篷用全棉涂層織物制備及性能研究.pdf

1、涂層織物廣泛用于民用、工農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和軍事等各個(gè)方面。對(duì)經(jīng)涂層整理的戶外運(yùn)動(dòng)服、醫(yī)用軍用防護(hù)服、篷蓋布、帳篷、膜結(jié)構(gòu)建筑材料、汽車(chē)用裝飾材料、安全氣囊等高技術(shù)紡織品的需求越來(lái)越多。篷用織物是產(chǎn)業(yè)用涂層織物中消耗量最大的品種。用涂層織物作篷用材料已有較長(zhǎng)歷史，早期產(chǎn)品多是臨時(shí)性或季節(jié)性的篷架設(shè)施，構(gòu)造簡(jiǎn)單。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)篷用織物的功能提出了更高的要求，不但要具備防水、防紫外線功能，而且還要具有較好的透濕性、透氣性。新型篷

2、用織物不斷涌現(xiàn)，所采用的纖維原料、基布的組織結(jié)構(gòu)和整理加工工藝技術(shù)不斷更新，傳統(tǒng)的篷用織物正向新一代技術(shù)型過(guò)渡。
　　 本論文我們擬設(shè)計(jì)一種帳篷類(lèi)篷用織物。現(xiàn)今旅游業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了旅游用紡織品的發(fā)展，直接帶動(dòng)旅游帳篷銷(xiāo)量的大幅增長(zhǎng)。另外軍用帳篷是軍隊(duì)和國(guó)防用紡織品中的一大類(lèi)重要產(chǎn)品，救災(zāi)帳篷是安置災(zāi)民的重要設(shè)施。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，預(yù)計(jì)帳篷面料的用量將大幅增長(zhǎng)。帳篷及相關(guān)用品的生產(chǎn)已逐步從美國(guó)、歐洲、韓國(guó)、臺(tái)灣向我國(guó)沿海地區(qū)轉(zhuǎn)移，

3、但國(guó)內(nèi)面料及后整理整體水平不高，因此，積極采用新材料、新技術(shù)、新工藝，提高產(chǎn)品深加工技術(shù)，生產(chǎn)出最符合用途要求的新型帳篷產(chǎn)品及高附加值帳篷產(chǎn)品是擺在我們面前的一個(gè)課題。
　　 由于帳篷要求輕便易于攜帶，另外從舒適功能考慮，帳篷織物還必須有較好的防水透濕能力，因此，為了達(dá)到輕型舒適性帳篷類(lèi)織物的性能要求，本次設(shè)計(jì)基布采用輕薄型棉織物；同時(shí)，由于織物在使用過(guò)程中處于覆蓋狀態(tài)或懸掛狀態(tài)，要承受金屬支架、繩索等各種張力，所以織物必須有較

4、大的強(qiáng)力，特別對(duì)撕裂強(qiáng)力有較高的要求。所以，我們必須對(duì)棉織物經(jīng)涂層后撕裂強(qiáng)力下降的現(xiàn)象予以重視和改善?；诖?，本論文作了以下幾方面的研究。
　　 首先對(duì)棉織物進(jìn)行拒水和防紫外線整理，本文通過(guò)使用幾種不同的拒水整理劑對(duì)織物進(jìn)行拒水整理，選擇了整理劑濃度、交聯(lián)劑濃度、催化劑濃度，焙烘溫度和焙烘時(shí)間等幾個(gè)主要影響因素，應(yīng)用正交實(shí)驗(yàn)的方法考慮多因素對(duì)織物拒水效果的影響，并測(cè)試經(jīng)整理后織物的拒水等級(jí)、耐靜水壓等指標(biāo)，對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行方差分析

5、，得出最佳工藝參數(shù)及工藝條件，并且選擇Nuva TP含氟拒水整理劑作為本次篷蓋織物設(shè)計(jì)的拒水整理劑。
　　 自制二氧化鈦溶膠對(duì)純棉織物進(jìn)行防紫外線整理，研究了二氧化鈦制備路線和最佳制備工藝，經(jīng)二氧化鈦整理后的棉織物具有良好的紫外線屏蔽效果。本次全棉篷蓋織物多功能整理路線為：先用Nuva TP含氟拒水整理劑對(duì)棉織物進(jìn)行拒水整理，然后用TiO2溶膠對(duì)棉織物進(jìn)行防紫外線整理。經(jīng)最佳整理工藝整理后的織物，其耐靜水壓達(dá)到2239(Pa)，

6、防紫外線(300nm)效果達(dá)到3.7％。
　　 對(duì)通過(guò)拒水和防紫外線整理的棉織物分別用干法和濕法進(jìn)行涂層處理，通過(guò)測(cè)定不同涂層工藝對(duì)涂層織物耐水壓、透濕性及撕裂強(qiáng)力的影響，確定其最佳涂覆量及涂層劑中DMF含量等主要涂層影響因素。
　　 織物經(jīng)涂層整理后其撕裂強(qiáng)力往往會(huì)有大幅度的下降，而撕裂強(qiáng)力對(duì)紡織品來(lái)說(shuō)是重要性能之一，尤其作為產(chǎn)業(yè)用途的紡織品。因此，提高涂層織物撕裂強(qiáng)力一直是涂層生產(chǎn)廠家需要解決的問(wèn)題。分析了織物經(jīng)涂層

7、后撕裂強(qiáng)力下降的原因后發(fā)現(xiàn)，由于織物經(jīng)涂層后，涂層劑將滲入紗線之間和紗線內(nèi)部纖維之間，涂層劑填充了紗線間和纖維間的空隙，織物烘干后，紗線及織物較涂層前僵硬，織物的彈性模量變大，織物中紗線之間發(fā)生粘結(jié)導(dǎo)致經(jīng)緯紗間磨擦阻力增大，紗線之間不易滑動(dòng)，因此織物的撕裂強(qiáng)力下降，整理劑或涂層劑滲入織物越多，強(qiáng)力損失越大，用具有高彈性模量的硬性涂層劑之后這種強(qiáng)力下降現(xiàn)象尤其明顯。因此，考慮在涂層劑中加入柔軟劑來(lái)降低涂層織物的彈性模量，提高涂層織物的撕裂

8、強(qiáng)力。因?yàn)槿彳泟⑹估w維或紗線間的摩擦減小，纖維及紗線的可移動(dòng)性提高，從而使織物的撕裂強(qiáng)力得到了一定程度的改善。在本文中采用在聚氨酯涂層劑中加入氨基聚硅酮作為柔軟劑的方法來(lái)提高涂層織物的撕裂強(qiáng)力，氨基聚硅酮是一種彈性體，具有高柔順性，在聚氨酯涂層劑中加入氨基聚硅酮可提高涂層織物的撕裂強(qiáng)力。通過(guò)大量試驗(yàn)我們確定了氨基聚硅酮與聚氨酯的最佳混合比。
　　 對(duì)通過(guò)多功能整理的棉織物采用在聚氨酯中混入氨基聚硅酮進(jìn)行濕法直接涂層，其涂覆量為

9、46.69g/m2，DMF含量為10％，氨基聚硅酮含量為10％，焙烘溫度及時(shí)間為180℃×2min。得到耐靜水壓為7038(Pa)，透濕量為3863(g/m2·24h)，經(jīng)向撕裂強(qiáng)力為37.33(N)，緯向撕裂強(qiáng)力為30.64(N)的篷用涂層織物，滿足設(shè)計(jì)要求。
　　 以往織物撕裂強(qiáng)力的力學(xué)模型均以織物的微觀結(jié)構(gòu)(如：紗線的線密度、紗線的密度等)為基礎(chǔ)建立的，織物經(jīng)涂層后，因涂層劑在紗線中的滲透，不適合再以織物的微觀結(jié)構(gòu)來(lái)分析其

10、撕裂強(qiáng)力。本文中將涂層織物作為復(fù)合材料整體，提出以彈性力學(xué)為基礎(chǔ)，考慮涂層織物的彈性模量、泊松比、剪切模量等對(duì)織物撕裂強(qiáng)力的影響，用有限元分析方法對(duì)涂層織物的梯形法撕裂應(yīng)力進(jìn)行分析和模擬，分析的結(jié)果表明用有限元方法能較準(zhǔn)確描述涂層織物在梯形撕裂時(shí)的應(yīng)力分布情況。通過(guò)計(jì)算得出梯形撕裂剪口區(qū)域的應(yīng)力最大，存在應(yīng)力集中的現(xiàn)象，與微觀力學(xué)分析方法得出的結(jié)論一致。分析還得出梯形撕裂的試樣尺寸不同則應(yīng)力分布結(jié)果將不相同。有限元計(jì)算結(jié)果得出的撕裂曲線

11、與實(shí)驗(yàn)得出的撕裂曲線一致性較好，本文證明有限元方法是分析此類(lèi)柔性復(fù)合材料力學(xué)問(wèn)題的有效方法。
　　 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)主要有三部分。第一部分：比較各含氟拒水整理劑的拒水效果選擇本次設(shè)計(jì)的拒水整理劑為Nuva TP，自制TiO2溶膠，用Nuva TP拒水整理劑及TiO2溶膠防紫外線整理劑對(duì)棉織物進(jìn)行多功能整理，研討不同整理劑的最佳工藝參數(shù)，經(jīng)最佳工藝參數(shù)整理后的織物，具有較佳的防水功能和防紫外線功能，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。第

12、二部分：棉織物經(jīng)聚氨酯涂層整理后具有良好的防水性和透濕性，但其撕裂強(qiáng)力下降幅度很大。我們提出在聚氨酯涂層劑中加入氨基聚硅酮柔軟劑來(lái)改善涂層織物撕裂強(qiáng)力下降的弊病，并討論了混合涂層劑的工藝路線及參數(shù)。添加了氨基聚硅酮的聚氨酯涂層織物不僅保持了良好的防水性和透濕性，其撕裂強(qiáng)力也較之未加氨基聚硅酮時(shí)的聚氨酯涂層織物的撕裂強(qiáng)力提高了近40％。第三部分：以往織物撕裂強(qiáng)力的力學(xué)模型均以織物的微觀結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)建立的，織物經(jīng)涂層后，因涂層劑在紗線中的滲透