（纺织工程专业论文）功能复合织物的研究与开发[纺织工程专业优秀论文].pdf

功能复合织物的研究与开发 摘要 步入2 l 世纪，健康、舒适、环保、安全已成为人们的生 活主题。人们对服装的认识也由“穿出美丽”上升到“穿出健 康”的高度，使得开发集保健、舒适于一体的功能性纺织品， 成为当今世界纺织品的发展潮流之一。 大豆纤维是一种新型植物蛋白质纤维，用该纤维制成的面 料导湿透汽、保暖、手感柔软滑爽、悬垂性好、静电小、有真 丝一样的光泽，加上大豆蛋白中含有大量的氨基酸，与人体皮 肤有很好的相容性，具有良好的保健功能。本课题将大豆纱线、 远红外微元生化纱线与抗菌防臭纱线这三种功能性的纱线利 用织造的方法进行复合，期望能够在保持各自原有功能的基础 上，发挥大豆纱线优良的服用性能，达到扬长避短的目的。 论文首先分别将2 2 种不同排列比的功能复合型织物进行 了远红外微元生化温升性能测试，结果表明： 1 当大豆纱线排列比为定值时，温升值都是随着远红外微元 生化纱线排列比的逐渐增加而逐渐减少，随着抗菌防臭纱 线排列比的逐渐增加而逐渐增加的； 2 大豆纱的引入一般不会引起功能复合织物的温升性能的显 著下降； 3 在试验范围内，当三种纱线的排列比大豆纱线：远红 外微元生化纱线：抗菌防臭纱线- 3 ：h4 时，远红外温升 性能达到最佳。 接着分别将1 0 种不同排列比的功能复合织物与3 种纯功 能织物纯大豆织物、纯远红外微元生化织物、纯抗菌防臭 织物进行抗菌性能测试，结果表明： 1 凡是有抗菌防臭纱线的功能复合织物，其抗菌效果比纯远 红外微元生化织物和纯大豆织物要好。这说明抗菌防臭纱 线的存在改善了大豆织物的抗菌效果 2 所有的功能复合织物试样都表现出很低的抗菌效果，难以 区分不同排列比下各试样的抗菌效果差异。 然后分别对2 5 种不同排列比的功能复合织物进行服用性 能测试。结果表明： 1 纯大豆织物柔软活络度好，易于弯曲且变形后易于回复， 容易发生剪切变形且变形后易于回复，摩擦系数小，织物 光滑； 2 纯远红外微生化织物抵抗剪切变形能力好，但因其中添加 陶瓷粉微粒，摩擦系数大，不易产生变形，一旦变形其变 形回复较差； 3 纯抗菌防臭织物弯曲刚度大，织造出的织物有身骨，但难 以弯曲。 4 通过将三种纱线相结合，可以起到相互取长补短的效果。 并从不同的排列比组合织物的服用性能b o r d a 数的排序可 以看出，大豆纱线：远红外微元生化纱线：抗菌防臭纱线 _ 3 ：4 ：l 是织物服用性能最好的。 最后综合评判远红外微元生化温升、抗菌、服用三种性能， 得出在试验范围内，功能复合织物的最佳排列比为大豆纱 线：远红外微元生化纱线：抗菌防臭纱线= 5 ：1 ：2 。 关键词：大豆纤维，远红外微元生化，抗菌防臭，服用性能， 功能复合织物 a b g r r a c t t h es t u d ya n dd e v e l o p m e n to f f u n c t i o n a lc o m p o s i t et e x t i l e a b s t r a c t e n t e r i n g i n t o21 c e n t u r y , h e a l t h ，c o m f o r t , e n v i r o n m e n t p r o t e c t i o na n ds a f e t yh a v eb e c o m et h et o p i co fp e o p l e sl i f e t h e c o g n i t i o n st ot h ec o s t u n l eh a v er e a c h e dt o ! t h ew e a r i n gh e a l t h ” h e i g h tf r o m t h ew e a v i n gb e a u t y s o t h e d e v e l o p m e n to f f u n c t i o n a lt e x t i l e sb e c o m e st h et i d eo ft e x t i l e s ，w h i c hg a t h e r s h e a l t hc a r ea n dc o m f o r ti nab o d y s o y b e a nf i b e ri sak i n do fn e wv e g e t a b l ep r o t e i nf i b e r t h e f a b r i cm a d eb yi th a v em a n ye x c e l l e n tp e r f o r m a n c e s ，s u c ha s m o i s t u r ea n ds t e a mp e r m e a b i l i t y , h e a tr e t e n t i o n ，s o f ta n ds m o o t h h a n d l e ，w e l l d r a p e ，l o w e rs t a t i ce l e c t r i c a l ，s i l k yl u s t e re t c t h e y h a v ef a v o r a b l eh e a l t hp r o t e c t i o nb e c a u s et h e ya r ec o m p a t i b l ew i m s k i n ，w h i c hc o n t a i nal o to fa m i n o p h e n 0 1 t h ep u r p o s eo ft h et h e s i si st op u tt h es o y b e a ny a r nw i t h f a r - i n f r a r e dm i c r o e l e m e n ty a r na n da n t i b a c t e r i a l & o d o r - r e s i s t a n t y a mi n t oap i e c eo fc l o t hb yw e a v i n gt e c h n o l o g y g e t t i n gs t r o n g p o i n t st oo f f s e t t i n gw e a k n e s s e sc a nb er e a c h e db yu s i n gs o y b e a n y a mf o rt h e i re x c e l l e n tw e a r i n g c h a r a c t e r i s t i c s a b s t r a ( 了 f i r s t l y , t h e f a r - i n f r a r e dm i c r o e l e m e n t t e m p e r a t u r er i s i n g f u n c t i o ni st e s t e dw i t h2 2d i f f e r e n tc o m p o s i t et e x t i l e s t h ed a t u m i w h e nt h ev a l u eo fs o y b e a ny a mi sf i x e d ，t h em a x i m u mo f t e m p e r a t u r er i s i n gg r a d u a l l yd e c r e a s ew i t ht h ei n c r e a s eo ft h e v a l u eo ff a r - i n f r a r e dm i c r o e l e m e n ty a r n ，w h i l eg r a d u a l l y i n c r e a s ew i t ht h ed e c r e a s eo ft h ev a l u eo fa n t i - b a c t e r i a l & o d o r - r e s i s t a n ty a m ； 2 g e n e r a l l ys p e a k i n g ，t h et e m p e r a t u r er i s i n gf u n c t i o nd o n td r o p d i s t i n c t l yb e c a u s eo f t h ee x i s t e n c eo f t h es o y b e a ny a m s ； 3 i nt h er a n g eo ft a s t i n g ，w h e nt h er a t i oo fa r r a n g e m e n to f s o y b e a ny a m ， f a r - i n f r a r e dm i c r o e l e m e n t y a m a n d a n t i b a c t e r i a l & o d o r - r e s i s t a n ty a mi s3 ：1 ：4 t h eb e s t t e m p e r a t u r er i s i n gf u n c t i o nc a nb er e a c h e d s e c o n d l y , w ec o m p a r e1 0d i f f e r e n tt a c t i cc o m p o s i t ef a b r i c s w i t h3k i n d so f p u r ef u n c t i o n a lf a b r i c si nb a c t e r i ar e p e l l e n c y , t h e d a t u ms h o w ： 1 t h eb a c t e r i ar e p e l l e n c yo ff u n c t i o n a lc o m p o s i t ef a b r i c sw h i c h c o n t a i na n t i - b a c t e r i a l & o d o r - r e s i s t a n ty a r n sa r eb e t t e rt h a n p u r ef a r - i n f r a r e d m i c r o e l e m e n ty a ma n da n t i b a c t e r i a l & o d o r - r e s i s t a n ty a m t h o s em e a nt h a tt h eb a c t e r i ar e p e l l e n c yo f s o y b e a ny a r ni si m p r o v e db yt h ee x i s t e n c eo fa n t i b a c t e r i a l & a b s t r a c t o d o r - r e s i s t a n ty a r n 2 b e c a u s eo fl o wa n t i b a c t e r i a lf u n c t i o n ，w ec a l l tt e l lt h e d i f f e r e n c ei na l lt e s t e dt e x t i l e s 。 t h i r d l y , w em a d eaw e a r i n gc h a r a c t e r i s t i ct e s t i n g w i t h2 5 k i n d so fd i f f e r e n tt a c t i c c o m p o s i t ef a b r i c s t h ef o l l o w i n g c o n c l u s i o n sc a nb ed r a w n ： 1 t h ep u r es o y b e a nf a b r i ci ss o f ta n ds m o o t h , e a s yt ob e n da n d r e c o v e r ，e a s yt os h e a ra n dr e c o v e r ，a n dh a v el o wf r i c t i o n a l c o e f f i c i e n t 2 t h ep u r ef a r - i n f i a r e dm i c r o e l e m e n tf a b r i ch a sa b i l i t yt or e s i s t t h es h e a rd e f o r m a t i o n b u to n c ei tf o r m sd e f o r m a t i o n , i t sn o e a s y t or e c o v e r b e c a u s eo fl l i g hf r i c t i o n a lc o e f f i c i e n tf o r c e r a m i cp a r t i c u l a t e 。 3 t h ep u r ea n t i - b a c t e r i a l & o d o r - r e s i s t a n tf a b r i ch a st i g h t n e s sf o r h i g hb e n d i n gr i g i d i t y , 8 0i ti sn o te a s yt ob e n d 4 t h r o u g hc o m b i n i n g3k i n d so fy a m s ，t h eg e t t i n gs t r o n gp o i n t s t oo f f s e t t i n gw e a k n e s se n d sc a nb er e a c h e d f r o mt h eb o r d a d a t u m ss e q u e n c e ，t h eb e s tw e a r i n gc h a r a c t e r i s t i cc a nb e r e a c h e dw h e nt h er a t i oo fa r r a n g e m e n to fs o y b e a ny a m ， f a r - i n f r a r e dm i c r o e l e m e n t y a m a n d a n t i - b a c t e r i a l& o d o r - r e s i s t a n ty a mi s3 ：4 ：1 l a s t l y , w ec a l lg e tt h eb e s tt e x t i l eb yc o n s i d e r i n gt h r e ek i n d s a b s t r a ( 了 o ff h n c t i o n s _ t l 】et e m p e r a t u r er i s i n gf u n c t i o n , a n t i b a c t e r i a l f u n c t i o na n dw e a r i n gc h a r a c t e r i s t i c t h eb e s tr a t i oo fa r r a n g e m e n t o fs o y b e a ny a r n ，f a r - i n f r a r e dm i c r o e l e m e n ty a r na n da n t i b a c t e r i a l & o d o r - r e s i s t a n ty a r ni s5 ：1 ：2 w a n gl i n g l i n go l a j o r i nt e x t i l ee n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db yv i c ec h e n x u w e ia n dv i c el iy u l i n g k e yw o r d s ：t h es o y b e a nf i b e r , f a r - i n f r a r e dm i c r o e l e m e n t ， a n t i b a c t e r i a l & o d o r - r e s i s t a n t , w e a r i n g c h a r a c t e r i s t i c ，f u n c t i o n a lc o m p o s i t et e x t i l e s 附件一： 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，祟尚严谨学风。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己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：江为跨 日期：加f 年，j 月彳日 附件二： 东华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 人授权东华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。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密口。 学位论文作者签名：汪多参玲 指导教师签名 日期：埘年胆月膨e t日期：盯幸瑚拓 第一章绪论 第一章绪论 第一节前言 步入2 1 世纪，健康、舒适、环保、安全已成为人们的生活主题。人们 对服装的认识也由“穿出美丽”上升到“穿出健康”的高度，使得开发集 舒适、保健于一体的功能性纺织品，成为当今世界纺织品的发展潮流之一。 如抗菌防臭织物、远红外保健织物、负离子织物、防电磁辐射服等己给我 们的生活带来了新的感受。另外，功能性纺织品大大提高了纺织品的附加 值，为国民经济增长做出了贡献。 单一功能的纺织品己不能满足随着生活水平质量的提高而提高的市场 需求，多种功能的复合是近几年或未来开发功能性纺织品的趋势。当前， 人们对抗菌防臭、远红外微元生化织物研究较多，市场上也有不少这种类 型的产品。但是，将这两种功能进行复合的织物却少有研究，几乎没有这 类产品的问世。由于健康越来越受到人们的关注，使得预防保健成为一种 十分有效的途径。在自然界中微生物分布广泛，人类的体表、腔道都有品 种、数量不等的微生物存在。据统计【1 】，人体在正常状态下携带着大量的微 生物，如附着于双手的细菌超过1 0 6 个，上半身皮肤的微生物约5 0 0 一5 0 0 0 个 c m 2 ，即使经过多次洗涤也不能消灭这些细菌。通常情况下它们虽不会对人 体造成危害，但一旦菌群失调，少量致病菌就会大量繁殖，并通过人体皮 肤、呼吸道、消化道及生殖道粘膜对人体健康造成危害，如皮肤湿疹、癣、 鹅口疮，消化道、呼吸道和泌尿系统炎症、疖、痈、急性乳腺炎、脓性中 耳炎以及败血症等。纺织品是传播致病菌的重要媒体，北京某医院对病房 的被褥进行检测发现，棉被和棉褥的平均含菌量为1 0 5 个幢，通常导致交叉 感染【2 】。据世界卫生组织的统计资料显示吲，全世界约有6 0 以上的人处于 亚健康状态。中国国际亚健康学术成果研讨会公布的数据，中国有7 0 的人 群属于亚健康人群，而医治亚健康状态的措施就是自我保健【4 】。远红外微元 生化和抗菌防臭织物能够改善人体皮肤表面环境，避免细菌感染，杀死细 菌，并增强人的免疫力、提高抵抗力。因此，该种功能性保健纺织品有着 第一章 绪论 广阔的市场前景和研究价值。 余旺苗和廖声海做了很多这种复合产品的前期工作。余旺苗翻首先对这 两种功能纱线是否具有交互作用进行验证，得到两种功能之间有正面协调 作用的结论；其次，对织物组织、紧度及两种功能纱线的排列比对功能复 合的影响做了单因子分析；第三，通过方差分析方法找出影响功能复合的 主要因素以及这些因素之间的交互作用对功能复合的影响。廖声海1 6 1 首先对 这两种功能纱线复合后织物的紧度对温升最大值是否具有影响进行了验 证，得到了温升最大值开始随着紧度的增加而增加，在8 1 6 6 时达到最大， 随后下降的结论；其次就远红外微元生化纱线的含量对织物的红外发射率 影响进行了实验分析；第三，通过抗真菌试验，说明了这种复合织物具有 一定的抗真菌能力；最后，利用方差分析的方法确立了一个比较合适的工 艺参数范围：远红外微元生化纱线的含量5 0 哆扣7 5 ，织物的密度2 1 0 根 l o e m ，织物的总紧度8 0 9 0 ；织物的组织系数1 o o 1 2 0 。这些工作将 为本课题的研究打下了很好的基础。但这只是一个起点，许多地方还需进 一步加强和完善，如织物的服用性能仍保留有单一功能织物的缺点。本课 题在他们的基础上引入大豆蛋白纤维纱，利用大豆蛋白纤维纱优良的服用 性能，使这种功能复合产品的开发工作更完善，达到扬长避短的目的。由 于对远红外微元生化织物和抗菌防臭织物的介绍比较多，下面仅对大豆蛋 白纤维( 简称大豆纤维) 的有关情况作一些简单介绍。 第二节大豆纤维 一大豆纤维的研究状况及研究意义 1 国外大豆纤维的研究状况1 7 “9 1 国外从1 9 世纪末、2 0 世纪初即开始对再生蛋白质纤维进行研究。1 9 3 5 年意大利科学家、1 9 3 8 年英国i c i 公司、1 9 3 9 年c o r np r o d u c tr e f i n i n g 公司曾分别从牛乳、花生、玉米、大豆豆粕中提取蛋白质，再进行纺丝。 2 0 世纪4 0 年代初，美、英研制了酪素纤维；1 9 4 5 年美、英又研究了大豆 蛋白质纤维；1 9 4 8 年美国通用汽车公司从豆粕中提取了大豆纤维，但大多 第一章绪论 因为纤维性能较差，无法进行纺织加工而中断研究。近年日本东洋纺公司 开发的牛奶蛋白质纤维实现了工业化生产，但因1 0 0 公斤牛奶只能提取两 公斤蛋白质，使得制造成本过高，且纤维耐热性差，在干热1 2 0 。c 以上时易 泛黄，强力下降，至今仍无法大量推广使用。到目前为止，国外尚无用于 纺织品的大豆蛋白质纤维产品。 2 国内大豆纤维的研究状况 9 0 年代初，河南濮阳华康生物化学工程联合集团总公司开始对大豆蛋 白质纤维进行深入系统的研究开发，共投资7 0 0 0 多万元，于2 0 0 0 年3 月 试纺成功，在国际上首次进行了工业化实验。目前第一条工业化生产线年 生产能力为1 5 0 0 吨，所生产的纤维单纤维细度分别为o 9 1 1 d t e x 和1 2 1 7 d t e x ，切断成短纤维长度为3 8 m m 或7 6 m m 。该纤维与国内外开发的再生 蛋白质纤维相比，具有较高的强力和其它优良性能，而且所用蛋白原料来 源于农作物副产品大豆豆粕。国产大豆蛋白质纤维的开发成功填补了 国际空白，是国际创新纤维材料u o l 。 3 开发大豆纤维产品的意义 由于纤维的生产即利用了大豆废粕又无污染，而且用该纤维制成的面料 导湿透汽、保暖、手感柔软滑爽、悬垂性好、静电小、有真丝一样的光泽， 加上大豆蛋白中含有大量的氨基酸，与人体皮肤有很好的相容性，具有良 好的保健功能。国家已经把大豆纤维纳入火炬计划给予重点扶持，加强纤 维性能研究和功能产品开发，使其发挥经济效益和社会效益。根据服装面 料的发展趋势对纤维原料的要求以及从大豆纤维本身的特点来看，大豆蛋 白质纤维是一种迎合时代发展要求、受到消费者青睐、很有发展前途的保 健型纤维，特别适合制作舒适、保健功能内衣，有着广阔的市场背景。 因此，加大力度从事大豆纤维的研究，开发新产品，对扩大出口创汇和 满足国内市场需求，提高经济效益和社会效益具有重大意义。 二大豆纤维加工的主要方式 大豆纤维是以榨过油后的废豆粕为原料，运用生物工程技术，将豆粕 中的球蛋白提纯，并通过助剂、生物酶的作用，改变提纯后球蛋白的空间 结构，再添加羟基和氰基等高聚物，配成一定浓度的蛋白纺丝液，经湿法 第一章绪论 纺丝工艺纺成单纤为0 9 3 0 d t e x 的丝束，经醛化稳定纤维的性能后，再 经过卷曲、热定型、切断等程序，生产出各种长度规格的纺织用高档纤维f 1 1 1 。 制备大豆纤维的具体工艺流程【1 2 1 如图l l 所示。 圈1 - 1 大豆纤维生产的具体工艺漉程 三大豆纤维的基本特性 大豆纤维是大豆蛋白( 1 5 3 5 ) 与p v a 或p a n ( 主要是p v a ) 的共混 体。它的基本特性如表1 1 所示： 第一章绪论 表1 1 ：大豆纤维的基本特性 性能 项目、 大豆纤维 细度( r e x ) 1 2 7 1 3 4 长度( m m )3 8 断裂强度干态 5 4 ( c n t e x ) 湿态 4 3 断裂伸长干态 1 5 率( ) 湿态 1 7 弹性回复率( 伸长3 ) 7 2 相对密度 g c m 3 ) 1 2 8 同潮率( )6 8 动态 0 2 3 5 摩擦系数 静态 0 2 8 7 卷曲弹性 卷曲率 1 6 5 卷曲残留率 o 8 8 ( ) 卷曲弹性回复5 5 4 体积比电阻 6 0 x 1 0 抗静电性 ( c m f 1 ) 能质量比电阻 2 1 4 x1 0 l o ( o g c m ) 无熔点，1 6 0 微黄，强力有明显下降，2 0 0 耐热性深黄，3 0 0 c 开始炭化，变为褐色 沸水收缩率2 5 ，干热收缩率2 3 断裂强度( ) 3 7 5 3 9 5 耐日光性 断裂伸k 率( ) 1 9 3 强度变异系数( ) 1 8 3 双折射率( n 一n j _ ) 1 5 7 3 一1 5 7 1 = 0 0 0 2 耐稀酸性好，3 7 盐酸，7 5 硫酸常温可溶解， 耐酸性 甲酸4 0 c 下可溶解，溶解后均有微量残留物质 耐稀碱( 纯碱) ，不耐烧碱，5 苛性钠常温下 耐碱性强度几乎不下降，1 0 0 ( 2 下强度稍有所下降，质 量稍有损伤 不溶于乙醇、乙醚、苯、丙酮、甘油、汽油等 耐溶剂性 一般溶剂 耐虫蛀、耐霉菌性耐虫蛀、耐霉菌 可用弱酸性染料、活性染料、中性染料。染色 染色性能 性能好 5 第一章绪论 第三节复合材料和本课题复合方法的介绍 人类在科学技术上的进步往往是与新材料的出现和应用分不开的。近 几十年来，材料科学得到了突飞猛进的发展，单一材料有时不能满足实际 使用的需要，人们就把两种或两种以上的材料复合制成复合材料，以克服 单一材料在使用上的性能弱点，改进原来单一材料的性能，并通过各组分 的匹配协同作用，还可以出现原来单一材料所没有的性能，达到材料综合 利用的目的，以提高使用与经济效益。复合材料是一种多相复合体系，在 复合体系中可以是异质异相的，也可以是同质同相的。因此，通过不同质 的组成、不同相的结构、不同含量及不同方式的复合，可以制造出满足各 种用途的复合材料。根据复合过程的性质可分为化学复合的复合材料、物 理复合的复合材料和自然复合的复合材料。功能复合材料的发展潜力，不 仅在与组分材料的性能可以相互补充，更重要的还在于相互之间的协调从 而达到加强其功能或产生新的功能。复合效应有三个特征：一般不是简单 的相加；同样的组分材料按相同的复合状态复合，在不同的性能上体现出 的复合效应一般不一样；对于某一个性能，相同组分材料复合状态不同时， 一般具有不同的复合效应。复合效应分为线性效应和非线性效应，其中线 性效应包括平均效应、相补效应和相抵效应，线性效应提供了利用组分材 料性能扬长避短而应用复合材料的依据；非线性效应包括诱导效应、共鸣 效应和系统效应，非线性效应使复合材料产生组分材料不具备的新功能。 由于复合效应产生的原因很复杂，理论也不是很完善，人们还在不断的摸 索与研究中【l ”。 复合化技术作为复合材料的加工方法，就是对材料的各种组成要素一 一加以分解，而每种要素有不同的选择参数，再对他们进行重新组合，如 织物的组成要素可以是纤维、纱线、组织、结构、加工技术等，然后再进 行某种组合，从而开发出多种多样，别致新颖的产品。它既可改善原来品 种的性能，又可以开拓新的应用领域。纺织工业利用复合化技术，开发了 各种复合纤维、混纤丝、包芯、包缠等复合纱线、交织物，多层覆盖织物 等，从而加速了产品的更新换代。本课题是对三种功能纤维进行复合，复 合的方法大致有三种：一是对三种功能性纤维进行混纺，再织成织物；二 第一章绪论 是各自单独纺成纱，再交织成织物；三是对织物分别进行抗菌和远红外微 元生化涂层后j n t 整理。在实际过程中发现三种原料的性能相差太大，混 纺后纱线质量难以保证；后整理一般都涂层在织物的表面，其耐洗性较差， 从而影响其使用性能，同时织物因经过后整理，织物的风格、手感等服用 性能将受到影响；再者，对织物进行两种不同的涂层加工有一定的难度， 还会影响其各自功能的发挥。交织复合简单易行，效果好。余旺苗【5 l 和廖声 海 6 1 的研究也证明通过交织复合可以达到功能复合的效果。为此，本课题也 采用复合化技术对三种不同功能纱线进行交织复合，变换它们的搭配比例 研究它们对织物性能影响规律，为产品设计提供有力的依据。 第四节本课题研究的意义和主要内容 一本课题研究的意义 ( 1 ) 现在人们研究的较多的是有关远红外微元生化和抗菌整理方法对温升 和抗菌效果的影响，而利用交织复合对功能织物功能的影响研究得较 少。 ( 2 ) 多种功能纱线的复合及复合的手段对功能复合织物本身功能有何影 响，它们彼此之间有何关系，如何做到最佳搭配，发挥它们的潜能， 值得我们探讨与研究。 ( 3 ) 多种功能纤维的复合是增加产品多样性的一种有效途径，是完善产品 性能，拓展其使用范围的重要方法。 ( 4 ) 目前，各种各样的功能纤维的出现，如何利用功能纤维开发出有市场 前景的产品，把科研成果转化为现实生产力，是我们共同关心的问题。 ( 5 ) 随着人们对健康问题日益重视，保健产品将有巨大的市场前景，开发 多功能保健产品将会满足人们的需要，具有重要商业价值。 二本课题研究的主要内容 鉴于实验条件和原料的限制，本课题主要研究工作及内容如下： ( 1 ) 查阅大量文献，了解大豆、远红外及抗菌纺织品的历史及现状，学习 新产品的开发经验。 第一章绪论 ( 2 ) 测试大豆纱线、远红外微元生化纱线及a b 抗菌纱线的各项性能，为工 艺设计提供参考。 ( 3 ) 研究功能复合织物中三种功能纱线不同排列比对红外温升效果的影 响。 ( 4 ) 研究功能复合织物中三种功能纱线不同排列比对抗菌效果的影响。 ( 5 ) 研究功能复合织物中三种功能纱线不同排列比对服用性能的影响。 ( 6 ) 讨论三种功能纱线复合织物的综合性能。 第二章原材科介绍及试样的设计与制作 第二章原材料介绍及试样的设计与制作 第一节原材料的介绍 本课题所采用原材料是由三种功能性纤维经纺纱而成的纱线，下面 将先对这三种功能性纤维作一介绍。 一大豆纤维 本课题所采用的大豆纤维是大豆蛋白与p v a 的共混体，它的主要特 点与一些天然纤维和化学纤维进行比较如下： 1 ) 物理机械性能。大豆纤维已有0 9 3 o d t e x 多种规格，长度有棉型 3 8 m 、毛型6 5 6 7 m m 。大豆纤维的断裂强度高于羊毛、蚕丝，但伸 长率较低，密度轻，回潮率也比羊毛、蚕丝低，详见表2 - 1 。 表2 - 1 大豆纤维与蚕丝、羊毛纤维的物理机械性能比较1 2 ) 化学性能。大豆纤维、羊毛、蚕丝和棉纤维的化学性能的测试结果列 于表2 2 。大豆纤维耐酸耐碱性能与羊毛、蚕丝相同；耐虫蛀性能与 棉相同，优于羊毛、蚕丝。 表2 - 2 大豆纤维与蚕丝、羊毛及棉纤维的化学性能比较i 蚓 3 ) 导湿性能和透汽性能。大豆纤维导湿性能优于腈纶、锦纶、真丝纤维； 透气性优于真丝、丙纶、涤纶、腈纶、锦纶纤维。纤维导湿、透汽、 干爽。 4 ) 耐晒性能。大豆纤维放在室外风吹雨淋日晒两个月，纤维颜色变浅， - 9 一 第二章原材料介绍及试样的设计与制作 强力下降了1 1 ，不发霉，用紫外线照射1 2 0 小时，强力下降9 8 f 1 6 1 ， 说明纤维耐日晒能力强，且抗紫外线能力优于棉纤维，更优于粘胶和 蚕丝。 5 ) 抗静电性能。大豆纤维与其它纤维静电指标比较见表2 3 。可见，大 豆纤维的质量比电阻小于其它纤维，接近于蚕丝纤维，静电效应小， 有利于纺织加工。 表2 - 3 大豆纤维与其它纤维静电指标比较1 6 1 6 ) 弹性。测试大豆纤维的卷曲率、残留卷曲率和弹性回复率见表2 - 4 。 从表中可见，大豆纤维的卷曲率、残留卷曲率及弹性回复率都比一般 化纤低，因此纤维的抱合力小，纺纱时要加抗滑剂，卷曲牢度低，从 而纤维弹性差。 表2 4 大豆纤维与一般化纤的卷曲率、残留卷曲率和弹性回复率比较1 6 1 纤维种类卷曲率残留卷曲率弹性回复率 大豆纤维l6 50 8 85 5 4 一般化纤 1 0 1 51 07 0 8 0 测试标准g b t i4 3 3 8 1 9 9 3 由大豆纤维织成的面料，具有羊绒般的手感、蚕丝般的光泽；兼有羊 毛的保暖性、棉纤维的吸湿和导湿性，穿着十分舒适；且耐日晒、耐虫 蛀、耐霉菌，悬垂性好，特别适宜制作舒适内衣。大豆纤维既具有天然 蚕丝的优良特性，又具有合成纤维的机械性能，它的出现满足了人们对 穿着舒适性、美观性的追求，符合服装免烫、洗可穿的潮流。 二远红外徽元生化纤维 本课题所采用的远红外微元生化纤维是由苏州一家公司生产的。它是 将陶瓷粉微粒加入到聚酯纺丝原液中，搅拌均匀，经纺丝、卷绕、后牵 伸、卷曲定型而得的。具有如下主要特点： 1 ) 物理机械性能：远红外微元生化纤维含有陶瓷粉微粒，因此纤维的强 第二章原材科介绍及试样的设计与制作 力要稍低于常规纤维，断裂伸长率也略小于常规涤纶纤维，但其他物 理指标与常规纤维基本相同。 2 ) 纤维抱合力好，可纺性好，能和棉、毛、粘等原料混纺。 3 ) 纤维可染性好，无论染什么颜色均鲜艳夺目。 4 ) 纤维辐射的远红外线极易渗透于皮肤深部，促进血液循环，增大血流 量，起到良好的保健作用。 5 ) 蓬松性好，手感柔软活络，有仿真羽绒、羊毛效果，其织物具有较好 的穿着舒适性。 6 ) 由于是共混纺丝而不是表面涂层，所以耐洗性能好，反复清洗多次后， 其红外辐射性能没有明显下降的迹象。 三抗菌防臭纤维 本课题使用抗菌防臭纤维是1 9 8 7 年原中国纺织大学发明的具有永 久抗菌性能的中纺a b 抗菌纤维。该纤维f 1 刁是将局部性腈纶纤维用二价 铜离子处理，再还原为亚铜离子后与腈基氮原子上的孤对电子络合形成 配键，亚铜离子简写为a 基团。将此含有金属亚铜离子的导电纤维作 h a l o 试验无抑菌圈可见，然后再将上述改性纤维高分子链中的其它单体 单元上通过库仑力结合季铵盐上的阳离子部分，通过大量的抗菌试验筛 选，以与m c g b g 中阳离子部分( b 基团) 结合后的抗菌能力为最强。 试验结果表明，聚丙烯腈纤维上只接枝b 基团，抗菌效果也不佳。a 和 b 两个基团具有明显的协同作用。中纺a b 抗菌防臭纤维的主要特性； 1 ) 中纺a b 抗菌防臭纤维属于永久性的接枝改性纤维，广谱抗菌，杀菌 速度快，抗菌能力强且持久。 2 1 中纺a b 抗菌防臭纤维与未改性纤维相比，改性后除增加抗菌功能 外，其他性质与原纤维接近，它保持着原纤维很好的可纺性能。 3 ) 中纺a b 抗菌防臭纤维及其织物对人体无毒性和无刺激。 4 ) 中纺a b 抗菌防臭纤维及其织物耐洗涤、耐摩擦、耐1 3 0 c 高温，服 用性能良好。 5 ) 中纺a b 抗菌防臭纤维的工艺简单，流程简短，成本不高。 四原材料的基本物理性能 第二章原材料介绍及试样的设计与制作 在了解纤维的一些基本情况后，有必要对单纱的基本物理性能作一 个全面了解，便于为织造试样提供一些工艺技术资料以及以后分析织物 的性能参数。下面分别对单纱的细度、捻度、断裂强力及断裂伸长率作 测试分析。为了书写方便，分别将大豆单纱、远红外微元生化单纱、抗 菌防臭单纱简记为a 、b 、c 。 4 1 单纱的细度 将纱线预调湿后暴露在试验用的标准大气中2 4 h ，使其质量变化不 大于o 1 。再在y g 0 8 6 型纱框测长机上摇出试验用的绞纱，绞纱长度 为1 0 0 m ，把纱线放在烘箱烘干( 每间隔2 0 m i n 逐次称重，重量变化不大 于0 1 ) ，然后在标准条件下测得l o o m 绞纱重量( 克) ，如表2 5 所示： 衰2 - 5 标准大气条件下烘干绞纱试样质量( 克) 编号abc l1 2 6 9 41 4 6 4 21 9 1 0 4 21 2 9 8 41 4 7 9 3l 9 0 0 5 31 2 9 4 11 4 8 0 51 8 5 0 5 41 3 0 9 51 4 7 0 01 9 0 5 3 51 2 9 9 31 4 6 2 61 8 7 4 7 61 2 7 7 51 4 6 7 51 9 0 8 4 7 1 2 8 6 41 4 7 6 71 8 5 9 2 81 2 9 1 71 4 6 8 91 9 1 4 9 91 2 9 6 41 4 7 3 5 1 9 1 1 4 l o1 3 0 3 31 4 7 2 81 9 1 1 7 平均值 1 2 9 2 61 4 7 1 61 8 9 4 7 方差1 3 1 0 43 6 x 1 0 45 7 1 0 4 公定回潮率下的线密度公式为： n t e x ：g ox ( 1 + w k ) x l o o o ( 2 1 ) l 其中：g o 为烘干绞纱试样的干重( g ) 。 l 为绞纱的长度( m ) ； w k 为公定回潮率，a 、b 、c 的，k 值分别是6 8 、0 4 、2 0 。 代入式2 1 计算得： a ： n t e x = ( 1 2 9 2 6 1 0 6 8 1 0 0 ) x 1 0 0 0 = 1 3 8 0 5 b ：n t e x ( 1 4 7 1 6 1 0 0 4 1 0 0 ) 1 0 0 0 = 1 4 7 7 5 c ：n t e x = ( 1 8 9 4 7 1 0 2 1 0 0 ) 1 0 0 0 = 1 9 3 2 6 考虑到误差及其他因素，因此可以认为本课题的单纱细度为：大豆 第一二章原材料介绍及试样的设计与制作 单纱1 4 t e x ，远红外微元生化单纱1 5 r e x ，抗菌单纱1 9 t e x 。 4 2 捻度 按检测标准要求，用y 3 3 1 型捻度机测得的数据如表2 6 ： 表2 - 6 三种功能纱线的捻度测试结果( 单位：t 1 0 0 , , - 1 ) 试验编号a bc l 4 3 24 0 03 7 9 24 5 64 0 84 1 8 3 3 8 14 6 3 4 2 3 44 5 54 1 83 8 3 54 8 34 1 6 4 0 4 64 4 54 0 43 6 8 7 3 9 3 4 3 43 9 o 84 4 74 0 83 5 4 94 4 43 9 63 6 4 1 04 6 34 8 1 4 3 3 平均值 4 3 9 94 2 2 83 9 1 6 方差9 6 78 0 3 7 2 4 4 3 断裂强力和断裂伸长率 纱线断裂强力和断裂伸长率是指纱线受到外力直接拉伸到断裂时所 需的力和纱线的伸长率1 酊。按试验检测要求，在南通宏大h d 0 2 1 n 电子 单纱强力仪( 测试时拉伸速度为5 0 0 m m m i n ) 上进行测试，测得平均值 见表2 7 ： 表2 - 7 三种功能纱线断裂强力和断裂伸长率测试结果 纱线种类断裂强度( c n )断裂伸长率( ) a1 7 2 o6 0 3 b1 8 2 66 5 0 c 2 6 7 71 7 1 4 原始数据见附表一。 五纱线的预处理 为了织造的顺利进行，本课题所采用的纱线设计成由单纱两两并股而 成的双股线。由于股线捻系数与单纱捻系数的比值，对纱线的直径、织 物的厚度及手感等影响很大，通常棉织物用经线为1 2 1 4 ，纬线为1 o 1 2 1 1 8 1 ，本课题为了获得较好的手感，捻度的选取比常用的比值稍低，为 4 9 t 1 0 c m 1 左右。当股线的捻向与单纱捻向相反时，股线柔软，光泽好， 第二章原材料介绍及试样的设计与制作 捻回稳定，股线结构均匀稳定，故采用s 捻。最终得到6 种股线，记为 a a 、b b 、c c 、a b 、a c 、b c 。由于并捻过程中加捻较大，即使在自然 状态下，纱线也会发生收缩现象，这会给织造过程带来许多困难，如纱 线容易纠缠、不易于分纱；纱线的张力难以控制；纬纱容易断头等等， 因此有必要在不影响各种纱线的功能的前提下对纱线采用热湿定捻的预 处理。所用原料的热性能见表2 8 ： 表2 - 8 纺织材料的熟性倒”捌 材料温度( ) 玻璃化温度软化温度 熔点分解点 棉无无无1 5 0 腈纶 9 0 1 9 0 2 4 0无2 3 涤纶8 0 ，6 7 ，9 0 2 3 5 2 4 0 2 5 6无 大豆纤维8 l未知无 3 1 3 由于大豆纤维无熔点，温度超过1 1 0 时纤维强度和断裂伸长率显 著下降【1 6 1 。综合考虑它们的热学性能，热定型温度定为1 0 0 ，具体处 理过程如下： 1 ) 为了使纱线得到充分的定型处理，先用湿毛巾捂住筒子纱，进行预湿 处理2 0 m i n ，不要直接给纱线洒水，以免造成加湿不匀。 2 ) 把筒子纱放进烘箱，在1 0 0 。c 温度