基于仿生树状分叉网络的微纳米纤维膜的制备及其吸湿快干性能研究

来源 :东华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Youmi8787
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
吸湿快干功能面料与人体的“湿热舒适”和“接触舒适”密切相关,其性能的优化和技术的开发对解决人们日常穿用过程中出现的汗液湿身带来的贴肤面潮湿感和大量汗液难以及时排出引发的热湿不适感等问题具有重要意义。传统的吸湿快干功能性面料具有一定的排汗能力,但其双向导湿所引发的贴肤面不适感以及较低的水分蒸发速率仍然限制了其实际应用。单向导湿材料因其具备驱动水分定向传导的作用缓解了排汗问题。但是,目前研究的单向导湿快干材料大都集中在构筑表面能梯度方面,采用多级连通孔道来优化水分传递与蒸发方面的研究尚少。而自然界中的导管植物因其叶片脉络组成的多级连通孔道结构(树状分叉网络结构)遵循Murray定律(多级孔结构中通过仿心血管系统的树状分叉网络结构可以使得介质传输阻力最小)而具备良好的水分运输的优化功能。因此,制备出具有单向导湿及水分快速蒸发性能的仿生树状分叉微纳米纤维膜,对于吸湿快干功能性纺织品的开发有着重要意义。
  本论文以此为出发点,结合大孔纺粘无纺布,运用静电纺丝技术制备微纳米纤维膜,并结合浸渍法制备具有多级孔道结构的树状分叉网络微纳米纤维膜,实现单向导湿和快速蒸发,采用静电喷雾技术制备具有表面能梯度的树状分叉网络微纳米纤维膜,实现贴肤面的干燥和单向导湿性能的优化。
  首先,以醋酸纤维素(CA)为聚合物原料,采用静电纺丝技术制备 CA 纤维膜,通过亲水剂( TF-629 )浸渍法制备超亲水聚乳酸(PLA-TF)、超亲水醋酸纤维素(CA-TF)纤维膜。经过对纤维膜微观结构、润湿性、水分传递的表征,确定浓度为18%的CA纳米纤维直径小且分布均匀;与大孔PLA-TF(平均孔径58μm)纤维膜相比,定量水在微米孔 CA-TF(平均孔径 1.87μm)纤维膜中的铺展面积更大,芯吸效应明显更强,表明水分在膜中传递的过程中,毛细管的孔径发挥着关键作用。
  其次,为了获得具备单向导湿和水分快速蒸发性能的纤维膜,结合上述规律,运用TF-629型亲水剂与微纤化纤维素(MFC)的均匀分散液(TF/MFC)浸渍PLA/CA微纳米纤维膜制备具有树状分叉网络结构的微纳米纤维膜(Murray 膜)。通过调节 MFC 浓度,探讨了树状分叉网络结构对水分定向自驱动和蒸发性能的提升作用,结果表明:MFC浓度为0.05wt%时所构筑的Murray膜由大孔(58μm)-微米孔(1.87μm)-亚微米孔(0.65μm)的多级连通孔道结构使得纤维膜在厚度方向具备差动毛细效应,协同树状分叉网络结构所具备的高比表面积共同驱动水分定向传导和快速蒸发,得到的Murray膜的液态水单向传递指数(R)高达 1117%,动态传递综合指数(OMMC)高达0.94;水分蒸发速率高达0.67g/h,是商业化Coolmax面料的2.1倍。但是,Murray膜在使用过程中的贴肤面(PLA-TF)仍会残留有少许水分,其带来的潮湿感可能引发人体不适,需进一步优化。
  针对上述问题,本文利用静电喷雾技术在Murray膜贴肤面构筑一层低表面能物质——六碳含氟聚氨酯(C6FPU,环境友好型疏水剂)来制备具有表面能梯度的树状分叉网络结构微纳米纤维膜(梯度Murray 膜)。通过调节 C6FPU 加载量,分析了表面能梯度的构筑对纤维膜单向导湿性能的优化提升作用,结果表明:C6FPU 加载量为0.6g/m2的梯度Murray膜的贴肤面含水量为0%,改善了潮湿感问题;且所构筑的表面能梯度进一步提升了梯度Murray膜的单向导湿性能:R值与OMMC值可分别达到1245%与0.94。
其他文献
羽绒产品主要由羽绒面料和填充物构成,羽绒制品的保暖性主要是指羽绒面料和其内填充物的保暖性。羽绒面料作为羽绒制品最重要的基底,不仅为填充物提供了一定的填充空间,还决定了羽绒制品加工手段,因此,羽绒制品的保暖性与羽绒面料息息相关。  传统羽绒制品的制造通常采用格形绗缝法,即先将两片羽绒面料缝出长条形充绒空间,充绒后再绗缝成格形,固定格形中的羽绒,防止羽绒的移位,从而有效保证羽绒制品的原有属性。但绗缝使
学位
随着改革开放的深入和社会经济的不断进步,工业发展与环境保护的矛盾也日益突出。石油化工、制药、冶金、纺织和食品工业等造成的油污以及海上石油生产和海上运输过程中频繁的漏油事故已成为全球最紧迫的环境问题之一;人口和经济的快速增长导致对清洁水的需求增加。因此,含油污水分离以实现污水资源化是同时解决环境和水资源问题的可靠策略。近年油水分离研究受到广泛关注,已经开发了许多技术,例如吸油材料,撇油器和浮选,可以
学位
非离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)的应用性能优异,但存在环境问题,为开发其替代产品,课题组合成了一系列不同乙氧基(EO)聚合度的新型表面活性剂—香兰素辛二醇缩醛聚氧乙烯醚(VAEO)。前期研究发现,该表面活性剂具有较好的生物降解性,以及良好的应用性能,其中,低泡性和乳化性比较突出。为了对这类表面活性剂的应用和进一步研究起更好的指导作用,本研究以不同 EO 聚合度的 VAEOn (n=4,
当前,随着科技水平的进步,军事侦察技术得到很大发展,这就对军事伪装技术提出更高的要求。从伪装角度看,雪地是ー种具有高紫外反射率、高白度的背景环境,通常雪地在紫外区的反射率在70%以上,白度在90以上,因此实施雪地目标伪装具有很高的难度。国内外从20世纪60年代就开始研究雪地伪装材料,目前雪地伪装材料主要包括伪装涂料、伪装纤维、伪装网和白色紫外荧光染料等,但这些材料大多存在紫外反射率低、伪装效果差、
学位
聚酯因具有高强度、高模量、耐热性、尺寸稳定性和化学稳定性等良好的物理化学性能而被广泛应用于纤维、包装材料、工程塑料等多个领域。然而随着人们对聚酯需求量的不断增多,不仅石油资源日趋紧张,聚酯污染也不断增加,因此如何有效利用废旧聚酯开始逐渐为人们所关注。目前废旧聚酯的加工方法主要有物理法和化学法两种。由于再生聚酯纤维(再生涤纶)的原料来源广、再生工艺杂,与原生涤纶相比在结构与性能上难免存在一些差异,而
希赛尔纤维为新型的国产纤维素纤维,其各项性能与Lyocell纤维类似,希赛尔纤维严重的原纤化现象限制了它的应用范围。希赛尔纤维存在皮芯结构,其芯层主要是由巨原纤高度平行排列组成。如果能在不同巨原纤之间引入较多的共价交联,则可以明显增加巨原纤之间的横向结合力,从而有效抑制巨原纤从纤维中分离出来,达到控制希赛尔纤维原纤化的目的。  针对希赛尔织物的原纤化,实验采用了两种不同的方法处理希赛尔织物。一种方
石墨烯是由sp2杂化碳原子网状连接而成的最薄二维原子晶体材料,其独特的结构使其在电学、光学、热学、机械等方面具有优良的性能。石墨烯作为新兴绿色材料,在电子、通信、能源、材料、生物医学等领域被广泛研究和应用。  石墨烯的制备方法有很多,其中使用化学气相沉积法(CVD)是目前制备高质量大面积单层石墨烯薄膜的主要方法,传统CVD法使用气体碳源,需要在超过1000℃的高温和低压条件下生长石墨烯,成本高昂且
半结晶热塑性聚酯-聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 由于其优异的物理机械性能,好的抗疲劳性能、耐腐蚀性能,可纺性和价廉等优点,已被大量地应用于塑料瓶、纤维、薄膜包装和交通运输等各大材料领域,去迎合人们日常的需求。然而当考虑到火灾安全性时,PET易燃并且在燃烧过程中存在严重的熔滴现象,熔滴物伴随火焰,容易造成二次火灾伤害,从而限制了它在航空、汽车、医疗器械等领域的使用。过去二十年间,研究者在 PET
聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)由于氧化态稳定性强、掺杂后电导率高、薄膜透光性优异等优势而倍受关注,在诸多领域具有广阔的应用前景,如PEDOT基导电纺织品可以应用于抗静电服、高级洁净服、智能服装等领域。但PEDOT的特殊结构使得其不溶不熔,限制了其应用。本论文首先在3, 4-乙烯二氧噻吩(EDOT)乳液聚合时,在聚苯乙烯磺酸(PSS)的基础上引入聚乙二醇辛基苯基醚(TX-100)作为乳化剂
随着社会老龄化的到来,失禁人群日益增多,成人失禁裤作为成人失禁用品中的一员,受到了失禁人群的青睐。其中吸收芯层位于失禁裤的中间层,在失禁裤中起着重要作用。但是目前市场上成人失禁裤的吸收芯层大多具有单一的功能,要么仅仅是一次性产品,要么不具备抗菌等功能。对于一次性的吸收芯层而言,用后直接丢弃不仅会污染环境,而且增加了家庭的负担;对于单一功能的重复使用的吸收芯层而言,因不具备抗菌功能,病菌及有害物极有