论文部分内容阅读
吸湿快干服装有利于人体快速吸湿排汗,提高穿着舒适性。传统吸湿快干面料主要是通过对织物进行单面亲疏水整理,控制整理液在织物组织中的深度获得单向导湿,实现织物的吸湿快干性能,该方法需使用大量化学整理液不利于环保。静电纺丝的纤维直径小,比表面积大,其成膜的孔隙率高,将其应用于吸湿快干面料的开发具有很好的应用价值。涤纶面料具有很高的疏水性能,采用亲水性纳米纤维膜对其进行单面复合整理,可以改善涤纶织物的亲水和快干性能。
本文第二章首先采用PVA进行静电纺丝,研究PVA的浓度对纤维形貌的影响;加入PAA改善PVA的抗水溶性,研究加入PAA的浓度、PAA和PVA的配比对PVA抗水溶性的影响以及纺丝工艺对PVA/PAA纤维形貌的影响;再将PVA/PAA纳米纤维亲水膜单面复合到涤纶织物上制备吸湿快干面料,探讨了纺丝工艺对PVA/PAA纳米纤维膜复合涤纶织物吸湿导湿性的影响,对最优纺丝工艺条件下的PVA/PAA纳米纤维膜复合涤纶织物的水分管理性能进行了分析,并与市售Adidas吸湿快干面料进行了对比研究。采用100%带液率的棉织物模拟人体皮肤表面出汗,将样品贴合模拟皮肤,通过棉织物达完全干燥的时间反映纳米纤维膜复合涤纶面料的吸湿性能,通过单向导湿指数、综合水分管理指数和滴水干燥时间反映其导湿性和快干性。结果表明:当以水为溶剂时,PVA浓度为10%,纤维成丝形貌较好;当加入PAA改善PVA的抗水溶性时,PAA的浓度为14%且体积比PVA∶PAA=2∶1时,PVA/PAA纳米纤维成丝形貌最好;电镜观察PVA∶PAA=2∶1,焙烘温度为120℃时,PVA/PAA纳米纤维在浸水24h后的溶胀程度最低,其抗水溶效果最佳;通过FTIR分析得知其抗水溶性增强是因为聚丙烯酸的-COOH和聚乙烯醇的-OH在高温下发生酯化反应生成不溶于水的酯键;在纺丝电压为19kV,纺丝距离为17cm,纺丝流速为0.5ml/h时,PVA/PAA纳米纤维膜的纤维直径分布在0.1~0.4um范围内,比表面积可达21.19m2/g,PVA/PAA纳米纤维膜复合涤纶织物的芯吸高度最高为10.8cm,滴水扩散时间为0.56min,滴水扩散面积可达56.85cm2,单向导湿指数为422.38%,快干时间为35min,其吸湿快干速率均高于市售的Adidas吸湿快干运动面料。
PVA/PAA纳米纤维膜复合涤纶织物的PVA/PAA内层含有亲水基团,对水的保留力高,当其吸水后与皮肤直接接触会使皮肤产生湿冷感,为了解决这一问题,第三章以具有中等疏水程度的醋酸纤维素为原料,经静电纺丝得到表面光滑的醋酸纤维素纳米纤维(简称s-CA纳米纤维)和表面凹槽的醋酸纤维素纳米纤维(简称p-CA纳米纤维)。将两种形态的s-CA和p-CA多孔纳米纤维膜分别与PVA/PAA纳米纤维膜复合,探究复合工艺对s-CA/PVA/PAA纳米纤维膜和p-CA/PVA/PAA纳米纤维膜单向导湿性和吸湿快干性的影响。其次选择最佳复合工艺条件下具有较好单向导湿性和吸湿快干性的p-CA/PVA/PAA纳米纤维膜进行反渗性测试。最后将p-CA/PVA/PAA纳米纤维膜与涤纶织物单面复合,构造出第一层为与皮肤接触的p-CA内层,第二层为PVA/PAA纳米纤维吸湿层,第三层为涤纶散湿外层的三层结构复合的p-CA/PVA/PAA/涤纶吸湿快干面料,研究层合时间和TPU热熔网胶的上胶量对p-CA/PVA/PAA/涤纶织物的单向导湿性、吸湿快干性、透气性以及剥离强度的影响。
对于s-CA/PVA/PAA纳米纤维膜:当以丙酮和DMAc为溶剂,溶剂配比丙酮:DMAc=2:1(体积比),CA溶液浓度为12%,纺丝电压为19kV,纺丝距离为19cm,纺丝流速为1.0ml/h时,可得到表面光滑的s-CA纳米纤维;电纺时间排列为(s-CA)-PVA/PAA=4h-6h,层合压力为2MPa时,s-CA/PVA/PAA纳米纤维膜的单向导湿指数R值和综合水分管理能力OMMC值最高分别为223.39%和0.68,吸湿排汗性达4级标准,干燥时间为40min。
对于p-CA/PVA/PAA纳米纤维膜:当以丙酮和二氯甲烷为溶剂时,溶剂配比丙酮:二氯甲烷=1∶2(体积比),CA溶液浓度为4%,纺丝电压为18kV,纺丝距离为18cm,纺丝流速为2.5ml/h时,可得表面凹槽均匀分布的p-CA纳米纤维;电纺时间排列为(p-CA)-PVA/PAA=8h-2h时,层合压力为0.5MPa时,p-CA/PVA/PAA纳米纤维膜的单向导湿指数R值和综合水分管理能力OMMC值可达分别为989.61%和0.99,吸湿排汗性达5级标准,干燥时间为20min。对比研究发现p-CA/PVA/PAA纳米纤维膜由于p-CA纳米表面具有均匀的多孔凹槽分布,对水分的导湿性较好,吸湿排汗性比s-CA/PVA/PAA纳米纤维膜更具有优势。
对于p-CA/PVA/PAA纳米纤维膜复合涤纶织物:在无热熔网胶的存在下,层合时间为35s时,p-CA/PVA/PAA/涤纶织物的单向导湿指数R和综合水分管理性能指数分别为960.76%和0.84,吸湿排汗达5级标准,干燥时间为35min,其剥离强度较低为3.2N/cm;热熔网胶可提高p-CA/PVA/PAA/涤纶织物的剥离强度到34.6N/cm,但其吸湿快干性、透气性、单向导湿性能均出现下降。
本文第二章首先采用PVA进行静电纺丝,研究PVA的浓度对纤维形貌的影响;加入PAA改善PVA的抗水溶性,研究加入PAA的浓度、PAA和PVA的配比对PVA抗水溶性的影响以及纺丝工艺对PVA/PAA纤维形貌的影响;再将PVA/PAA纳米纤维亲水膜单面复合到涤纶织物上制备吸湿快干面料,探讨了纺丝工艺对PVA/PAA纳米纤维膜复合涤纶织物吸湿导湿性的影响,对最优纺丝工艺条件下的PVA/PAA纳米纤维膜复合涤纶织物的水分管理性能进行了分析,并与市售Adidas吸湿快干面料进行了对比研究。采用100%带液率的棉织物模拟人体皮肤表面出汗,将样品贴合模拟皮肤,通过棉织物达完全干燥的时间反映纳米纤维膜复合涤纶面料的吸湿性能,通过单向导湿指数、综合水分管理指数和滴水干燥时间反映其导湿性和快干性。结果表明:当以水为溶剂时,PVA浓度为10%,纤维成丝形貌较好;当加入PAA改善PVA的抗水溶性时,PAA的浓度为14%且体积比PVA∶PAA=2∶1时,PVA/PAA纳米纤维成丝形貌最好;电镜观察PVA∶PAA=2∶1,焙烘温度为120℃时,PVA/PAA纳米纤维在浸水24h后的溶胀程度最低,其抗水溶效果最佳;通过FTIR分析得知其抗水溶性增强是因为聚丙烯酸的-COOH和聚乙烯醇的-OH在高温下发生酯化反应生成不溶于水的酯键;在纺丝电压为19kV,纺丝距离为17cm,纺丝流速为0.5ml/h时,PVA/PAA纳米纤维膜的纤维直径分布在0.1~0.4um范围内,比表面积可达21.19m2/g,PVA/PAA纳米纤维膜复合涤纶织物的芯吸高度最高为10.8cm,滴水扩散时间为0.56min,滴水扩散面积可达56.85cm2,单向导湿指数为422.38%,快干时间为35min,其吸湿快干速率均高于市售的Adidas吸湿快干运动面料。
PVA/PAA纳米纤维膜复合涤纶织物的PVA/PAA内层含有亲水基团,对水的保留力高,当其吸水后与皮肤直接接触会使皮肤产生湿冷感,为了解决这一问题,第三章以具有中等疏水程度的醋酸纤维素为原料,经静电纺丝得到表面光滑的醋酸纤维素纳米纤维(简称s-CA纳米纤维)和表面凹槽的醋酸纤维素纳米纤维(简称p-CA纳米纤维)。将两种形态的s-CA和p-CA多孔纳米纤维膜分别与PVA/PAA纳米纤维膜复合,探究复合工艺对s-CA/PVA/PAA纳米纤维膜和p-CA/PVA/PAA纳米纤维膜单向导湿性和吸湿快干性的影响。其次选择最佳复合工艺条件下具有较好单向导湿性和吸湿快干性的p-CA/PVA/PAA纳米纤维膜进行反渗性测试。最后将p-CA/PVA/PAA纳米纤维膜与涤纶织物单面复合,构造出第一层为与皮肤接触的p-CA内层,第二层为PVA/PAA纳米纤维吸湿层,第三层为涤纶散湿外层的三层结构复合的p-CA/PVA/PAA/涤纶吸湿快干面料,研究层合时间和TPU热熔网胶的上胶量对p-CA/PVA/PAA/涤纶织物的单向导湿性、吸湿快干性、透气性以及剥离强度的影响。
对于s-CA/PVA/PAA纳米纤维膜:当以丙酮和DMAc为溶剂,溶剂配比丙酮:DMAc=2:1(体积比),CA溶液浓度为12%,纺丝电压为19kV,纺丝距离为19cm,纺丝流速为1.0ml/h时,可得到表面光滑的s-CA纳米纤维;电纺时间排列为(s-CA)-PVA/PAA=4h-6h,层合压力为2MPa时,s-CA/PVA/PAA纳米纤维膜的单向导湿指数R值和综合水分管理能力OMMC值最高分别为223.39%和0.68,吸湿排汗性达4级标准,干燥时间为40min。
对于p-CA/PVA/PAA纳米纤维膜:当以丙酮和二氯甲烷为溶剂时,溶剂配比丙酮:二氯甲烷=1∶2(体积比),CA溶液浓度为4%,纺丝电压为18kV,纺丝距离为18cm,纺丝流速为2.5ml/h时,可得表面凹槽均匀分布的p-CA纳米纤维;电纺时间排列为(p-CA)-PVA/PAA=8h-2h时,层合压力为0.5MPa时,p-CA/PVA/PAA纳米纤维膜的单向导湿指数R值和综合水分管理能力OMMC值可达分别为989.61%和0.99,吸湿排汗性达5级标准,干燥时间为20min。对比研究发现p-CA/PVA/PAA纳米纤维膜由于p-CA纳米表面具有均匀的多孔凹槽分布,对水分的导湿性较好,吸湿排汗性比s-CA/PVA/PAA纳米纤维膜更具有优势。
对于p-CA/PVA/PAA纳米纤维膜复合涤纶织物:在无热熔网胶的存在下,层合时间为35s时,p-CA/PVA/PAA/涤纶织物的单向导湿指数R和综合水分管理性能指数分别为960.76%和0.84,吸湿排汗达5级标准,干燥时间为35min,其剥离强度较低为3.2N/cm;热熔网胶可提高p-CA/PVA/PAA/涤纶织物的剥离强度到34.6N/cm,但其吸湿快干性、透气性、单向导湿性能均出现下降。