（纺织化学与染整工程专业论文）拒污整理对纺织面料性能影响的研究[纺织化学与染整工程专业优秀论文].pdf

浙江理工大学硕士学位论文 拒污整理对纺织面料性能影响的研究 摘要 功能整理赋予了纺织品某些特殊性能，但同时也对其原有性能造成了许多负面 影响，导致功能性织物性能的顾此失彼。本文在研究三种家用非氟类拒污整理剂( 含 锆盐的石蜡乳液r e p e l l a n t z n 、聚硅氧烷乳液h c3 0 4 v p 、聚酯改性二甲基硅氧烷接 枝共聚物g r a f t e dp o l y a c r y l a t e ) 整理工艺的基础上，着重研究家用拒污整理对纺织品 各项性能的影响规律，寻求织物拒污性与服用性之间的平衡，并采用灰色聚类分析 法对织物的舒适性进行综合评价及比较。 综合各项整理工艺参数对拒水效果的影响研究，发现对于三种非氟类拒污整理 剂( r e p e l l a n t z n 、h c3 0 4 v p 、g r a f t e dp o l y a c r y l a t e ) ，对于r e p e l l e n tz n 、h c 3 0 5 v p 和g r a f t e dp o l y a c r y l a t e ，实际家用拒污处理中可采用如下工艺：在洗衣机中洗净织物 一1 0 1 5 9 l 整理液中浸渍1 5 m i n 一洗衣机脱水甩干( 带液率8 0 左右) - - 8 0 烘 3 0 6 0 m i n 。织物将获得较好的拒水性污垢的性能。 其次，系统地测试并探讨了不同浓度的非氟类拒污整理剂对织物吸湿性、透湿 性、透气性、热传递性、柔软性、抗静电性以及白度等与服用舒适性相关的各方面 性能的影响，并总结了三种非氟类拒污整理剂随浓度变化对各项性能的影响规律， 分析了其内在原因。 在对热传递性、透湿性以及透气性等性能进行综合分析的基础上，采用灰色聚 类分析评价系统对织物的热湿舒适性进行了综合评价比较，从而获得各种不同浓度 的拒污整理剂对织物舒适性影响的综合认识：经各档浓度的h c 3 0 5 v p 处理的织物， 在热湿舒适性方面有较好的表现；而对于r e p e l l e n tz n 和g r a f t e dp o l y a c r y l a t e ，要保 证拒污效果的同时兼顾服用舒适性，应当选择约2 9 l 5 9 l 的中档浓度对织物进行处 理。 为了全面掌握拒污整理对纺织品综合性能的影响，在系统研究其对纺织品服用 舒适性影响的同时，又针对各种染色织物在拒污整理后的颜色变化和褪色情况( 即 色光及色牢度变化) 以及拒污整理对其它功能性整理效果的影响两方面做了进一步 的研究。结果表明：三种非氟类拒污整理剂拒污整理不会影响染色织物的色光，而 浙江理工人学硕士学位论文 且普遍有增深增艳的作用；对于染色织物的耐摩擦色牢度有一定程度的改善，对耐 日晒和耐水洗沾色牢度影响不明显；与抗紫外整理及柔软整理等其他功能整理有较 好的兼容性。 本文通过大量的实验，取得了系统的实验数据，在拒污整理对织物各项性能的 影响尤其是对热湿舒适性的影响研究方面进行了一些有益的探索，提供了一种新的 研究方法，为今后进一步开展此类研究奠定了基础。本论文的研究不仅有利于完善 纺织品拒污整理的理论体系，也将为日后开发更合理更先进的拒污整理工艺和技术 奠定理论基础。 关键词：非氟类拒污整理；服用舒适性；灰色聚类分析；色光；色牢度 浙江理工大学硕士学位论文 i n f l u e n c eo fs t a i nr e p e l l e n tf i n i s h i n gt ot h ep e r f o r m a n c eo ff a b r i c s a b s t r a c t f u n c t i o n a lf i n i s h i n gh a sg i v e nt e x t i l es o m es p e c i a lp e r f o r m a n c e ，b u ta tt h es a m e t i m e ，i th a sr e s u l t e di nm a n yn e g a t i v ee f f e c t st o i t so r i g i n a lp e r f o r m a n c e ，s ot h a t f u n c t i o n a lf a b r i c sc a nn o tr e a c ht h ep e r f e c tb a l a n c eb e t w e e np e r f o r m a n c ea n df i n i s h e s i n t h i sp a p e r ，w et o o k3t y p e so fh o u s e h o l dn o n f l u o r i ns t a i nr e p e l l e n ta g e n t s ( r e p e l l a n t z n 、 h c3 0 4 v p 、g r a f t e dp o l y a c r y l a t e ) a st h eo b j e c t ，d e v e l o p e dt h e i rh o u s e h o l df i n i s h i n g p r o c e s s ，a n dt h e ni n v e s t i g a t e dt h ei m p a c to fh o u s e h o l ds t a i nr e p e l l e n tf i n i s h i n gt ot h e p e r f o r m a n c eo ff a b r i c s ，s e e k e dt h eb a l a n c eb e t w e e nt h ee f f e c t so fs t a i nr e p e l l e n ta n d w e a r i n gc h a r a c t e r i s t i c s t h e nt h et h e s i sm a d eac o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o no ff a b r i c s c o m f o r ta d a p t i n gt h eg r a yc l u s t e ra n a l y s i s ， f i r s to fa l l ，t h et h e s i sc o l l i g a t e dt h ev a r i o u si n f l u e n c ef a c t o r so ff i n i s h i n gp r o c e s st o t h ew a t e rr e p e l l e n c y , f o u n dt h et e c h n i c so fh o u s e h o l ds t a i nr e p e l l e n t f i n i s h i n gf o r r e p e l l e n tz n 、h c 3 0 5 v p a n dg r a f t e dp o l y a c r y l a t e ：h o m el a u n d e r i n g - - d i p p i n gt h ef a b r i c i nt h es t a i nr e p e l l e n tf i n i s h e so f10 15 9 lf o r15m i n u t e sa f t e rw a s h i n g - * d e h y d r a t i o n ( 、v i mp i c ku po f8 0 ) - - * b a k i n ga t8 0 f o r3 0 - 6 0 m i n u t e s s e c o n d l y , t h et h e s i st e s t e da n dd i s c u s s e dt h ei m p a c to fh o u s e h o l dn o n - f l u o r i ns t a i n r e p e l l e n ta g e n t so fd i f f e r e n td o s a g e s t om o i s t u r ea b s o r p t i o n ，m o i s t u r ep e r m e a b i l i t y , a i r p e r m e a b i l i t y ，h e a tt r a n s f e r , s o f t ，a n t i - s t a t i c ，a n do t h e rp e r f o r m a n c ew h i c h h a sr e l a t e dt o w e a r i n gc h a r a c t e r i s t i c s ，a n ds u m m a r i z e dt h ei n f l u e n c er u l e so f h o u s e h o l dn o n f l u o r i n s t a i nr e p e l l e n ta g e n t so fd i f f e r e n td o s a g e st ov a r i o u sp r o p e r t i e s ，a n da n a l y z e dt h e i r i n h e r e n c ec a u s e o nt h eb a s i so fa n a l y s i st ot h eh e a tt r a n s f e r , m o i s t u r ep e r m e a b i l i t ya n dt h e p e r m e a b i l i t yp r o p e r t i e s ，t h et h e s i sm a d eac o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o no ff a b r i c sc o m f o r t a d a p t i n gt h eg r a yc l u s t e ra n a l y s i s t h er e s u l ts h o w s ：t h ef a b r i cd e a l e dw i t ht h ed i f f e r e n t l e v e l so fd o s a g e so fh c 3 0 5 v p , s h o w sab e t t e rp e r f o r m a n c ei nt h eh e a ta n dm o i s t u r e c o m f o r tp r o p e r t i e s ；b u tf o rr e p e l l e n tz na n dg r a f t e dp o l y a c r y l a t e ，t h em i d r a n g e d o s a g e ss h o u l db ec h o o s e dt ok e e pb o t ht h es t a i nr e p e l l e n c ya n dc o m f o r t f i n a l l y , i no r d e rt o r e a l i z ee n t i r e l yt h ei n f l u e n c eo fh o u s e h o l dn o n f l u o r i ns t a i n r e p e l l e n tf i n i s h i n gt of a b r i c si n t e g r a t e dp e r f o r m a n c e s ，a tt h es a m et i m eo fs t u d y i n gt h e 浙江理工大学硕上学位论文 i m p a c tt ot e x t i l e sc o m f o r t ，t h et h e s i sd i dt h ef u r t h e rr e s e a r c ha b o u t t h ec o l o rc h a n g ea n d f a d i n go fav a r i e t yo ff a b r i cd y e di nt h es t a i nr e p e l l e n tf i n i s h i n g ( t h a ti st h ec h a n g e so f h u ea n dc o l o rf a s t n e s s ) ，a sw e l la st h ei m p a c to fs t a i nr e p e l l e n tf i n i s h i n go nt h eo t h e r f u n c t i o n a lf i n i s h i n ge f f e c t t h er e s u l ts h o w st h a t ：s t a i nr e p e l l e n tf i n i s h i n g 、 ，i t h3t y p e so f r e p e l l e n ta g e n t sh a r d l yi m p a c tt h eh u eo ft h ef a b r i c sw h i c hw e r ed y e dw i t hd i r e c td y e s ， r e a c t i v ed y e s ，b u tm a k et h ed e p t ho fs h a d ea n dc h r o m ao ft h e s ef a b r i c sd e e p e n ；1 1 1 e c o l o r f a s t n e s st or u b b i n go ft h ed y e df a b r i c st r e a t e dw i t h3t y p e so fr e p e l l e n ta g e n t s c o m m o n l ye n h a n c e0 5 1g r a d e ，b u tt h ec o l o r f a s t n e s st os u n l i g h ta n dl a u n d e r ya r eh a r d l y c h a n g e d ；s t a i nr e p e l l e n tf i n i s h i n g 、析t 1 13t y p e so fr e p e l l e n ta g e n t sa l s oh a r d l yi m p a c tt h e o t h e rf u n c t i o n a lf i n i s h i n ga su v - p r o t e c t i o na n ds o f t e n i n gf i n i s h i n g t h et h e s i so b t a i n e dt h es y s t e m i ce x p e r i m e n t a ld a t at h r o u g hal a r g en u m b e ro f e x p e r i m e n t s ，a n dc a r r i e do u ts o m eu s e f u le x p l o r a t i o ni nt h er e s e a r c ho fi m p a c to f h o u s e h o l dn o n f l u o r i ns t a i nr e p e l l e n tf i n i s h i n gt of a b r i c si n t e g r a t e dp e r f o r m a n c e s ， e s p e c i a l l yt of a b r i c sh e a ta n dm o i s t u r ec o m f o r t ，a n do f f e r e dan e wr e s e a r c hm e t h o d s ， e s t a b l i s h e dt h ef o u n d a t i o nf o rf u r t h e rc o r r e l a t i v er e s e a r c hi nt h ef u t u r e k e yw o r d s ：n o n f l u o r i ns t a i nr e p e l l e n tf i n i s h i n g ；w e a r i n gc h a r a c t e r i s t i c s ；g r a yc l u s t e r a n a l y s i s ；c h r o m a ；c o l o r f a s t n e s s 浙江理工大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师 的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰 写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名劢 日期：矽呷年弓月弓日 浙江理工大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权浙江理工 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保密口，在 不保剐。 学位论文储躲细 日期：彳年3 月弓日 年解密后使用本版权书。 言翥野蝣 浙江理工大学硕士学位论文 第一章前言 1 1 引言 功能整理赋予了纺织品某些特殊性能，但同时也对其原有性能尤其是服用 舒适性造成了许多负面影响，从而造成了功能性织物性能的顾此失彼。随着经济 和社会的发展，生活质量的提高，人们越来越注重自身的健康和安全，在纺织品 获得功能性的同时，与日常生活密切相关的纺织品的舒适性与安全性成为人们倍 加关心的问题。 拒污整理是在织物上施加一种或数种整理剂，改变织物的表面性能，借表 面层原子或原子团的化学力使织物不易被常见的污垢所润湿或沾污【。它不同于 一般的防水整理在织物表面涂布一层不透气的连续薄膜，整理后的织物不透气也 不透湿【2 】，无法长时间穿着。 拒污纺织品可广泛应用于服装面料、厨房用布、餐桌用布、装饰用布、产业 用布、军队用布、劳保用布等领域【，而在民用服装上的应用则主要针对亲水易 沾污的纯棉类服饰。因此，研究拒污整理对纯棉纺织品服用性能的影响，并寻求 织物拒污性与舒适性之间的平衡有其必要性和重要性。 1 2 基本概念及理论 1 2 1 拒水整理的概念【3 4 】 所谓拒水整理就是在织物上施加疏水性的低表面能物质，借表面层原子或原 子团的化学力使织物的表面张力比水更低，接触水后使水在织物表面形成水珠滚 落而不沾湿纤维。经过拒水整理的织物往往具有拒水性污垢的功能，因此可作为 拒污整理助剂。 1 2 2 拒水机理 液体在固体表面不能铺展时，则液体以一定形状停留于固体表面，在液、固、 气三相交界处，显示一定的角度，此角称为接触角( 如图1 1 ) ( 5 】，用来表示液体 对固体的润湿性能。 当一滴液体滴在某一固体表面上时，会出现如下情况：【6 7 】 ( 1 ) 液体有可能完全铺展在固体表面上形成一层水膜，这种情况为液体完 全湿润固体，如图1 2 ( a ) 所示； ( 2 ) 液体有可能成水滴状。在这种情况下，由固体表面和液体边缘切线形 浙江理工大学硕士学位论文 成一个夹角0 ，这个角称为接触角。 当0 0 0 9 0 0 时，液体部分湿润固体，如图1 2 ( b ) 所示。 当9 0 。 0 0 ，耳i j s o ，则帕g - t s l y l c 9 0 0 。但 浙江理工大学硕士学位论文 是 y s g 9 0 。的必要条件，但不是充分条件。 当0 = 9 0 。时，c o s o = 0 一l = 垤g 而丫s l = y s g 吖l g 2 ( 丫s o t l o ) 1 2 = 0 【l l 】 丫l g = 2 ( 7 s 0 7 l g ) 1 忍 y s g5 丫l g 4 因此，从理论上讲，当接触角等于9 0 0 时，固体表面能等于液体表面能的1 4 ， 如果要接触角大于9 0 0 ，则固体的表面能丫s g 必须小于7 l g 4 。 实际上y o u n g 公式仅仅提供了一个判断依据，我们要确定固体表面能比较困 难，没有有效的直接测定方法，所以由表面能来判断润湿与否就变的非常麻烦。 z a z i s m a n 0 2 1 等人提出了一种外推法，用固体平面的临界表面张力代代替表面 能丫s g 来判断拒水与否。临界表面张力值是通过测定同系物液体在同一固体表面 上的接触角，并以其c o s o 值对液体表面张力作图，并将所得直线外推至c o s o = i 处所对应的表面张力值。液体的表面张力低于者，能在固体表面自行铺展，而 液体表面张力大于丫c 者，则不能在固体表面自行铺展。托值越低，能在此表面上 铺展的液体越少，其润湿性越差。因此，若改变固体表面的临界表面张力，使 降低，则其拒水性提高。 需要说明的是，临界表面张力是一种通过试验总结得到的经验概念，在实践 中通过临界表面张力来测定固体表面的润湿性有一定的局限性。要测定某一固体 表面的代必须测定一组液体同系物在该固体表面上的接触角，而且c o s 9 对丫l g 实际上呈一曲线关系，虽然这条曲线具有直线部分，但即使是同系列液体，仍然 是曲线关系，如果没有接触角很小的液体，会产生较大误差，而且必须使用外推 法。尽管如此，临界表面张力数据在拒水整理的研究中还是具有很大的应用价值， 因为z i s m a n 所研究的结果与拒水整理的实际效果具有很好的相似性，而且能够预 测拒水整理织物抵抗水润湿的能力。 水的表面张力为札= 7 3 m n m ，因此利用一些临界表面张力比水低的物质， 在织物的纤维表面均匀覆盖一层拒水剂分子，并由它们的低表面能原子团组成新 的表面，使水无法润湿。表1 1 为一些固体表面的丫c 值【1 3 j ： 3 浙江理 大学硕上学位论文 表1 1 各固体表面临界表面张力 以上讨论的固体表面能对拒水性的影响，都是建立在理想表面的基础上。所 谓的理想表面是指固体表面为均一、光滑、不透水、且不变形的固体表面。包括 y o u n g 公式也是在理想状态下给出的，而实际润湿往往发生在非理想状态中，纺 织品并非理想平面，因此，实际体系中的接触角并非是单一数值。h a r k i n s 得出， 从润湿表面获得的前进接触角一般大于后退接触角( 前者是在液体扩展时测得， 后者是在界面缩小时测得) ，两者的差值称接触角滞后( 在理想表面，此接触角 滞后为零) 1 1 4 - 1 5 】。 角 揍触角 接触角 图1 3 根据转落法测定的前进及后退接触角 而如果后退接触角越大，水滴就越容易从表面脱落，表现出高拒水性。表面不平 和、不均匀，会使滞后现象更加的明显。为了说明液体在粗糙表面上的润湿情况， 又引入了粗糙因子r 的概念，可将y o u n g 公式变为： r ( y s o - y s l ) = 7 l oc o s o 式中：0 粗糙表面的接触角 4 浙江理工人学硕上学位论文 粗糙因子fc o s 0 c o s 0 因为粗糙因子r l ，由上式可知，当0 9 0 。，则0 0 ；当0 9 0 。，则0 湿度：1 1 2 r h 风速：o 0 3 o 0 2 米秒 织物透湿量w v p 的计算公式： w r v p = 2 4x w a w = w i 一、阮 式中，w 1 ：透湿杯放置于实验环境条件中一小时的重量，单位克； w 2 ：透湿杯放置于实验环境条件中两小时的重量，单位克； a ：织物实验面积，单位平方米； w v p ：织物透湿量，单位克平方米2 4 4 , 时。 根据此法测试空白样和经不同浓度的三种整理剂处理后织物的透湿量，结果 见表3 7 。 表3 7 拒污整理对织物透湿量的影响 用量( g l ) 整理织物透湿量( g m 2 2 4 h ) r e p e l l e n tz n h c 3 0 5 v p g r a f t e d p o l y a c r y l a t e 由表3 7 可见，拒污整理后的织物透湿性变化规律与透气性十分接近。透湿 性也就是水蒸气在织物中的转移速度，是取决于通过纤维、纱线间微孔的水蒸气 转移速度与纤维内部的水蒸气转移速度之和。 一般情况下，透气性越好，则通过纤维、纱线r b j ：j ：l 隙的水蒸气转移越快；而 纤维吸湿能力越强，水蒸气吸收速度越高，水蒸气压力上升速度越慢( 水蒸气被 纤维吸收，蒸汽压下降) ，通过织物中纤维之间以及纱线之间的空隙的水蒸气转 移速度就越慢：同时织物的润湿度严重影响着湿量转移，润湿度越高，湿量转移 浙江理t 大学硕1 ：学位论文 性越好【4 7 1 。 织物经拒污整理之后，透气性遵循一定的变化规律，而吸湿速率和润湿度在 整理前后变化均不大，使得湿度变化对透湿性的影响较小。因此，拒污整理后织 物的透湿性变化规律与其透气性密切相关。 3 3 8 拒污整理对织物热传递性的影响因素分析 测试空白样和经不同浓度的三种整理剂处理后织物的传热系数，结果见表 3 8 。试验中用传热系数来表征织物的热传递性，它是指纺织品表面温差为l 时， 通过单位面积的热流量，传热系数越大，则织物的传热性能就越好。 表3 8 拒污整理对织物传热系数的影响 用量( g l ) 整理织物传热系数( w m - ) r e p e l l e n tz n h c 3 0 5 v p g r a f t e d p o l y a c r y l a t e 由表3 8 可见，织物f 至_ r e p e l l e n tz n 和h c 3 0 5 v p 处理之后，其传热系数比未加 整理剂处理的空白样均有一定幅度上升，且随着整理剂用量的增加，传热系数继 续有所提高：而g r a f t e dp o l y a c r y l a t e 处理后织物的传热系数正好相反，随着整理 剂用量的增加，传热系数相应下降。 影响织物热传递性的因素主要包括织物内部的静止空气含量和织物的潜热 传递两方面【4 6 1 。由于织物和高聚物都是易导热物质，而惟一阻碍传热的就是织 物内部的空气。经拒水处理后，纤维表面都覆盖了拒水整理剂的高聚物，它们部 分填补了纤维中的孔穴，并且使得纤维与纤维之间以及纱线与纱线之间的空隙有 所减小，从而减少了织物内部的静止空气含量，使得织物的传热系数上升。另外 还存在着伴随水汽传输而发生的潜热传递，一般回潮率越低的织物，潜热传递能 力越差，传热系数越小，这一因素对传热系数的提升有抑制作用【4 7 】。因此，织 物热传递性的变化同样需要考虑几个因素的综合作用。 浙江理工大学硕士学位论文 而导致g r a f t e dp o l y a c r y l a t e 处理织物传热系数下降的原因可能是g r a f t e d p o l y a c r y l a t e 附着到织物上后，完全包裹了纤维，甚至在织物表面也形成连续的 拒水薄膜，这从高浓度条件下相同类型的整理剂g r a f t e dp o l y a c r y l a t e 的透气性较 h c 3 0 5 p 差可以推断出g r a f t e dp o l y a c r y l a t e 在织物表面成膜，从而使织物内部的 部分空气被封闭，形成较多的静止空气，同时潜热传递也由于对流减少而被大大 削弱，传热系数呈下降趋势。 3 4 织物热湿舒适性的综合评价 在纺织领域中，经常需要对各种纤维、纱线、织物的某一方面的性能进行综 合评价，例如：比较几类织物的热湿舒适性能等，而某一方面的性能往往要通过 多项指标来体现，热湿舒适性能则要通过导热、导湿、润湿及透气等指标来体现。 由于各种材料在各个单项指标表现优劣不尽相同，所以很难根据织物的各项指标 做出整体评价，并且通常数据量少，数据分布规律不清晰，利用数理统计的方法 难以得出有效的结论。而采用灰色聚类分析则可以将热湿舒适性这类无法用精确 数值来表征的性能视为“灰色系统”，通过各项指标数据将这一灰色系统“白化”， 从而得出各样品热湿舒适性的大概范围。 3 4 1 灰色聚类分析方法【4 8 5 0 1 灰色系统理论是2 0 世纪8 0 年代初期由邓聚龙教授创立的一门系统科学新学 科。它以“部分信息己知，部分信息未知 的“小样本”、“贫信息 不确定系统 为研究对象，主要是通过对“部分”己知信息的生成、开发，提取有价值的信息， 实现对系统运行行为的正确认识和有效控制，有很多系统可以看成是贫信息不确 定系统，因此，这一新的理论具有十分广阔的发展前景。灰色系统理论充分开发 利用已知少量信息中的显信息和隐信息，实现对系统认识由知之不多到知之较 多，由知之较多到认识其变化规律，最终提取出所需信息。 灰色聚类分析法有两种：灰色关联度聚类分析法和灰色白化权聚类分析。 灰色关联度聚类分析法，计算简单，原理简单，与灰色白化权聚类分析相比， 不用对待分析样本信息了解太多，缺点在于，它的聚类结果是由槛值控制，不易 直接得到目标各类数目。 灰色白化权聚类分析是以知道所要划分的灰类数为前提的，聚类分析效果的 好坏取决于白化权函数建立的准确程度，而白化权函数建立的准确程度取决于对 3 l 浙江理_ t 大学硕t 学位论文 样本信息的掌握程度。由于本文通过系统的实验研究，已对样本掌握了一定的信 息，故采用了灰色白化权聚类分析法。 3 4 2 灰色聚类过程 s l - s 4 l 灰色聚类基本步骤分为以下六步： 第一步，给出聚类白化数幽 首先将1 1 种要综合评价的材料记为聚类对象，m 项测试指标记为聚类指标， 将n 种材料的m 项指标列出一个n m 的表，记为式( 1 ) ，并将式( 1 ) 中的数据按式( 2 ) 进行均值化无量纲处理。 ( 1 ) 嘞= 善( 2 )嘞= 丐。一 【z ) i = 1 式中，i = 1 ，2 ，n ；j = l ，2 ，oo l p i n 。 第二步，将n 个对象关于聚类指柄的取值相应地分为s 个灰类( s = k l ，k 2 ，k 3 ) ， 称为j 指标子类。 第三步，确定灰类白化函数，记厂：为鳓个指标属于第k 灰类的白化函数。 只知道大体范围而不知道其确切的数，称为灰数。若灰数在a 区间内取值， 则a 区间内的任意数都是灰数的一个可能的白化值。在区间内灰数的取值机会不 一定均等，白化权函数表示这种机会的多少。白化权函数根据具体问题而定，这 是问题的关键。 第四步，确角指标k 子类权系数 根据白化权函数厂k ，定义元；为j 指标k 子类临界值，并按下式计羁指标k 子类的权系数为： 3 2 浙江理t 大学硕士学位论文 兄； 玑= 壶 第五步，确定聚类权系数 对于白化数矩阵i 墨，l，根据j 指标k 子类的白化权函数和权系数，按下式 lvj 疗历 。 计算i 对象属于k 灰类的灰色聚类系数为： 小套 ”叻多 ( 4 ) 第六步，构造聚类矩阵，根据计算出的灰色聚类系数讨，列出聚类系数矩阵 厂 1 l 叫。j 疗。根据聚类系数矩阵评价对象i 所属的灰类，进行聚类评价。 从方法上讲，灰色聚类就是将聚类对象对于不同聚类指标所拥有的白化数， 按几个灰类进行归纳，以判断该聚类对象属于哪一类。 3 4 3 灰色聚类计算 下面，根据之前测得的拒污整理对纺织品服用舒适性影响的各项数据，挑选 对热湿舒适性有直接影响的指标，通过灰色聚类计算，给出拒污整理后织物热湿 舒适性的综合评价。首先要确定聚类对象，聚类指标及聚类灰数。 ( 1 ) 将空白样和经不同浓度的三种整理剂处理后的1 3 块拒污整理样品作为 聚类对象，o g l ( 空白样) 计为0 拌对象，r e p e l l e n tz n 用量0 5 9 l - - 1 0 o g l 依次计 为1 撑4 拌对象，h c 3 0 5 p 四挡浓度样品依次计为5 拌8 拌对象，g r a f t e dp o l y a e r y l a t e 四挡浓度样品依次计为9 拌1 2 # 对象。 ( 2 ) 聚类计算中，所有数据均须以正比关系计入。高温条件下，在所有指 标中，织物的传热系数、透湿量、透气量对织物的热湿舒适性影响最大，而且人 体出汗时的三者都是越大越好。因此将传热系数、透湿量、透气量作为聚类指标。 ( 3 ) 热湿舒适性作为需要“白化的聚类灰数，并将综合性能分为好、中、 差三类，记为k l ，k 2 ，k 3 三个灰类。 具体计算如下，表3 9 为1 3 块样品的各种指标数据 浙江理工大学硕士学位论文 表3 9 需做聚类分析的指标数据 ( a ) 将表3 9 数据进行均值化处理，见表3 1 0 所示： 表3 1 0 高温环境下各指标的均值化值 浙江理工大学硕士学位论文 传热系数、透湿量、透气量分别记为j i ，j 2 ，j 3 聚类指标。 ( b ) 定义指标( i = l ，2 ，3 ) 对s 个灰类( s - k l ，k 2 ，k 3 ) 的区间，定义方法如 下： 氖综合性能好的灰类区间为：q z = 万+ 吉d j , c x 驴，m a x b 综合性能中等的灰类区间为：q 乏= i 一吉d ，i + 吉d ， c 综合性能差的灰类区间为： q 磊= c z 玎，m ；n ，万一吉d ， 其中：j = 1 ，2 ，3 。 呜为嘞的极差( i _ o ，1 ，2 ，1 2 ) ； ( 嘞) m 戤为勤的最大值( i = o ，1 ，2 ，1 2 ) ； ( 勤) m i n 为嘞的最小值( i = o ，1 ，2 ，1 2 ) 。 现将j 个指标的s 个灰类区间列于表3 1 1 中。 表3 1 1 聚类指标的分类标准 ( c ) 定义j 指标k 子类的白化权函数，具体定义如下： 分别取x j ，y j ，z j ；为舒适性能好、中、差的灰类区间的中点，有： 浙江理工人学硕： ：学位论文 牛一 i = 匿霉型= 石 孕一 定义白化权函数如下： 班1 芽 x 匕 y j x x x x j x z _ ， z x y j x j x l ( 5 ) ( 6 ) ( d ) 根据白化权函数，确角指标k 子类临界值力；，并根据式( 3 ) ，计鳓指标k 子 类的权系数7 衫，计算结果如下所示： 3 6 y _ 0x f 。碧 。心一弘一。 浙江理- t 大学硕士学位论文 = 13 2 ，0 5 3 10 7 n ：- 1 0 3 20 3 30350 003 3 43 31 【0 3 40 3 3 0 3 3 ，r 七一 u f o 19 40 5 21o 2 81 o 5 31o 3 8 10 0 7 7 o 31 20 6 2 20 0 5 7 o 4160 4 6 40 12 9 0 3 0 50 1 510 5 6 3 0 8 0 70 1 9 90 0 0 0 0 4 0 30 2 6 50 3 3 0 0 6 6 0 0 0 0 0 0 3 3 0 0 6 6 00 1 5 1o 1 7 9 0 2 8 20 4 6 0 0 2 5 0 0 0 2 20 5 4 20 4 1 7 0 0 0 00 1 5 30 8 3 7 0 0 0 00 18 90 7 9 0 o 挣 1 2 3j f i 4 5 6 挣 7 8j f j 9j i 1o 挣 1 1 撑 12 挣 每一横行的3 个数值对应着相应某种材料的综合评价属于好、中、差3 个灰类 的可能性大小，哪个数值最大，则这种材料即属于哪个灰类。 从上面的计算可以看出： 性能好的织物有：1 撑，5 撑，6 ，7 捍，8 撑 性能中的织物有：o ，2 抖，3 ，9 撑，10 # 一、j 9 2 5 2 j j 9 8 9 8 o o o 一 浙江理工人学硕上学位论文 性能差的织物有：4 群，1 1 群，1 2 # 可见，以空白样0 撑作为比较标准来评价，经0 5 9 lr e p e l l e n tz n 和各档浓度 h c 3 0 5 v p 拒_ 污整理后的织物，其综合性能在高温条件下较处理前有所提升； 2 9 l 、5 9 lr e p e l l e n tz n 和0 5 9 r t , 、2 e j r , g r a f t e dp o l y a c r y l a t e 整理前后织物热湿舒 适性没有变化；而经1 0 9 l r e p e l l e n tz n 和5 9 r t , 、1 0 9 lg r a f t e dp o l y a c r y l a t e 拒污整 理后，织物的热湿舒适性在高温条件不够理想。 由以上结果可以得出，整理剂种类和整理剂浓度对于织物的热湿舒适性都有 影响。总体而言，经h c 3 0 5 v p 处理的织物，在热湿舒适性方面有较好的表现， 能较好地保证织物拒污功能和服用舒适性的平衡；而同种整理剂，r e p e l l e n tz n 和g r a n dp o l y a c r y l a t e 在较低浓度处理条件下织物的热湿舒适性无显著变化，但 浓度过高会对织物的热湿舒适性产生负面影响，因此，要保证拒污效果的同时兼 顾服用舒适性，r e p e l l e n tz n 和g r a f t e dp o l y a c r y l a t e 应当选择中档浓度( 2 9 l - - , 5 g l ) 对织物进行处理。 另外，在低温环境下评价织物的热湿舒适性，虽然传热系数越小越好，但实 际情况中，透湿、透气量却并非也是越小越好，否则人体产生的湿气不能及时散 发，而在服装内冷凝，产生不舒适的闷湿感。同时，由于水分充满满织物的空隙， 减少了空隙内静止空气的相对含量，使得保暖性反而下降，使人感到湿冷。因此 低温环境下不适宜作灰色聚类分析，否则会将透湿、透气量过小的织物归入综合 性能“好 的评价中去，使最后评价与实际情况不符。 3 5 小结 ( 1 ) 非氟类拒污整理剂拒污整理几乎没有影响织物的热稳定性。但整理剂种类 不同，对织物白度有不同的影响，h c 3 0 5 v p 和g r a f t e dp o l y a c r y l a t 等含有氨基的整 理剂，处理后会发生黄变现象，使织物白度下降。 ( 2 ) 三种整理剂对织物柔软性有着不同的影响：r e p e l l e n tz n 处理后织物的柔软 性下降；h c 3 0 5 v p 处理后织物柔软性有一定程度提高，手感变得滑爽；而g r a f t e d p o l y a c r y l a t e 处理后织物弯曲长度最小，柔软性最佳。 ( 3 ) 随着整理剂用量的增加，织物吸湿能力和抗静电能力均呈下降趋势。 ( 4 ) - - 种整理剂对透气性和透湿性的基本影响规律为：用低浓度的r e p e l l e n tz n 和g r a f t e dp o l y a e r y l a t e 处理织物后，透气透湿量有一定程度的上升，随着浓度的 3 8 浙江理工大学硕士学位论文 增加，透气透湿量逐渐下降。 ( 5 ) 织物经r e p e l l e n tz n 和h c 3 0 5 v p 处理后，其传热系数比未加整理剂处理的 空白样均有一定幅度上升，且随着整理剂用量的增加，传热系数继续有所提高： 而g r a f t e dp o l y a c r y l a t e 贝j j 呈现完全相反的趋势。 ( 6 ) 应用灰色白化权聚类分析法综合评价表明：经h c 3 0 5 v p 处理的织物，在热 湿舒适性方面有较好的表现，能较好地保证织物拒污功能和服用舒适性的平衡； 而r e p e l l e n tz n 和g r a f t e dp o l y a c r y l a t e 要保证拒污效果的同时兼顾服用舒适性， 应当选择中档浓度对织物进行处理。 ( 7 ) 在灰色聚类分析中，发现矩阵运算较为繁琐，建议今后通过编程开发相应 软件，只要在计算机上输入各材料的指标数据就能快速而直观地得到相应的综合 评价。 3 9 浙江理工大学硕 ：学位论文 第四章拒污整理对染色织物颜色及其它功能性整理效果的影响研究 4 1 引言 为了系统掌握三种非氟类拒污整理剂拒污整理对纺织品综合性能的影响，在 研究其对纺织品