纺织学报

基于蛋白质类淀粉样聚集的纤维表面功能化

王皓月, 胡亚宁, 赵健, 杨鹏

纺织学报. 2024, (08): 1-9. doi:10.13475/j.fzxb.20240400601

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针对目前聚合物纤维表面功能化策略中改性工艺复杂、涂层稳定性差的不足,提出了一种基于蛋白质类淀粉样聚集的新型纤维表面功能化策略。将聚对苯二甲酸乙二醇酯(聚酯)纤维浸泡在含有功能物质的溶菌酶相转变水溶液中,在室温条件下反应即可在纤维表面形成稳定的功能化涂层。根据功能物质的不同,分别制备了银纳米颗粒涂层改性纤维及织物、量子点改性纤维和聚乙二醇(PEG)改性纤维及织物,并分别表征其性能与涂层稳定性。结果表明:溶菌酶质量浓度为0.02 mg/mL时,银纳米颗粒涂层改性纤维的导电性最优,1 cm纤维的电阻仅为1.39 Ω,且涂层具有较高的黏附稳定性,可抵抗胶带37次撕拉,经20 000次弯折后改性纤维的电阻无明显变化,同时银纳米颗粒涂层改性的聚酯织物表现出较好的抗菌性;量子点改性纤维在紫外光照射下发荧光,经过10 000次弯折测试后其荧光强度无明显衰减;PEG接枝溶菌酶涂层提升了纤维的亲水性,改性后织物的滴水浸湿时间由24 s缩短至2.5 s,透湿率由4 500 g/(m²·d)提高至5 800 g/(m²·d),改性层稳定可抵抗20 000次弯折。该策略在构筑功能纤维和功能织物方面表现出巨大潜力。

非对称润湿性纤维复合膜的制备及其油水分离性能

杨硕, 赵朋举, 程春祖, 李晨暘, 程博闻

纺织学报. 2024, (08): 10-17. doi:10.13475/j.fzxb.20240403501

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为解决乳化油分离过程中分离效率和通量难以兼顾的问题,以木浆为原料,以氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,采用静电纺丝技术制备纤维素纳米纤维膜;以纤维素纳米纤维膜为亲水层,以聚丙烯熔喷布为疏水层,采用热压复合工艺,构建了具有非对称润湿性材料(Janus)特性的纤维复合膜,并应用于乳化油的油水分离。结果表明:在最佳工艺条件下,复合膜的孔径为0.826 μm,分离效率为98.8%,通量为9 798.8 L/(m²·h);复合膜具有优异的重复使用性能,使用10次后其分离效率仍能保持在98%,通量达9 444.5 L/(m²·h);复合膜对正己烷、正庚烷、三氯甲烷、四氯化碳、石油醚均具有显著分离效果,其分离效率均大于98%,通量均在9 000 L/(m²·h)以上。

静电纺海藻酸钠复合纳米纤维膜制备及其性能

钱洋, 张璐, 李晨阳, 王荣武

纺织学报. 2024, (08): 18-25. doi:10.13475/j.fzxb.20240400101

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针对现有创伤敷料在促伤口愈合及防粘连方面存在的不足,采用静电纺丝技术,以去离子水为溶剂,选用生物相容性材料海藻酸钠进行制备,通过分析溶液电导率、纤维形态及直径分布,优化溶液配比,成功制得具有良好生物相容性、可降解性和高比表面积的海藻酸钠/聚环氧乙烷/聚乙烯吡咯烷酮复合纳米纤维膜。结果显示:当海藻酸钠与聚环氧乙烷质量比为1∶4,海藻酸钠/聚环氧乙烷总质量分数为4%,聚乙烯吡咯烷酮占溶质总质量的10%时,所得复合纳米纤维膜形貌均匀,纤维直径约为240 nm;经氯化钙质量分数为3.0%的无水乙醇溶液交联处理24 h后,复合纳米纤维膜的吸液倍率达到1 050.80%,质量损失率为40.63%,显著提升了其耐水性和结构稳定性,展现了在创伤修复领域的应用潜力。

光动力抗菌水刺棉的染整一体化制备及其性能

吕子豪, 徐慧慧, 袁小红, 王清清, 魏取福

纺织学报. 2024, (08): 26-34. doi:10.13475/j.fzxb.20240400901

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为解决传统抗菌非织造用品防护性能差、制备成本高和潜在毒性大等问题,以水刺棉为基材,通过低分子质量壳聚糖改性、柠檬酸共价交联和光敏剂染整一体化负载工艺,制备了具有高效广谱、抗菌耐久、安全低毒和绿色低碳的光动力抗菌水刺棉。利用紫外/可见光分光光度计、傅里叶红外光谱仪、荧光光谱仪对光动力水刺棉的化学结构和光动力学性能进行表征,通过抗菌实验探究了不同接触时间下光动力水刺棉的抗菌性能与抗菌耐久性能。结果显示:光动力水刺棉在10 min光照下能够淬灭50%以上的1,3-二苯基异苯并呋喃,属于主导能量转移的Ⅱ型光动力机制,在15 min内杀灭99%以上的金黄色葡萄球菌,在60 min内杀灭90%以上的大肠杆菌,表明功能化的水刺棉具有优异的光动力抗菌特性;此外,光动力水刺棉经光漂白和水洗使役后仍具有显著的抗菌耐久性,均可满足生物医用材料对生物安全性的要求,具有大规模制备新一代光触媒非织造用品的应用潜力。

空气过滤用静电纺纳米纤维材料研究进展

刘嘉炜, 季东晓, 覃小红

纺织学报. 2024, (08): 35-43. doi:10.13475/j.fzxb.20240400302

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面对日益严重的空气污染,传统过滤材料的过滤效率低且过滤阻力大,静电纺纳米纤维材料具有高孔隙率、大比表面积等特性,过滤效率高且过滤阻力小,可广泛应用于空气过滤及个人防护等领域。为此,首先从加工方式方面综述了3种静电纺丝法,不同的方法可获得不同尺度的纤维;其次,从不同纳米纤维材料结构和功能化制备角度,系统综述了空气过滤纳米纤维材料的最新研究进展;最后对规模化制备及纺丝原理进行论述,并展望了未来发展趋势。研究认为:需要深入研究静电纺丝机制,进一步研究电场、溶液、纤维成形之间的影响机制与构效关系开发新技术,来实现静电纺纳米纤维材料的规模化宏量制备;在此基础上对其进行功能化改进,研发具备自清洁、抗菌和传感等功能的空气过滤纳米纤维材料,以提高其在空气过滤领域的应用价值。

气流辅助的静电纺丝技术研究进展

刘德龙, 王红霞, 林童

纺织学报. 2024, (08): 44-53. doi:10.13475/j.fzxb.20240402402

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近年来,通过引入外部气流来增强静电纺使纳米纤维生产能力取得了显著进展,气流辅助不仅提高了静电纺丝效率,还改善了纤维的取向、堆积密度甚至形貌,已逐渐发展成为一种先进的纳米纤维制造方法。不同的气流施加方式,对静电纺丝过程具有不同的效果,结合不同的静电纺丝模式,使其展示独特优势,从而极大地丰富了静电纺丝技术。综述了气流辅助静电纺丝技术的研究进展,包括其基本原理、发展历程,讨论了具有代表性的气流辅助静电纺丝装置,如气流辅助的针型静电纺丝、气流辅助的无针静电纺丝、离心静电纺丝主要参数和理论模拟。对气流辅助静电纺丝技术存在的问题以及未来研究发展进行了展望。

熔融双组分超细纤维成纤技术研究进展

朵永超, 宋兵, 张如全, 许秋歌, 钱晓明

纺织学报. 2024, (08): 54-64. doi:10.13475/j.fzxb.20240400402

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为深入探究熔融双组分复合纤维原纤化的超细纤维成形技术,介绍了共混纺丝和共轭纺丝2种复合纺丝技术及其在生产超细纤维时的原料及工艺,具体阐述了海岛型复合纤维和裂离型复合纤维开纤工艺及特点,分析了聚合物及工艺对复合纤维生产超细纤维的影响。综述了熔融复合纤维原纤化用到的化学溶剂开纤、水溶开纤、机械开纤等开纤技术。概述了用熔融复合纺丝技术生产的超细纤维材料在合成革、过滤与分离、医用防护、卫生健康等领域中的应用,提出了复合纺丝技术生产超细纤维的发展方向,并指出复合纤维有望通过成形技术实现原料多元化、纤维细旦化、材料功能化等方面的不断发展和创新,将推动相关产业朝着更加可持续和环保的方向发展。

聚四氟乙烯膜的超疏水改性及应用研究进展

李成才, 朱登辉, 朱海霖, 郭玉海

纺织学报. 2024, (08): 65-71. doi:10.13475/j.fzxb.20240304602

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超疏水聚四氟乙烯膜材料具有突出的化学稳定性、高耐热性、强疏水性和高断裂韧性等优点,在膜分离技术领域中广泛应用。为开发高效、低成本、耐久稳定、绿色环保的超疏水改性技术,根据聚四氟乙烯膜的超疏水改性原理,从聚四氟乙烯分子化学结构出发,分析了2种改性机制“不改变聚四氟乙烯的化学结构”和“改变聚四氟乙烯的化学结构”,介绍了超疏水聚四氟乙烯膜材料制备和改性中的优缺点,阐述了超疏水聚四氟乙烯膜材料的功能性应用形式和领域,最后探讨了超疏水聚四氟乙烯膜材料目前存在的问题及未来发展的方向,以期为高性能超疏水聚四氟乙烯膜材料的进一步研究提供参考。

丁香酚/桑皮微纳米纤维膜的制备及其性能

杨培芹, 潘志娟

纺织学报. 2024, (08): 72-80. doi:10.13475/j.fzxb.20230402801

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为进一步将废弃的桑树枝回收利用,开发功能性桑皮纤维,实现蚕桑产业副产物的高值化利用,通过微生物-酶-超声波联合脱胶法,辅以破壁工艺提取桑皮微纳米纤维,制备了丁香酚/桑皮微纳米纤维膜,研究了丁香酚质量浓度对纤维膜抗菌性、透湿性和力学性能的影响,并以巨峰葡萄为对象分析了常温(25 ℃)下纤维膜的水果保鲜效果,测定了贮藏过程中葡萄的外观、质量损失率、腐烂率和维生素C含量等指标的变化。结果表明:丁香酚/桑皮微纳米纤维膜具有良好的透湿性和力学性能;丁香酚质量浓度为0.4 mg/mL的丁香酚/桑皮微米纤维膜对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抑菌率接近80%,丁香酚质量浓度为0.3 mg/mL的丁香酚/桑皮纳米纤维膜的抑菌率可达90%左右,且在常温下能有效保持葡萄的新鲜度,减缓水分的散失、腐烂并抑制维生素C的流失。

聚醚酯弹性纤维的制备及其结构与性能

张梦茹, 王灿, 肖汪洋, 廖梦蝶, 王秀华

纺织学报. 2024, (08): 81-88. doi:10.13475/j.fzxb.20230405001

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为研究牵伸倍数及热定形温度对聚醚酯弹性纤维性能的影响,采用卧式微量单孔挤出机制备了聚醚酯初生纤维及其牵伸丝。采用X射线衍射仪、声速取向仪、电子单纱强力机、纱线强伸度仪等对纤维的结晶结构、取向结构、力学性能、回弹性和收缩性能进行测试与分析。结果表明:当热定形温度为100 ℃时,随着牵伸倍数的增加,聚醚酯弹性纤维的结晶度、取向度、沸水收缩率和干热收缩率均呈上升趋势,断裂强度由1.44 cN/dtex增加至2.68 cN/dtex,断裂伸长率由179.9%下降到31.0%,在牵伸5倍时定伸长20%的弹性回复率可达到96.2%;当牵伸5倍时,随着热定形温度的升高,聚醚酯弹性纤维的结晶度增加,取向度、沸水收缩率及干热收缩率呈下降趋势,断裂强度与弹性回复率变化不大,断裂伸长率先升高后降低,热定形温度为140 ℃时的断裂强度达2.49 cN/dtex,定伸长20%的弹性回复率达到96.6%。

基于离子液体微溶焊接的可降解薄膜制备及其性能

赵攀, 谭文丽, 赵心蕊, 付金凡, 刘成显, 袁久刚

纺织学报. 2024, (08): 89-98. doi:10.13475/j.fzxb.20230507501

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针对废旧棉纺织品回收利用率低、再生困难及再生产品品质差等问题,采用离子液体微溶热焊接工艺,成功制备了一种高强度的全纤维素可降解疏水类塑料复合薄膜材料。首先,将废旧棉织物在1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)离子液体水溶液中浸泡,然后加热去除水分、激活离子液体,使纤维素发生部分溶解,再经热压将溶解部分与未溶解纤维素基质焊接黏合,在热压过程中可同时进行聚二甲基硅氧烷(PDMS)疏水功能化改性,得到全纤维素可降解疏水类塑料薄膜材料,并对其形态结构、力学性能及降解性能等进行测试与分析。结果表明:薄膜材料表现出优良的力学性能,其最大拉伸强度达到39 MPa,拉伸断裂伸长率约为40%,最大弯曲强度高达120 MPa,弯曲断裂伸长率约为5%,水接触角为110°,水蒸气透过率低于10%,具备良好的疏水性和防潮性;同时,该薄膜材料可完全生物降解,土壤填埋60 d后降解率达到86%。该方法不仅环境友好,还有助于高效快速实现废旧棉织物的高附加值回用,具有重要的应用前景。

聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸基复合导电纤维的制备及其性能

吴帆, 梁凤玉, 肖奕葶, 杨智博, 王文婷, 樊威

纺织学报. 2024, (08): 99-106. doi:10.13475/j.fzxb.20230403901

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为探究导电填料的掺杂方式对纤维结构和性能的影响机制,以聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)为基体,银纳米线和石墨烯为导电填料,采用湿法纺丝技术制备了PEDOT:PSS基复合纤维,并采用聚氨酯(PU)对纤维进行封装。利用扫描电镜、电化学工作站、万能试验机、疲劳试验机、接触角测量仪对纤维的结构和性能进行表征,分别研究了纺丝液和凝固浴中导电填料对纤维结构和电学性能的影响。结果表明:采用凝固浴掺杂法易将导电填料附着于纤维表面,所制备复合纤维的电导率为(421.19±75.14) S/cm,相较于纯PEDOT:PSS纤维提高了22.4%;复合纤维表面亲水性强,静态接触角为62.9°;PU封装复合纤维具有优异的弯曲稳定性和耐水洗性能。

石油沥青/聚丙烯腈静电纺碳纳米纤维的制备工艺优化及其性能

王永政, 黄林涛, 宋付权

纺织学报. 2024, (08): 107-115. doi:10.13475/j.fzxb.20230501501

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为实现石油沥青的高值化利用,通过静电纺丝技术制备了沥青/聚丙烯腈复合纳米纤维,并经过预氧化和炭化处理制备了复合碳纳米纤维。采用Box-Behnken响应面法研究了纺丝参数对纤维直径的影响,通过调整石油沥青比例和热处理温度研究了预氧化和炭化过程中纤维的结构转变。结果表明:影响纤维直径的静电纺丝参数主次顺序依次为推流速度、纺丝电压和接收距离;响应面法模型预测值与最佳工艺条件下纤维直径实测值的相对误差为9.13%;当预氧化温度为250 ℃时,预氧化丝具有最大芳构化指数,其相应预氧化度最高;炭化温度与复合碳纳米纤维的石墨化程度呈正相关,随着炭化温度的升高,纤维直径大幅减小,复合碳纳米纤维石墨结构有序性逐渐增加。

富咪唑型多孔左旋聚乳酸纳米纤维膜制备及其双重净水性能

闫迪, 王雪芳, 谭文萍, 高国金, 明津法, 宁新

纺织学报. 2024, (08): 116-126. doi:10.13475/j.fzxb.20230200101

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为开发具有油水分离和吸附重金属离子双重功能的新型膜材料,利用静电纺丝技术制备左旋聚乳酸(PLLA)纳米纤维膜,再依次采用溶剂诱导结晶和1-(3-氨基丙基)咪唑(API)修饰改性得到富咪唑型多孔PLLA纳米纤维膜,并对其微观形貌、化学基团构成、力学性能和润湿性能进行测试与表征,研究了该纳米纤维膜的油水分离性能和对铜离子的吸附性能。结果表明:当丙酮与水体积比为10∶1、丙酮/水混合溶液用量为0.4 mL/(mg纤维)、处理时间为150 s时,溶剂诱导结晶处理所得PLLA纳米纤维膜中多孔纤维的形貌最佳;API修饰改性并未对多孔纤维的形貌和直径产生过多影响,改性后PLLA纳米纤维膜表面出现的咪唑和酰胺基团能够有效改善其润湿性能,使静态水接触角下降了15.6°;与未改性PLLA纳米纤维膜相比,所制得富咪唑型多孔PLLA纳米纤维膜的脆性有所增加,但其断裂强度仍能达到未改性的PLLA纳米纤维膜断裂强度的96.6%,整体力学性能保持良好;利用该纳米纤维膜可实现有效油水分离,分离通量为1 044.9 L/(m²·h),分离效率可达99.1%,且其对铜离子吸附性能良好,在pH值为6的铜离子溶液中接触24 h后,对铜离子吸附量可达41.46 mg/g。

再循环棉及涤纶短纤维的成纱性能与面料特征

杨瑞华, 邵秋, 王翔

纺织学报. 2024, (08): 127-133. doi:10.13475/j.fzxb.20230306301

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为解决再循环纤维产品质量差且难以实现高值高效利用的问题,利用转杯纺及其复合纱技术拓宽再循环棉、涤纶短纤维的利用途径,并提高其产品性能。将再循环纤维与原棉、粘胶、涤纶3种常见的短纤维进行混纺,并在此基础上引入不同比例、线密度的涤纶长丝、醋酯长丝、粘胶长丝纺制长丝/短纤包缠复合纱,分析成纱性能。研究发现:添加长丝可有效地提高再循环纤维转杯纺纱线的各项参数,涤纶长丝复合纱的断裂强度(11 cN/tex)优于粘胶长丝复合纱(8.38 cN/tex),醋酯长丝复合纱的断裂强度(8.16 cN/tex)最弱;涤纶长丝复合纱的条干不匀率(9.93%)与醋酯长丝复合纱(9.79%)差异不大,粘胶长丝复合纱的条干不匀率(10.15%)最差;长丝/短纤包缠复合纱的毛羽明显少于混纺纱,不同长丝之间毛羽差异不大;纱线性能的提高对织物断裂物理指标和吸湿速干性能均有不同程度的改善。

取向聚氨酯纳米纤维膜卷纱的制备及其力学性能

陈灿, 拖晓航, 王迎

纺织学报. 2024, (08): 134-141. doi:10.13475/j.fzxb.20230306101

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为解决纳米纤维膜强力低、使用稳定性差的问题,通过将聚氨酯(PU)树脂溶于二甲基甲酰胺和四氢呋喃中制备纺丝液,再经静电纺丝制备纳米纤维膜,并通过加捻和热定形制得PU纳米纤维膜卷纱。比较了纳米纤维膜和膜卷纱的表面形貌,对纳米纤维膜卷纱的力学性能、热学性能和孔隙率进行了测试。结果表明:当纺丝液中PU质量分数为14%和15%时,纤维成膜性良好;纳米纤维膜卷纱表面纤维表现出明显的取向性,较粗的取向纤维与较细的非取向纤维相互连接形成网络结构;随着PU质量分数的增加,取向纤维比例明显增加;与纳米纤维膜相比,纳米纤维膜卷纱的断裂强力、拉伸性能明显提高;当PU质量分数为15%时,PU纳米纤维膜卷纱的断裂强度最高,为0.84 cN/dtex,弹性回复率为98%;PU质量分数为14%的纳米纤维膜卷纱经100次拉伸的弹性回复率为83%;热定形纳米纤维膜卷纱的比表面积为1.636 2 m²/g,孔容为2 965 m³/g,平均孔径为12.39 nm。

纳米纤维包芯纱截面方向热湿耦合传递过程的模拟

何满堂, 郭俊泽, 王黎明, 覃小红

纺织学报. 2024, (08): 142-149. doi:10.13475/j.fzxb.20230405401

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针对纳米纤维包芯纱截面热湿耦合传递过程难以直接测试的问题,利用有限元仿真软件COMSOL对纳米纤维包芯纱的截面进行建模及参数化设置,使用多物理场耦合的方式模拟了纳米纤维包芯纱截面方向的热湿传递过程,以探寻水分和热量在纱线内部传递的规律。建立了不同纳米纤维含量及孔径的纳米纤维包芯纱模型,探寻热湿耦合传递速度的影响因素与规律。研究结果表明:相同时间内纱线内部水分传递速度快于热量的传递,且在相同的流入速度下,纳米纤维的引入能够加速水分在纳米纤维包芯纱中的传递速度,比棉纱的水分传递速度提高了28.3%;此外,适当增加纳米纤维的含量,纳米纤维包芯纱的热湿耦合传递速度有一定的提高(约11.8%);随着纳米纤维孔径的减小,孔径数量增多,纳米纤维包芯纱的水分传递速度提高至90%(与棉纱相比),传热速度增加显著,证明纳米纤维包芯纱的热湿耦合传递过程中导湿和传热呈现正相关性。

经编贾卡间隔鞋面材料提花层结构对其拉伸性能的影响

张琦, 屠佳妮, 张燕婷, 丁宁宇, 郝佳姝, 彭诗语

纺织学报. 2024, (08): 150-157. doi:10.13475/j.fzxb.20230906301

摘要 ( 46 )

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为使经编贾卡间隔鞋面材料兼具透气舒适性与良好力学性能,选取4种不同提花层结构的贾卡间隔鞋面材料进行拉伸断裂实验和不同定载荷下的循环拉伸实验,探究在产品设计时由于厚组织与网眼组织的比例不同及排布方式变化导致的织物不同方向上拉伸变形特性的差异。结果表明:提花层结构中厚组织与网眼组织的比例是影响织物拉伸性能的主要因素,增加厚组织的比例能够提高鞋面材料的断裂强力和循环拉伸性能,全厚组织织物的拉伸性能最好;改变厚组织与网眼组织的排布方式也会影响鞋面材料的拉伸性能,增加延展线的数量和长度,纵向减少连续排列的网眼组织线圈横列数以减小网眼尺寸,可改善鞋面材料的断裂强力和循环拉伸性能;织物纵向拉伸性能明显优于横向,在循环拉伸实验中,织物纵向产生的残余变形远小于横向,且循环拉伸后纵向断裂强力高于循环拉伸前的横向断裂强力,故在实际应用中应避免将织物横向排列在受力方向上。

蜂巢组织的三维结构模拟

徐辉, 朱昊, 史红艳

纺织学报. 2024, (08): 158-164. doi:10.13475/j.fzxb.20230504001

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为解决蜂巢织物模拟时仿真度不高、经纬纱空间轨迹不准确等问题,提出一种蜂巢织物的模拟方法。将浮长线的拉拢作用与邻近组织点偏移倾向等因素相结合,分析了浮长线内组织点的偏移;在此基础上,建立了组织点偏移的数学模型,提出纱线偏移的算法。为避免偏移后不同纱线间的渗透与穿刺,依照机织物的织造规律设计了纱线的碰撞检测与处理算法;考虑蜂巢织物的凹凸外观,将织物的平纹组织划分为凸起和凹下二部分。研究结果表明:采取偏移算法后的织物模拟效果逼真,更接近实际织物中纱线的空间轨迹;经碰撞检测处理后的纱线一方面减少了渗透,另一方面也突出了织物的凹凸效果;对蜂巢织物平纹部分的划分处理使模拟织物表观的倒金字塔凹槽清晰可见,取得了预期效果。

基于ABAQUS的平纹织物同面对向弯曲有限元模拟

岳旭, 王蕾, 孙丰鑫, 潘如如, 高卫东

纺织学报. 2024, (08): 165-172. doi:10.13475/j.fzxb.20231103801

摘要 ( 45 )

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为明晰织物结构对其弯曲性能的影响机制,对织物弯曲过程进行了有限元模拟和实验验证。以涤纶织物为例,通过VHX-5000型超景深数码显微镜观测织物,得到纱线几何参数;根据纱线实际尺寸,利用SolidWorks专业建模软件构建涤纶平纹织物的三维几何模型;基于有限元分析软件ABAQUS研究织物同面对向弯曲性能,分析纱线弹性模量、摩擦因数、泊松比等参数对弯曲实验的影响,并将有限元仿真结果与实验结果进行对比。结果表明:模拟所得抗弯力-位移曲线与实验曲线在0.01水平上呈显著相关,模拟结果与实验结果一致,证明用有限元模拟弯曲织物模型的有效性。

针刺/缝合多尺度联锁复合材料I型层间力学行为

陈小明, 吴凯杰, 郑宏伟, 张敬义, 苏星兆, 辛世纪, 郭东升, 陈利

纺织学报. 2024, (08): 173-182. doi:10.13475/j.fzxb.20230702001

摘要 ( 30 )

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为明晰缝合工艺对针刺结构复合材料 I 型层间力学性能的影响,以石英机织布和石英纱线为原料,设计制备了针刺/缝合多尺度联锁织物及复合材料,采用Micro-CT对多尺度联锁织物结构进行表征,进一步研究了多尺度联锁复合材料I型层间力学行为,同时建立了I型层间断裂行为有限元分析模型,阐明了多尺度联锁复合材料的层间强化机制。研究结果表明:相比针刺复合材料,多尺度联锁复合材料的层间载荷值最大提高46.61%,临界能量释放率最大提高55.55%;在缝合矩阵不变的情况下,单束缝合纱线从100 tex增大到200 tex,最大破坏载荷提高了12.91%,临界能量释放率提高了17.8%;随着缝合矩阵增大,总植入量从800 tex增大到1 600 tex后,最大破坏载荷提高了22.8%,临界能量释放率提高了47.3%;此外,多尺度联锁复合材料有限元模型的I型层间断裂模拟结果与实验结果相吻合,最大误差仅为3.1%,建立的有限元模型可较为准确地预测多尺度联锁复合材料Ⅰ型层间失效行为。

三维角联锁机织复合材料的制备及其弯曲压缩失效机制

李天宇, 沈伟, 陈立峰, 竺铝涛

纺织学报. 2024, (08): 183-189. doi:10.13475/j.fzxb.20230305901

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为掌握三维纺织结构复合材料在准静态下的失效机制,以碳纤维角联锁预制体为增强体,环氧树脂为基体,采用树脂传递模塑成型工艺制备三维角联锁机织复合材料,并对试样进行匀速载荷下的三点弯曲和压缩试验。采用X射线计算机断层扫描技术观测材料内部结构的损伤情况,并分析材料的失效机制。结果表明:三维角联锁机织复合材料的弯曲强度达到136.43 MPa,弹性模量接近20 GPa,材料的抗弯曲性能优异;基体开裂、下表面纤维断裂和分层是材料的主要弯曲失效模式;材料沿厚度方向的压缩应力达到266.17 MPa,具有良好的抗压缩性能;当承受压缩载荷时,材料在厚度方向上的主要破坏机制表现为剪切破坏。

丝织物精练阶段的碳足迹核算与评价

戴佳洋, 胡亿丰, 王雨静, 伍冬平, 卞幸儿, 许建梅

纺织学报. 2024, (08): 190-197. doi:10.13475/j.fzxb.20230804301

摘要 ( 32 )

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针对丝织物精练阶段能耗高、污水化学需氧量高的问题,实地调研了该阶段的初级活动数据,建立了生产过程中共用数据拆分方法,给出了运输、污水处理等过程的碳足迹核算方法,定量分析了精练阶段的碳足迹,以确定合理的节能减排建议。结果表明:非弹力织物采用方槽和星形架精练的碳足迹分别为35.06和37.47 kg CO₂e/(100 m),弹力织物相应的碳足迹分别为57.60和59.99 kg CO₂e/(100 m);非弹力织物主要的排放源依次是蒸汽使用、甲烷排放和化学品使用,占比分别为47.88%、35.52%和10.59%;弹力织物主要的排放源是天然气、蒸汽、甲烷、化学品,占比分别为34.63%、29.52%、21.91%和6.53%。通过回收利用污水处理中产生的甲烷、改进污水处理工艺、提高定形整理的加工效率等手段可有效地减少碳排放。

图案化致热涤纶医用绷带的制备及其性能

项雪雪, 刘娜, 郭佳祺, 高晶, 王璐, 胡修元

纺织学报. 2024, (08): 198-204. doi:10.13475/j.fzxb.20230302901

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为探究不同分散剂对电气石分散液的分散性,以实现制备具有致热功能的医用绷带,分别以羧甲基纤维素钠、多聚磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯吡咯烷酮为分散剂,制备超细电气石粉末分散液,探究了电气石粉末的最佳分散工艺。使用丝印网框涂层工艺分别制备了点状、条形状和辐射状的图案化致热涤纶医用绷带,并分析其致热性能、力学性能及舒适性能。结果表明:当分散剂为羧甲基纤维素钠,质量分数为1.0%时,电气石分散液最为均匀稳定;绷带经图案化涂层后具有较好的致热性,点状、条形状和辐射状涂层绷带的温升值分别达到2.3、3.3、3.5 ℃; 与未处理绷带相比,图案化涂层绷带的断裂强力、断裂伸长率及顶破强力均有所提高,透湿性改善;透气率虽有所降低,但仍保持在280~300 mm/s之间;抗弯刚度增加,但相较于全涂层绷带其柔软性显著改善,在提供致热功能的同时,保证了使用舒适性。

γ-脲基丙基三乙氧基硅烷/苯基膦酸阻燃抗菌棉织物的制备及其性能

刘慧, 李平, 朱平, 刘云

纺织学报. 2024, (08): 205-214. doi:10.13475/j.fzxb.20231001001

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针对棉织物易燃烧、易为有害细菌的滋生提供适宜生长环境,给人们正常生活带来重大安全隐患和健康危害等问题,采用 γ-脲基丙基三乙氧基硅烷(TESPR)和苯基膦酸(PPOA),通过溶胶-凝胶法制备了阻燃抗菌棉织物。借助扫描电子显微镜、热重分析仪、锥型量热测试仪、万能材料试验机、织物透气仪等对制得的阻燃棉织物进行表征,研究了其阻燃性能、热稳定性能、力学性能、抗菌性能以及透气性能等。结果表明:TESPR/PPOA成功附着于棉织物表面,极限氧指数达到27.2%;TESPR/PPOA涂层阻燃整理棉织物初始热降解温度低于未处理棉织物,但高温区的残炭量增加,表明在低温区生成的残炭能够作为隔热屏障保护内部棉织物;此外,TESPR/PPOA在棉织物表面的沉积,在大幅度提升抗菌性能的同时,保留了较好的透气性。

云边端协同下的织机设备信息采集与监测系统

戴宁, 徐开心, 胡旭东, 徐郁山

纺织学报. 2024, (08): 215-224. doi:10.13475/j.fzxb.20230403201

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针对现阶段采用传统单一化上层云端对织造信息进行集中管理,易产生信息传输困难、可靠性低等情况,设计了一套基于云边端协同的织机设备信息采集与监测系统。首先,从中心云端、边缘端和设备终端对系统的总体架构进行设计;再从信息通信协同、数据存储协同和计算服务协同这3个方面对织机设备信息的通信、存储和应用服务展开研究;最后,以石家庄某织布车间的必佳乐OMNIPLUS-340型喷气织机作为测试对象验证系统的可靠性。结果表明,与纯云端通信模式对比,所设计系统平均通信延迟时间下降了20.8 s,平均通信吞吐率下降了446.58 Mb/h,为织造智能化生产提供了高可靠、高质量的数据支撑。

经编车间高级计划排程系统及调度算法

黄超, 张剑铭, 陈豪, 刘维琦, 张浩宇, 郭萌

纺织学报. 2024, (08): 225-233. doi:10.13475/j.fzxb.20230703801

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多品种、小批量、订单化生产已成为纺织行业新常态,为解决现有管理模式与大规模柔性定制管理之间的矛盾,提出基于微服务架构的高级计划与排程(APS)系统,建立APS系统架构体系和功能模块,并基于APS系统的生产计划与调度运行机制,构建考虑最大完工时间和原料更换次数的多目标经编车间调度模型,采用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)加以优化。结果表明:提出的APS系统能够有效地提高经编车间的生产效率,降低生产成本,缩短生产周期和交货期,满足客户需求和市场变化,为纺织生产企业的数字化升级提供了一种可行的解决方案。

国内体外膜肺氧合技术研究进展

席立锋, 马丕波, 贾伟, 王佳冕, 张红斌, 彭小权, 夏风林, 蒋高明

纺织学报. 2024, (08): 234-240. doi:10.13475/j.fzxb.20230806202

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体外膜肺氧合技术用于对重症心肺功能衰竭患者提供持续的体外血液氧合以维持患者生命。为加速促进体外膜肺氧合技术的国产化进程,从氧合器的工作原理出发综述了国内体外膜肺氧合技术中氧合膜、离心泵、控制系统等关键技术的研究进展;针对氧合器卡脖子难题,主要介绍了氧合膜材料、制备方法的技术难题。结合3M样品的编织组织分析得出了聚甲基戊烯(PMP)中空纤维的膜织物样品幅宽、密度等关键参数,验证了PMP膜织物的编织组织为编链/衬纬组织,指出了氧合器技术的国产化需从PMP中空纤维制备的工艺优化和开发专用编织设备展开。最后提出未来体外膜肺氧合技术的发展需要多学科的技术交叉合作,实现从国产化向国际领先的技术转变。

仿生结构生色技术及其在纺织领域应用的研究进展

史芷丞, 张玉, 于鸿, 马桂玲, 陈凤翔, 徐卫林

纺织学报. 2024, (08): 241-249. doi:10.13475/j.fzxb.20230800402

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针对传统印染行业高能耗、高污染的问题,急需革新染色技术,开发具有更加高效、节能和环保的染色新方法。结构色因其色彩饱和度高、色彩长期稳定且对环境友好而受到了越来越多的关注,并取得了极大进展,尤其是在纺织印染领域。首先分析了结构色的形成原理,系统总结了结构色材料的制备新技术,包括刮涂法/喷涂法、垂直沉积法、重力沉降法、浸渍提拉法、层层自组装法、电泳沉积法、静电纺丝法、磁控溅射法、原子层沉积法等,并比较了各种技术的优劣。在此基础上,进一步探讨了结构色在纺织领域中的多维应用,指出了结构色所面临的挑战,并从仿生自然发展新型结构色材料、提高结构色色彩丰富度及力学稳定性、突破结构色规模化制备技术、完善结构色产品生态等4个方面展望了结构色的未来发展方向,以期推动结构色跨越式发展,助力 “碳达峰,碳中和”国家战略。

智能坐姿矫正服装研究现状与发展趋势

侯煜杰, 刘欢欢, 王朝晖

纺织学报. 2024, (08): 250-258. doi:10.13475/j.fzxb.20230606002

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为帮助人们改善不良坐姿,预防脊柱疾病,对智能坐姿矫正服装的研究进展进行综述。首先,从人体工效学的角度出发,介绍了坐姿生理学基础,表明了不良坐姿对人体造成的危害;然后基于穿戴方式归类了现有矫姿类可穿戴产品,重点阐述了坐姿矫正服装相较于矫姿带等其它产品的优势及可发展性;随后分析了智能坐姿矫正服装系统中应用到的可穿戴传感技术、系统识别不良坐姿信号的阈值判定技术及识别反馈警示技术这三大关键技术;最后从电子设备、系统识别、反馈模式、人机交互及服装安全5个方面展望了智能坐姿矫正服装未来的发展趋势。研究指出,未来应侧重于应用纺织品传感器及织物触觉系统等柔性电子设备,使其向智能化舒适化进一步发展,在医疗保健、健康监护领域具有更好的应用前景。

翦彩赋

张婕, 卞泽天, 李筱彦, 徐文洁, 李正

纺织学报. 2024, (08): 259-259.

摘要 ( 45 )

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本系列设计作品以满族服装文化中的“满族剪纸”“补服补绣”为灵感来源，结合现代女装设计元素，将国潮风与民族风进行融合。服装造型上提取旗袍立领、交领、大翻领和马蹄袖等元素，结合现代西方成衣结构，既实穿又透露出民族设计感。色彩上以红、白两色为主，以强烈、艳丽的色彩对比，突出服饰系列的民族特色与风格。工艺上通过贴线法、分割法、平绣、贴绣等绣在纱、绸和棉麻织物上，拼接刺绣出的图案既可以是单层织物的平贴，又可以是多层立体的图案。纹样选用补子中寓意吉祥的飞禽仙鹤，并将原单一的仙鹤图案结构重组成新的团形图案。

蒙韵华裳

于喆娇, 闫亦农

纺织学报. 2024, (08): 260-260.

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本系列服装设计灵感来源于腾格里沙漠以及阿拉善地区蒙古族群的游牧文化。作品提取了蒙古族的传统服饰元素，结合当下女装成衣秋冬流行趋势，整体以长款的大廓形保留了端庄大气的古典风格和蒙古族特色。将蒙古袍的形制和装饰手法加以重构，结合回纹、哈木尔纹进行边缘刺绣装饰，将兰萨纹、团形纹，山纹、云纹，以及鹿、鹤等带有吉祥寓意的纹样进行创新设计，以刺绣、印染的工艺手法运用于面料的主体装饰。服装采用低纯度色，以达到清新柔和的时尚效果，搭配毛昵、绸缎和轻纱的面料材质，使服装在动态下富有律动感。

丝路华风

信晓瑜

纺织学报. 2024, (08): 261-261.

摘要 ( 37 )

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本系列作品灵感来源于新疆民间非遗技艺艾德莱斯及龟兹壁画菱格纹等丝路文化元素，在传统工装面料基础上搭配艾德莱斯及表面有肌理的时装面料，并采用立领、盘扣、马面裙等典型的新中式风格细节进行造型表现，对龟兹壁画中象征须弥山的菱格纹边缘曲线加以夸张变形，与服装省道变化相结合，形成独特的服装分割线设计。系列作品将在地文化元素与国潮时尚审美融于一体，既紧扣新疆地域文化，又赓续华夏衣冠传统，体现出中华服饰美学多元一体的独特魅力。

溯源

徐菲

纺织学报. 2024, (08): 262-262.

摘要 ( 24 )

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鄂温克族现代服装设计作品，灵感源自鄂温克使鹿部落的服饰文化。运用现代设计理念和表现手法，将鄂温克族的传统图案元素与配色方案巧妙地融入现代服装款式之中。设计作品不仅体现了深厚的民族性，同时也兼具实用性。在创作过程中，选取了使鹿部落服饰中最具代表性的几何图案，并遵循传统图案的组合形式和装饰部位进行款式融合，以确保设计的传统韵味。同时，从鄂温克族传统服饰中提炼出灰棕、红、蓝、黑等色彩，这些色彩方案既贴合鄂温克民族特征，又能在对比中显得和谐而不突兀；面料选择麂皮绒，质地接近传统用料鹿皮；在服装款式上进行了局部夸张设计，使其与衣身整体形成鲜明的对比效果，从而增强了视觉冲击力。整体来看，这一系列作品造型独特，强调对比与比例，既成功展现了鄂温克使鹿部落服饰的独特魅力，又符合现代人的审美需求。

丝·语

刘佳雪, 钱娟

纺织学报. 2024, (08): 263-263.

摘要 ( 34 )

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本系列产品以蒙古族传统纹样为灵感来源，结合几何纹样对图案进行创新设计。整个画面采用内圆外方的构图方式，以大圆环居中为主，对其进行分割递进的圆环和环中的图案象征着无限与有限的对比，表达了传统图案艺术的循环与再生。主色调为蓝色，清新明快，搭配春（绿）、夏（粉）、秋（红）、冬（紫）四种配色方案，采用印花、刺绣、编织等方式应用在家纺和服饰产品中，充分展现了对中华民族优秀图案文化的继承和发扬。

纹本色·排湾情

徐强

纺织学报. 2024, (08): 264-264.

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台湾地区排湾族服饰纹样设计题材繁多，色彩对比艳丽，文化内涵浓厚。纹样有百步蛇、陶壶、人像、百合花等族群起源类题材，有祭奠、狩猎等族人生活场景类题材。本产品的设计借鉴排湾族服饰纹样的题材元素和色彩特征，将具象图案搭配组合，既可以为设计者提供创新设计的灵感来源，又可以传承排湾族璀璨的服饰文化。

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