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2024年 第45卷 第01期 刊出日期：2024-01-15

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特约论文

移动机械臂牵引卷装纱线的动态建模与控制

许高平, 孙以泽

纺织学报. 2024, (01):  1-11.  doi:10.13475/j.fzxb.20231202801

摘要 ( 198 )   HTML ( 29 )   PDF (7023KB) ( 88 )   收藏

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随着纺织工业的智能化转型需求,应用于纺织产业的工业机器人技术不断发展。针对在复杂的纺织加工环境下,机器人对柔性纱线直接操纵存在的纱线形态感知困难与空间局限性,以移动机械臂对织造领域整经纱架上卷装线头的牵引操纵为例,提出一种集成机器人避障运动规划策略的卷装纱线牵引操纵控制框架。构建了卷装纱线系统的动力学模型,解析了机器人与纱线间的运动耦合关系和机器人牵引纱线的运动控制方程,提出了基于纱线轴向应变约束的改进自适应引导快速扩散随机树算法,保障机器人避障运动的同时防止纱线被过度拉伸。通过数值仿真验证了该控制框架的有效性,实现了机械臂对卷装纱线从起点到目标点的无碰撞柔顺牵引操纵。

纤维材料

熔喷聚乳酸/聚偏氟乙烯电晕驻极空气过滤材料电荷存储与过滤性能相关性研究

杨奇, 刘高慧, 黄琪帏, 胡睿, 丁彬, 俞建勇, 王先锋

纺织学报. 2024, (01):  12-22.  doi:10.13475/j.fzxb.20230101701

摘要 ( 161 )   HTML ( 36 )   PDF (16122KB) ( 95 )   收藏

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针对空气颗粒物污染问题,为实现对空气中PM_2.5以及其它有害颗粒物的高效过滤,从而达到保护人体生命健康的目的,将介电性与极性良好的聚偏氟乙烯(PVDF)与生物可降解的聚乳酸(PLA)熔融共混,并经过熔喷纺丝工艺结合电晕驻极,制备出具有纤维直径细、孔径小、过滤效率高、过滤阻力低的环境友好型驻极体空气过滤材料。通过系统研究PVDF对PLA电晕驻极体空气过滤材料的结晶行为、电荷存储性能及其机制与过滤性能之间的关系,发现PVDF的引入对PLA/PVDF熔喷非织造布纤维的结晶性能具有重要影响,可使PLA结晶速度加快,结晶度增加。PLA/PVDF电晕驻极熔喷布的初始表面静电势高达3 kV以上,热刺激放电测试峰值更高,电荷存储量有明显提升。特别地,在85 L/min纺丝流速下测试,PLA/PVDF单层电晕驻极熔喷非织造布过滤性可达85%,过滤阻力小于40 Pa,相较于未添加PVDF的电晕驻极熔喷非织造布过滤效率提升20%以上;探讨了电晕驻极后PLA/PVDF熔喷非织造布的电荷存储机制,发现PLA/PVDF熔喷非织造布的电荷存储性能提升最终使过滤性能提高。

热黏合聚乙烯/聚丙烯双组分纺黏非织造材料性能及其过滤机制

刘金鑫, 周雨萱, 朱柏融, 吴海波, 张克勤

纺织学报. 2024, (01):  23-29.  doi:10.13475/j.fzxb.20220803501

摘要 ( 110 )   HTML ( 13 )   PDF (3592KB) ( 56 )   收藏

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为研究热黏合加固技术对双组分纺黏非织造材料结构和性能的影响,以聚乙烯(PE)为皮层组分、聚丙烯(PP)为芯层组分,采取热轧和热风2种热黏合方式制备了PE/PP皮芯型双组分纺黏非织造材料,借助扫描电子显微镜、自动滤料测试仪、孔径测试仪、渗水性测定仪等对2种方法制备的纺黏非织造材料的结构和性能进行测试与表征,并对造成过滤性能不同的原因进行理论分析,阐释纤维滤材的过滤机制。结果表明:随着面密度的增加,热轧黏合纺黏非织造材料的平均孔径逐渐减小,耐静水压逐渐增加,其中面密度为80 g/m²时,平均孔径为25.74 μm,耐静水压为3.14 kPa;热风黏合纺黏非织造材料在低阻力、高容尘、品质因数方面的表现均优于热轧黏合纺黏非织造材料,其中面密度为80 g/m²时,以质量中值直径为0.26 μm的NaCl气溶胶为过滤媒介,在32 L/min的测试流量下,电晕驻极后热风黏合纺黏非织造材料的过滤效率为76.62%,过滤阻力仅为15.85 Pa;纤维过滤材料的孔隙率越大其过滤阻力越小,容尘量越高。

聚乳酸超细纤维敷料的熔喷成形工艺及其快速导液特性

王镕琛, 张恒, 翟倩, 刘瑞焱, 黄鹏宇, 李霞, 甄琪, 崔景强

纺织学报. 2024, (01):  30-38.  doi:10.13475/j.fzxb.20220807101

摘要 ( 154 )   HTML ( 16 )   PDF (7330KB) ( 51 )   收藏

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为拓展聚乳酸(PLA)超细纤维非织造材料在医用敷料领域的应用,以聚乙二醇(PEG)、十二烷基硫酸钠(SDS)共混改性PLA为原料,利用熔喷非织造成形方法制备PLA/PEG/SDS超细纤维材料,并对其结构和导液特性进行测试与分析。结果表明:随着SDS质量分数由0%增大到1.5%,PLA/PEG/SDS共混聚合物的冷结晶温度从116.02 ℃降至93.58 ℃(降低约23.9%),熔融温度从164.10 ℃降至150.58 ℃(降低约8.9%);材料中超细纤维(纤维直径<5 μm)的数量占比从0%增大至57%,同时5 μL水的浸没时间从0.24 s降低至0.06 s,液体扩散面积从36.05 cm²增大至78.26 cm²,吸水速率从4.38%/s提升至9.15%/s,液态水分扩散速率从2.21 mm/s提升至8.34 mm/s,表明液体导液特性有所提升,可用做敷料和补片等医用护理材料的基材。

棉秆皮微晶纤维素/改性氧化石墨烯阻燃纤维的制备及其性能

谷金峻, 魏春艳, 郭紫阳, 吕丽华, 白晋, 赵航慧妍

纺织学报. 2024, (01):  39-47.  doi:10.13475/j.fzxb.20220903801

摘要 ( 100 )   HTML ( 10 )   PDF (10520KB) ( 52 )   收藏

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为提高棉秆皮微晶纤维素(MCC)纤维的阻燃性能,采用9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为改性剂对氧化石墨烯(GO)进行改性,将改性后的GO(DOPO-GO)与MCC共混,通过湿法纺丝制得MCC/DOPO-GO阻燃纤维,并对其阻燃性能、热学性能和力学性能进行分析。结果表明:添加DOPO-GO阻燃剂的MCC纤维的极限氧指数为27.3%,较MCC纤维提高了66.5%;与MCC纤维相比,MCC/DOPO-GO阻燃纤维热分解所需的热焓值由221.8 J/g提升至1 502 J/g,热学稳定性得到提高;MCC/DOPO-GO阻燃纤维燃烧后形成的残炭致密且连续,石墨化程度提高;MCC/DOPO-GO纤维的力学性能也得到了极大改善,其断裂强度由MCC纤维的0.4 cN/dtex提高至2.2 cN/dtex。

银-铜双金属纳米粒子/聚乳酸复合纳米纤维膜的制备及其抗菌性能

戎成宝, 孙辉, 于斌

纺织学报. 2024, (01):  48-55.  doi:10.13475/j.fzxb.20220906401

摘要 ( 146 )   HTML ( 13 )   PDF (5776KB) ( 79 )   收藏

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为制备高效抗菌的生物可降解聚乳酸(PLA)静电纺丝纤维膜,首先利用L-抗坏血酸对银和铜的硝酸盐溶液进行化学还原,得到银-铜双金属纳米粒子(Ag-Cu NPs)。然后将Ag-Cu NPs与PLA纺丝液共混,通过静电纺丝技术制备了不同组成的Ag-Cu NPs/PLA复合纳米纤维膜,并对其形貌、结构、亲水性和抗菌性能等进行测试。结果表明:合成的Ag-Cu NPs的粒径约为32 nm,复合纳米纤维膜中Ag-Cu NPs被PLA基体包覆,且沿着纤维径向排列,纤维表面存在大量微小的孔洞;加入Ag-Cu NPs后,Ag-Cu NPs/PLA的水接触角略微降低,亲水性增加,且Ag-Cu NPs和PLA之间仅发生物理作用,未产生明显的化学作用;相比于纯PLA纳米纤维膜,Ag-Cu NPs/PLA的抗菌率明显提高,当纺丝液中Ag-Cu NPs相对于PLA质量为7% 时,复合纳米纤维膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均达到99%。

静电纺聚酰胺6/聚苯乙烯复合纳米纤维膜制备及其空气过滤性能

陈江萍, 郭朝阳, 张琪骏, 吴仁香, 钟鹭斌, 郑煜铭

纺织学报. 2024, (01):  56-64.  doi:10.13475/j.fzxb.20220801601

摘要 ( 128 )   HTML ( 11 )   PDF (7062KB) ( 63 )   收藏

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针对空气过滤纤维材料的过滤效率、阻力和使用寿命难以平衡的问题,采用多喷头静电纺丝技术,制备了不同直径、形貌纤维及不同纤维沉积顺序的聚酰胺6/聚苯乙烯(PA6/PS)复合纳米纤维膜,测试了复合膜的平均孔径及孔隙率,建立了纤维结构与过滤效率及阻力的构效关系;结合扫描电镜表征探讨了不同形貌、直径纤维的叠加次序对过滤寿命及细颗粒物沉积行为的影响,系统研究了过滤风速、细颗粒物尺寸对过滤性能的影响。结果表明:在5.33 cm/s的风速下,以多喷头静电纺丝方式制备的PA6/PS复合膜具有更好的抵抗风速变化的能力,在长期使用中阻力增加较缓慢,其具有93.13%的过滤效率,30.67 Pa的过滤阻力和0.088 9 Pa^-1的品质因子,综合过滤性能优于同等条件下H10等级(过滤效率>90%)的商业玻璃纤维过滤膜。

商用聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维中低聚物析出机制及影响因素

谢艳霞, 张唯强, 徐亚宁, 赵书涵, 尹雯萱, 张文强, 韩旭

纺织学报. 2024, (01):  65-73.  doi:10.13475/j.fzxb.20220903701

摘要 ( 118 )   HTML ( 9 )   PDF (5677KB) ( 51 )   收藏

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为分析商用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)短纤维低聚物析出的主要原因,筛选低聚物脱落性能差别显著的2种短纤维进行溶剂萃取和热诱导,制得萃取纤维、热诱导纤维和低聚物,基于其外观形貌、热性能和结晶结构等测试,分析低聚物结构组分及其析出规律与原理。结果表明:2种萃取低聚物的主要成分均为环状三聚体(C₃)和少量PET微晶聚合物,表面低聚物较多的PET短纤维(HM)含有可能是环状四聚体(C₄)的高熔点低聚物;HM低聚物的C₃和PET微晶的熔点相对较高,分别为173.5和146.7 ℃;C₃在短纤维、萃取低聚物和高温过程分别主要以A、B和A/B混合型晶型存在,HM低聚物的A和B型C₃的熔点相对较高,分别为173.5和314.5 ℃;2种纤维的低聚物含量相近,与表面低聚物较少的PET短纤维(LM)相比,HM短纤维的结晶度相对偏低11.25%,其A型C₃含量相对偏少,熔点偏高1.7 ℃,B型C₃的熔点偏高1.9 ℃,且含二甘醇残基的环聚物含量相对略高;对2种纤维在140~200 ℃进行热空气热诱导1 h发现,在140、160和180 ℃时,低聚物析出量均随温度升高而增加,但HM短纤维析出明显较少,在200 ℃时低聚物析出量均快速增多,晶型和数量均趋于一致;热诱导作用是影响低聚物析出的主要因素,纤维后加工的热处理条件、纤维结晶度和聚合过程中乙二醇/对苯二甲酸的质量比可能是析出的重要因素。

纺织工程

基于原位冷冻界面聚合法的纱线传感器制备及其应变传感性能

艾靓雯, 卢东星, 廖师琴, 王清清

纺织学报. 2024, (01):  74-82.  doi:10.13475/j.fzxb.20221001701

摘要 ( 114 )   HTML ( 17 )   PDF (14852KB) ( 64 )   收藏

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为解决传统传感器柔性差、制备成本高等问题,以涤纶包氨纶纱为基材,通过聚多巴胺修饰和聚吡咯的原位冷冻界面聚合制备了具有快速响应、稳定的电力学性能和循环耐用传感性能的柔性纱线应变传感器。利用扫描电子显微镜、X射线能谱分析仪、傅里叶红外光谱仪对导电纱的微观形貌和化学结构进行表征,探究了不同拉伸应变下导电纱的电阻变化性能。结果显示:在吡咯单体与三氯化铁的量比为1的最佳配比下,在不同的拉伸范围、拉伸速度下,纱线传感器电阻变化稳定,拉伸形变小于6%时,灵敏度达4.039;在10%应变下,响应时间为166.67 ms;此外,纱线循环拉伸1 000次后仍具有优异的稳定性。导电纱可通过编织、针织或刺绣等方式与织物相结合,实时监测人体关节活动,广泛应用于人体运动识别和远程医疗服务等领域。

基于纽介堡方程的色纺织物颜色预测

杨柳, 李羽佳, 俞琰, 马磊, 张瑞云

纺织学报. 2024, (01):  83-89.  doi:10.13475/j.fzxb.20220603301

摘要 ( 121 )   HTML ( 11 )   PDF (2334KB) ( 56 )   收藏

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色纺织物由多种色纤维混合织造,其颜色预测过程复杂,基于格拉斯曼色光混合理论和印刷网点的纽介堡方程,建立了便于计算的颜色预测模型。预测过程分2种情况讨论,一种是取决于表面一层色纤维,另一种是取决于最上面2层纤维相互作用。当考虑最上面2层纤维相互叠加时,相互堆叠简化为与同色堆叠或与两色堆叠。根据不同方式各自建立颜色预测模型,选出预测色差最小的模型并对其优化。结果表明:当以色纺织物最上面2层纤维堆叠组成的色元对混色织物颜色预测时,2层纤维组分不同,认为堆叠顺序对该色元颜色值无影响建立的模型预测色差最小,且对该模型中各色元占比面积系数进行一阶线性回归修正后能较好地用于色纺织物表面颜色值的预测。

聚对苯二甲酸丁二醇酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯纬编运动T恤面料的热湿舒适性

姚晨曦, 万爱兰

纺织学报. 2024, (01):  90-98.  doi:10.13475/j.fzxb.20221006301

摘要 ( 100 )   HTML ( 12 )   PDF (4587KB) ( 62 )   收藏

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为研究不同组织结构参数的纬编单面面料对运动休闲T恤热湿舒适性的影响,开发了13款聚对苯二甲酸丁二醇酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PBT/PET)纬编单面针织物。通过对PBT/PET纬编单面针织物的透气率、透湿量、热阻、水分蒸发速率和液态水分管理能力这5个指标进行测试,探究织物组织结构和单丝线密度对织物厚度、面密度、孔隙率及热湿舒适性能的影响。在表征5个单项指标的基础上,运用灰色聚类分析对这13款纬编单面运动T恤面料的热湿舒适性进行综合评价。结果表明:织物的组织结构、厚度、单丝线密度、孔隙率以及面密度与织物的热湿舒适性能显著相关;组织结构为平纹、单面提花(1)和单珠地网眼的织物的热湿舒适性较好,因此更适合应用于运动休闲领域。

基于交织点改进弹簧-质点模型的纬编针织物动态变形模拟

常辰玉, 王雨薇, 原旭阳, 刘锋, 卢致文

纺织学报. 2024, (01):  99-105.  doi:10.13475/j.fzxb.20221002201

摘要 ( 109 )   HTML ( 12 )   PDF (3647KB) ( 164 )   收藏

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为了对不同线圈单元组成的纬编针织物进行动态变形模拟,从而预设织物结构形态和加速面料设计流程。首先通过建立三维结构模型,获得了线圈中心线型值点和交织点之间的关系,并基于交织点改进传统弹簧-质点模型,得到了与纬编针织物适配度更高的变形模型,然后以交织点为桥梁关联结构模型和变形模型,通过NURBS曲线反算原理绘制线圈中心线路径,采用力学求解方法不断更新织物形态变化,使用计算机工具展现了关联模型的动态模拟过程,并举例展示了不同织物组织的变形模拟效果。模拟效果表明,建立的三维结构模型具有合理性与真实性,改进的弹簧-质点模型具有极高的适配性,基于交织点关联两者为后续模拟提供了支撑,采用NURBS曲线并通过力学求解等方法实现纬编针织物的三维动态模拟具有可行性。

纬编双面移圈织物多层弹簧-质点结构模型构建与实现

张静, 丛洪莲, 蒋高明

纺织学报. 2024, (01):  106-111.  doi:10.13475/j.fzxb.20220708501

摘要 ( 113 )   HTML ( 14 )   PDF (4933KB) ( 50 )   收藏

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纬编双面移圈织物工艺结构复杂多变,现有系统在进行设计开发时难以直观地展示出织物的组织结构特点。为实现纬编双面移圈织物的组织结构模拟,本文提出了一种纬编双面移圈织物多层弹簧-质点结构模型。首先建立了成圈、集圈、移圈线圈几何结构模型,接着分析了纬编双面移圈织物结构特征,并在传统弹簧-质点模型的基础上构建了多层弹簧-质点模型,然后采用牛顿第二定律和Velocity-Verlet数值积分法求解了多层弹簧-质点模型的最终位置,最终提出了一种纬编双面移圈织物结构模拟的算法流程。本文建立的多层弹簧-质点结构模型能够反映纬编双面移圈织物的组织结构,具有较好的结构模拟效果。

基于边缘填充的单兵迷彩伪装小目标检测

池盼盼, 梅琛楠, 王焰, 肖红, 钟跃崎

纺织学报. 2024, (01):  112-119.  doi:10.13475/j.fzxb.20230103301

摘要 ( 121 )   HTML ( 19 )   PDF (6143KB) ( 92 )   收藏

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针对迷彩单兵识别存在伪装对象与背景高度相似融合、目标尺寸小等问题,提出了基于边缘填充的单兵迷彩伪装小目标检测模型BFNet(boundary-filled network)。该网络以SCNet(sparse complex-valued neural network)作为骨干网络,在网络的边缘引导阶段,利用边缘先验信息以及边缘的周围环境来挖掘目标信息。在上下文聚合阶段,利用上一级的预测值,使网络学习预测背景与前景的相互关系。实验结果表明:与最先进的BGNet相比,BFNet平均精度提升了0.74%,交并比识别率提升了1.35%,同时自适应E度量、加权F度量以及结构相似度与加权自适应F度量均得到了提高,其中,自适应E度量提升了0.85%,加权F度量提升了0.71%,证明所提出的BFNet能在更大程度上识别出单兵迷彩伪装小目标,且识别精度也得到提升。

染整工程

5-(二甲氨基)-2-甲基-5-氧戊酸甲酯在超临界二氧化碳流体染色中的应用

葛怀富, 吴伟, 王健, 徐红, 毛志平

纺织学报. 2024, (01):  120-127.  doi:10.13475/j.fzxb.20230300101

摘要 ( 108 )   HTML ( 5 )   PDF (2533KB) ( 67 )   收藏

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为提高部分分散染料在超临界二氧化碳流体(ScCO₂)中上染率,补全ScCO₂分散染料染色色谱,以5-(二甲氨基)-2-甲基-5-氧戊酸甲酯作为分散染料ScCO₂染色助溶剂,通过实验探究了染料与助溶剂质量比、染色温度、染色压力对分散染料上染率的影响,并对染色后涤纶纱线的力学性能、耐摩擦色牢度、耐日晒色牢度以及耐皂洗色牢度进行表征。结果表明:纱线得色深度明显提高,且未对纱线色相、饱和度产生明显影响;分散黄163、分散蓝60染料滤饼上染率分别为21.61%、34.25%;加入助溶剂后,分散黄163、分散蓝60的ScCO₂染色上染率分别可达57.62%、 70.97%;染色纱线得色深度显著提高,染色后纱线的K/S值分别由4.5、5.9提升至12.0、12.2;最佳染色工艺为:染料与助溶剂质量比1∶20,染色温度130 ℃,染色压力27 MPa;加入助溶剂后染色纱线的力学性能、色牢度符合生产需求。

蒽醌型染料分子羟基最优取代位置的多目标优化设计方法

颜素崟, 周丽春, 郑庭, 金福江

纺织学报. 2024, (01):  128-135.  doi:10.13475/j.fzxb.20221100101

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为解决染料分子设计中染料溶解度与色谱深度2个指标的矛盾问题,首先将染料溶解度与色谱深度2个目标优化问题转化成以染料分子溶解度为优化目标函数,色谱深度函数为约束,羟基取代位置为优化变量的单目标0-1规划问题。其中染料溶解度用内聚能表示,建立了内聚能与羟基取代位置的模型;染料色谱深度用可见光波段的最大吸收光谱强度表示,建立了最大吸收光谱强度与分子母体上的羟基数和羟基取代位置的模型。然后根据蒽醌型染料分子结构的几何特征,以分子对称性为一层启发规则,排除重复取代位置,减少可行路径;通过隐数法迭代计算出在色谱深度不低于设定值条件下,内聚能减小最多的羟基最优取代位置。最后以一种蒽醌型染料母体为实例,进行不同羟基数和羟基最优取代位置及数量溶解过程模拟实验,将其溶解度与实际相似结构染料进行对比,结果表明本文分子结构优化设计方法具有有效性。

表面活性剂与纳米颗粒协同稳定Pickering有机硅乳液的制备及其应用性能

范奥运, 沈军炎, 杨雷, 李剑浩, 张志坚

纺织学报. 2024, (01):  136-145.  doi:10.13475/j.fzxb.20230201601

摘要 ( 104 )   HTML ( 6 )   PDF (4951KB) ( 35 )   收藏

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针对目前有机硅平滑剂乳液往往存在分散稳定性差或高剂量表面活性剂引起的应用性能降低等问题,以聚丙烯酸异辛酯的共聚物胶乳(PEHA)为Pickering颗粒,协同表面活性剂,用于制备“油/水”Pickering有机硅乳液,并将其用于织物后整理。考察了PEHA粒径、表面亲水改性及PEHA质量分数对有机硅乳液分散稳定性的影响,通过对整理残液化学需氧量(COD)和整理织物表面摩擦因数的研究,考察了表面活性剂与Pickering纳米颗粒协同稳定对有机硅乳液应用性能的影响。结果表明:PEHA颗粒吸附在有机硅液滴的表面,形成机械阻隔,提升有机硅乳液的分散稳定性,180 nm的PEHA颗粒的稳定效率最佳,90 nm时的稳定效率最差;表面亲水改性能显著提高PEHA稳定乳液的效率,在质量分数仅为10%时,即可实现乳液稳定;最佳稳定方案可使表面活性剂质量分数降低60%以上;浸轧整理织物时,相比表面活性剂独自稳定的体系,Pickering体系吸附织物效率更高,整理后残液的COD值降低63%,整理织物表面静、动摩擦因数分别降低至0.51与0.49,即“Pickering/表面活性剂”协同稳定有机硅乳液具有良好的应用性能。

丙酸酯化-叔胺化淀粉浆料的制备及其黏附性能

张悦, 李伟, 吴宇洁, 程雪冬, 孟祥

纺织学报. 2024, (01):  146-151.  doi:10.13475/j.fzxb.20230202501

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为改善淀粉浆料的黏附性能,以提升淀粉浆料对经纱的上浆质量,以丙酸酐(PA)为酯化剂,二甲氨基氯乙烷盐酸盐(DMC-HCl)为叔胺醚化剂,采用固定PA用量及改变DMC-HCl用量的方式,以水为介质,在弱碱性和低温条件下,对酸解淀粉(AHS)进行丙酸酯化-叔胺化处理,制备出一系列具有不同总取代度的丙酸酯化-叔胺化淀粉(PTAS)。对其进行化学结构表征、元素分析、颗粒形貌观察分析以及取代度测定,并对其与涤纶、涤/棉与棉粗纱间黏附性,以及浆液表面张力进行考察。结果表明:固定PA对AHS质量分数为4.63%、改变DMC-HCl用量为10~40 g,可制备出丙酸酯化程度为0.030、叔胺化程度为0.010~0.035的PTAS样品;化学结构表征与元素分析结合证实了PTAS的成功制备,PTAS颗粒仍保持颗粒态形貌,但部分颗粒表面产生损伤;这种复合变性能够明显改善淀粉对涤纶、棉纤维的黏附性能,提升淀粉浆液的表面活性,表现为PTAS对涤纶、涤/棉及棉3种粗纱的黏合力均明显高于AHS,表面张力明显低于后者;随着PTAS总取代度的增加,其表面张力逐渐降低、黏合力逐渐增大、对棉纤维黏附性的提升优于对涤纶纤维。

抗熔滴型多元有机硅阻燃剂整理锦纶6织物的制备及其性能

范硕, 杨鹏, 曾锦豪, 宋潇迪, 龚昱丹, 肖遥

纺织学报. 2024, (01):  152-160.  doi:10.13475/j.fzxb.20230101301

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为提升锦纶6织物阻燃性能,基于水解缩合反应原理,开发设计多元协效抗熔滴型含磷席夫碱基有机硅阻燃剂,并采用浸渍法对锦纶6织物进行阻燃整理。借助红外光谱、热重分析仪、微型燃烧量热仪、极限氧指数仪、扫描电镜、拉曼光谱及热裂解气质联用仪等技术分别对阻燃锦纶6织物的化学结构、热稳定性、燃烧行为及其燃烧后炭化层与气相热解产物系统研究。结果表明:阻燃锦纶6织物的炭化能力及阻燃性能有效提升,其残炭率可增加至33.9%,且在火焰移开后可快速实现自熄,并未有熔滴产生;相较于锦纶6织物,阻燃锦纶6织物的热释放速率峰值(PHRR)及总释热量(THR)分别下降23.8%及20.4%,火灾安全性有效提升;经水洗20次后,阻燃锦纶6织物仍可实现自熄,其PHRR及THR值相较于锦纶6织物,仍分别下降了14.1%及13.6%。

服装工程

面料拉伸性能与运动文胸防震功能的定量关系

盛欣洋, 陈晓娜, 卢娅娅, 李艳梅, 孙光武

纺织学报. 2024, (01):  161-167.  doi:10.13475/j.fzxb.20221102701

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为探究面料拉伸性能与运动文胸防震功能之间的定量关系,选取6种不同针织面料,先分别测量不同面料拉伸率为30%时的弹性模量来表征其拉伸性能,然后将这6种面料作为罩杯部分用料制作文胸,其它部位为同种面料。以运动假人为实验对象,在其表面选取7个位置粘贴标记点,采用三维人体动作捕捉系统,采集实验对象在模拟10 km/h跑步过程中各标记点的坐标变化,并计算出各点在局部坐标系下的相对位移。以运动过程中运动文胸对乳房竖直位移的减小作用来表征其防震功能,通过曲线拟合与模型筛选得出面料拉伸性能与文胸防震功能的定量关系。结果表明:6款罩杯面料动态最大拉伸率均值为30%,说明实验中用拉伸率为30%时的弹性模量表征面料的拉伸性能较为合理。罩杯面料弹性模量与乳房竖直位移间存在显著负相关,即面料弹性模量越大,乳房竖直位移越小,表明文胸防震功能越好;幂函数模型可作为以罩杯面料弹性模量预测75C实验对象10 km/h跑步运动时乳房竖直位移的首选模型。未来可通过测量罩杯与乳房之间的静动态压力及乳房-罩杯整体刚度探究罩杯面料拉伸性能对文胸防震功能的影响机制。

下肢运动状态特征对裤装臀围的影响分析

吴冬雪, 刘让同, 于媛媛, 李淑静, 韩赟

纺织学报. 2024, (01):  168-175.  doi:10.13475/j.fzxb.20221107801

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为达成合体不束缚目标,探究裤装在不同运动状态下的臀围需求,综合分析人体特征参数、下肢动态参数的约束关系,基于单腿、双腿抬起为起点探讨臀围截面形态变化规律,构建了臀围与人体特征参数、下肢动态参数之间的数学模型,并进行趋势分析以及模型修正。研究结果表明:在单侧抬腿状态时,臀围会随着方向角度α的增加呈现先减小后增大的趋势;而在双侧抬腿状态时,其与臀围呈现负相关关系。抬起角度β与臀围呈正相关,在抬起角度β≤60°时,可按人体运动需求角度计算裤装臀围值;在β>60°时,需要使用坐宽参数代替臀围宽度参数。在下肢多种运动状态下选取臀围变化后的最大值作为不束缚人体的裤装臀围最小值。模型解决了下肢运动状态对裤装臀围的影响,可为裤装臀围制版提供理论依据,为服装定制提供理论参考。

文胸罩杯透湿率测定新方法

王兆芳, 张辉, 丁波, 张淼

纺织学报. 2024, (01):  176-184.  doi:10.13475/j.fzxb.20221104001

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针对现行的织物透湿率测试标准和方法较难测定曲面织物和厚度不均匀织物的局限,导致文胸产品缺乏系统的透湿性能测定方法的问题,本文提出一种新型文胸罩杯透湿率的测定方法胸部模型法。首先展开理论探索,获得纯水蒸发率与空气层厚度、倾斜角度、介质种类的关系;再进行算法程序设计和交互页面设计;最后进行设备稳定性测试和与正杯法透湿率测试方法对比实验,完成其综合可行性验证。结果表明:由该新型文胸罩杯透湿率测定方法测定出的不同罩杯透湿率一方面能够表征其透湿性能差异,另一方面变异系数较小,设备稳定性高;并且该方法得出的透湿率与正杯法测出的透湿率存在较高的一致性。综上得出新型文胸罩杯透湿率测定方法是一种理想的测定文胸产品透湿性能方法。

情绪在小生褶子设计要素和语义评价间的中介作用

韩燕娜, 江翼成, 郑霞, 杨子田

纺织学报. 2024, (01):  185-193.  doi:10.13475/j.fzxb.20221200101

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为厘清戏曲服装设计要素与审美情绪、审美评价间的关系,以越剧小生褶子为研究对象,以Leder审美认知加工模型和情绪PAD(愉悦度、激活度、优势度)模型为理论基础,采用纯涤纶和纯丝绸面料2种材质、15种颜色(上五色、下五色、中间五色)、4种纹样(无纹样、边花、折枝、团花)进行组合设计,利用CLO3D软件制作出120款越剧小生褶子,以三维穿着图片作为刺激材料,在35名被试者情绪测量和5组语义评价的基础上,分析了不同设计元素对语义评价和PAD情绪的影响及其相互关系。研究结果表明:小生褶子设计要素能够引起不同的审美情绪和语义评价,根据情绪影响可将小生褶子颜色划分为3类:高愉悦、低唤醒、高支配颜色,高愉悦、高唤醒、低支配颜色和低愉悦、低唤醒、低支配颜色,在此基础上探明了情绪维度在褶子设计要素与语义评价间的中介作用。

机械与设备

基于改进残差网络的空纱筒识别模型

陆伟健, 屠佳佳, 王俊茹, 韩思捷, 史伟民

纺织学报. 2024, (01):  194-202.  doi:10.13475/j.fzxb.20220706101

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针对纺织车间背景复杂、纱筒种类多导致利用传统机器视觉识别空纱筒准确率低、模型参数量大的问题,设计了一种基于改进残差网络的空纱筒识别模型。该模型借鉴ResNet系列的模型结构,进行卷积核轻量化,改进经典的残差模块并加入SENet注意力机制,以达到提高检测空纱筒的准确率,减少模型参数的目的。最后通过数据增强,创建了适合工厂实际生产的纱筒数据集。实验结果表明:在消融实验中,应用SENet注意力机制可以提高3.86%的准确率,利用优化残差模块不仅减少了650%的模型参数还提高了1.22%的准确率。在原数据集的验证集上,改进模型的准确率为99.6%比ResNet-18模型高4.46%,与VGG-16和AlexNet相比提高了7.05%~9.41%。在增强的数据集上,识别模型的准确率都有了较大的提升,但改进模型的准确率变化不大,说明该模型的鲁棒性较好,不易受到样本不足的影响。改进模型的参数数量缩小到原模型参数数量的1/10左右,为嵌入式设备部署空纱筒识别模型提供了思路。

经编机电子横移运动同步性补偿设计

夏风林, 张航, 张琦, 郑宝平

纺织学报. 2024, (01):  203-210.  doi:10.13475/j.fzxb.20221202301

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为解决经编机电子横移系统中横移动作滞后、不能满足经编机高速运转需要的问题,通过实验测试了经编机电子横移系统中常用的3种交流伺服系统的伺服驱动器接收的指令信号曲线和伺服电动机实际运动曲线,确定了各伺服系统的运动响应的滞后时间,并针对性地设计了一种与主轴运转实时同步的横移指令信号以弥补横移滞后的补偿方案,即根据经编机实时转速来动态预置横移指令信号的提前量,以弥补电子横移系统的滞后时间。结果表明:在相同系统配置条件下,电子横移系统通过设置合适的指令信号提前时间量作为补偿值,即根据经编机主轴的当前运转速度,采用提前发出横移指令信号的方法可有效补偿横移伺服的滞后响应特性,保证了梳栉横移与摆动动作的同步性,电子横移经编机的运转速度可提高约18%,从而显著提升电子横移经编机的生产效率。

基于自抗扰控制的圆纬机恒张力输纱控制系统设计

彭来湖, 谢国旺, 戴宁

纺织学报. 2024, (01):  211-219.  doi:10.13475/j.fzxb.20220803701

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针对当前圆纬机积极式送纱方式中存在的纱线张力及输送速度不可任意调节、纱线张力波动大等问题,提出了一种可为圆纬机输送恒定张力纱线的输纱控制系统。构建了以无刷直流电动机速度环为内环、以纱线张力为外环的纱线恒张力双闭环反馈控制系统,通过自抗扰控制技术获取纱线实时动态指标,并对无刷直流电动机目标转速进行调整,最后通过磁场定向控制技术驱动无刷直流电动机。详细阐述了纱线张力的形成机制、纱线恒张力输送控制方案、系统硬件设计及控制算法。输纱测试表明,该控制系统可实现多种类型纱线的恒定张力输送。其中,棉纱张力波动标准差为1.5 cN(300 m/min测试条件),氨纶包芯纱的张力波动标准差为0.33 cN(240 m/min测试条件)。输纱速度的调节范围为0 ~600 m/min,纱线张力的控制范围为2.0~50.0 cN。

综合述评

聚丁二酸丁二醇酯性能调控策略及应用

陈咏, 叶梦婷, 王朝生, 乌婧, 王华平

纺织学报. 2024, (01):  220-229.  doi:10.13475/j.fzxb.20221005502

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为进一步推动可降解高分子材料的研究及产业化道路的发展,以改善聚丁二酸丁二醇酯(PBS)性能及开发功能化材料为目标,通过整理归纳聚合物性能调控策略,综述以聚合物共混改性、分子结构共聚改性及链段扩链改性手段的最新研究成果。讨论了改性单体及结构单元对聚合物的链结构及聚集态结构的影响,具体阐述了柔性、刚性及功能性结构单体在链段中的作用及调控;讨论了分子链结构的引入方式及链结构对聚合物性能的调控,分析嵌段共聚物反应机制及典型化学结构与制备路线;最后总结不同调控策略对聚合物的影响,并指出改性策略与性能的调控需要结合产品需求—生产—应用一体化发展来设计,为PBS基改性产品需求及产业化应用提供研发制备思路。

可吸收手术缝合线研究进展

杨智超, 刘淑强, 吴改红, 贾潞, 张曼, 李甫, 李慧敏

纺织学报. 2024, (01):  230-239.  doi:10.13475/j.fzxb.20221102502

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可吸收手术缝合线是当今国际生物医用纺织领域的研究热点之一。为了掌握可吸收手术缝合线的创新方向以及临床和产业化需求提升我国可吸收手术缝合线的自主知识产权;首先介绍了可吸收缝合线的发展历程以及性能要求;其次列举了羊肠线、胶原线、甲壳质和海藻酸盐4种天然材料在天然可吸收缝合线方面的应用并总结分析最新国内外相关研究;然后综述了聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯和聚乙烯醇4类合成高分子材料在可吸收缝合线方面的应用并总结分析国内外最新相关研究;系统对比了各种制备原料开发可吸收手术缝合线的优缺点,并侧重分析了可吸收手术缝合线的力学性能、降解性能以及附加抗菌性能3个重要指标。分析认为:目前市面上的可吸收手术缝合线仍以国外进口为主导,我国对于可吸收手术缝合线的开发仍处于实验室阶段,较少能够投入市场以及临床应用,另外,对用天然材料开发的可吸收手术缝合线研究甚少。同时,提出各类材料作为可吸收手术缝合线的优缺点,为新型可吸收手术缝合线的开发提供参考。

面向个性化健康医疗的智能纺织品研究进展

董凯, 吕天梅, 盛非凡, 彭晓

纺织学报. 2024, (01):  240-249.  doi:10.13475/j.fzxb.20221106002

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为推进智能纺织品在个性化健康医疗体系中的深入研究和实际应用,推动当前以医院或诊所为中心的集中、被动式公共卫生医疗体系向未来以主动、预防、个性化、定制化和智能化为特征的新健康管理模式转变,首先介绍了智能纺织品的概念特征和功能属性,然后针对主动传感机制,详述了常见智能纺织品的电响应原理及其制备方式和各自优缺点。其次,介绍了智能纺织品在个性化健康医疗系统中的潜在应用,主要涵盖了体征体态监测、智能化诊断、个性化治疗和辅助康复训练等健康管理方面。最后,针对个性化健康医疗智能纺织品迈向大规模应用道路中的关键性挑战,对其优先发展方向和潜在解决方案做出了展望。

设计作品

生长形态

卞泽天, 叶青, 李潇鹏, 李正

纺织学报. 2024, (01):  250-250. 

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设计学科的交叉融合无疑是当下重要的探索方向。本服装作品以树木生长中的年轮形态变化为灵感,将有机现代主义设计的风格特征和参数化设计的表现形式相结合,进行服装艺术的概念化表达,旨在探索新时代服装设计的交叉融合边界与创新。在收集大量自然成形的年轮形态后,对年轮环纹轮廓的生长变化进行曲线化、软化设计,再结合参数化的表现形式,模拟出不同的组合,形成了一系列具象化的造型单元。作品中的造型单元可独立拆卸及二次组合,便于在不同的审美语境下有新的造型呈现,作者亦欲借此来丰富服装设计的互动性,在设计多元化的今天传递不同的服装美学观。

花语靑韵

张峻, 王明杰

纺织学报. 2024, (01):  251-251. 

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《花语青韵》系列服装是融合了现代设计理念和传统中式元素的新中式服装。设计者将凤穿牡丹和青花瓷图案巧妙地融合在服装设计中,选用精细的刺绣和印花工艺将这些图案细腻地展现在服装上,使服装充满了浓厚的中国传统文化韵味。该系列服装注重现代设计元素,造型上运用简洁的线条和剪裁,面料采用天然的丝、棉、毛等织物,使服装更加贴合身体,穿着舒适。服装的整体设计风格独特而典雅,不仅展现了传统文化的魅力,更是对传统文化的传承和创新。

回答

李佳谕, 陈洁

纺织学报. 2024, (01):  252-252. 

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人与环境的交互作用主要表现为环境刺激和相应的人体应激反应,将这些反应转化为服装的变化,构建新的感知表达路径,让服装给予“回答”,使人与环境与服装更多地互动。本作品从声音可视化及图像获得灵感,将具有代表性的元素进行艺术转化,融入到创意服装设计当中,运用绒毛面料的特性表现细微反应,银白色镭射面料表现科技与未来之感,由紫色镀银双面面料切割制作而成的网附着在面料上形成特殊纹理增强立体感。以简洁纯粹的几何图形体现科技感和空间感,网撑和鱼骨支撑起大波浪造型是声音可视化图像中的波浪转化而来,赋予服装可视化艺术的科技美感,表现人的感官感受,最终结合三维虚拟服装的效果呈现出来。

侗影“穿梭”

陈玉

纺织学报. 2024, (01):  253-253. 

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《侗影“穿梭”》系列服饰,以中国侗族太阳图腾纹样为灵感,提取九个太阳纹样中的主体纹饰元素并转化为新的纹样,应用3D打印、丝网烂花技术并选取硅胶、锦纶材质将其设计为太阳纹云肩及半裙造型。头饰部分由侗族太阳图腾纹样与动植物纹样创新设计而成,头饰与项饰主要是应用树脂材质及激光切割技术进行创意的表现,从新的角度诠释民族纹饰的美学价值。衣身部分采用了数码印花技术将少数民族地区特色的扎染、百褶裙、图腾纹样在现代服饰中更好地呈现,同时创造性地与当代的剪裁和廓形相结合,真正做到亦古亦今、虚实结合。将鲜活的民族文化穿在身上,穿梭于过去、现在和未来,向世界乃至整个元宇宙传递我们所独有的、多样的东方民族美学。

龙跃新春

张潇丹, 鲁礼豪, 吴莹

纺织学报. 2024, (01):  254-254. 

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“龙跃新春”设计作品运用刺绣和数码印花工艺,以独特的方式呈现龙年主题,强调龙年的喜庆氛围。在龙形的设计上,注重简化,力求使每只龙都散发出可爱的氛围,通过丰富的表情和生动的动态姿态设计,为每只龙赋予了独特的个性和灵动感。同时,引入了富有活力的配色,如红、金、绿等,突破了传统龙的形象,注人了更多的生命力。此外,搭配各种配饰元素,包括钱币、元宝、福字等,不仅丰富了整体设计,更突显了欢庆和祝福的氛围。这一系列卡通龙图案不仅将传统元素与现代设计巧妙融合,还创造出兼具趣味性和深厚文化内涵的设计作品。