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木棉纤维集合体的压缩性能研究

作　者: 房超
导　师: 王府梅
学　校: 东华大学
专　业: 纺织材料与纺织品设计
关键词: 木棉纤维压缩性能环境湿度加压作用中空度间接测试评价方法木棉混纤织
分类号: TS102.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着人们环保和健康意识的不断增强,天然纤维织物倍受关注。作为一种对环境友好的绿色生态纺织品材料,木棉纤维具有独特的薄壁大中空的形态结构,以及质轻保暖吸油、天然抗菌、吸湿导湿等天然的优良特性,纤维中空率可高达80%-90%以上,有广阔应用前景和市场发展潜力。但木棉纤维在加工使用过程中,会受到诸多不同外界环境因素对其产生影响,例如拉伸力、压缩力、热湿加工等作用,使原本具有的大中空度的木棉纤维被压扁。了解木棉纤维的大中空结构与外加作用力的依存关系,对合理使用木棉和正确设计木棉纤维加工的工艺技术具有重要意义。本课题主要的研究内容和结果如下：(1)用KES(Kawabata Evaluation Systems)-FB3压缩仪分别测试了干处理和湿处理以及外力联合作用后木棉纤维束的压缩性能,发现,潮湿和干燥木棉纤维束在压缩性能方面的最大差异是前者压缩功回复率低,即压缩弹性回复率低,在潮湿状态下反复压缩后木棉纤维束的蓬松度会变差。干燥和潮湿木棉束经100kPa压力持续15秒压缩后,蓬松度与内部空隙均有所下降。但干燥木棉束内部空隙和纤维圆中空结构的损失明显小于潮湿木棉纤维束,外加压力对干燥木棉纤维和潮湿木棉纤维的作用效果大不相同,干燥木棉经受外力作用后不容易产生塑性变形。所以,在纺织加工中若希望保持木棉纤维的圆中空结构,应该尽量降低环境湿度或纤维回潮率,而需要压扁木棉纤维或压缩木棉集合体时(如打包)应该提高环境湿度或试样回潮率。(2)通过模拟计算理想紧密排列状态下木棉纤维束的压缩厚度,与实际测试环境中木棉纤维束的压缩厚度进行比较,并结合扫描电镜照片分析木棉纤维在不同湿度环境和外力作用下的压缩状态,发现潮湿木棉纤维束经过100kPa持续15秒外加压力作用后,木棉纤维多以部分压扁的状态存在,外加压力明显降低了木棉纤维的中空度。结合木棉纤维束的KES压缩性能测试结果,制定出一种纤维集合体中木棉纤维中空度的间接测试和评价方法,核心内容是从众多指标中筛选出压缩比功、蓬松度、最大测试压力下厚度和可压缩厚度四项指标间接评价纤维集合体中木棉纤维的中空度。最大测试压力下的试样厚度越高,木棉纤维的中空度越高；可压缩厚度越大,表明试样中纤维间的空隙越大；蓬松度和压缩比功越高,试样中空隙率越高,蓬松度体现的空隙包括纤维间和纤维内的总空隙。(3)收集具有可比性的木棉混纤织物与结构相同的全棉织物,测试织物的压缩性能、截面扫描电镜照片、手感、透气性能、抗起毛起球性能和表面摩擦性能,发现,由木棉混纺纱织制的针织横机罗纹物手感蓬松柔软,织物所含木棉纤维的中空结构在加工过程中并未完全压扁,其制造技术可较好的保存中空度。木棉混纤梭织物的手感优于规格相同的全棉梭织物,且总紧度比较低的木棉混纤平纹织物手感都要优于总紧度较高的斜纹织物；木棉混纤织物的孔隙率高于全棉织物,而木棉混纤斜纹织物中木棉纤维的中空度相对较低；后整理拉毛处理工艺有助于提高木棉混纤织物的蓬松度,但会造成织物质量损失。当织物经向紧度高于50%时,木棉混纤织物随着木棉含量的增加,透气率下降,挡风性增强；木棉混纤织物中的平纹织物的抗起毛起球性能优于斜纹织物,且其抗起毛起球性略优于规格相同的全棉织物；木棉混纤织物与全棉织物的表面摩擦性能相差不大。

全文目录

摘要  5-8
ABSTRACT  8-12
第一章绪论  12-24
  1.1 课题研究背景和意义  12-13
  1.2 研究的历史和现状  13-21
  1.3 温湿度环境和外力刺激对木棉纤维的影响  21-23
  1.4 课题研究内容及研究方法  23-24
第二章木棉纤维束的压缩性能测试  24-35
  2.1 KES压缩性能测试原理和方法  24-25
  2.2 试样制作及试验环境制备的方法  25-29
  2.3 不同预处理后木棉纤维束的压缩性能  29-32
  2.4 环境湿度与外加压力的联合作用对木棉纤维束压缩性能的影响  32-34
  2.5 本章小结  34-35
第三章木棉纤维束的中空压缩状态分析  35-41
  3.1 理想紧密排列状态下木棉纤维的压缩状态分析  35-36
  3.2 木棉纤维压缩状态的理论分析  36-37
  3.3 木棉纤维压缩状态的扫描电镜分析  37-38
  3.4 木棉纤维中空度的间接测试方法探索  38-40
  3.5 本章小结  40-41
第四章木棉混纤织物与全棉织物的压缩及相关特性比较  41-57
  4.1 木棉混纤织物与全棉织物试样的规格、工艺  41-42
  4.2 基于压缩测试的织物结构性能分析  42-47
  4.3 基于扫描电镜的织物中纤维中空状态分析  47-48
  4.4 基于手感主观评价的织物手感比较  48-51
  4.5 基于透气测试的织物的对流传热性能比较  51-52
  4.6 基于起毛起球测试的织物抗起毛起球性能比较  52-54
  4.7 基于表面摩擦测试的织物表面性能比较  54-56
  4.8 本章小结  56-57
第五章结论和展望  57-59
  5.1 结论  57-58
  5.2 展望  58-59
参考文献  59-62
附录  62-64
攻读学位期间发表的论文  64-65
致谢  65

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