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高舒适材料结构与性能表征 摘要 由于涤纶本身不具有亲水基团，吸湿性差，导致其服装的穿着舒适性差， 因此有必要对涤纶的舒适性进行改性。本研究从纤维的形态结构设计、纱线 结构设计及织物结构设计多重角度出发，研究纤维及其集合体的结构对织物 吸湿性、导湿性、放湿性、透湿性、热传导性能影响。并且研究了碱减量对 织物结构和性能的影响。结果表明：经碱减量后的三叶形改性纯涤纶织物的 纤维表面产生了许多沟槽，织物内的孔洞增多，织物的吸湿性得到了明显的 改善，其质感更接近于丝绸。三叶形改性纯涤纶织物的吸湿、导湿、放湿性 能优于各种涤棉混纺织物。 组织结构对织物的舒适性的影响很大，组织结构为变化重平的织物的吸 湿性最佳，导热性较好，但放湿性较弱：平纹织物的导湿和放湿性最佳，透 湿和热导性较好，但吸湿性较弱；卡其组织织物的吸湿、导湿、放湿综合性 能俱佳，热传导性和透湿性最优，热湿舒适性最佳。 关键词：异形改性涤纶：织物组成：织物结构；吸湿性；放湿性；导湿性； 透湿性；热传导性。 t h es t u d yo nt h e p r o p e r t i e so f c o m f o r t a b l ef a b r i ca n d i t ，ss t r u c t u r e c h a r a c t e r i z a t i o n a b s t r a c t w i t h o u th y d r o p h f l i cg r o u p s ，p o l y e s t e rf a b r i ch a sp o o rm o j s h 疆e a b s o r b e n c y ，w h i c hc a t l s e st h ep o l y e s t e rf a b r i cp o o rc o m f o r t a b l e ，t h e r e f o r ei ti s n e c e s s a r yt om o d i f yt h ep o l y e s t e rf i b e rt h ei n f l u e n c eo ft h es t r u c t u r eo ff i b e r a n di t sa g g r e g a t eo ni t sm o i s t u r ea b s o r b e n c y , l o s sp r o p e r t y ，d r a i n a g ep r o p e r t y ， m o i s t u r e - p e n e t r a b i l i t y , t h e r m a lc o n d u c t i v i t yw a ss t u d i e d ，b a s e do nt h ef i b e r s m o r p h o l o g y 、y a mg e o m e t r ya n df a b r i cs t r u c t l l r ed e s i g n t h er e s u l t ss h o wt h a t t h em o i s t u r ea b s o r b e n c ya n dl o s sp r o p e r t yo ft h e f a b r i cm a d eo ft r i l o b a l p o l y e s t e rf i b e ri sb e t t e rt h a no t h e rp o l y e s t e r c o t l o nb l e n d i n gf a b r i c s t h eo ff a b r i cs t r u c t u r eh a sag r e a ti n f l u e n c eo nt h ec o m f o r to ff a b r i c t h em o i s t u r e a b s o r b e n c yo ft h ef a n c yr i bw e a v gf a b r i ci sb e g ta n dt h e r m a l c o n d u c t i v i t yi sb e t t e r ，b u ti t sd r a i n a g ep r o p e r t yi sw o r s e t h ed r a i n a g e p r o p e r t ya n dm o i s t u r e c o n d u c t i v i t yo ft h ep l a i nf a b r i c l sb e 或，a n dt h e m o i s t u r e p e n e t r a b i l i t y a n dt h et h e r m a l c o n d u c t i v i t y i sb e t t e r , b u ti t s m o i s t u r e a b s o r b e n c y 话w o r s e t h ec o m p r e h e n s i v ep r o p e r t yo ft h e k h a k i 2 s t r u c t u r ef a b r i ci st h eb e s ti na l lf a b r i c sd e s i g n e d k e y w o r d s ；p r o f i l em o d i f i e dp o l y e s t e r ；f a b r i c c o m p o n e n t ：f a b r i c 8 t m 。t 峨；m o i s t u r e a b s o r b e n c y ；d r a i n a g ep r o p e r t y ：m o i s t u r e p e n e t r a b i l i t y ， t h e r m a lc o n d u c t i v i t y 原创性声明 y8 5 9 4 1 本人郑重声明：所里交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研 究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个 人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和 集体，均已在文中以明确方式标明。本人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 冢存签字日期：m 4 年月日 ， 学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解北京服装学院有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京服装学院。学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅 和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印 或其它复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名 聚飞 导师签名： 仍0 签字日期：叫f 年了月j 日签字日期：，一辟；月；日 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 2 0 0 6 年北京服装学院硕士论文 前言 材料是一切物质的基础，对于人们生活是必不可少的。材料的发展不仅对人类社会的 发展至关重要，而且反映着一个国家生产和科学技术发展的水平。纤维材料对人类生活来 说更是不可缺少，人们生活起居中的衣、食、住、行等方面都离不开它。棉、麻、丝、毛 等天然纤维由于其自身的许多优良性能，受到人们的欢迎与偏爱。然而，天然纤维的生产 成本较高，并且由于社会的不断发展，其产量远远不能满足人们的实际需要，因此人们需 要借助于科学技术研究出可以替代天然纤维的材料，而合成纤维的诞生为人类带来了曙 光。但是原有的常规合成纤维吸水性差、易产生静电、吸尘等缺点，无法替代传统天然纤 维，从而限制了合成纤维的应用领域。为了获得更为理想的合成纤维材料，人们在努力寻 求综合性能优良的成纤高聚物的同时，不断对现有高聚物进行改性，从而使得大批功能纤 维不断涌现。 对于服用性面料而言，舒适性在众多功能性中最为重要。对舒适性的追求可以使服用 纺织品更具有人性化的特征，满足由于生活水平不断提高的人们的需要，从而提高服用面 料的社会价值。织物的热、湿传递性能对服装的舒适性非常重要，它受组织结构、纱线组 成、纱线捻度、纤维及纱线间空隙、织物孑l 隙率以及外界风速、温度、湿度等多种因素 的影响。本研究的目的是，从纤维的形态结构设计、纱线结构设计及织物结构设计多重角 度出发，研究纤维及其集合体的结构对评价织物舒适性的吸湿性、导湿性、放湿性、透湿 性、热传导性能的影响。并且研究碱减量对异形涤纶织物及其与棉混纺织物结构和性能的 影响。 2 0 0 6 年北京服装学院硕士论文 1 文献综述 随着科学技术的不断进步和社会的不断发展，新型材料的开发设计和研究受到了普遍 的重视，其中功能性材料的发展和需要越来越大。功能性纺织品已成为当今社会的焦点， 功能性纺织品离不了功能性纤维按其属性，可将功能性纤维分为以下4 类：物理性功能纤 维、化学性功能纤维、物质分离性功能纤维和生物适应性功能纤维。简略分析一下已经商 品化的功能性纺织品的性能，如具有导电性、抗静电性、光电性、记忆性、耐高温性、阻燃 性、热敏性、蓄热性、蓄光性、光导性、光折射性、光干涉性以及异型截面纤维、超细纤 维、表面处理纤维等，均属于物理功能纤维：而化学功能纤维则具有光降解性、光交联性、 催化活性等性能：物质分离性功能纤维具有中空分离性、微孔分离性、反渗透性、离子交 换性、高吸水性、高吸油性以及选择吸附性等性能；生物适应性功能纤维具有抗菌性、芳 香性、生物适应性、人工透析性、生物吸收性和生物相容性等性能。 随着人们生活水平的提高，人们对服装穿着舒适性的要求也越来越高。纺织面料在具 备某些特殊功能的同时，其舒适性指标也绝对不能忽视。因为面料裁制成服装是人去穿着 的，若没有良好的舒适感，就体现不出其附加值，就会降低其商业价值；特别是对于贴身内 衣面料，首先要求的就是“舒适、安全”，其次是“健康、清洁和安心”。纺织品的舒适性指 标主要有j 导汗导湿性、透气透湿性、保温柔软性、回弹防皱性、抗起毛起球性等。用大众 的语言来判别，“冬暖夏凉”、“防暑御寒”、“防雨透湿”、“耐洗防皱”、“柔和优异的手感” 就是好的纺织品。从日本纺织界最新提出的理念来分析，消费者的需求概念正在由“注重舒 适”向着“追求愉快和快适感”发展，纺织品功能性和舒适性统一的研究课题应运而生。 这也是物质文明高度发展以及社会成熟度提高的必然f l 】。 1 1 舒适性的概念心1 人们穿着服装有多种目的和作用，诸如为了遮羞、保护人体、装饰美化、礼仪、报态、 标识等等。为了遮羞、装饰、威严、礼仪等而穿用服装是社会目的，有社会历史原因，面 且随蓉社会的发展而变化。不同历史阶段，有不同的服饰文化。不同等级、阶层也有不同 的服装款式，这一点看一看服装的发展历史就清楚了。人们着装还有生物学的目的，这是 2 2 0 0 6 年北京服装学院硕士论文 指为了保护身体，调节气候，防寒保暖。随着社会的发展，人们生活水平的提高，还要求 着装后感到满意、舒适和心情性快。 2 0 世纪5 0 年代以来，合成纤维在服装织物中的大量应用。人们发现穿着合纤织物制 成的服装感到闷热、不透气，甚至产生皮肤过敏等症状，从而服装舒适性的研究为人们所 重视并具有新的内容与涵义。 服装舒适性这一概念涉及面很广，藿装后，人们是否感到舒适不仅与衣料和服装的物 理性能和特征有关，还与人们的活动方式、环境条件以及人们的生理、心理因素有关叽 表1 列出了影响服装舒适性的各种因素。在一定条件下，影响人们着装后的舒适性感觉的 主要因素有以下几个方面： 表i 服装舒适性的影响因素 生理! 坠堡衣 料撞性月装挂性鲨金且丛 体 温 过去经验厚度、面密度热、湿传递性尺寸 文化温度 皮肤温度兴趣、偏爱、织物结构透气性重量 流行湿度 皮肤压力 生活方式 拉伸性能颜色花型款式时尚风速 排汗鼙压缩性能静电 习惯气压 放热最剪切性能 辐射 产热鼙弯曲性能 雨雪 表面摩擦 f 1 1 服装的热、湿传递平衡。在不同的气候环境中，人体穿着衣服后，身体与环境之 间恒处于能量交换之中，人体的舒适感觉取决于人体本身产生的热量和向环境散发热量之 间能量交换的平衡，服装在能量交换中通过热、湿传递过程起着调节作用。服装最重要的 舒适性标准是处于满意的热平衡。在温度较高的环境中，或者由于体力劳动或作剧烈运动， 人体即产生大量热量，这时人体的体温调节中枢可以通过两个机制增加散热的速度：刺激 汗腺出汗引起蒸发散热和抑制下丘脑后部的交感中枢，解除皮肤血管正常的血管收缩神经 2 0 0 6 年北京服装学院硕士论文 的紧张度，使血管扩张，增加热量从皮肤散失。在寒冷的环境中，人体交感中枢会使血 管发生收缩作用，阻止热量从身体内部大量传导到皮肤。下丘脑的体温调节中枢使出汗停 止，即使蒸发散热停止，这时人体的服装如不足以保暖，来自皮肤和脊髓的冷信号会刺激 下丘脑后部的寒战运动中枢，引起全身骨骼肌发生非节奏性的颤动，使人体总产热量增加。 虽然可以通过上述机制在调节体温，但人体总是不会感到舒适的，必须借助于服装加以调 节。因此，从生理学角度出发，在热的环境中或人在剧烈运动时，服装应有利于散热、透 湿；在寒冷的环境中，服装应有利于保暖而不易散热。 ( 2 ) 接触( 或触觉) 舒适性。是指服装与人体皮肤接触时，服装织物的接触舒适程度， 包括由皮肤触觉神经未梢感觉的力学触觉舒适如软硬、粗糙、刺痒、刺痛、静电和瞬时接 触的冷暖感、服装尺寸的合体性等。 ( 3 ) 视觉舒适性。是指服装的款式、颜色、花样样式和不同性格和爱好，使人体穿着 时因为仪表端正、潇洒，感到自豪、英俊、俏丽而处于心理上的舒适状态。 综上所述，服装舒适性是一个涉及人体生理、心理、服装( 织物) 、气候环境等因素 的多学科交叉、相当复杂的问题。服装的舒适水平是由心理、生理和物理三个方面因素决 定的，三者相互联系，相互影响，只有三方面的因素达到一种最佳状态，人体才会感到舒 适。 1 2 人体生理和舒适性条件瞠1 摄入人体内的食物营养，在体内进行化学分解，产生能量，这是维持生命的能源，其 中一部分用手内脏各器官的机能运动、肌肉收缩和组织增殖的基础新陈代谢，另一部分用 于人体作各种运动所消耗的额外代谢能量形成体热的产生，因摄入食物的数量、品种( 营 养) 以及活动的程度等条件不同而异。在日常生活中，亚洲成年入一天所产生的热量，男子 约为1 0 4 7 0 x1 0 3 j ，女子约为87 5 0 1 0 j 。 人体产生的热量，先使各组织的血液温度升高，再通过血液循环将热址传到人体各部 位，最后从与外界接触的皮肤与呼吸等器官向体外散失，而皮肤散热占8 0 - 9 0 。其散 热的方式是通过辐射，传导、对流以及水分蒸发而进行。因此，服装对人体的包覆和体表 的裸露是人体保温或散热调节的重要手段。水分( 汗液) 蒸发也是人体散热的重要途径，特 别是在人们剧烈运动或强劳动情况下是这样。人体出汗显的多少因入、季节，身体状况、 劳动强度而不同。平均气温2 9 。c 的夏季，体重为6 5 k g 的人在室内生活一天的出汗量为3 k g 左右。若在太阳光照射下，气温为3 2 3 64 c 时步行，则出汗量为2 3 7 3 7 3g ( m 2 “) 。即 4 2 0 0 6 年北京服装学院硕士论文 相当于每人海小时的出汗量约4 0 0 - 7 0 0 9 ，高温作业( 2 8 5 - 3 5o c ) 时的出汗量为1 3 - 1 5 k g 1 1 。 当人体产热和散热平衡时，正常人的体温保持在3 7 。如果失去平衡，身体就会感到 不舒适，甚至发生种种故障，如体温升高、闷热、头晕、中暑、寒冷、冻僵等等。因此， 体温调节需由服装来帮助进行调节。多年来，人们着装后的热、湿舒适性研究表明：对一 个通常体温为3 7 。c 的正常人来说，其皮肤表面温度为3 2 ，衣服内表面至皮肤表面间服 装微气候的最舒适条件应为：温度( 3 2 1 ) ，相对湿度为5 0 1 0 ，气流速度为( 2 5 1 5 ) c m s 。 同时，研究还指出：环境条件( 气温、相对湿度、气流或风速、太阳辐射热) 对服装 微气候( 或舒适性) 的影响很大。当环境和皮肤温度之间的温差不大时，微气候内相对湿 度是影响服装舒适性的主要因素。当环境温度低时，小气候内温度是主要的。如果人体的 热量和汗汽保持在小气候内，则很不舒适；但如果衣服吸湿，并能将湿和热传到环境中去， 保持服装小气候温、湿度恒定并符合最舒适条件，则人们感到舒适；衣服吸汗，但不蒸发， 使小气候内相对湿度很高，则不舒适；如果衣服不吸汗，不蒸发，则衣服内湿度更大，更 不舒适；人体发热量很大时，依靠排汗蒸发，使人体皮肤降温，蒸发的汗汽必须能顺利排 到环境中去，才感到舒适，因此，织物的热、湿传递性能对服装的舒适性非常重要，这也 是5 0 多年来的服装舒适性研究工作中，大部分是研究讨论织物的热、湿舒适性能的原因。 1 3 织物舒适性原理 近年来我国在合纤生产技术及品种的开发方面有许多新的进展。其中改善合成纤维的 疏水性，提高亲水性及舒适性的报道很多。实际上，在一般的生理环境条件下，人体皮肤汗 腺是在不停地散发着汗液的。在代谢水平低下时，汗液在汗腺孔内或汗腺孔附近蒸发成水 汽，皮肤上不呈现润湿状态，成为无感出汗：在代谢水平高亢时，汗液以液态水形态遍及 皮肷表面，甚至流淌，称为有感出汗。前者对服装穿着舒适性也有影响( 而且如许多研究 者指出，重点影响热发散平衡5 1 ) ，人们在穿着服装时，无感出汗影响热发散平衡，而有感出 汗不仅影响热平衡，还会因皮肤触觉的感受而影响穿着的舒适性。如何将液态的汗液尽快排 出体外是提高织物穿着舒适性的关键。 皮肤表面无感出汗时，汗液在汗腺孔附近甚至在汗腺孑l 内即蒸发成水汽。皮肤表面有 感出汗时，汗液分布在皮肤表面上，这时通过服装的湿传导的初始状态的是液态水：它们 通过服装( 织物) 的湿传导通道不完全相同。 2 0 0 6 年北京服装学院硕十论文 汗孔内皮肤表面l 内空气层服装纵物l服装织物 l 服装织物外空气层外空间 l ( 微气候区) 内表面 外表面 图1 无感出汗时的湿传导通道 产叫查塞p l 越叫坐塑卜j u 叫查塑卜 i 黼芎竺骱翻 ( 微气候区) ：内表面 。外表面 图2 有感出汗时的淀传导通道 姚穆 4 1 等人提出，汗液经织物传导至外界空间的湿通道有3 种形式，如图1 ，图2 所 示：是汗液在微气候区中蒸发成水汽，气态水经织物中纱线间和纤维间的缝隙孔洞扩散 运输到外层空间；是汗也在微气候区蒸发成水汽后，气态水织物内表面纤维空洞和纤维 表面凝结成液态水，经纤维内空洞或纤维间空隙毛细作用输送到织物外表面，再重新蒸发 成水蒸气迁移至外层空间；是汗液通过直接接触以液态水的形式进入织物内表面，通过织 物中纱线i i 自j 、纤维间缝隙孔洞毛细作用输送至织物外表面，再蒸发成水蒸汽，扩散至外层空 间。人体在无感出汗时，以第一中和第二种为主要形式；人体在有感出汗时，以第三种和 第二中为主要方式。各类方式运输水量的比例，视出汗速率、织物品种结构、环境条件等 而变。可见，无论是哪一种形式都包含有3 个阶段，即吸水保水蒸发。因此，如果能使合纤原 料及织物完成上述3 种功能，便可实现高舒适性。 6 2 0 0 6 年北京服装学院硕士论文 织物中的孔洞应是贯穿的。孔洞的形式分为纤维内空腔、原纤间的孔洞缝隙、纱线内 单纤维间的缝隙孔洞以及织物中纱线问的缝隙孔洞。织物中纤维首先应具有对水或水汽的 浸润或吸湿能力，而后通过上述孔洞或缝隙将水或水汽传导至外层空间。织物中空隙率越 大，其表面吸水能力越强，保水能力也越高；而织物表面液态水的蒸发能力除与外界的风速、 温度条件有关外，织物表面的蒸发表面积更显重要。例如在纤维或织物表面制造出凹凸状， 则有利于水蒸气的快速蒸发。为使服装实现快速吸汗快速传输一快速蒸发的吸湿快干功 能，可将织物设计成为多层复合结构。与人体皮肤接触的内层纤维应能够快速润湿汗液并 向外层传输水或水汽，中层纤维应可以从内层吸收、转移并储存待逸散的汗液又能将汗液 转移至外层：外层纤维则主要承担传递、散逸汗液、水汽的作用6 1 0 1 4 聚酯纤维的舒适性研究 纯涤纶织物具有挺括、易洗、耐用、价廉等优点，但它吸湿性差，在标准状况下吸湿 率只0 4 这导致它容易产生静电，穿着闷热，与皮肤接触有粘性贴身的感觉，而改性吸湿 涤纶织物，不仅能克服这些缺点，更能获得比天然纤维更加优良的性质。对织物的舒适性 感官评价，与客观评价相比更易受主观因素的影响，但也更能直接的表现出穿着者的舒适 体验。可以更为全面的对织物的舒适性做出评价f 7 1 。 1 4 1 聚酯纤维的性质。p 聚酯纤维是由大分子链中的各链节通过酯基( 一c ! o 一) 相连的成纤聚合物纺制的合 成纤维，英文缩写p e t 。我国将聚对苯二酸乙二酯含量大于8 5 以上的纤维简称为涤纶， 国外的商品名称很多，如美国的“d a c r o n ”、日本的“t e t o r o n ”、英国的“t e r l e n k a ”、前苏 联的“l a v s a n ”等。 聚酯纤维是由英国w h i n f i e l d 和d i c k s o n 等人发明的，1 9 5 3 年开始工业化生产，可以 说是大品种合成纤维中发展较晚的一种纤维。 1 4 11 物理性质 ( 1 ) 颜色是乳白色并有光，可加入t i 0 2 作消光剂，生产纯白色的产品需加增白剂。 ( 2 ) 表面及截面：表面光滑，截面为圆形或异形( 如、y 形等) 。 ( 3 ) 涤纶丝密度为1 3 8 1 4 0 9 c m 3 。 ( 4 ) 回潮率为o 4 0 ，低于腈纶( 1 2 ) 和锦纶( 4 ) 。 ( 5 ) 涤纶的吸湿性低，沈可穿性好；但加工时静电现象严重，织物透气性和吸湿性差。 7 2 0 0 6 年北京服装学院硕士论文 ( 6 ) 热性能：软化点t s 为2 3 0 2 4 0 。c ，熔点t m 为2 5 5 2 6 5 。c ，分解温度为3 0 0 。c 左右。 ( 7 ) 耐光性：仅次于腈纶，只在3 1 5 n m 光波区有强烈吸收带。 ( 8 ) 导电性：涤纶的吸湿性低，故其导电性差，在一1 0 0 到+ 1 6 0 范围内介电常数为 3 0 3 8 ，是一种优良的绝缘体。 1 4 1 2 力学性能 ( 1 ) 强度高( 4 - 7c n d t e x ) 。 ( 2 ) 延伸度适中( 2 0 一5 0 ) 。 ( 3 ) 模量高：在合成纤维中，以涤纶的初始模量为最高，其值可达1 4 1 8 g p a ，这使涤 纶稳定性好，不易变形。 ( 4 ) 回弹性好回弹性类似于羊毛。( 伸长5 0 时去掉负荷可完全恢复) 。 ( 5 ) 耐磨性仅次于锦纶，超过其他纤维于、湿态耐磨性。 1 4 1 3 化学稳定性 涤纶的化学稳定性主要取决于分子链结构，涤纶除耐碱性差以外：耐其他试剂性能均 较优良。 ( 1 ) 酸性：涤纶对酸很稳定，具有较好的耐盐酸、稀硫酸，特别是耐有机酸，但不能 抵抗浓硝酸，硫酸作用。 ( 2 )酬碱性：由于涤纶大分子上的酯基受碱作用容易水解，在常温下遇浓碱或者高温 下与稀碱作用，能使纤维破坏，只有在低温下对稀碱或弱碱才比较稳定。 ( 3 ) 耐溶剂性：涤纶乃非极性有机溶剂。对即极性溶剂在室温下具有较强的抵抗力。 但在加热条件下，涤纶可溶于苯酚，二甲酚、苯酚一四氯化碳、苯酚甲苯等混合 溶剂中。 ( 4 ) 耐生物性：涤纶耐生物作用，收藏涤纶衣物时，不需要防蛀防霉。 1 4 2 涤纶纤维的用途 ( 1 ) 民用：纯纺、混纺、仿丝绸。( 衣用，装饰布) ( 2 ) 工业用：帘子线、输送带、绳索、电绝缘材料等 1 4 3 舒适性聚酯纤维的产生 国内外舒适的功能性材料发展迅速【8 j ，干爽舒适性可为近年来的一种“时髦”特性， 它是指纺织品不粘塌、不滞湿、具有舒适的干触手感。由于人体不停地进行新陈代谢，尤 其是夏季人体不停地排汗，这就需要服装具有较好的吸湿能力，从而消除出于人体与服装 l 2 0 0 6 年北京服装学院硕士论文 之间的空气层过分潮湿而带来的不舒适感。 水分在织物中的传递是复杂的。人们的汗液蒸发成水汽，一部分水汽通过织物中纤维 对水分子的吸收，再经过纤维内部扩散而达到织物的另一面向大气散逸；另一部分水汽则 通过织物中纤维与纤维之问，纱线与纱线之间的通道或空隙，包括毛细管作用，向大气散 逸。由此可见，织物的干爽与否主要取决于构成面料的纤维的吸湿性、导湿性和放湿性的 搭配。对于服装面料的干爽舒适性来说，构成面料的纤维的吸湿性、导湿性、防湿性三者 之间是相互协调、相互制约的。首先吸湿性的大小直接影响导湿性和放湿性的作用程度， 而导湿性能又影响和制约着放湿性能的发挥，同时也影响到纤维的吸湿性是否达到饱和、 是否能够继续吸收人体的汗液，放湿作用约束吸湿和导湿的持续进行。因此，构成面料的 纤维之间是有机联系的，它们构成了人体与环境微气候之间的循环体系，它们之间的协调 作用是服装面料保持干爽，人体保持舒适的必要条件。 传统的天然纤维棉花具有较好的亲水性能和自然的形态结构，但被汗液浸湿后会发生 粘贴在人体皮肤上的现象，带来很不舒适的感觉。天然棉织物因其纤维分子结构中，亲水 基团数目过多，人体皮肤表面蒸发的水蒸气与运动时产生的大量汗水，会被纤维大分子中 的亲水基团结合而产生迟滞现象，所以不能瞬间排出体外，造成人体与织物间的微气候处 于高湿不舒适状念，因此，天然棉纤维织物虽然有很好的吸湿性，但因分子内部吸收大量 水分无法达到快干的要求。 在各种服用纤维中，聚酯纤维以其优良的适纺性、资源可开发性以及消费者的可接受 性，获得了比其它合纤更广泛的应用。然而，由于聚酯纤维紧密的大分子链结构以及缺乏 吸湿性基团，其在舒适性方面要比棉等天然纤维差得多1 9 l 。 提高聚酯纤维舒适性的途径从理论上讲，只要织物( 纤维) 完成对汗液的吸水一保水 一蒸发过程，就能达到舒适性要求【1 0 】，实际过程要复杂得多，它涉及到组织结构、纱线 捻度、纤维及纱线间空隙、织物孔隙率以及外界风速、温度、湿度等多种因素。因此采用 多层复合结构的织物设计是最理想的：即内层纤维具有高吸湿性，能够快速吸收汗液并具 有向夕 层传输水或水汽的功能；外层纤维具有暂时储存以及快速传递汗液和水汽的功能。 但无论如何，这都涉及到纤维本身，要求纤维一方面具有吸湿性能，另一方面还要具有能 使水分高效传输，即与吸水性配套的微观结构。目前对舒适性聚酯纤维的开发，不论是化 学改性、物理改性还是工艺技术改性都是基于上述原理的。 1 4 4 舒适性聚酯纤维的改性方法 9 2 0 0 6 年北京服装学院硕七论文 聚酯纤维具有很多优良的性能，可用作服用纤维，也可广泛用于工业应用，但聚酯纤 维有很多缺点，如： ( 1 ) 染色性差。 ( 2 ) 吸湿性差，易在纤维上积聚静电荷。 ( 3 ) 织物易起球。 ( 4 ) 做帘子线时与橡胶的粘合性差。 为克服上述缺点，人们对聚酯纤维进行了改性。聚酯改性方法包括化学改性、物理改 性和工艺技术改性。必须指出，对纤维改性时，是对纤维某些缺点进行改姓，又不许降低 其他优良性能。 ( 1 ) 化学改性化学改性方法主要有：采用功能性共聚单体聚合成新型共聚物；共混 以功能性添加剂纺制出所需纤维；利用辐射线等特殊条件对纤维进行特殊基团的 接枝共聚；对纤维或织物进行涂层整理。 ( 2 ) 物理改性物理改性方法包括：变化聚合及纺丝形成新型纤维。如中空、多孔纤 维等；对纤维进行特殊处理如碱处理，使其表面形成凹凸结构：纤维超细化、横 截面异形化以形成有利于吸、排湿结构。 ( 3 ) 工艺技术改性对纤维进行变形加工，不同种类、纤度的纤维混合以及采用新型 加工方法等手段，对聚酯纤维进行改性。当然对于以上技术联合应用则可以更好 地改善纤维的吸排湿性能，开发出高品质面料】。 改性后聚酯的舒适性有很大的提高，见表2 【1 2 】。 表2 改性后聚醑的性能比较 1 4 5 舒适性聚酯纤维研究与发展” ( 1 ) 提高纤维的吸湿性：吸湿性纤维是指可吸收空气中的气态水分，这种吸湿性主 要取决于纤维的化学结构，与物理结构关系较小。常规聚酯纤维属疏水性纤维，其2 0 。c ， 1 0 2 0 0 6 年北京服装学院硕士论文 6 5 n 对湿度时的回潮率仅为0 4 与棉的7 、粘胶的1 3 相比较，常规涤纶织物所形成 的湿闷感也就在情理之中了。提高聚酯纤维吸湿性的研究己进行过较多探索，其原理主要 是通过接枝共聚等方法，在纤维上引入亲水性基团，包括羧基、酰胺基、羟基以及氨基， 或者磺酸基团等，这些基团对水分子有相当的亲和力。 ( 2 ) 改善纤维的物理、形态结构：聚酯纤维吸水性研究中，用得较多的要数改变纤 维横截面形态。这主要是基于已被证明的、不同截面的聚酯纤维织物吸水性都比常规的圆 形纤维要好这样一个事实，纤维的丌发目前包括三角形、四叶形、三叶形、多叶形、菱形、 中空形和异形中空等多达上百种。 早在1 9 5 3 年便开始异形纤维研究的美国d u p o n t ( 杜邦) 公司于1 9 9 8 年推出吸湿排汗 聚酯纤维c o o l m a x ，这是具有四凹槽结构的异形截面聚酯纤维。该纤维独特的构造能将汗 水快速输出并导入空气中，由其制成的衣料沈后3 0 m i n 几乎完全( 9 8 ) 干透。实验证明， c o o l m a x 纤维织成的面料穿在身上可以比棉布料温度低2 5 c ，从而使穿着者倍感凉爽。 采用c o o l m a x 纯纺或与其它纤维混纺加工成的织物，其散湿性、透水性等都有较大提高。 受c o o l m a x 等聚酯纤维新品种的影响，我国台湾省也相继研发出一系列的舒爽型聚酯纤维。 如豪杰公司引进旭化成吸湿排汗技术，开发出w 型截面的纤维t e c h n o f i n e 台湾工研院开发 出中空微多孔干爽型纤维h y d r o p o r e 。日本公司在这方面研发较多的是采用可形成与中空 贯通结构的纤维或皮芯型海岛纤维，同时还结合吸湿性加工。如帝人公司凉感纤维，是 剧聚酯经环形丌槽孔的喷丝头熔纺，形成中空度4 0 的纤维，制成针织物，经洗涤、热定 型及碱处理使纤维产生细槽，然后将织物浸渍在1 0 0 的丙烯酸钠、丙烯酸、聚二丙烯酸 乙二醇酯等的水溶液中处理3 m i n ，由于纤维壁上有与中空部分相通的微孔，并且纤维的中 空部分含有可缓释薄荷醇的凝胶，故该针织物既具有6 4 的初始吸湿性，又能在穿着3 0 m i n 后产生清爽的感觉。用这种复合技术进行舒适性聚酯纤维的开发将是今后的方向。 ( 3 ) 采用纤维复合技术改善纤维的输水性：采用不同纤度纤维( 包括一定数量的超 细纤维) 的混合纺纱也可达到毛细芯吸效果。 d u p o n t 公司丌发的异线密度舒适性聚酯纤维是利用含有1 2 5 ( 摩尔比) 5 - 间苯二 甲酸磺酸盐阳离子可染共聚酯，并混以o 0 5 0 8 ( 摩尔比) 的链支化剂进行链支化反 应的共聚酯，纺制成椭圆截面、有纵向沟槽的共聚酯长丝混合物，混合物中粗旦长丝为细 旦长丝的1 2 倍，由该混合丝加工成的织物具有良好的舒适性。帝人公司开发的含有超细 聚酯纤维的混合纱织物亦表现出良好手感及舒适性，其中混合纱线纤度分别为o 8 8 - - 3 3 d t e x ( 0 8 3 0 d ) 和0 1 l 1 6 5 d t e x ( o 1 1 5 d ) ，而且纤维具有4 0 1 0 0 的沸水收缩 1 i 2 0 0 6 年北京服装学院硕士论文 率。尤尼吉卡公司开发的体育服专用丝是由1 i d t e x f ( 1 d 0 、椭圆度1 6 与2 8 d t e x f ( 2 6 d t 3 、 椭圆度2 2 的两种规格的纤维混合而成，经适当定型及碱处理后，织物表现出较好的穿着 舒适性。日本钟纺公司j 的新一代无规聚酯长丝“r a n d o mp o l e s t e rf i l a m e n t ”其每根单丝 各具不规则的粗细( 0 1 3 d ) 和形状( 包括椭圆、三角形及多边形) ，织物中的粗旦丝能 提供良好弹性，而表面的细旦丝则使织物特别柔软且具吸湿性【l 。 世界各大权威纺织机构研究表明【1 ，吸湿排汗及相关功能性纺织品为未来消费市场的 一大趋势，因此纤维具有良好的市场发展前景，干爽舒适性产品的开发和利用，目前在国 内外市场均处于流行态，可纯纺，也能与棉、毛、丝、麻及各类化纤混纺或交织( 可梭织， 也可针织) ，现已大量应用于运动服、衬衣、内衣、袜子、手套等产品，被许多知名品牌 所采用，如美国的“n i k e ”、欧洲的“p u m a ”、日本的“u n i q l o 、“d a i w a b o ”等；国 内也己逐渐形成流行趋势，如滨州华润推出的c o o l p l u s 系列产品，上海宣桥色织厂的 c o o l p l u s 交织泡泡布等等。随着科技与人类生活水平的不断提高对这类纤维的需求也会不 断提高。 1 5 织物舒适性的相关指标 1 5 1 织物结构 现行纺织学通常把织物按生产工艺分成机织物、针织物和非织造布三类。这三类纤 维结构物最大的区别就是组织结构不鼠，现分剐加以概括。 ( 1 ) 机织物：机织物是在织机上有两组相互垂直的经( 沿织物纵向排列即平行与布 边) 纬( 垂直于布边) 纱( 或线) 按一定的规律交织而成，通常简称为织物。 机织物按其织物组织束说有三种基本组织，即：平纹、斜纹和缎纹他们相互之间的 区别是经、纬纱交织的次数不同。平纹组织的织物经、纬纱交织的次数最多，斜纹次之、 缎纹最少。其中缎纹还分为直贡缎和平贡缎。 ( 2 ) 针织物：针织物是由纱线弯曲成的线圈相互有规律的串套而成的。针织物的最 大特点是存在相互串套的线圈，与机织物相比，针织物加工的工艺流程短、产量高、成本低 1 7 1 。由于线圈相互串套，适于复杂结构的成型。 针织物按其织物组织来说有经遍针织物和纬编针织物两大类。在纬编针织物中，线圈 是沿水平方向运动，而经编针织物中纱线则是在垂直方向中转换成线圈。 ( 3 ) 非织造布：非织造布这个概念来自于美国1 8 】。它是一种纤维结构物。一般说的 l ， 2 0 0 6 年北京服装学院硕十论文 非织造布是指生产过程中不经过通常的纺纱织布工序而生产出来的产品称之为非织造布， 俗称无纺布。我国根据过国内外实际情况，采用国际标准也给非织造布做了如下定义：非 织造布是定向或随机排列的纤维通过摩擦、抱合后粘合，或者这些方法的组合而相互结合 制成的薄片、纤网或絮挚。不包括纸以及机织物、针织物、簇绒织物、带有缝编纱线的缝 编织物和湿法缩绒毡制品( 不论这种制品是否经过针刺加固) 1 1 8 。由于一般非织造布中纤 维随机排列，且纤维问相互纠缠较少，机械性能不高【1 9 】。 1 5 2 纱线结构 为获得综合性能理想的合成纤维，人们在努力寻求合成新的成纤维高聚物的同时，不 断的对现有高聚物进行该性。在改性的各种途径中，共混技术是一种简便有效的方法【20 1 。 一般我们所指的共混纤维即为聚合物共混体纤维，亦称“双成分纤维”或多成分纤维，是 指通过两种或多种聚合物混合后纺成的化学纤维【2 ”。因为此纤维是以一种聚合物的原纤维 镶嵌在另一种聚合物的基体当中，所以又称为“基体原纤型纤维”。 制造共混纤维的方法主要有母粒法、全造粒法、直接混合法、纺前注射法等等2 2 1 。典 型的共混纤维有p p p e t 、p p p a 、p p p e 、p e p a 共混等等。 共混纤维可以改善原有纤维的不足，提高纤维的染色性、抗静电性、阻燃性、吸湿性 等，从而得到理想的合成纤维。 1 ，5 。3 纤维结鞫 在改善聚酯纤维吸湿性研究中，用得较多的是改变纤维横截面形态。由于天然纤维具 有鼠好的吸湿性和透气性，为了使合成纤维也同样具有这些优良的性质，可以在纺丝过程 中加以控制，巧妙改变纤维的截面形状从而制成异型纤维。冥形纤维是指经一定的几何形 状( 非圆形) 的喷丝孑l 纺制的具有特殊横截面形状的化学纤维。异形纤维的开发目前包括 截面形状为哑铃状或骨形纤维、锚端纤维、螺旋纤维、竹节状纤维、中空纤维、异形中空 纤维、分形树纤维、三焦形纤维、多角形纤维、扁平宝千维、念珠状纤维、环状纤维、齿波 纤维、三叶形纤维、四叶形纤维、多叶形纤维、菱形纤维、y 形纤维等2 3 钔。但一般常用 的是三叶形、三角形和y 形纤维。 1 5 4 织物的相关参数 织物结构、纱线结构和纤维结构对织物的舒适性能起着决定性作用，织物结构的相关 2 0 0 6 年北京服装学院硕士论文 参数主要有织物组分、织物组成、厚度、纤维细度、纱线细度、织物密度、织物的面密度、 和体密度、孔隙率、孔数、孔径等。 1 6 织物舒适性的评价 1 6 1 舒适性的客观评价 据资料收集及纺织材料学介绍的知识，舒适性评价指标大致有以下几种【1 1 ： ( 1 ) 吸水或输水性：采用芯吸高度法，测定1 0 m i n 后的吸水高度，单位为c m 1 0 m i n 。 ( 2 ) 透气性：即织物通过空气的性能，采用y g 2 4 6 1 型织物透气仪测定。织物的透气 性取决于织物中空隙的大小及多少，这又与纤维形状、纱线形状、织物的几何结构及后整 理等因素有关。 ( 3 ) 传热系数：采用f 1 本k e s f 6 型风格仪测定恒热传导速度，它表示织物的两个表面 之间温差为l 时，l s 内通过1 m 2 织物的热量焦耳数，单位为w ( m 2 s ) 。 ( 4 ) 透湿性：即织物透过水汽的性能，它直接关系到织物排放汗汽的能力。一般吸湿 性好的纤维，其织物透气性也较好，绝对透气量a a = a t f ( a 为容器内水的减少量，f 为蒸 发厦积，t 为时间) 。 ( 5 ) 热阻：表示因温度梯度而产生的热流阻力，采用克罗单位，能正确表达各种纺织 材料导热性的差异。 ( 6 ) 干燥速率：在烘箱温度为2 0 。c 、r h 为6 5 条件下，每隔1 5 m i n 称重经离心甩干 后织物的失水量。 ( 7 ) 折皱弹性回复角：采用y g 5 4 1 折皱弹性仪测定回复角，其数值越大，说明弹性越 好。纤维弹性是影响织物折皱弹性的最主要因素之一。 ( 8 ) 织物柔软性：采用f 1 本k e s 2 f 6 型风格仪，测定织物经向及纬向的弯曲刚度和弯曲 滞后2 h b ，取其平均值。两者数值越小，说明柔软度越差。 通过分析上述8 项指标，即可初步评价织物的舒适性。一般来说，如果织物的透气性好、 透湿性好、手感柔软，且具有一定的耐折皱性能，则其服用舒适性较佳。 1 6 2 舒适性的主观评价”3 采用人体穿着实验进行观察和评价，是最为直接的方法，实验环境可以在人工气候室 内进行，或采用自然环境，人体活动量也可以被控制或是按照环境的变化、活动的要求加 1 4 2 0 0 6 年北京服装学院硕士论文 以人为的选择进行调整。在现场穿着实验中，主要是对一系列的生理和物理参数进行测定 然后作统计分析【2 5 l 。测定的参数有： ( 1 ) 服装各层内的水分含量； ( 2 ) 服装小气候的相对湿度； ( 3 ) 服装小气候的温度； ( 4 )出汗开始的特点和出汗面积： ( 5 ) 出汗速度； ( 6 ) 汗液蒸发量和蒸发速度； ( 7 ) 人体运动对服装隔热、透湿以及散热量的影响： ( 8 ) 人体代谢产生的热量； ( 9 ) 静电产生情况； ( 1 0 ) 服装紧身或贴身程度等等。 现场穿着实验的一个重要环节是：对服装着装感觉的语言评价、感觉的语言描述、和 感觉程度的刻度划分涉及心理因素。目前尚未有一个完善和公认的办法。 1 7 织物舒适性的展望 服用纺织舒适性意义重大，但出于社会与科技的不断进步，人们对纺织品的要求也越 来越高，因此，对于服用纺织品来说，其功能性不应该只限于舒适性种。为了顺应社会 的发展和满足人们的需要，应该在不断改善织物舒适性的同时，还需创造性地开发出具有 多功能性的功能性纺织品。比如，舒适性纺织品还可以具有抗菌和远红外线功能的统一， 抗菌与防紫外线的统一，抗菌与香味的统一，抗菌与防辐射的统一，蓄热、保温、导电功 能的统一，等等。自然界有那么多种天然纤维，在2 0 世纪又有那么多种化学纤维问世， 只要选择合理的搭配，付诸于科学的工艺，就有可能生产出功能性和舒适性统一完美的纺 织品。以下是对织物功能性和舒适性统一的几点展望1 1 ： f 1 ) 纳米科技将是2 1 世纪又一次产业革命，各种纳米粉体的问世促进了传统产业的改 造，功能性合成纤维也不例外，但各种无机纳米级粒子在粘度较高的高聚物熔体内的分散 仍然是一门很难突破的技术。从目前的技术现状判断，粉体越细，纳米等级越高，越容易 发生凝聚和团聚，一旦2 5 l m 孔隙的滤网挡住了纳米粉体凝聚和团聚体，功能粉体就不能 均匀地分散到纤维表面，其作用就会大打折扣。因此，应下大力气研究无机纳米粉体在熔体 中的分散挂术。 l5 2 0 0 6 年北京服装学院硕士论文 ( 2 ) 采用天然纤维与功能性化学纤维交织的方法，可以大大改善织物的舒适性。一般 抗菌贴身穿的针织物，宜采用混纺纱：对于抗紫外线! 抗辐射的面料，可采用交织的方法； 变化组织或双线提花组织，可使功能纱线留在织物外表、使天然纤维留在里层，从而改善 服用舒适性。高透湿功能的舒适性织物，离不了丙纶细旦长丝，如棉盖丙! 涤盖丙等织物， 都深受消费者欢迎。 ( 3 ) 纺织科技工作者应当以全新的视野，站在未来纺织工业发展的历史高度上，研究 功能性纺织品能给人类带来的益处。由于舒适性也是消费者关注的，因此只有将两者有机 地结合起来，才能拓展市场，给纺织行业带来真正的效益。 ( 4 ) 功能性纺织品的舒适性，对于产品的生命力至关重要。新材料的研制，最终要面 对消费者，因此要密切注意纺织领域的传统相关技术，科学合理地兼顾功能性和舒适性。 ( 5 ) 功能性和舒适性相统一的理想纺织品应当具有以下特点：永无皱痕、免于洗涤、 新旧如一、色彩多变、始终合身、不怕雨水、柔中有韧、环保属性、冷暖适宜、抗菌防病。 2 0 0 6 年北京服装学院硕士论文 2 实验部分 2 1 实验材料 为