基于吸湿发热纤维的毛型面料开发

发布时间：2020-07-16 15:34

【摘要】：传统的以增加填充物为主要保暖方式的冬季服装比较厚实、臃肿,虽然可以起到保暖的效果,但美观性大大降低。而且在冬季,人体产生的汽态和液态汗水极不容易穿过厚重的服装散入空气,往往集聚在服装内侧,渐渐的会使人感到湿冷。研究人员通常从采用功能型纤维原料和服装结构两个方向入手来开发轻薄、保暖型冬季服装。其中吸热发热纤维原料是制造冬季保暖衣的理想原料,该纤维通过吸收人体产生的潜汗或显汗同时相应的产生热量来达到发热保暖的效果。本论文采用具有吸湿发热功能的两种纤维为基础原料,一种是聚丙烯酸酯类纤维(EKS纤维),另一种是聚丙烯酸类纤维(舒热丝纤维),设计开发具有吸湿发热保暖功能的毛型织物,并对其吸湿发热保暖功能和热湿舒适性等进行测试和讨论。为此,本论文开展了如下研究工作。对两类吸湿发热纤维的结构特点进行了测试,分析其具有吸湿发热性能的内在机制。通过对两类吸湿发热纤维和普通腈纶的表面结构、聚集态结构、大分子结构、吸放湿性能以及吸湿发热性能进行测试,对比分析发现,EKS纤维的最大升温值比普通腈纶高约8℃,而舒热丝纤维的最大升温值比普通腈纶高约10℃。这主要是因为两类吸湿发热纤维的纵向结构粗糙,有较多的纵向沟槽,结晶度大约是普通腈纶的一半,且含有大量的羟基、酰胺键等亲水基团,使其吸湿性比普通腈纶好,从而吸湿产生的热量比普通腈纶高。以EKS纤维为基础原料,探索研发吸湿发热保暖毛型面料。EKS纤维由于染色难、断裂强度低,与其它纤维混纺进行面料开发是最为实际可行的方式。论文首先探索EKS纤维与其他纤维混和纺纱的可行性,确定纱线的混纺比,最终纺出三种不同类型的纱线,分别为50%羊毛/30%Thermolite纤维/20%EKS纤维、50%羊毛/30%天丝/20%EKS纤维和100%羊毛的纱线,其中纯羊毛纱线作为对照样。然后在纺纱基础上设计并织造了单层织物和双层织物,共五种类型织物。最后对上述织物分别测试其透气性、热阻、透湿性、导水性、吸湿发热性。实验数据分析发现,相对于纯羊毛织物,含天丝的单层织物吸湿发热升温效果好,说明EKS纤维和天丝的加入能显著提高织物的吸湿发热效果;含Thermolite纤维的单层织物吸湿发热升温最大值不及纯羊毛织物,但平均升温值比含天丝的织物高,说明EKS纤维和Thermolite纤维的加入虽然不能显著提升织物的吸湿发热效果,但有利于织物的保暖效果。这也说明了天丝有利于织物的吸湿发热效果,Thermolite纤维有利于织物的保暖效果。双层织物的克罗值和吸湿发热平均升温值均比单层织物高,说明双层织物的吸湿发热保暖效果比单层织物好。以舒热丝纤维为基础原料,探索研发吸湿发热保暖毛型面料。由于舒热丝纤维断裂强度低,弹性差,无法成条,所以不能纯纺,只能少量的混纺。首先通过前期的试纺,最终确定纱线的混纺比为50%羊毛30%天丝20%舒热丝纤维。然后用此纱线设计织造了平纹织物、斜纹织物、缎纹织物等8种类型织物。最后对上述织物分别测试其透气性、热阻、透湿性、导水性、吸湿发热性。实验结果表明,开发的8种不同类型的织物均具有显著的吸湿发热升温效果。同时还发现不同的织物结构对织物吸湿发热性能的影响不同,织物单位面积所含纱线量多,且织物单位时间吸湿量大,则织物的吸湿发热效果好;不同的织物结构对织物保暖性有影响,尤其织物的厚度和紧密度对织物保暖性能影响较明显。针对温度传感器测试的局限性,论文提出了一种新的测试方法,对织物吸湿发热进行定性分析。利用FLUCK高分辨率红外热像仪和温度传感器对织物的吸湿发热过程和不同湿度下织物的吸湿发热性能进行研究。通过对织物试样吸湿发热过程的观察,发现织物试样吸湿发热的过程很迅速,各部位发热效果不一样,织物试样外围的发热效果好于内部区域。而且温度传感器所测温度有明显的滞后性,所测温度明显比FLUCK红外热像仪测得的温度小。通过对不同湿度下织物试样吸湿发热的测试,可以发现在高湿环境中,织物试样相对于在标准大气环境下,温度上升快,下降也快,且升温最大值相差约7℃。通过对织物试样吸湿发热过程的观察和测试,可以更加直观的了解影响织物吸湿发热的外在因素。本课题是以开发具有吸湿发热保暖性能的毛型织物为目的,并且测试分析了两类吸湿发热纤维的结构与特性及其吸湿发热的内在原因;探究了纤维原料和织物结构对织物吸湿发热保暖性能的影响;利用了新的方法对织物吸湿发热过程进行观察和分析。通过本课题的研究,可为以后吸湿发热材料和吸湿发热保暖织物的开发提供参考。
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS941.4
【图文】：

基于吸湿发热纤维的毛型面料开发

潜汗传递过程

基于吸湿发热纤维的毛型面料开发

显汗传递过程

基于吸湿发热纤维的毛型面料开发

普通腈纶横向扫描电镜图和纵向扫描电镜图

【参考文献】