样选取：将检测的试样在标准大气下调湿 24 小时后，在离布边 3cm 处开始测定，测定距离为 5cm； 测试方法：当织物密度沿经向或纬向测定时，刻度线与刻度尺的零点对其，转动螺杆，计数5cm 内刻度线所通过的纱线根数。 （ 4） 经纬纱线密度： 设备仪器：奥克斯 AR3B0 电子称 ； 测试方法：分别取 10 根 10cm 长 的经纬纱线，在电子秤上测得质量，算出纱支密度。 （ 5） 涂层增重率（上胶量）：涂层面料克重减去未涂层面料克重除以未涂层面料克重。 2.3.3 织物悬垂性 仪器： YG811 型织物悬垂性测定仪； 测试方法： 将圆形试样放置于
22、圆形 支持 盘间，由测试主机中的数码相机来采集被测试样的静态和动态悬垂图，然后直接输入到计算机内，当计算机对采集到的图像信息的数据处理结束后，试样的动、静态悬垂投影图像、波纹坐标曲线的数据报表将会显示在 CRT 上。 2.3.4 织物 拒 水性 仪器： LLY-13 型织物表面沾水性测试器 ； 测试方法： GB/T 4745-1997 与 ISO、 AATCC 测试方法相同，同为 5 个级别： GB/T 4745-1997 沾水等级为： 1 级 受淋表面全部润湿。 2 级 受淋表面有一半润湿，这通常是指小块不连接的润湿面积的总和。 3 级 受淋表面仅有不连接的小面积润湿。 4 级 受淋表面没有润湿，但在表面沾有小水珠。 5 级 受淋表面没有润湿，在表面也未沾有 小水珠。 GB 与 ISO、 AATCC 等级对照： GB 5 =ISO 5 =AATCC 100 GB 4 =ISO 4 =AATCC 90 GB 3 =ISO 3 =AATCC 80 GB 2 =ISO 2 =AATCC 70 GB 1 =ISO 1 =AATCC 50 2.3.5 水滴接触角测试 仪器： JC2000C1 型界面张力 /接触角测试仪； 测试方法： 将织物试样放在 测试仪 平台上，调节微量注射器在样品上滴 5l 蒸馏水，测量其
