调温石墨烯复合功能纱线及面料的开发与性能

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近年来,环保、健康、舒适已经逐渐成为消费者选购纺织品的考虑因素,新型纺织纤维材料为智能化、多功能纺织品提供了新的途径。本课题通过对粘胶基蓄热调温纤维、石墨烯改性涤纶纤维的外观形态、力学性能、调温、抗静电等性能的研究,选择吸湿性佳且可纺性好的长绒棉纤维与其混纺,针对出现的梳理、混并等问题设置不同混纺比以及纺纱各工序参数,获得条干好、性能佳的调温石墨烯混纺纱线。然后确定合理的调温石墨烯复合功能面料的织造工艺路线,开发出多功能调温石墨烯复合面料,并进行织物性能测试和综合性能评价,确定最优综合性能的织物各纤维含量。(1)粘胶基蓄热调温纤维与涤纶基石墨烯纤维结构与性能研究。扫描电镜(SEM)结果表明,粘胶型蓄热调温纤维纵向表面呈现不均匀无规则凸起;石墨烯改性涤纶纤维纵向呈现圆柱形,表面分布有石墨烯粉体纳米片层。拉曼光谱图显示石墨烯改性涤纶纤维在1347.1cm-1、1581.3cm-1、2647.8cm-1位移处出现石墨烯的D峰、G峰和2D峰。调温纤维断裂强度2.42c N/dtex,断裂伸长率9.71%,DSC测试结果显示熔融焓值为15.09J/g,结晶焓值为14.60J/g,热焓值较高。石墨烯改性涤纶纤维断裂强度5.21c N/dtex,断裂伸长率13.63%,体积比电阻值1.6×108Ω·cm,远红外发射率0.90,远红外温升2.3℃,具有抗静电和远红外发射功能。(2)调温石墨烯复合纱线纺纱工艺与性能研究。设计粘胶/石墨烯/长绒棉纤维混纺比为30/50/20、50/30/20、70/20/10,纱线线密度均为9.8tex。通过前纺和后纺各道生产工序开发三种调温石墨烯复合纱线。测试结果显示:粘胶/石墨烯/长绒棉(30/50/20)纱线具有较好的强力、断裂伸长率,并且条干均匀度最好。三种混纺纱DSC曲线均出现了明显的吸热峰和放热峰,温度调节功能具有可逆性。粘胶/石墨烯/长绒棉(70/20/10)纱线的温度调节范围为16.21~30.02℃,相变焓值最高。(3)调温石墨烯复合织物开发与性能分析。结合调温石墨烯复合纱线的力学性能测试结果以及上机织造时对纱线性能的基本要求,设计合理的织物规格和主要上机参数进行上机织造,并对织物进行了液氨整理,通过液氨整理织物的透气性能提高了28.4%,起毛起球情况也显著改善。同时测试结果显示,粘胶/石墨烯/长绒棉(70/20/10)织物Q-MAX值最大,接触冷暖感性能最优,温度调节范围最大且热焓值最高。粘胶/石墨烯/长绒棉(30/50/20)织物静电半衰期为4.1s,评定为A级抗静电织物。三种织物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌以及白色念珠菌的抑菌率均大于90%,粘胶/石墨烯/长绒棉(70/20/10)织物的抗菌性最优。(4)调温/石墨烯复合织物性能综合评价。采用灰色近优综合评价法得到织物综合性能评价顺序为:粘胶/石墨烯/长绒棉(70/20/10)>粘胶/石墨烯/长绒棉(30/50/20)>粘胶/石墨烯/长绒棉(50/30/20)。粘胶基蓄热调温纤维/石墨烯涤纶改性纤维/长绒棉纤维混纺比为70/20/10时,织物综合性能最优。本论文包含图23幅,表21个,参考文献83篇。
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