金屬絲-桑蠶絲織物的制備及性能研究.pdf

1、近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和智能產(chǎn)品的普及，智能產(chǎn)品已經(jīng)深入到生活中的各個(gè)方面，其中智能服裝已成為紡織領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，被廣泛應(yīng)用于軍事、醫(yī)療保健、體育運(yùn)動(dòng)、休閑娛樂等領(lǐng)域。智能服裝利用先進(jìn)的材料及紡織技術(shù)，在服裝中植入微型、柔性的電子元件，實(shí)現(xiàn)信息的感知、計(jì)算和通信等功能的紡織服裝。智能服裝由傳感器、驅(qū)動(dòng)單元和控制單元三部分組成，其中傳感部分主要是通過紡織材料來實(shí)現(xiàn)的，紡織材料受到外界環(huán)境的變化或刺激時(shí)，通過自身結(jié)構(gòu)、振動(dòng)、電性能、

2、變色、調(diào)溫等變化，使服裝具有感知功能，并通過驅(qū)動(dòng)單元和控制單元對(duì)感知的信號(hào)進(jìn)行處理。金屬絲作為常見的一種導(dǎo)電纖維，在織物柔性傳感器的制備中具有廣泛的價(jià)值。但金屬絲的可織性差，需與其他纖維復(fù)合以改善其可織性、舒適性。目前，已有不少研究人員對(duì)針織柔性傳感器進(jìn)行了大量研究，但對(duì)機(jī)織柔性傳感器的研究較少，因此研究金屬絲/桑蠶絲織物的制備并對(duì)其服用性能和傳感性能進(jìn)行評(píng)價(jià)具有一定的價(jià)值，可為后續(xù)開發(fā)舒適性良好的導(dǎo)電機(jī)織柔性傳感器提供一定的理論依據(jù)。

3、
　　本課題首先利用掃描電鏡（含能譜儀）、數(shù)字萬用表、紗線強(qiáng)伸度儀、縷紗測(cè)長(zhǎng)儀等對(duì)選取出的不銹鋼絲、銅絲和桑蠶絲的結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行表征。以不銹鋼絲、銅絲為芯紗，桑蠶絲為外包紗，采用包纏工藝制備16種金屬絲/桑蠶絲復(fù)合絲，并利用偏光顯微鏡、縷紗測(cè)長(zhǎng)儀、紗線強(qiáng)伸度儀、紗線動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)測(cè)定儀、數(shù)字萬用表等儀器對(duì)復(fù)合絲的結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、摩擦性能、導(dǎo)電性能進(jìn)行測(cè)定，研究了金屬絲品種、金屬絲細(xì)度、外包紗細(xì)度等參數(shù)對(duì)復(fù)合絲性能的影響，優(yōu)化包纏工藝

4、參數(shù)。以優(yōu)化的兩種復(fù)合絲為原料，與桑蠶絲交織，制備24種金屬絲/桑蠶絲織物試樣，通過測(cè)試織物的力學(xué)性能、透氣性、折皺回復(fù)性、抗彎剛度、循環(huán)拉伸時(shí)電阻的變化、滿載后5min電阻的變化規(guī)律、不同拉伸速率對(duì)織物電阻變化的影響，研究組織結(jié)構(gòu)、復(fù)合絲比例等參數(shù)對(duì)導(dǎo)電織物服用性能、傳感性能的影響。主要得到如下結(jié)論:
　　1、對(duì)原料結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行表征，不銹鋼絲和銅絲纖維纖度較為均勻，表面有縱向條紋，纖維中含氧量低，抗氧化能力好，電阻具有極好的線

5、性度，導(dǎo)電連續(xù)性好，具有較好的延伸性，金屬絲表面較為光滑，纖維間抱合力小，可與其他纖維復(fù)合，提高其可織性、舒適性。
　　2、以不同細(xì)度、品種的金屬絲為芯紗，不同線密度的桑蠶絲為外包紗，采用包纏工藝制備16種金屬絲/桑蠶絲復(fù)合絲。通過對(duì)復(fù)合絲形態(tài)結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、導(dǎo)電性能進(jìn)行分析可知，對(duì)于不同品種、直徑的金屬絲，外包紗的線密度不同，所制得復(fù)合絲的結(jié)構(gòu)各不相同。不銹鋼絲直徑分別為0.021mm、0.035mm時(shí)，桑蠶絲線密度分別為88.

6、9dtex、130.0dtex和88.9dtex時(shí)，復(fù)合絲的成形較好;銅絲直徑分別為0.035mm和0.065mm時(shí)，桑蠶絲線密度分別44.4dtex、88.9dtex和88.9dtex、130.0dtex時(shí)，復(fù)合絲芯紗包覆度高，條干均勻度好，成形良好;復(fù)合絲的斷裂強(qiáng)力隨著桑蠶絲線密度的增加整體呈增加的趨勢(shì)，外包紗扭曲程度越高，復(fù)合絲條干均勻度差，斷裂伸長(zhǎng)率越低;復(fù)合絲的表面摩擦性能受成紗結(jié)構(gòu)的影響，桑蠶絲線密度為88.9dtex時(shí)，復(fù)

7、合絲的表面摩擦系數(shù)最小，表面粗糙度較小;復(fù)合絲的電阻線性度相關(guān)系數(shù)R2和靈敏度GF隨桑蠶絲線密度的增加呈先增大后減小的趨勢(shì)，桑蠶絲的線密度為88.9dtex時(shí)，復(fù)合絲的相關(guān)系數(shù)R2最大;綜合分析復(fù)合絲各項(xiàng)性能，對(duì)包纏工藝進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化的兩種復(fù)合絲為:0.035mm不銹鋼絲+88.9dtex桑蠶絲、0.035mm銅絲+88.9dtex桑蠶絲。
　　3、以優(yōu)化的兩種復(fù)合絲為緯紗，配置不同的組織、投緯比等參數(shù)，織制24種金屬絲/桑蠶絲織

8、物，通過對(duì)其服用性能進(jìn)行測(cè)定可知，緯紗中加入復(fù)合絲，可提高織物的透氣性，三種組織透氣率從大到小排列依次為:緞紋＞斜紋＞平紋;緯紗中復(fù)合絲的比例越高，織物的折皺回復(fù)角越小，織物的抗皺性越差，不銹鋼絲/桑蠶絲織物的抗皺性較銅絲/桑蠶絲織物好，三種組織中，平紋組織的抗皺性最差，緞紋織物的抗皺性最好，斜紋織物介于二者之間;織物中復(fù)合絲的比例越高，織物手感越剛硬，且銅絲/桑蠶絲織物的手感較不銹鋼絲/桑蠶絲織物剛硬。
　　4、對(duì)織物傳感性能分

9、析可知，由織物電阻-伸長(zhǎng)率曲線可以看出，24種織物試樣的線性相關(guān)系數(shù)R2都在0.953以上，電阻變化穩(wěn)定，導(dǎo)電穩(wěn)定性較好，說明金屬絲/桑蠶絲織物具有較好的導(dǎo)電穩(wěn)定性。由靈敏度GF值可知，織物中復(fù)合絲比例越高，織物的靈敏度越低;織物反復(fù)拉伸20次時(shí)，復(fù)合絲的含量對(duì)織物靈敏度的影響較明顯，隨著緯紗中復(fù)合絲比例的減少，織物的導(dǎo)電線性靈敏度呈增加的趨勢(shì)，緯紗中投緯比為6∶1時(shí)，織物的靈敏度最高;對(duì)織物進(jìn)行不同速率拉伸可知，織物拉伸速率為100m