Ti3C2Tx改性棉织物的结构及性能

将Ti₃C₂T_x涂布在聚乙烯亚胺预处理棉织物的表面,制备Ti₃C₂T_x改性棉织物。聚乙烯亚胺预处理大大提高了Ti₃C₂T_x在棉织物表面的负载量和负载牢度。涂布Ti₃C₂T_x后,棉织物由白色转变成深黑色,K/S值大幅提高。棉纤维表面被Ti₃C₂T_x均匀包覆,形成一层连续致密的Ti₃C₂T_x导电涂层。Ti、F、Cl三种元素被成功引入到棉织物表面,相对原子比分别为18.68%、6.39%和3.28%。Ti₃C₂T_x在棉织物表面成膜后,提升了对氧气和水的稳定性,而且基本不影响棉织物的透气性能。     

Ti3C2Tx的制备及在化纤织物表面的负载

利用HCl/LiF混合体系对前驱体钛碳化铝进行刻蚀,得到二维碳化钛纳米片。采用简单抽滤的方式在涤纶、芳纶表面沉积一层致密平整的Ti₃C₂T_x纳米片薄膜,从而制备了两种导电化纤织物。结果表明,Ti₃C₂T_x自支撑膜的红外发射率为0.089,表面电阻为0.35Ω/sq,电导率可达到51.25 S/cm。采用抽滤的Ti₃C₂T_x分散液处理后,Ti₃C₂T_x/涤纶的表面电阻为0.53Ω/sq,电导率可达到36.35 S/cm,红外发射率为0.102。Ti₃C₂T_x/芳纶的表面电阻3.03Ω/sq,电导率可达到5.64 S/cm,红外发射率为0.205。经过四周,Ti₃C₂T_x/涤纶-20表面电阻增长至0....     

基于Ti3C2TX纳米片的高柔性导电棉织物的制备与表征

将5 mg/mL Ti₃C₂T_X纳米片通过反复浸涂的方法整理到聚乙烯亚胺(PEI)改性棉织物的表面,制备了一种高柔性导电P-MXene棉织物。研究表明,Ti₃C₂T_X纳米片在棉织物表面均匀成膜,Ti、F、Cl三种元素被成功引入棉织物的表面。P-MXene棉织物经历1 000次的大角度弯折和180 min超声波处理,方阻变化不大,具有优异的柔性和耐超声水洗性能。     

棉/Ti3C2导电纱制备及其电容式压力传感器的性能

为了探究类石墨烯二维结构材料(MXene)与天然纤维的结合效果,及其所得导电纱线在柔性电容式传感器中的应用情况,以一种新型二维过渡金属碳化物Ti₃C₂为导电材料、以棉纱为基体纤维,实现了导电纱线的连续化制备;然后以此导电纱线为电极、以横编间隔织物为介电层,设计了一款电容式压力传感器。研究了处理时间对纱线微观形貌、结合效果以及导电性能的影响;分析了该压力传感器的力学性能与电容特性。实验结果表明:随着处理时间的延长,Ti₃C₂材料与棉纱复合得到的纱线电导率可达0.872 S/cm;制备的传感器压缩回复性好、电容特性显著,灵敏度最高达到0.028 kPa^-1,能在150 ms内对压力快速响应,200次压缩循环中展现了良好的耐久性与稳定性。     

二氧化钛水热改性涤/棉混纺织物的自清洁性能

为赋予涤/棉混纺织物光催化自清洁性能,基于水热合成技术,分别使用钛酸四丁酯、硫酸钛以及硫酸氧钛在涤/棉混纺织物表面负载纳米TiO₂颗粒,借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪和紫外-可见光漫反射光谱仪等对TiO₂改性涤/棉混纺织物的结构和性能进行分析,比较了不同种类TiO₂前驱体改性涤/棉混纺织物可见光下降解污物的自清洁能力。结果表明:较钛酸四丁酯和硫酸钛改性的涤/棉混纺织物,硫酸氧钛改性涤/棉混纺织物接枝的锐钛矿型TiO₂颗粒多且尺寸小,光吸收能力增强,禁带宽度减小,其光催化自清洁性能优异,5次洗涤后自清洁性能没有明显减弱。     

超支化改性棉针织物的荧光涂料染色

以丙烯酸甲酯、二乙烯三胺为原料,甲醇为溶剂,合成了一种水溶性端氨基超支化聚合物HBP-NH2;以二甲胺、环氧氯丙烷、三乙烯四胺为原料,合成了一种阳离子改性剂;用阳离子改性剂对超支化聚合物进行接枝改性,并应用于棉针织物的阳离子化改性。结果表明,棉针织物的较佳改性工艺为:阳离子改性剂和HBP-NH2的质量比为10∶1,改性超支化聚合物10 g/L,改性p H值10~11,室温改性60 min。改性后的棉针织物用荧光涂料染色,其摩擦牢度、水洗牢度可得到改善,且织物抗紫外效果明显提高。     

丝瓜络基碳材料的电磁波吸收性能

为开发具有电磁损耗的新型纤维状电磁波吸收材料,采用天然丝瓜络作为碳质纤维的基材,通过原位杂化将Fe₃O₄负载到纤维的表面和内部孔隙中。借助扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、磁滞回线和电磁参数分析等对材料的结构和性能进行表征。结果表明:丝瓜络基碳材料具有特殊的中空结构,生成的Fe₃O₄颗粒在纤维表面和内部孔隙中均匀分布,介电损耗、磁损耗和纤维结构间的协同作用增强了材料的电磁波损耗;当FeCl₃浓度为2 mol/L,处理温度为700 ℃时,在2~18 GHz范围内,厚度为3 mm的试样在9.97 GHz处的电磁波损耗达到了-24.37 dB,在7.33~10.33 GHz频段内电磁波损耗小于-10 dB。丝瓜纤维通过合适的炭化及磁性颗粒负载工艺,可制备出性能优异的电磁波吸收材料。     

Al2O3用量对聚四氟乙烯/Al2O3复合疏水纤维膜性能的影响

超疏水材料因其表面特殊的浸润性在各领域拥有广泛的应用前景,为了研究氧化铝(Al₂O₃)的负载对聚四氟乙烯(PTFE)超疏水纤维膜性能的影响,利用静电纺丝法制备了PTFE/聚乙烯醇(PVA)/Al₂O₃复合纤维膜,并通过烧结去除PVA使Al₂O₃成功负载,得到PTFE/Al₂O₃复合纤维膜;利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、接触角测定仪等研究了Al₂O₃的质量分数对PTFE/Al₂O₃复合纤维膜形貌特征、纤维直径以及疏水性能的影响。结果表明：在超疏水PTFE纤维膜表面负载纳米级Al₂O₃颗粒能够在保持纤维膜表面形貌的情况下大幅度增强其疏水性能;当Al₂O₃质量分数为0.5%时,纤维膜表面疏水性最强,疏水角高达163°;当烧结温度为330℃时,...     

聚乙二醇对硫酸钛水热改性涤纶光催化性能的影响

为提高涤纶的光催化性能,基于水热合成技术,采用硫酸钛、尿素和聚乙二醇在涤纶表面负载纳米TiO₂颗粒,研究了TiO₂改性涤纶紫外线辐照光催化降解亚甲基蓝染料的性能,并借助扫描电子显微镜、粒度分析仪、X射线衍射仪等仪器对改性涤纶光催化性能增强的原因进行分析。结果表明:聚乙二醇的质量浓度和相对分子质量会对水热条件下硫酸钛和尿素在涤纶表面生成的纳米TiO₂颗粒大小和负载量产生影响;与未添加聚乙二醇相比,400添加聚乙二醇400浓度为12.5 mL/L时,涤纶纤维表面负载的纳米TiO₂颗粒增加,且晶粒尺寸减小为9.4 nm,并且经紫外线辐照120 min后,TiO₂改性涤纶降解亚甲基蓝染料总有机碳含量值由0.001 11%降至0.000 46%。     

偕胺肟化SiO2/聚丙烯腈复合纤维膜的制备及其性能

为构筑具有特殊表/界面性能的膜材料,利用静电纺丝技术制备SiO₂/聚丙烯腈(PAN)复合纤维膜,然后经盐酸羟胺偕胺肟化处理赋予其超亲水及水下超疏油性能。借助场发射扫描电子显微镜、X射线能谱仪、傅里叶变换光谱仪及接触角测试仪等分析了纤维膜的微观形貌、结构和表/界面性质。结果表明:偕胺肟化改性后纤维膜表面有絮状物包覆,盐酸羟胺改性液最佳质量浓度为35~40 g/L,最佳改性温度为60 ℃,偕胺肟化SiO₂/PAN纤维的平均直径为275 nm;改性后纤维膜表面Si和O元素质量分数为2.13%和6.60%,SiO₂锚固在PAN纤维膜表面,且SiO₂/PAN偕胺肟化成功;相比PAN纤维膜,SiO₂/PAN纤维膜在60 ℃偕胺肟化后水润湿时间由5.4 s缩短到0.5 s,且水下油接触角达到(165.2±1)°;偕胺肟化纤维膜断裂强度达4.1 MPa,可满足油水分离的基本要求。     

仿贻贝型耐久抗菌织物的制备及其性能

为获取高效耐久的抗菌织物,以儿茶酚、乌托品和氯化锌等为前驱物,通过简便快捷的一步水热反应,在棉、锦纶及锦纶/棉等织物表面原位构筑纳米氧化锌/儿茶酚甲醛树脂结构,制得仿贻贝型耐久抗菌织物。借助扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪等对织物的形貌与化学构成进行测试与表征,分析了织物的抗菌、力学、手感、细胞毒性等性能及甲醛残留量。结果表明：纳米氧化锌被儿茶酚甲醛树脂固着在织物上,所得织物对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和真菌均具有高效的非溶出型抗菌作用,且耐水洗效果突出,在循环洗涤50次后的抑菌率仍高达99.99%;抗菌织物的断裂强力未明显下降,手感评分与原织物相近,细胞毒性较低,未检出甲醛残留。     

羧基化聚苯乙烯荧光微球的合成及其在织物防伪中的应用

为解决防伪技术中荧光织物制备方法复杂和成本高的问题,采用分散聚合法制备表面带有负电荷的羧基化聚苯乙烯微球(CPS),再以阳离子表面活性剂十八烷基三甲基溴化铵为改性剂,利用静电自组装法吸附荧光染料异硫氰酸荧光素(FITC),制备羧基化聚苯乙烯荧光微球(CPS-FITC),最后将其负载于织物上制备荧光织物。结果表明：所制备的荧光微球和荧光织物在紫外灯(365 nm)下具有明亮的黄绿色荧光,且放置不同时间(1～9 d)、在不同的pH值(3～11)下,经多次摩擦和水洗后均能保持良好的荧光稳定性。该制备方法操作简便、成本低且荧光强度高,可用于不同织物的防伪检测。     

双乙烯砜基团活性染料染色对棉织物防皱性能的提升

为提高棉织物的防皱性能,采用不同活性基团的活性染料,通过冷轧堆工艺对棉织物进行染色。借助X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪和扫描电子显微镜对染色棉织物的化学性能和表面形貌进行表征,探究了活性染料基团数量、种类、距离对染色棉织物防皱性能的影响,并对染色棉织物的颜色性能进行分析。结果表明：相较于单活性基团染料,双活性基团染料可以提高棉织物的防皱性能;相较于含有异双基团的活性红198染色棉织物,含有双乙烯砜基团的活性黑5染色棉织物具有更好的防皱性能;在活性黑5、活性橙131、活性蓝203以及活性红AS这4种双乙烯砜基团染料中,活性基团距离越大,染色织物的防皱性能越好,其中活性黑5染料染色织物的折皱回复角可达到210°;染料主要在纤维的无定形区与大分子链上的羟基发生共价键合反应,形成交联结构提升了棉织物的防皱性能。     

仿生鳞片针织结构自供能传感织物的制备及其性能

为研究仿生鳞片针织结构自供能传感织物结构对其性能的影响,利用针织成形工艺将锦纶纱线、聚四氟乙烯纱线及镀银锦纶纱线设计并制备三维仿生鳞片针织结构,形成基于仿生鳞片针织结构的自供能传感织物,并对其性能进行研究。结果表明：该仿生鳞片针织结构自供能传感织物可大规模织造,其电学输出性能受鳞片与间隔部分接触面积的影响,可通过调节纵向间隔来调控其电学性能;织物的各向异性与鳞片的纵向间隔及排列方式有关,小纵向间隔、叠瓦状排列方式下的应变强化特征明显,可提供较强的支撑性;该自供能传感织物保持织物内在舒适性的同时,兼具智能性与功能性,满足柔性与防护性需求。     

柔性电子织物的构筑及其压力传感性能

针对薄膜基、凝胶基柔性传感器的透气透湿性差、穿着舒适性低等问题,提出一种基于压阻效应的柔性电子织物制备策略,构筑以1+1罗纹导电织物电极层、MXene改性棉织物中间导电层为基础的结构模型,缝纫复合各功能层形成三明治结构柔性电子织物,研究其可穿戴舒适性能及传感性能,阐述其未来工业化生产的潜力。结果表明：全纺织基柔性电子织物在低压力范围(0～3 kPa)内的灵敏度约为0.409 5 kPa^-1,具有较好的线性度;2 g砝码可使其电阻变化率超过3%,具有较好的低压监测性能;响应时间小于50 ms,足以用于人体运动信号监测;在8 000次施压循环后仍保持稳定的电阻变化,表现出优异的耐久性;此外,兼有较佳的热湿舒适性,其透气率为270.49 mm/s,透湿率为3 420 g/(m²·24 h)。柔性电子织物对人体动态信号有优异的识别能力,在运动训练、医疗保健及军事防护等领域具有广阔的应用前景。     

高光洁处理对聚酰亚胺短纤纱及其织物性能的影响

针对聚酰亚胺(PI)短纤维纺纱静电大、成纱毛羽多、后加工摩擦剧烈导致纱线品质大幅恶化的问题,创新提出了在后加工终端对多毛羽PI单纱进行高光洁处理的方法。通过研制纱线高光洁处理装置和理论模拟,分析了该装置引纱区与涡流包缠关键区的作用机制,应用装置的湿热涡流处理多毛羽PI单纱,并将处理前后的PI单纱实施倍捻和织造,获得PI股线及其织物。结果表明：与处理前相比,高光洁处理后的PI单纱有害毛羽去除率为97.69%、耐磨性提高48.84%,PI股线有害毛羽去除率为64.67%、耐磨性提高40.89%;处理后纱线所织造织物的柔软性、透气性、抗起毛起球性、抗静电性均得到改善。     

全成形毛衫花式结构三维仿真

为实现对全成形毛衫编织工艺中花式结构的仿真与毛衫的虚拟展示,通过分析线圈结构特点建立线圈几何模型和网格模型,测量了实际织物中花式结构线圈的形变量,根据线圈网格质点与线圈型值点间数学关系式,利用矩阵运算得到花式结构线圈的坐标。使用三维图形引擎,根据线圈型值点三维空间坐标绘制出三维线圈结构,通过与实际织物比较对三维仿真效果进行检验。结果表明：该方法可实现从实际织物到三维线圈结构的快速转换,能准确清晰模拟全成形毛衫花式结构,增强全成形毛衫虚拟展示的真实感。     

Fe/C多孔碳材料制备及其涂层棉织物的吸波性能

为提高涂层棉织物的吸波性能,采用溶液混合法制备磁性金属有机框架(Fe-MOF),通过高温热解制备Fe/C多孔碳材料,以聚丙烯酸酯为黏合剂,将Fe/C多孔碳材料复合在棉织物上制备柔性纺织复合材料。借助X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、振动样品磁力计与热重分析仪分别对Fe/C多孔碳材料的结构、微观形貌、磁性能进行表征与测试,使用矢量网络分析仪对Fe/C多孔碳材料和涂层棉织物的吸波性能进行分析。结果表明：在频率为4.6 GHz时,Fe/C多孔碳材料的反射损耗值最小为-60.4 dB,小于-10 dB的有效带宽为1.4 GHz,最佳厚度为4.3 mm;涂层棉织物的反射损耗值最小为-53.94 dB,小于-10 dB的有效频宽为X波段(频率为8.2～12.4 GHz),最佳涂层厚度为4.5 mm; Fe/C多孔碳材料涂层棉织物厚度达到3.5 mm以上时,其吸波性能优良。     

玻璃纤维/碳纤维织物基复合材料的电磁屏蔽性能

为增强碳纤维织物复合材料对电磁波的阻抗匹配性,减少二次反射,采用玻璃纤维调控碳纤维织物组织结构,并将其与水性聚氨酯复合,设计并制备了5种玻璃纤维/碳纤维(G/C)织物复合材料。借助超景深显微镜、矢量网络分析仪、模拟日光氙灯光源系统、红外热成像仪对G/C织物复合材料的形貌结构、电磁屏蔽性能、介电性能以及光热转化性能进行表征和分析。结果表明：在12.1 GHz下,纬纱采用2根玻璃纤维和单根碳纤维交替排列织造的G/C织物复合材料的屏蔽效能高达38.7 dB;G/C织物复合材料的组织结构变化可有效调控多种介电极化弛豫机制;G/C织物复合材料表面温度在模拟日光氙灯光源照射下响应速度快,其中玻璃纤维和碳纤维单根交替排列的G/C织物复合材料在2 kW/m²光照强度下照射300 s时,其表面温度可达71.8℃。     

茶多酚基阻燃/防紫外线棉织物的制备及其性能

针对棉织物极易燃烧且不防紫外线，以及现有应用最广泛的卤系阻燃剂面临诸多限制等问题，采用茶多酚(TP)、苯基膦酸(PPOA)和硫酸铁(Fe(SO₄)₃),制备了茶多酚铁苯基膦酸络合物(TP-Fe-PPOA),采用浸渍烘燥法制备了阻燃棉织物，研究了其阻燃、防紫外线、拉伸以及透气性。结果表明：TP-Fe-PPOA能均匀附着在棉织物上，且TP-Fe和PPOA之间有一定的协同作用；TP-Fe-PPOA整理棉织物可实现离火自熄，其损毁长度仅为6.7 cm,极限氧指数从17.6%提升至24.7%;TP-Fe-PPOA整理棉织物的最大热释放速率较纯棉织物降低了11.8%,意味着火灾放热强度降低，燃烧反馈给织物的热量越少，减缓了火焰的传播；其防紫外线性能也大幅度提升，紫外线防护系数从纯棉织物的7.47±0.19提升至37.85±2.34,接近防晒产品的要求，在实现阻燃和防紫外线功能的同时，保留了较好的透气性。