金屬絲-桑蠶絲織物的制備及性能研究.pdf

1、近年來，隨著科學技術的進步和智能產(chǎn)品的普及，智能產(chǎn)品已經(jīng)深入到生活中的各個方面，其中智能服裝已成為紡織領域的研究熱點之一，被廣泛應用于軍事、醫(yī)療保健、體育運動、休閑娛樂等領域。智能服裝利用先進的材料及紡織技術，在服裝中植入微型、柔性的電子元件，實現(xiàn)信息的感知、計算和通信等功能的紡織服裝。智能服裝由傳感器、驅(qū)動單元和控制單元三部分組成，其中傳感部分主要是通過紡織材料來實現(xiàn)的，紡織材料受到外界環(huán)境的變化或刺激時，通過自身結構、振動、電性能、

2、變色、調(diào)溫等變化，使服裝具有感知功能，并通過驅(qū)動單元和控制單元對感知的信號進行處理。金屬絲作為常見的一種導電纖維，在織物柔性傳感器的制備中具有廣泛的價值。但金屬絲的可織性差，需與其他纖維復合以改善其可織性、舒適性。目前，已有不少研究人員對針織柔性傳感器進行了大量研究，但對機織柔性傳感器的研究較少，因此研究金屬絲/桑蠶絲織物的制備并對其服用性能和傳感性能進行評價具有一定的價值，可為后續(xù)開發(fā)舒適性良好的導電機織柔性傳感器提供一定的理論依據(jù)。

3、
　　本課題首先利用掃描電鏡（含能譜儀）、數(shù)字萬用表、紗線強伸度儀、縷紗測長儀等對選取出的不銹鋼絲、銅絲和桑蠶絲的結構及性能進行表征。以不銹鋼絲、銅絲為芯紗，桑蠶絲為外包紗，采用包纏工藝制備16種金屬絲/桑蠶絲復合絲，并利用偏光顯微鏡、縷紗測長儀、紗線強伸度儀、紗線動態(tài)摩擦系數(shù)測定儀、數(shù)字萬用表等儀器對復合絲的結構、力學性能、摩擦性能、導電性能進行測定，研究了金屬絲品種、金屬絲細度、外包紗細度等參數(shù)對復合絲性能的影響，優(yōu)化包纏工藝

4、參數(shù)。以優(yōu)化的兩種復合絲為原料，與桑蠶絲交織，制備24種金屬絲/桑蠶絲織物試樣，通過測試織物的力學性能、透氣性、折皺回復性、抗彎剛度、循環(huán)拉伸時電阻的變化、滿載后5min電阻的變化規(guī)律、不同拉伸速率對織物電阻變化的影響，研究組織結構、復合絲比例等參數(shù)對導電織物服用性能、傳感性能的影響。主要得到如下結論:
　　1、對原料結構與性能進行表征，不銹鋼絲和銅絲纖維纖度較為均勻，表面有縱向條紋，纖維中含氧量低，抗氧化能力好，電阻具有極好的線

5、性度，導電連續(xù)性好，具有較好的延伸性，金屬絲表面較為光滑，纖維間抱合力小，可與其他纖維復合，提高其可織性、舒適性。
　　2、以不同細度、品種的金屬絲為芯紗，不同線密度的桑蠶絲為外包紗，采用包纏工藝制備16種金屬絲/桑蠶絲復合絲。通過對復合絲形態(tài)結構、力學性能、導電性能進行分析可知，對于不同品種、直徑的金屬絲，外包紗的線密度不同，所制得復合絲的結構各不相同。不銹鋼絲直徑分別為0.021mm、0.035mm時，桑蠶絲線密度分別為88.

6、9dtex、130.0dtex和88.9dtex時，復合絲的成形較好;銅絲直徑分別為0.035mm和0.065mm時，桑蠶絲線密度分別44.4dtex、88.9dtex和88.9dtex、130.0dtex時，復合絲芯紗包覆度高，條干均勻度好，成形良好;復合絲的斷裂強力隨著桑蠶絲線密度的增加整體呈增加的趨勢，外包紗扭曲程度越高，復合絲條干均勻度差，斷裂伸長率越低;復合絲的表面摩擦性能受成紗結構的影響，桑蠶絲線密度為88.9dtex時，復

7、合絲的表面摩擦系數(shù)最小，表面粗糙度較小;復合絲的電阻線性度相關系數(shù)R2和靈敏度GF隨桑蠶絲線密度的增加呈先增大后減小的趨勢，桑蠶絲的線密度為88.9dtex時，復合絲的相關系數(shù)R2最大;綜合分析復合絲各項性能，對包纏工藝進行優(yōu)化，優(yōu)化的兩種復合絲為:0.035mm不銹鋼絲+88.9dtex桑蠶絲、0.035mm銅絲+88.9dtex桑蠶絲。
　　3、以優(yōu)化的兩種復合絲為緯紗，配置不同的組織、投緯比等參數(shù)，織制24種金屬絲/桑蠶絲織

8、物，通過對其服用性能進行測定可知，緯紗中加入復合絲，可提高織物的透氣性，三種組織透氣率從大到小排列依次為:緞紋＞斜紋＞平紋;緯紗中復合絲的比例越高，織物的折皺回復角越小，織物的抗皺性越差，不銹鋼絲/桑蠶絲織物的抗皺性較銅絲/桑蠶絲織物好，三種組織中，平紋組織的抗皺性最差，緞紋織物的抗皺性最好，斜紋織物介于二者之間;織物中復合絲的比例越高，織物手感越剛硬，且銅絲/桑蠶絲織物的手感較不銹鋼絲/桑蠶絲織物剛硬。
　　4、對織物傳感性能分

9、析可知，由織物電阻-伸長率曲線可以看出，24種織物試樣的線性相關系數(shù)R2都在0.953以上，電阻變化穩(wěn)定，導電穩(wěn)定性較好，說明金屬絲/桑蠶絲織物具有較好的導電穩(wěn)定性。由靈敏度GF值可知，織物中復合絲比例越高，織物的靈敏度越低;織物反復拉伸20次時，復合絲的含量對織物靈敏度的影響較明顯，隨著緯紗中復合絲比例的減少，織物的導電線性靈敏度呈增加的趨勢，緯紗中投緯比為6∶1時，織物的靈敏度最高;對織物進行不同速率拉伸可知，織物拉伸速率為100m