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)生和軍事等各個方面。對經(jīng)涂層整理的戶外運動服、醫(yī)用軍用防護服、篷蓋布、帳篷、膜結(jié)構(gòu)建筑材料、汽車用裝飾材料、安全氣囊等高技術(shù)紡織品的需求越來越多。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歷史，早期產(chǎn)品多是臨時性或季節(jié)性的篷架設(shè)施，構(gòu)造簡單。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，人們對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)型過渡。
　　 本論文我們擬設(shè)計一種帳篷類篷用織物?，F(xiàn)今旅游業(yè)的發(fā)展帶來了旅游用紡織品的發(fā)展，直接帶動旅游帳篷銷量的大幅增長。另外軍用帳篷是軍隊和國防用紡織品中的一大類重要產(chǎn)品，救災(zāi)帳篷是安置災(zāi)民的重要設(shè)施。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，預(yù)計帳篷面料的用量將大幅增長。帳篷及相關(guān)用品的生產(chǎn)已逐步從美國、歐洲、韓國、臺灣向我國沿海地區(qū)轉(zhuǎn)移，

3、但國內(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，為了達到輕型舒適性帳篷類織物的性能要求，本次設(shè)計基布采用輕薄型棉織物；同時，由于織物在使用過程中處于覆蓋狀態(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、大的強力，特別對撕裂強力有較高的要求。所以，我們必須對棉織物經(jīng)涂層后撕裂強力下降的現(xiàn)象予以重視和改善?；诖耍菊撐淖髁艘韵聨追矫娴难芯?。
　　 首先對棉織物進行拒水和防紫外線整理，本文通過使用幾種不同的拒水整理劑對織物進行拒水整理，選擇了整理劑濃度、交聯(lián)劑濃度、催化劑濃度，焙烘溫度和焙烘時間等幾個主要影響因素，應(yīng)用正交實驗的方法考慮多因素對織物拒水效果的影響，并測試經(jīng)整理后織物的拒水等級、耐靜水壓等指標，對測試結(jié)果進行方差分析

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)計的拒水整理劑。
　　 自制二氧化鈦溶膠對純棉織物進行防紫外線整理，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含氟拒水整理劑對棉織物進行拒水整理，然后用TiO2溶膠對棉織物進行防紫外線整理。經(jīng)最佳整理工藝整理后的織物，其耐靜水壓達到2239(Pa)，

6、防紫外線(300nm)效果達到3.7％。
　　 對通過拒水和防紫外線整理的棉織物分別用干法和濕法進行涂層處理，通過測定不同涂層工藝對涂層織物耐水壓、透濕性及撕裂強力的影響，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力往往會有大幅度的下降，而撕裂強力對紡織品來說是重要性能之一，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力一直是涂層生產(chǎn)廠家需要解決的問題。分析了織物經(jīng)涂層

7、后撕裂強力下降的原因后發(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，因此織物的撕裂強力下降，整理劑或涂層劑滲入織物越多，強力損失越大，用具有高彈性模量的硬性涂層劑之后這種強力下降現(xiàn)象尤其明顯。因此，考慮在涂層劑中加入柔軟劑來降低涂層織物的彈性模量，提高涂層織物的撕裂

8、強力。因為柔軟劑將使纖維或紗線間的摩擦減小，纖維及紗線的可移動性提高，從而使織物的撕裂強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提高涂層織物的撕裂強力，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力。通過大量試驗我們確定了氨基聚硅酮與聚氨酯的最佳混合比。
　　 對通過多功能整理的棉織物采用在聚氨酯中混入氨基聚硅酮進行濕法直接涂層，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)向撕裂強力為37.33(N)，緯向撕裂強力為30.64(N)的篷用涂層織物，滿足設(shè)計要求。
　　 以往織物撕裂強力的力學(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)來分析其

10、撕裂強力。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、剪切模量等對織物撕裂強力的影響，用有限元分析方法對涂層織物的梯形法撕裂應(yīng)力進行分析和模擬，分析的結(jié)果表明用有限元方法能較準確描述涂層織物在梯形撕裂時的應(yīng)力分布情況。通過計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。有限元計算結(jié)果得出的撕裂曲線

11、與實驗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柔性復(fù)合材料力學(xué)問題的有效方法。
　　 本論文的創(chuàng)新點主要有三部分。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棉織物進行多功能整理，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，對實際生產(chǎn)有參考價值和指導(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改善涂層織物撕裂強力下降的弊病，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，其撕裂強力也較之未加氨基聚硅酮時的聚氨酯涂層織物的撕裂強力提高了近40％。第三部分：以往織物撕裂強力的力學(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