纬编空气层点阵结构缓冲织物的制备及其性能研究

选用锦纶纱线与氨纶纱线为原料编织纬编空气层织物,并利用其中空的特点,填充可发性聚苯乙烯(EPS)颗粒,设计并制备纬编空气层点阵结构缓冲织物。对有无填充材料及不同组织类型的纬编空气层点阵结构缓冲织物的舒适性能及力学性能进行分析。结果表明:相较于无填充的纬编空气层点阵结构缓冲织物,填充有可发性聚苯乙烯的纬编空气层点阵结构缓冲织物的透气率和透湿率得到较大提升,其冲击最大接触力可减少450 N,缓冲吸收能量提升至6.01 J以上。有填充的纬编空气层点阵结构缓冲织物具有良好的服用舒适性能和力学防护性能,可用于开发柔性可穿戴类防护材料,具有潜在的应用前景。     

芳纶/超高分子量聚乙烯织物增强聚氨酯夹芯复合材料制备及其力学性能

为开发出一种柔性防护材料,采用超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)与芳纶制备的平纹织物作为增强面板,软式聚氨酯(PU)作为芯材,利用纺织技术与一体发泡技术相结合制备了具有良好缓冲性能的夹芯结构柔性复合材料。同时,选用面密度相同的锦纶非织造布及玄武岩平纹布作为增强面板对比材料,对3类夹芯复合材料进行静态与动态力学性能测试。结果表明:芳纶/UHMWPE织物增强夹芯复合材料的力学性能优良,经向拉伸断裂强力为1 930 N,断裂伸长率为5.8%;纬向拉伸断裂强力为1 744 N,断裂伸长率为6.5%;在7.5 mm处进入压实阶段,压缩形变为93%;冲击破坏强力为1 260 N, 吸收的总能量为13.4 J,能量密度为4.95 J/g;芳纶/UHMWPE织物增强夹芯复合材料在保证质轻的基础上,具有良好的能量吸收效果。     

中空涤纶/不锈钢/竹炭保温透湿材料的开发及性能研究

通过花式捻线方法将中空涤纶、不锈钢长丝和竹炭纤维三种功能性纤维并捻获得复合纱线,利用纱线强度、毛羽和实际捻度测试,得到最佳的纱线纺制参数。并采用最佳工艺参数纺制的包绕纱线进行平纹织物织造,对其织物透湿性、远红外发射率以及保温性能进行测试表征,最终制备一种可用于防寒服的新型保温透湿织物。结果表明,缠绕捻度为上捻度200,下捻度0时,纺制的包芯纱具有最佳捻度。中空涤纶/不锈钢/竹炭织物透湿率为5 184g/(m2·24h),达到透湿织物透湿要求的2倍以上。一至四层织物的远红外发射率均在70%及以上,符合远红外发射率具有功能性结果的范围。织物克罗值达到7.355clo,高于极低温作业穿着克罗值51.6%,可满足极低温环境下的织物保温要求。织物保温率为62.43%,相比于棉、毛等传统纺织原料,织物保温率可以提升2倍以上。     

经编间隔织物增强柔性复合材料冲击性能

针对传统个体防护材料刚硬、限制人体活动的缺点,设计了2种柔性复合材料: 剪切增稠液(STF)和硅橡胶填充经编间隔织物(WKSF)柔性复合材料,并对其冲击性能进行研究。WKSF具有上、下两个表层和间隔丝构成的间隔层,在其间隔层中加入STF和硅橡胶2种柔性材料。STF采用将纳米SiO₂分散于聚乙二醇(PEG)中制成,硅橡胶采用硅胶和固化剂混合而成。采用流变仪对STF的流变性能进行测试,采用Instron落锤冲击仪对WKSF及其复合材料的冲击性能进行测试。实验表明: STF在达到临界剪切速率后出现剪切增稠现象,纯织物的冲击过程可分为弹性、平台和压实3个阶段,且具有明显的平台阶段;经填充后所制成的2种复合材料的冲击过程与纯织物明显不同,其载荷-位移曲线呈线性;加入硅橡胶的复合材料刚度较大,没有应变率效应;加入STF的复合材料具有较好的能量吸收性能和明显的应变率效应。     

增韧复合材料的G_Ⅰ断裂韧性有限元模拟

采用Abaqus有限元仿真软件建立二维壳单元模型以及内聚力模型,运用双线性本构模型以及二次名义应力准则,对以聚酰亚胺为增韧层的复合材料进行GⅠ断裂韧性模拟,同时通过改变法相刚度、能量释放率等参数探讨对复合材料性质的影响。结果表明,模拟结果与实际情况在曲线趋势上大体一致,随着能量释放率的增大,层间韧性也随之增大,主要是纤维的抽拔、断裂等塑性屈曲对能量的吸收所致。而法相刚度对于层间失效后的脆性断裂影响显著,较大的法相刚度会导致载荷-位移曲线上下波动较大,呈现出层间脆性特性。     

基于离散元-有限元联合算法的纤维流场变形行为

纤维在气流中的动态特性对织物的结构和性能有着决定性的影响。为研究柔性纤维在纺织各环节不同流场下的转移变形演化过程,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法构建了在空间各向位置存在速度差异的特征流场分布,并在此基础上构建了离散元多球链柔性纤维模型,利用欧拉-拉格朗日法耦合求解自由纤维的运动轨迹,并讨论了其在差异流场中的受力情况与转移变形行为。结果表明：纤维初始取向角度会影响弯曲效果,随着纤维主体与气流方向的夹角增加,纤维越容易呈现弯曲形态;不同的纤维喂入位置会影响气流累积作用,纤维端之间所受气流力的差值越大,累积作用时间越长,纤维的弯曲效果越显著;纤维间的交互作用会使纤维簇发生分层现象,不利于多数纤维的混杂与弯曲变形。该研究揭示了单根柔性纤维和纤维簇在流场中的弯曲变形机制,提供了研究纤维在复杂流场中运动和变形的有效方法,可以为改善纺织工艺提供指导。     

模具隔热板

1模具隔热板概念顾名思义,"隔热"就是阻挡热量传递,"板"表示该材料为硬体隔热材料。隔热板在中高温条件下通过减缓物体间热量传递速度来达到保持物体温度基本不变的目的。模具隔热板是用耐高温树脂、填料、高档玻璃纤维等有机或无机物压制而成,它在常温和高温下仍具有良好的机械强度,抗压能力非常强(我司     

袋状空气层结构柔性针织护膝产品的设计研发

为了提高对人体腿部关节部位的保护,以锦纶长丝、氨纶弹力丝为原料,编织袋状空气层组织,并在其内部填充聚苯乙烯泡沫(EPS)球体缓冲物质,设计研发柔性针织纬编护膝产品。详细介绍原料选择、组织结构设计、护膝样板工艺单设计、制版工艺、编织工艺。并对无填充和填充EPS球体的两种袋状空气层组织结构织物进行服用性能及力学性能测试。结果表明,开发的护膝产品平整紧密,填充EPS球体的袋状空气层织物的耐磨性、透气性、透湿性优于无填充织物,填充EPS球体的袋状空气层组织结构适用于人体膝关节部位柔性防护针织产品的设计与生产。     

表面处理对芳纶纤维物理和机械性能的影响

为了提高界面结合能力,采用空气等离子体对芳纶纤维表面进行改性,通过扫描电子显微镜观察处理前后纤维表面形貌的变化情况,对纤维力学性能及摩擦性能进行测试,优选出最佳处理工艺。进一步研究了纤维表面改性处理方式对纤维集合体力学性能和防刺性能的影响。结果表明:表面改性后芳纶纤维的摩擦系数增大,但强力有所下降,空气等离子体处理最佳条件为50Pa、50W处理5min。芳纶纤维表面经过等离子体改性后,无纺布锥刺的最大压缩载荷同比未处理样品提高了5.27%。     

木质纤维对木塑复合材料力学性能和吸水性能的影响

以稻壳粉、竹粉为增强体,以非医疗回收塑料为基体,制备了粉体/非医疗回收塑料木塑复合材料,研究了粉体粒径、用量及种类对木塑复合材料力学性能和吸水性能的影响,用扫描电子显微镜对复合材料断面进行观察。结果表明:稻壳粉/非医疗回收塑料木塑复合材料的力学性能随稻壳粉粒径的增大先上升后下降,吸水率随着稻壳粉粒径和用量的增加分别呈下降和上升趋势;当稻壳粉用量为50%、粒径为40目时,稻壳粉/非医疗回收塑料木塑复合材料的综合力学性能最佳,其拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量比纯非医疗回收塑料分别提高8.68%、164.99%、47.72%、184.83%。竹粉/非医疗回收塑料木塑复合材料的力学性能要优于稻壳粉/非医疗回收塑料木塑复合材料,其拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量比稻壳粉/非医疗回收塑料木塑复合材料分别提高5.16%、19.63%、12.88%、18.51%,比纯非医疗回收塑料分别提高14.28%、217.01%、66.75%、237.56%。