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高亲水涤纶水刺布性能与纤维缠结机理的研究

作　者: 祝晶晶
导　师: 王洪
学　校: 东华大学
专　业: 纺织材料与纺织品设计
关键词: 非织造布水刺涤纶纤维缠结
分类号: TS174
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

水刺加固工艺是非织造材料纤网固结工艺中一种独特、新颖的加工技术,由于发展历史相对较短,在水刺非织造工艺技术方面的基础理论研究较为薄弱,对原料-成形工艺-产品性能之间的关系没有深入的了解,限制了用于水刺加工的纤维种类。目前用于水刺加工的原料主要为粘胶、木浆和棉纤维等,而高亲水涤纶由于其优异的力学性能应用也越来越广泛。在这样的背景下,本课题提出了对其水刺非织造布性能和纤维间缠结机理的研究,为水刺专用纤维品种的开发与性能优化设计、水刺非织造材料的功能开发提供理论指导,以生产出多功能高附加值的水刺非织造材料。为了深入了解纤维原料、水刺布产品性能与缠结机理之间的关系,本课题从纤维之间缠结的角度出发,以普通涤纶纤维和水刺专用高亲水涤纶(经过亲水改性的涤纶纤维)为研究对象,分析其水刺非织造布性能差异以及纤维间的缠结情况。本课题在文献查阅、自制样品、实验分析的基础上,重点做了以下工作：第一,对两种不同涤纶纤维性能进行了测试分析及比较,并对两种涤纶纤维梳理成网和水刺加固工艺进行研究。第二,对两种涤纶水刺非织造材料的结构和性能进行分析研究。第三,利用X射线断层分析技术将水刺布中纤维结构进行三维重构,对纤维的3D结构进行表征,对纤维运动轨迹进行跟踪,并对纤维缠结情况进行分析。第四,通过对两种水刺非织造布中单纤维的抽拔力的研究来反映水刺非织造布中纤维的缠结效果。第五,主要通过对两种不同涤纶纤网的抱合力研究找出影响纤维之间缠结效果的因素。本课题通过以上研究,主要得出以下结论：(1)通过对两种不同涤纶纤维基本性能的测试,发现两种涤纶纤维的长度、细度、卷曲度差异不大；纤维强力相近,高亲水涤纶的摩擦系数较大、比电阻较小,吸水率较大。(2)通过对两种涤纶水刺布基本性能的测试,发现水刺工艺相同的情况下,水刺专用高亲水涤纶水刺布厚度小,均匀度好。高亲水涤纶水刺布的弯曲刚度、透气率和孔径较小,吸水率明显高于普通涤纶水刺布,并且高亲水涤纶水刺布纵横向强力远高于普通涤纶,缠结系数大。(3)通过X射线断层分析技术将水刺布中纤维的结构进行三维重构,发现缠结点缠结形式主要为“U”型穿插缠结。(4)首次通过测试单根纤维从水刺布中的抽拔行为来表征水刺布中纤维的缠结效果,单纤维抽拔力的大小可以直接反映水刺布中纤维的缠结效果。水刺布中抽拔纤维的力越大,抽拔时断纤维的百分数就越高,其纤维间缠结点越多,纤维的缠结效果越好,因而最终水刺布的强力就越大。同时对单纤维抽拔时纤维缠结点的受力情况分析,建立力学模型,发现纤维之间的表面静摩擦系数越大,纤维之间的摩擦力越大,纤维被拉拔出来的力就越大,即缠结点强度越高。(5)通过测试水刺加固前梳理成形纤维网的拉伸断裂强力来间接反映纤维之间的抱合力,发现高亲水涤纶纤维网抱合力大,使得高压水射流容易携带更多的纤维从纤维网表面进入纤维网内部,形成更多的缠结,水刺结束后在纤网内部所形成的纤维缠结也不容易解缠结,因此纤维抱合力是影响纤维缠结效果的重要指标。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
1 绪论  11-24
  1.1 水刺非织造工艺的概况  11-16
  1.2 水刺工艺各流程对纤维性能的要求  16-17
  1.3 水刺产品主要使用的纤维原料  17-20
  1.4 涤纶纤维在水刺工艺中的应用  20
  1.5 本论文的研究目的及内容  20-24
2 高亲水涤纶非织造布的制备工艺与性能研究  24-45
  2.1 前言  24
  2.2 纤维性能测试  24-26
  2.3 两种涤纶水刺布性能测试  26-27
  2.4 工艺流程设计  27-29
  2.5 梳理成网工艺的设计  29-31
  2.6 水刺加固工艺的设计  31-33
  2.7 纤维性能测试结果与分析  33-39
  2.8 水刺布性能测试结果与分析  39-44
  2.9 本章小结  44-45
3 基于三维图像重构的纤维缠结结构分析  45-65
  3.1 前言  45
  3.2 X-ray tomography成像技术介绍  45-48
  3.3 实验方法  48-51
  3.4 实验结果及分析  51-63
  3.5 本章小结  63-65
4 不同涤纶水刺布中纤维缠结效果的分析  65-76
  4.1 前言  65
  4.2. 实验内容  65-67
  4.3 实验结果与分析  67-75
  4.4 本章小结  75-76
5 纤维抱合力对纤维缠结效果的影响  76-80
  5.1 前言  76
  5.2 实验内容  76-77
  5.3 实验结果与分析  77-79
  5.4 本章小结  79-80
6 结论与展望  80-82
  6.1 结论  80-81
  6.2 展望  81-82
参考文献  82-86
附录  86-109
论文发表情况  109-110
致谢  110

高亲水涤纶水刺布性能与纤维缠结机理的研究

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