吸湿发热型运动面料的优化设计及防水整理研究
作者单位：浙江理工大学
学位级别：硕士
导师姓名：陈慰来;王金凤
授予年度：2021年
学科分类：0821[工学-纺织科学与工程] 08[工学] 082102[工学-纺织材料与纺织品设计]
摘 要：现代快节奏的生活使得越来越多的人想追求自由、寻求解放。户外运动深受大家的喜爱,成为人们缓解压力、释放身心的重要运动方式。鉴于针织面料良好的舒适性及延展性,人们对于针织运动面料的偏爱不断攀升。户外运动服装一般采用增加填充物或者增加服装厚度提高保暖性能,使用该方式保暖效果显著,但是既不美观也不方便运动舒展,而吸湿发热纤维是使服装轻便、增加保暖的理想原料,该纤维通过吸收人体产生的水蒸气产生热量来达到保暖的效果。国内对户外纺织品的原料选择和款式设计并不完善,并且对功能性户外服装的研究还在起步阶段,基于这个现状,本课题拟开发适合户外运动的吸湿发热面料,使用Dralon超细旦抗起球腈纶纤维、粘胶以及精梳棉为原料进行吸湿发热面料的织造。在户外运动可能会遇到雨雪天气,雨水积聚在体表与织物之间,会造成湿冷的感觉,人体穿着舒适性差,为了应对恶劣的户外天气情况,防止雨水沾湿对人体造成的不适,并且增加面料功能性的研发与创新,对实验所使用的面料添加防水处理,通过防水后整理工艺将具有低表面能的物质整理到织物表面,形成有机硅薄膜,使织物具有防水效果,拓展了针织运动服装的产品应用,在户外徒步或者登山的时候遇到雨水天气可以保证面料的基本穿着性能,降低环境变化对服装舒适性的影响,对于户外运动服装的功能化具有现实意义。为此,本论文开展了如下研究工作,通过所做的实验分析和研究得到:1、通过对普通腈纶与Dralon腈纶纤维表面形态观察以及对吸湿性能和力学性能的对比,研究发现,在电镜图中Dralon超细旦抗起球腈纶纤维横截面不是规则圆形,而是“哑铃形状,这样的结构可以在纤维与纤维之间储存空气,增加保暖性,纵向分布沟槽较多,粗糙的表面形态使纺纱过程中抱合力增强,容易成纱,Dralon腈纶纤维断裂强力、摩擦系数、吸湿性均优于普通腈纶,有利于后续的纺纱和织造。选择适合纺纱的Dralon超细旦腈纶与吸湿性良好的粘胶和棉混纺,手感舒适,抗起球性能好,研制编织工艺,选择纬编单面平针组织,确定吸湿发热织物的织造工艺。2、设计原料比例,共10种织物,并对它的厚度以及克重等进行测试,使用统计软件SPSS24.0进行分析,得出实验样品不具有统计学上的显著性差异,并且对试样进行基本性能测试以及吸湿发热测试,利用多级模糊决策综合评价方法对织物的服用性能进行分析,选取性能最佳的原料比例,对吸湿发热型运动面料进行优化设计。结果表明,Dralon腈纶与粘胶的混纺比例在50/50的时候,织物的综合性能最佳。3、用浸轧和涂层的方法对织物进行防水整理,采用亨斯迈无氟防水整理剂,健康环保,在给予防水性的同时保证了良好的热湿舒适性,化学成分为有机硅化合物,探究浸轧工艺中整理剂浓度、焙烘温度、浸渍时间对织物防水性的影响以及涂层工艺中整理剂浓度、增稠剂用量、涂层压力对织物防水性影响,最后确定浸轧工艺条件中防水整理剂浓度为50g/L,将实验样品浸渍在整理液中6min,在150℃温度下焙烘3min。涂层工艺条件中防水整理剂浓度为50g/L,增稠剂用量为0.5～1.0%,调节涂层压力为8mm,样品在170℃温度下焙烘3min。4、使用最佳浸轧和涂层工艺分别对Dralon腈纶/粘胶混纺比例50/50的织物进行处理,采用X射线光电子能谱仪确定了Si元素的存在且其原子百分比在0.1左右,以及使用傅立叶红外光谱探讨处理后的反应基团,可以得出大分子基团参与了反应形成了聚硅氧烷化合物,降低了表面张力,使织物具有防水性。在扫描电镜下观察织物形貌,可以看到,防水整理剂与织物反应后形成致密均匀的弹性膜,形成防水层,弹性膜将每一根纤维包裹起来。5、对浸轧和涂层整理的样品与原样的性能进行对比,结果表明,织物的保暖性几乎没有影响,透气性和吸湿发热性能略有下降,未整理前最高升温值可以达到8.3℃,浸轧处理后为7.6℃,涂层处理后为5.9℃。6、在摩擦实验中,经600次摩擦后,防水膜所包裹的纤维无明显暴露现象,此时纤维包裹较为完整,浸轧和涂层两种处理方式的织物摩擦后表面相差不大,摩擦1000次后,涂层法整理织物的水接触角为121°,而浸轧整理织物的水接触角为125°,防水性能未丧失,洗涤实验中,经过10次洗涤之后,浸轧和涂层处理的织物水接触角分别为145°、141°,洗涤20次之后,浸轧和涂层处理的织物水接触角分别为132°、127°,都具有较好的耐久洗涤性,浸轧整理织物比涂层整理织物的综合性能更优良。本课题根据面料的户外运动需求,运用Dralon腈纶纤维与防水整理结合得到兼具吸湿发热和防水效果的针织面料,可以拓展与其它纤维的混纺,设计出具有优良穿着舒适性的服装面料,逐步扩大应用。对实验得到的数据进行分析后,选出舒适性及使用感最佳的原料及后整理方式,在服用产品上的应用前景广泛,对运动服装功能化的应用具有指导意义。
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