玄武岩机织增强热黏合抗穿刺鞋中底基材的力学性能

为提高鞋中底基材的抗穿刺性与柔韧性,降低成本,通过玄武岩基机织物增强和热压加固的工艺制备抗穿刺鞋中底基材,分析了低熔点聚酯纤维比例对鞋中底基材拉伸、顶破和静态穿刺头A、B、C性能的影响。结果表明:随着低熔点聚酯纤维(LMPET)含量的增加,抗穿刺强力先增强后逐渐减弱;当低熔点纤维含量为30%时,鞋中底基材的拉伸载荷为793.6 N(未热压)和759.9 N(热压),顶破载荷为445.5 N(未热压)和767.9 N(热压);鞋中底基材对不同形状的穿刺头的平均静态抗穿刺力分别为329.0 N(未热压)和392.4 N(热压);热黏合加固对顶破和抗穿刺性能的提升效果显著。     

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。     

动态线性电极静电纺PVA纳米纤维的可纺性

为了解决传统针式静电纺针头易堵塞不易产业化的问题,采用铜丝动态线性电极静电纺丝技术对PVA纳米纤维的可纺性进行研究。利用扫描电子显微镜研究了PVA溶液浓度、电压和纺丝距离对PVA纤维形貌及直径分布的影响。结果表明:随PVA溶液浓度降低,溶液粘度和电导率减小,纤维直径及其分布变小。且随纺丝距离增大,纤维直径变细,纤维形貌变好。当PVA浓度为10%(质量分数),电压80 kV,距离30 cm时,可制备出形貌良好的纳米纤维,其直径为433 nm,产量高达 6.8 g/h ;当PVA浓度为5%(质量分数),电压80 kV,距离30 cm, 可纺最细纤维直径为96 nm。本研究可为未来PVA静电纺纳米纤维膜的规模化制备提供参考。     

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。     

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%。     

用低温界面聚合法制备多功能核壳结构热电织物

为制备导电率高且柔性的多功能热电织物,采用低温原位聚合法制备了对甲苯磺酸离子掺杂聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT∶Tos)包覆聚丙烯纤维的核壳结构热电织物。借助扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、红外热成像仪对热电织物的结构和性能进行表征与分析。结果表明:热电织物兼具织物优异柔韧性和PEODT∶Tos 良好的导电性,电导率可达2.1 S/cm;当在热电织物两端施加10 V的电压时,其表面温度提高近20 ℃,具有良好电热性能,可将电能有效地转化为热能;由热电织物所构建的热电转化装置处在温差为20 ℃的温度梯度场中时,可持续输出0.3 mV的电压。     

基于正交实验方法优化PP/PLA复合材料薄膜力学性能研究

随着现代社会对多功能材料需求的增大,针对杂化复合材料的研究也不断深入。为了得到可生物降解的环保型杂化复合材料,本文将传统合成聚合物聚丙烯(Polypropylene,PP)和生物可降解材料聚乳酸(Polylactic acid,PLA)进行熔融共混,并加入马来酸酐(Maleic anhydride,MAH)进行增容,制备出PP/PLA杂化复合材料薄膜。将PP/PLA杂化复合材料薄膜力学性能作为评定标准设计正交实验,影响因素包括混合时间、马来酸酐添加量以及螺杆转速,每个因素设置三个水平。通过方差与极差分析得出马来酸酐添加量为最显著因素,并单独对其进行单因素分析,以确定最佳添加量。最终得出PP/PLA杂化复合材料薄膜最优工艺为混合时间8 min,马来酸酐添加量0.8wt%,螺杆转速130 r/min,此条件下其拉伸强度与弹性模量分别可达到25.08 MPa和1 288.74 MPa,比未添加马来酸酐时分别提升了100%和140%。     

针刺层间增强非织造防刺包装材料的机械及防刺性能研究

为开发出低成本柔软且防刺性能良好的包装材料,选用芳纶、尼龙6(PA6)和聚丙烯(PP)短纤维通过层间增强方式构建由表层为PP/PA6/芳纶、中间层为PA6和底层为PP/PA6非织布组成的非织造三明治防刺叠层材料。探讨了改变表层芳纶纤维含量对三明治非织造叠层包装复合材料的拉伸性能、防刀刺和防锥刺性能的影响。结果表明:非织造包装复合材料的拉伸性能、防刀刺及防锥刺性能随表层芳纶含量的增加而呈线性增加;当芳纶含量为15%(质量分数)时,非织布基布具有最大拉伸载荷、防刀刺和防锥刺载荷,分别为209.24、83.52和126.85N。刀刺与锥刺的防刺机理不同,刀刺为纤维排挤和断裂,锥刺为纤维排挤。