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单向导湿非织造材料的研究

作　者: 周晓洁
导　师: 李建强
学　校: 武汉纺织大学
专　业: 纺织材料与纺织品设计
关键词: 纯棉水刺非织造材料 SMS非织造材料拒水整理亲水整理单向导湿
分类号: TS174.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

非织造材料作为一种新型的纤维制品,其秉着工艺简单、成本低、产品种类众多、应用范围广等特点备受世人的青睐。但是,随着非织造材料越来越贴近人类的日常生活,其功能性不足就逐渐显露出来。本文针对目前大量用于医疗卫生领域的纯棉水刺非织造材料以及聚丙烯SMS非织造材料在拒水或亲水等性能上的不足,采用后整理的方式使其获得一侧亲水、另一侧拒水的亲疏水双侧结构,从而达到单向导湿功能。通过对拒水、亲水整理的原理以及各类整理剂进行研究对比,本研究分别对纯棉水刺非织造材料和聚丙烯SMS非织造材料选择了含氟类拒水整理剂（FG-910）和聚酯类亲水整理剂（Hansi QS-CONC）。根据材料本身的特性,为使其具有亲疏水双侧结构,本研究选用了单面整理的方式。通过对传统整理工艺的研究,设计了新型的后整理工艺,即:试样→配置整理液→喷洒整理液→烘干→焙烘→成品,并结合不同非织造材料的生产工艺设计了新的技术路线。本研究通过对影响因子:整理液浓度、单位面积整理液使用量、烘干条件（烘干温度和时间）和焙烘条件（焙烘温度和时间）进行单因子试验分析,并结合正交试验及方差分析法,得出最佳整理方案。聚丙烯SMS非织造材料的最佳整理方案为:亲水整理剂与去离子水的配置比为1:5,单位面积整理液用量为10g/m²,烘干条件为90℃×3min,焙烘条件为120℃×2min。纯棉水刺非织造材料的最佳整理方案为:拒水整理液的浓度为30g/L,单位面积整理液用量为10g/m²,烘干条件为110℃×3min,焙烘条件为160℃×2min。对整理前后材料整理面的红外光谱进行分析,结果表明经过聚酯类亲水整理液整理后的聚丙烯SMS非织造材料表面增加了亲水性基团-NH₂,而经过含氟类拒水整理液整理后的纯棉水刺非织造材料表面则增加了C-F基团。通过对扫描电镜图对比可知,亲水整理后整理剂在材料表面形成一层薄膜,聚丙烯纤维表面变得光洁,这表明整理后的材料的表面张力增加,亲水性增强;而水刺非织造材料在拒水整理后,整理剂颗粒附着在棉纤维表面,使其变得粗糙,纵向条纹也消失了,材料的拒水性能得到增强。对整理前后材料的回潮率、透湿量、芯吸高度、沾水等级等进行测试和分析,结果表明,整理后的材料均获得了很好的单向导湿性能,另外通过对拉伸强力、撕裂强力、顶破强力等测试发现,整理后的材料机械性能均得到了改善。通过本研究,非织造材料完全可以通过后整理的方式获得很优异的单向导湿性能,这种功能性产品不仅适用于医疗卫生领域,也可以用于工业、农业、国防等领域,对非织造材料的发展具有很好的推动作用。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
1 绪论  10-14
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 国内外的研究动态及发展趋势  11-12
  1.3 本课题的研究意义以及主要内容  12-14
    1.3.1 本课题的研究意义  12-13
    1.3.2 本课题的研究思路  13
    1.3.3 本课题的主要研究内容  13-14
2 非织造材料  14-19
  2.1 非织造材料的发展简史  14-15
    2.1.1 非织造材料的起源及发展史  14
    2.1.2 非织造材料的发展现状  14-15
  2.2 非织造材料的分类  15
  2.3 水刺非织造材料  15-17
    2.3.1 水刺非织造材料发展概况  15-16
    2.3.2 水刺非织造产品  16-17
  2.4 SMS 非织造材料  17-18
    2.4.1 SMS 非织造材料概况  17
    2.4.2 SMS 非织造材料的应用  17-18
  2.5 本章小结  18-19
3 整理原理及整理剂的选择  19-26
  3.1 拒水整理  19-23
    3.1.1 拒水整理原理  19-22
      3.1.1.1 表面能与拒水理论  19-21
      3.1.1.2 纤维表面性能与整理剂分布状态之间的关系  21-22
    3.1.2 拒水整理剂  22-23
    3.1.3 纯棉水刺非织造材料拒水整理剂的选择  23
  3.2 亲水整理  23-25
    3.2.1 亲水整理的原理  23-24
    3.2.2 亲水整理剂的种类  24-25
    3.2.3 聚丙烯SMS 非织造材料亲水整理剂的选择  25
  3.3 本章小结  25-26
4 整理工艺及实验方法的研究  26-32
  4.1 聚丙烯SMS 非织造材料亲水整理工艺的研究  26-28
    4.1.1 整理工艺的确定  26
    4.1.2 整理工艺参数范围的确定  26-27
    4.1.3 技术路线  27-28
  4.2 纯棉水刺非织造材料拒水整理工艺的研究  28-29
    4.2.1 整理工艺的确定  28
    4.2.2 整理工艺参数范围的确定  28
    4.2.3 技术路线  28-29
  4.3 非织造材料单向导湿性能的测试与评价方法  29-31
    4.3.1 材料吸湿性能的测试与评价  29
    4.3.2 材料透湿性能的测试与评价  29-30
    4.3.3 材料导水性能的测试与评价  30
    4.3.4 其它相关性能测试  30-31
  4.4 本章小结  31-32
5 整理工艺的优化  32-44
  5.1 实验材料、药品及设备  32
  5.2 单因子试验  32-39
    5.2.1 整理液浓度的确定  32-34
    5.2.2 单位面积整理液用量的确定  34-36
    5.2.3 烘干条件的确定  36-37
    5.2.4 焙烘条件的确定  37-39
  5.3 正交试验分析  39-43
    5.3.1 聚丙烯SMS 非织造材料亲水整理正交试验分析  39-41
      5.3.1.1 正交试验设计  39-41
      5.3.1.2 试验结果统计分析  41
    5.3.2 纯棉水刺非织造材料拒水整理正交试验分析  41-43
      5.3.2.1 正交试验设计  41-42
      5.3.2.2 试验结果统计分析  42-43
  5.4 本章小结  43-44
6 整理前后材料性能的研究  44-68
  6.1 红外光谱分析  44-45
    6.1.1 实验仪器及试样  44
    6.1.2 实验结果  44-45
  6.2 整理前后材料表面结构变化  45-47
  6.3 回潮率测试  47-48
    6.3.1 实验仪器及试样制备  47
    6.3.2 测试结果及分析  47-48
  6.4 纵向导水性能测试与分析  48-50
    6.4.1 实验仪器及试样制备  48
    6.4.2 测试结果及分析  48-50
  6.5 透湿性能的测试与研究  50-53
    6.5.1 实验仪器及试样制备  50
    6.5.2 测试结果及分析  50-53
  6.6 垂直布面导水性测试（滴液法）与分析  53-56
    6.6.1 实验仪器及试样制备  53
    6.6.2 实验结果与分析  53-56
  6.7 表面抗湿性能（沾水等级）的测试与分析  56-58
    6.7.1 实验方法  56-57
    6.7.2 实验仪器及试样制备  57
    6.7.3 测试结果及分析  57-58
  6.8 透气性能测试与分析  58-60
    6.8.1 实验仪器及实验材料  58
    6.8.2 测试结果及分析  58-60
  6.9 柔性测试  60-62
    6.9.1 实验原理  60
    6.9.2 测试结果与分析  60-62
  6.10 机械性能测试  62-66
    6.10.1 实验仪器  62-63
    6.10.2 实验结果及分析  63-66
  6.11 本章小结  66-68
7 总结与展望  68-71
  7.1 总结  68-69
  7.2 研究展望  69-71
致谢  71-72
参考文献  72-76
附录  76

单向导湿非织造材料的研究

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