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自组装分子膜镀银纱线的制备及在电加热织物上的应用

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自组装分子膜镀银纱线的制备及在电加热织物上的应用

作者：李悦天津工业大学

学位级别：硕士

近年来,大气中的温室气体量屡次创下新纪录,年增长率高于2011-2020年平均水平,并且未来几年这一趋势仍将继续。全球气温升高,直接导致冬季出现更多极端的寒潮天气。面对这种情形,能提供低温防护的电加热服装因其清洁环保、热效率高、温... 详细信息

近年来,大气中的温室气体量屡次创下新纪录,年增长率高于2011-2020年平均水平,并且未来几年这一趋势仍将继续。全球气温升高,直接导致冬季出现更多极端的寒潮天气。面对这种情形,能提供低温防护的电加热服装因其清洁环保、热效率高、温度可调等优点得到了诸多关注。其中镀银纱线(Siver-plated yarn,SPY)因具有良好的导电性、柔韧性、抗菌性等被广泛应用于电加热服装服饰中。本文以SPY为导电材料,通过刺绣工艺制备热性能优良的基于镀银纱线的电加热织物(Siver-plated yarn electrical heating fabric,SPYEHF)。首先通过多巴胺或单宁酸对聚酰胺纱线(Polyamide,PA)表面进行改性来改善化学镀银的效果,从而制备出镀银聚酰胺纱线(PASPY)。通过对其表面形貌、电阻稳定性、电热性能和力学性能进行测试与分析,得到了制备PASPY相对较优的工艺。在25℃下使用浓度为4 g/L的多巴胺溶液处理纱线120 min后再进行化学镀银,得到的PASPY电阻率较低,其值为11.678Ω·10 cm。经过120 h电老化后其电阻变化率为104.53%,单根PASPY在稳态下发热温度达到24.677℃。SPY直接暴露在空气中会发生腐蚀从而影响电阻的稳定性,将其放入硫醇溶液中浸泡一定时间可在纱线表面制得硫醇自组装分子膜(Self-assembled monolayer,SAM)而形成保护。本文探讨了硫醇溶液浓度、硫醇处理时间对纱线防腐效果的影响并对比硫醇处理前后纱线各项性能的变化。在25℃下使用100mmol/L的硫醇溶液处理纱线90 min,其缓蚀率高达89.29%。虽然硫醇处理使得纱线的电阻率增大至16.302Ω·10 cm,但PASPY的电阻稳定性和电热性能得到改善,经120 h电老化后其电阻变化率为13.41%,单根纱线在稳态下的发热温度为24.982℃。通过刺绣工艺将SPY与基底织物复合制成SPYEHF,分析讨论了纱线间距、电路设计对电热性能的影响并测试不同低温环境下SPYEHF达到目标发热温度所消耗的功率。研究表明,在4 V电压下,通过最优工艺制得的SPYEHF发热温度可达50.184℃并具有较好的热均匀性。当环境温度为-15℃时,其达到40℃发热温度仅消耗6.202 W的功率。最后利用优化的SPYEHF制备了电加热手套,通过纱线电路设计实现“五指+手背”发热。该手套加热稳定且温度可控,能为人体提供有效的低温防护,说明SPYEHF在低温防护领域具有良好的发展前景。

关键词：电加热织物镀银纱线多巴胺改性自组装分子膜腐蚀电化学法

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镀银纱线电热针织物的开发及性能评价

纺织学报 2016年第12期37卷 24-28页

作者：许静娴刘莉李俊东华大学服装.艺术设计学院上海200051 东华大学现代服装设计与技术教育部重点实验室上海200051 北京服装学院服装艺术与工程学院北京100029

为开发保暖服用电加热针织物,使用镀银纱线织造了6款不同组织、不同镀银纱线含量的加热织物。基于电加热模块及红外线温度采集系统,对6款织物进行了电热性能实验,选取其中热稳定性最好、产热量最多的一款织物进行服装模拟发热实验。实... 详细信息

为开发保暖服用电加热针织物,使用镀银纱线织造了6款不同组织、不同镀银纱线含量的加热织物。基于电加热模块及红外线温度采集系统,对6款织物进行了电热性能实验,选取其中热稳定性最好、产热量最多的一款织物进行服装模拟发热实验。实验结果显示:常温下,双罗纹组织织物的电阻值比纬平针组织低,且电阻热稳定性更好;镀银纱线含量越高电阻值越低;通电时双罗纹组织织物表面温度分布更均匀且其中镀银长丝和涤纶短纤喂入比为3∶7的试样升温最明显,在6 V电压下,以该试样为发热元件的服装面料系统表面可获得35℃的加热温度,足以起到发热保暖效果且能保证人体热舒适性。

关键词：电加热织物镀银纱线电热性能电阻

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镀银纱线排列方式对电磁屏蔽效能的影响

丝绸 2015年第6期52卷 1-7页

作者：毛鹏丽金莹莹王利君浙江理工大学服装学院杭州310018 浙江理工大学浙江省服装工程技术研究中心杭州310018

摘要：为研究镀银纱线排列方式及间距对局部金属化织物电磁屏蔽效能的影响，设计了水平单向、竖直单向和垂直交Y．5-种排列方式，1～5mm的9种纱线间距，测试其在50～2550MHz电磁频率范围内的电磁屏蔽效能。研究表明：镀银纱线排列方式... 详细信息

摘要：为研究镀银纱线排列方式及间距对局部金属化织物电磁屏蔽效能的影响，设计了水平单向、竖直单向和垂直交Y．5-种排列方式，1～5mm的9种纱线间距，测试其在50～2550MHz电磁频率范围内的电磁屏蔽效能。研究表明：镀银纱线排列方式对电磁屏蔽效能有很大的影响，镀银纱线垂直交叉排列形成的金属化网格使局部金属化织物的屏蔽效能大于单向排列，在1000MHz以内，相同间距情况下，约是后者的1．6倍；镀银纱线垂直交叉排列时，在50～2550MHz内，电磁屏蔽效能随着镀银纱线间距的减小而增强，但当单向平行排列时，这种规律出现的区间较窄，为50～1000MHz；镀银纱线单向平行排列时，电磁屏蔽效能因材料磁阻变化、“缝隙辐射效应”等原因更易受到电磁波频率变化的影响，电磁屏蔽效能稳定性较差。

关键词：镀银纱线排列方式间距电磁屏蔽效能

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镀银纱线针织加热织物的研发及其电热性能

上海纺织科技 2021年第8期49卷 39-44,59页

作者：时应娜周立亚左锋东华大学服装与艺术设计学院上海200051 东华大学现代服装设计与技术教育部重点实验室上海200051 东华大学信息科学与技术学院上海200051

为研究镀银纱线及其针织加热织物的电热性能,选择630、900、1260 tex 3种线密度的镀银纱线,测试了纱线的最大负载电流、电阻和电热温升性能;织造成满针1+1罗纹、1+1罗纹两种组织结构的针织加热织物,测试织物的电热稳定性和电热温升性能... 详细信息

为研究镀银纱线及其针织加热织物的电热性能,选择630、900、1260 tex 3种线密度的镀银纱线,测试了纱线的最大负载电流、电阻和电热温升性能;织造成满针1+1罗纹、1+1罗纹两种组织结构的针织加热织物,测试织物的电热稳定性和电热温升性能。结果显示:纱线和织物的电阻随线密度增加而减小;通电后,织物的电阻变化率较小,纱线和针织加热织物的表面平衡温度与输入功率线性正相关;1+1罗纹组织针织加热织物比满针1+1组织的热稳定性好;电压为2.5 V时,通电加热240 s后,630、900、1260 tex罗纹组织针织加热织物表面平衡温度可达44.1℃、49.2℃和51.0 ℃。镀银纱线针织加热织物在低压下可快速升温,认为可以选择1+1罗纹针织加热织物制作电加热服装,并且可以通过调节输入功率控制加热温度。

关键词：针织物镀银纱线罗纹织物电热性能热稳定性

镀银纱线织物和石墨涂层织物电磁屏蔽效能分析

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上海纺织科技 2017年第5期45卷 45-48页

作者：朱广舟刘皓广东工业大学广东省数字化服装集成创新工程技术研究中心广东广州510090 天津工业大学纺织学院天津300386

针对电磁辐射污染问题,应用棉/莫代尔纱线(CM)、镀银纱线(SP)、涤纶/棉纱线(PC)和涤纶长丝(PF)4种纱线织造13种织物,并对其中8种织物进行表面石墨涂层处理,应用矢量网络分析仪测试了不同比例镀银纱线织物和不同结构石墨涂层织物的电磁... 详细信息

针对电磁辐射污染问题,应用棉/莫代尔纱线(CM)、镀银纱线(SP)、涤纶/棉纱线(PC)和涤纶长丝(PF)4种纱线织造13种织物,并对其中8种织物进行表面石墨涂层处理,应用矢量网络分析仪测试了不同比例镀银纱线织物和不同结构石墨涂层织物的电磁屏蔽效能。试验结果显示,镀银纱线织物的电磁屏蔽效能低于具有均匀银镀层的市售机织物和针织物;镀银纱线织物的表面电阻随着镀银纱线含量的增加而降低,电磁屏蔽效能随着镀银纱线含量的增加而增加。石墨涂层CM/PC织物和石墨涂层CM/PF织物的表面电阻在20~40 kΩ/cm,其最大的电磁屏蔽效能分别为1.2 dB和4.2 dB。

关键词：镀银纱线石墨涂层电磁屏蔽效能

柔性传感针织物用不锈钢纱线与镀银纱线的性能

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上海纺织科技 2021年第3期49卷 43-46页

作者：吴磊李凯林李龙西安工程大学纺织科学与工程学院陕西西安710048

针织物弹性佳、柔性好,适合用作监测传感器的基底材料,所用导电纱线应具有弯曲性好、易于编织以及电阻稳定的特性。对比分析了不锈钢混纺纱线和镀银纱线的电阻、拉伸性能与勾结性能。得出结论为:不锈钢混纺纱中不锈钢纤维比例低,纱线强... 详细信息

针织物弹性佳、柔性好,适合用作监测传感器的基底材料,所用导电纱线应具有弯曲性好、易于编织以及电阻稳定的特性。对比分析了不锈钢混纺纱线和镀银纱线的电阻、拉伸性能与勾结性能。得出结论为:不锈钢混纺纱中不锈钢纤维比例低,纱线强度大,易于针织,但纱线电阻沿长度方向不稳定;不锈钢纤维比例高时,纱线电阻稳定,但拉伸强度与勾结强度小,不易针织;镀银纱线的拉伸强度和勾结强度都较大,且电阻沿长度方向稳定,比较适合用作针织传感用导电纱线。

关键词：导电织物不锈钢纤维镀银纱线电阻拉伸强度勾结强度

基于镀银纱线的电加热织物温度场模拟与电热性能

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材料工程 2019年第2期47卷 68-75页

作者：李雅芳刘皓赵义侠天津工业大学纺织学院天津300387

运用ANSYS有限元模拟软件对镀银纱线在织物中加热过程进行数值模拟,并通过调整镀银纱线之间的距离和施加电压分析不同条件下加热织物内部和周围空气中热场分布情况。根据模拟结果制备镀银纱线加热织物,验证模拟结果并研究电加热织物电... 详细信息

运用ANSYS有限元模拟软件对镀银纱线在织物中加热过程进行数值模拟,并通过调整镀银纱线之间的距离和施加电压分析不同条件下加热织物内部和周围空气中热场分布情况。根据模拟结果制备镀银纱线加热织物,验证模拟结果并研究电加热织物电热性能。结果表明,随着电压的增加,镀银纱线平衡温度升高,当输出电压为7V时,镀银纱线在织物中实测温度可达109.7℃。设定镀银纱线间距为3mm,使镀银纱线在较低成本下获得较高的表面温度均匀性。加热织物的升温速度和平衡温度随着功率密度的增加而增加,模拟结果与实测结果趋势一致且结果偏差小于4.5%,说明有限元分析结果能够作为镀银纱线加热织物制备的重要参考依据。

关键词：有限元模拟镀银纱线柔性加热织物电热性能红外温度图像

基于衬纬组织电加热针织服装的制备及其电热性能

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现代纺织技术 2024年

作者：关云霞李雅芳李磊赵义侠杨瑞王帅帅天津工业大学纺织科学与工程学院山东京博控股集团有限公司

为了拓展纬编衬纬组织在电加热针织服装上的应用，将镀银纱线作为衬纬纱线，均匀衬入纬编针织物中，织造3种不同组织的针织物并进行性能测试与分析。根据测试结果，选用结构最稳定、发热效果良好的空气层衬纬作为加热部位组织结构，设... 详细信息

为了拓展纬编衬纬组织在电加热针织服装上的应用，将镀银纱线作为衬纬纱线，均匀衬入纬编针织物中，织造3种不同组织的针织物并进行性能测试与分析。根据测试结果，选用结构最稳定、发热效果良好的空气层衬纬作为加热部位组织结构，设计并织造了一件电加热针织服装，同时进行发热性能测试。结果表明：在实验室温度为(20±2) ℃且额定电压为1.0～3.5 V的情况下，电加热针织服装的腹部加热单元的平衡温度由24.9 ℃逐渐升温至36.9 ℃；背部加热单元的平衡温度由25 ℃逐渐升温至35.9 ℃；腰部加热单元的平衡温度由24.5 ℃逐渐升温至34.7 ℃，各加热部位平衡温度均满足人体所需。该研究结果可为衬纬组织在电加热服装中的应用及市场开拓提供理论参考。

关键词：纬编衬纬组织镀银纱线电加热针织服装热性能平衡温度

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基于同轴湿法纺丝制备耐汗导电纤维

化纤与纺织技术 2024年第5期 17-20页

作者：孙志慧刘欣阳腾黄晓玲于晖五邑大学纺织科学与工程学院中联品检(佛山)检验技术有限公司

随着科技的发展，智能纺织品越来越受到大众青睐。在智能纺织品中，导电纤维作为智能纺织品的基础材料，起到重要作用。目前，市面上常用的镀银导电纱线具有制备工艺简单稳定、高电导率、可水洗、可编织等优点，但是由于银长期浸渍汗液... 详细信息

随着科技的发展，智能纺织品越来越受到大众青睐。在智能纺织品中，导电纤维作为智能纺织品的基础材料，起到重要作用。目前，市面上常用的镀银导电纱线具有制备工艺简单稳定、高电导率、可水洗、可编织等优点，但是由于银长期浸渍汗液易导致腐蚀，电导率大幅度下降，且长时间接触有导致皮肤过敏的风险。文章采用湿法纺丝工艺开发一种耐汗导电纤维，选择SBS和TPU作为皮层的聚合物，CB为皮层的导电材料，通过对比两种聚合物制备的纤维形貌包裹性，确定选择CB/TPU作为耐汗导电纤维皮层，并对该耐汗导电纤维进行电学、耐汗性能测试。实验证明，该纤维具备耐汗导电性。

关键词：智能纺织镀银纱线湿法纺丝导电纤维耐汗浸性能