论文题目: 智能型抗浸透湿织物的开发与研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 纺织化学与染整工程
作者: 牛家嵘
导师: 顾振亚
关键词: 智能型抗浸透湿织物,水凝胶高分子,接枝改性,低温等离子体,硝酸铈铵,丙烯酰胺,丙烯酸,透水率,织物组织结构,单面拒水整理
文献来源: 天津工业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 抗浸服面料需要面对“干态——湿态”两种截然不同的环境,现有的抗浸服面料难以兼顾防水性和热湿舒适性(透湿性),如欲二者兼顾,面料结构势必非常复杂,技术难度大、成本高。本研究将水凝胶高分子材料引入纺织品设计与开发领域,开发智能型抗浸透湿织物,通过接枝改性的方法使纤维表面形成智能凝胶层,从而获得对“干态——湿态”环境变化做出响应的能力:在干态的环境中,凝胶分子处于收缩状态,织物中的孔隙开放,透湿透气性良好;织物一旦浸入水中,凝胶层迅速速溶胀,将织物中的各级孔隙封闭,阻止水向织物内部渗透,发挥抗浸功能。 首先对引发接枝的方法进行了研究。聚酯(PET)薄膜、聚乙烯(PE)薄膜以及涤纶(PET)织物经低温等离子体(LTP)引发接枝丙烯酸(AAc)后表面亲水性大为提高,但是由于基质表面生成的活性基团浓度太低,导致接枝率太低,无法获得水凝胶的溶胀性能,在低接枝率的情况下透水性反而有所升高。 进而利用硝酸铈铵(CAN)为引发剂,在棉织物及T/C织物上接枝AAc或AAm,接枝改性后,T/C织物的强力保留率在90%以上,透湿性明显提高:透气性最初有所下降,在接枝率较高的情况下透气性优于未改性织物。 接枝T/C织物遇水后能够迅速做出响应,接枝率越高,织物对水的响应强度越高,响应速度越快。在接枝率相近的情况下,AAm接枝织物对水的响应速度快于AAc接枝织物:接枝链分子量的在数万到数十万之间,提高接枝链分子量及接枝频率对于增强织物抗浸性能更为有利。织物只需获得适当的接枝率即可将平衡透水率降至接近于O的水平,继续提高接枝率不能阻止水的微量渗漏。另外对溶液中的NaCl浓度、工作水压、工作水温、凝胶的水解作用等因素对抗浸性能的影响进行了测试与研究。 织物在紧度相近、纱线号数相同的情况下,平纹组织抗浸效果最好,斜纹次之,缎纹最差;在微孔水力半径概念的基础上,根据Hagen-Poiseuille定律建立了改性织物溶胀过程中t时刻透水率的计算模型,对影响织物抗浸性能的因素进行了理论分析。在此基础上,对改性织物进行了单面拒水整理,平衡透水率显著下降。 最后,对双层抗浸织物进行了初步研究。未经改性的双层织物即表现出与AAm改性T/C织物相似的阻水现象,同时发现表层PET织物面向水流时的平衡透水率明显高于背对水流的情况:接枝AAm后,平衡透水率明显低于接枝率相近的T/C织物。
论文目录:
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.1.1 抗浸服的分类
1.1.2 抗浸服的发展状况
1.2 本课题的学术思想
1.2.1 智能材料与水凝胶高分子材料
1.2.2 纺织品的改性方法
1.2.3 智能凝胶材料在纺织品上的应用
1.3 论文的主要工作
1.3.1 研究目的
1.3.2 研究内容
1.3.3 理论意义及实用价值
1.3.4 本论文的创新点
第二章 微波低温等离子体对聚合物改性的研究
2.1 低温等离子体在聚合物改性方面的研究状况
2.1.1 低温等离子体的发生
2.1.2 低温等离子体的作用原理
2.1.3 LTP在纺织领域中的应用
2.1.4 本课题利用LTP对聚合物接枝改性思路
2.2 实验部分
2.2.1 微波低温等离子体发生装置
2.2.2 实验方法
2.2.3 实验材料及仪器
2.2.4 测试与分析
2.3 实验结果与讨论
2.3.1 微波空气LTD处理条件对PET、PE薄膜表面性能的影响
2.3.2 微波LTP引发PET、PE薄膜接枝聚合的研究
2.3.3 AAc接枝改性薄膜的表征及表面性能
2.3.4 微波空气LTP引发PET织物接枝反应的研究
2.4 本章小结
第三章 CAN引发棉织物及涤／棉织物接枝丙烯酸的研究
3.1 引言
3.2 Ce(Ⅳ)引发纤维素接枝聚合的研究状况
3.2.1 Ce(Ⅳ)引发纤维素接枝聚合
3.2.2 Ce(Ⅳ)引发纤维素接枝聚合机理的研究
3.3 实验部分
3.3.1 实验材料
3.3.2 实验仪器及设备
3.3.3 实验方法
3.3.4 测试与分析
3.4 结果与讨论
3.4.1 接枝聚合条件对棉织物接枝率的影响
3.4.2 接枝聚合条件对T／C织物接枝率的影响
3.5 接枝织物的表征与性能测试
3.5.1 接枝织物的表征
3.5.2 接枝织物相关性能测试
3.6 本章小结
第四章 CAN引发棉织物及涤／棉织物接枝丙烯酰胺的研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验材料
4.2.2 实验仪器及设备
4.2.3 实验方法
4.2.4 测试与分析
4.3 结果与讨论
4.3.1 一步法接枝聚合条件对棉织物接枝率及接枝链分子量的影响
4.3.2 两步法接枝聚合条件对棉织物接枝率及接枝链分子量的影响
4.3.3 涤／棉(T／C)织物接枝AAm的研究
4.4 改性织物的表征与性能测试
4.4.1 改性织物的表征
4.4.2 接枝织物相关性能测试
4.5 本章小结
第五章 凝胶化改性涤／棉织物及棉织物抗浸性能的研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验材料
5.2.2 实验仪器及设备
5.2.3 实验方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 接枝织物中纱线遇水溶胀过程图示
5.3.2 接枝率与抗浸性能的关系
5.3.3 接枝链分子量与织物抗浸性能的关系
5.3.4 NaCl浓度对织物抗浸性的影响
5.3.5 水温对织物抗浸性能的影响
5.3.6 工作水压对织物抗浸性能的影响
5.3.7 改性织物水解后对抗浸性能的影响
5.3.8 棉织物接枝AAm后的抗浸性能
5.4 本章小结
第六章 织物组织结构对抗浸性能的影响及抗浸性能的理论研究
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 实验材料
6.2.2 实验仪器及设备
6.2.3 实验方法
6.3 结果与讨论
6.3.1 织物经纬纱密度与紧度及织物厚度的关系
6.3.2 织物接枝后相关参数的变化
6.3.3 织物组织结构对平衡透水率的影响
6.4 织物抗浸性能的理论分析与研究
6.4.1 织物中微孔模型的建立
6.4.2 牛顿流体(Newtonian fluid)Poiseuille流动的速度与流量
6.4.3.智能型抗浸织物透水率
6.4.4 织物抗浸性能的分析
6.5 本章小结
第七章 抗浸织物单面拒水整理与双层抗浸织物初探
7.1 引言
7.2 T／C抗浸织物单面拒水整理
7.2.1 单面拒水整理
7.2.2 拒水整理效果测试
7.2.3 拒水整理对织物透水率的影响
7.3 双层抗浸织物初探
7.3.1 纱线及组织结构选取
7.3.2 双层织物织造及相关参数分析
7.3.3 双层织物接枝改性及相关性能测试
7.3.4 AAm改性双层织物抗浸性能
7.5 本章小结
第八章 总结
8.1 本研究的主要结论
8.2 有待进一步研究的问题
参考文献
发表论文及参加科研情况
附录
致谢
发布时间: 2006-07-08
参考文献
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