利用木棉特性的阻隔织物研制

摘要

阻隔织物是近年来国内外科技工作者广泛重视的研究课题，采用多种工艺路线如纤维改性法、织物整理法、结构优化法等可制得具有防火与阻燃、生化阻隔和物理作用阻隔防护功能的纺织品。而木棉作为一种天然纤维，具有超细、高中空、抑菌防螨、大比表面积的特点，可以织造高密、高回弹性抗菌防螨织物。这些都有利于木棉阻隔织物的开发，使其兼具生化阻隔与物理作用阻隔的多重性能。
　　本课题从开发应用新型天然纤维，提高天然纤维纺织品的使用功能和附加值角度出发，从纤维选取，纱线优化入手，重点解决了如何运用图像处理软件定量测试纱线的径向分布规律，从而制得具有阻隔功能的天然纺织品，满足人们对纺织品舒适、优质等方面的需求。
　　本课题探索研究了用于阻隔织物的木棉纤维压缩性能，大致确定了中空回复情况，研究了影响压缩性能的因素；创新性地运用Photoshop像素法定量分析了中空回复度不一的木棉纤维纺成纱线后的径向分布规律；本课题在实验基础上，给出了木棉阻隔织物的防钻绒性能、防螨性能、弯曲和剪切性能的评价，为后续研究打下良好的基础。本论文研究发现：
　　（1）高中空木棉纤维集合体压缩应力应变曲线有明显的屈服平台，这主要是由于木棉的高中空结构导致的圆管弹性失稳。将压缩曲线放大后，可知在压缩过程中存在近似线性区、转变区、模量线性增加区。根据屈服平台处所对应的应力为0.40N/cm2，可计算维持木棉中空结构的临界压强，这为木棉纱线中空保持情况的定量研究提供了方向，同时对木棉产品的设计实践具有很大的指导意义。
　　（2）利用Photoshop软件，可直接观察和定量测试纱线横截面内各种纤维的面积，包括非圆形纤维的横截面面积，从而得到纱线中的纤维径向分布规律。在与棉及棉型粘胶纤维混纺的环锭纱中木棉纤维向纱表层转移的趋势明显，木棉纤维的汉密尔顿转移指数达20％左右，纱表层木棉纤维混纺比远大于平均混纺比，这是木棉纤维偏短、表面光滑、柔软等性能联合作用的结果；混纺纱中，木棉纤维有成束现象，纱表层的木棉纤维中空度保持得更高，木棉自身具有回复中空的“潜能”。
　　（3）选取以上14.58tex木棉/棉（20/80）混纺纱，将其与11.66tex全棉经纱交织的防羽布具有很好的防钻绒性，并且织物弯曲刚度低、手感柔软、布面细洁，隔离螨虫效果达90％以上，具有良好的生化阻隔和物理阻隔性能，应用价值大。

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第一章 绪论

1.1 本课题的研究背景和意义

1.2 木棉植物与木棉纤维简介

1.3 木棉混纺纱结构概况

1.4 阻隔织物概况

1.5 图像处理软件概况

1.6 本论文的研究内容和方法

第二章 中空结构的木棉纤维压缩性能测试

2.1 INSTRON压缩测试

2.2 单次载荷作用下木棉压缩回复曲线的分析

2.3 多次载荷下压缩应力-应变曲线变化情况

2.4 压缩性能的实践应用

2.5 本章小结

第三章 木棉/棉混纺纱的结构特性测试

3.1 纱线外观研究

3.2 纱线径向结构研究

3.3 本章小结

第四章 木棉/棉混纤的阻隔面料试制与性能研究

4.1 阻隔面料试制

4.2 阻隔面料测试

4.3 阻隔面料的防钻绒性分析

4.4 阻隔面料的阻螨性能分析

4.5 阻隔面料的力学量与手感分析

4.6 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

附录Ⅰ 5个典型试样压缩应力应变曲线a点和b点应力值

附录Ⅱ YG172型纱线毛羽仪测试值

附录Ⅲ Photoshop像素法分析三种木棉混纺纱的径向分布规律计算过程

攻读学位期间发表的论文

致谢