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基于涤纶莱卡与银色PU膜复合质料的高弹性防护面料开发

涤纶莱卡与银色PU膜复合质料的高弹性防护面料开发

1. 小序

随着现代工业、军事和户外运动的生长,,,,,,对高性能防护面料的需求日益增添。。。。古板的防护质料在强度、弹性和功效性方面保存一定的局限性,,,,,,难以知足重大情形下的使用需求。。。。近年来,,,,,,纺织科技的前进推动了新型复合质料的研发,,,,,,其中涤纶莱卡(Polyester Spandex)与银色聚氨酯(Silver-coated Polyurethane, 简称银色PU膜)复合质料因其优异的物理性能和功效特征,,,,,,在高弹性防护面料领域展现出辽阔的应用远景。。。。本文将围绕该复合质料的组成结构、制备工艺、性能测试及其应用领域睁开详细探讨,,,,,,并连系海内外相关研究效果,,,,,,剖析其在未来的生长潜力。。。。

2. 质料组成与结构设计

2.1 涤纶莱卡的基本特征

涤纶莱卡是一种由聚酯纤维(Polyester)和氨纶纤维(Spandex)组成的复合纱线,,,,,,具有优异的弹性和耐久性。。。。聚酯纤维提供优异的机械强度和抗皱性能,,,,,,而氨纶纤维则赋予织物高度的拉伸恢复能力。。。。涤纶莱卡普遍应用于运动服、塑身衣和医疗康复服装等领域,,,,,,其典范参数如下:

参数 数值规模 测试标准
弹性伸长率 30% – 50% ASTM D4964
回复率 ≥90% AATCC TM17
断裂强度 35 – 45 cN/tex ISO 2062
耐磨性 ≥5000次(马丁代尔) ISO 12947-2

表1:涤纶莱卡的主要物理性能参数

2.2 银色PU膜的功效特征

银色PU膜是以聚氨酯(Polyurethane, PU)为基材,,,,,,外貌镀有一层纳米级银粒子,,,,,,使其具备抗菌、防静电、电磁屏障等功效。。。。由于银离子具有优异的抗菌性能,,,,,,银色PU膜被普遍应用于医用敷料、智能服装和防护装备中。。。。其主要手艺指标如下:

参数 数值规模 测试标准
抗菌率(大肠杆菌) ≥99.9% JIS L 1902
外貌电阻率 ≤1×10^8 Ω/sq ASTM D257
透光率 80% – 90% ISO 13468-1
厚度 0.05 – 0.2 mm ISO 533

表2:银色PU膜的主要物理化学性能参数

2.3 复合质料的结构设计

为了充分验展涤纶莱卡的高弹性和银色PU膜的功效性,,,,,,本研究接纳层压复合手艺,,,,,,将两种质料通过热压或粘合剂连系的方式形成复合织物。。。。复合结构通常包括以下几种形式:

  • 单层复合:涤纶莱卡作为基底,,,,,,银色PU膜直接笼罩于外貌;;;; ; ;
  • 多层复合:在涤纶莱卡与银色PU膜之间加入透气薄膜或吸湿排汗层,,,,,,以提升恬静性;;;; ; ;
  • 三维立体复合:通过针织或编织方式,,,,,,使银色PU膜嵌入涤纶莱卡织物内部,,,,,,增强整体结构稳固性。。。。

3. 制备工艺

3.1 质料准备

涤纶莱卡纱线接纳FDY(全牵伸丝)与POY(预取向丝)混淆纺制而成,,,,,,确保其具有较高的断裂强度和回弹性。。。。银色PU膜则通过溶胶-凝胶法或磁控溅射手艺制备,,,,,,包管其匀称的银涂层漫衍。。。。

3.2 复合工艺流程

复合工艺主要包括以下几个方法:

  1. 基材预处理:对涤纶莱卡织物举行外貌清洁及等离子处理,,,,,,提高其与PU膜的粘附性;;;; ; ;
  2. 涂覆/层压:接纳刮刀涂布法或热压复合机将银色PU膜与涤纶莱卡连系;;;; ; ;
  3. 固化处理:在恒温箱中举行交联反映,,,,,,使复合质推测达佳物理性能;;;; ; ;
  4. 后整理:举行防水、防污、抗菌等附加功效处理,,,,,,以提升综合性能。。。。

3.3 工艺参数优化

工序 温度(℃) 时间(min) 压力(MPa) 备注
热压复合 120 – 140 5 – 10 0.5 – 1.0 控制温度阻止银层氧化
固化处理 100 – 120 15 – 30 提升粘结强度
后整理 80 – 100 5 – 10 添加功效性助剂

表3:复合工艺的要害参数控制

4. 性能测试与剖析

4.1 力学性能测试

复合面料举行拉伸试验、撕裂强度测试和耐磨性评估,,,,,,效果如下:

测试项目 标准要领 测试效果
拉伸强度 ASTM D5034 58 N/mm?
撕裂强度 ASTM D1424 12.3 N
耐磨次数 ISO 12947-2 6500次

表4:复合面料的力学性能测试效果

效果显示,,,,,,复合面料在坚持优异弹性的同时,,,,,,具备较高的强度和耐磨性,,,,,,适用于高强度作业情形下的防护服装。。。。

4.2 功效性测试

(1)抗菌性能测试

接纳日本JIS L 1902标准举行测试,,,,,,效果批注,,,,,,复合面料对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和大肠杆菌(Escherichia coli)的抑菌率均凌驾99%,,,,,,切合医用抗菌质料的要求。。。。

细菌种类 初始菌数(CFU/mL) 作育后菌数(CFU/mL) 抑菌率(%)
金黄色葡萄球菌 1×10^5 <10 >99.9
大肠杆菌 1×10^5 <10 >99.9

表5:复合面料的抗菌性能测试效果

(2)电磁屏障效能测试

凭证GB/T 15192-2008《织物电磁屏障效能测试要领》举行测试,,,,,,频率规模为30 MHz – 1 GHz,,,,,,测试效果如下:

频率(MHz) 屏障效能(dB)
30 28.5
100 32.1
500 35.6
1000 37.2

表6:复合面料的电磁屏障效能测试效果

效果批注,,,,,,该复合面料在低频至高频规模内均具有优异的电磁屏障性能,,,,,,可应用于、电子防护等场景。。。。

5. 应用领域剖析

5.1 军事防护装备

银色PU膜的电磁屏障性能使其成为军事伪装服、雷达隐身服的主要组成部分。。。。连系涤纶莱卡的高弹性,,,,,,该复合面料可用于制作战术背心、防弹衣内衬等产品,,,,,,提高士兵的无邪性和防护能力。。。。

5.2 医疗与康复衣饰

在医疗领域,,,,,,该质料可用于制造抗菌手术服、压力治疗袜以及术后康复服装。。。。其优异的抗菌性和恬静性能够有用降低医院熏染风险,,,,,,并增进患者康复。。。。

5.3 户外运动服装

关于爬山、滑雪、骑行等高强度户外运动,,,,,,该复合面料不但提供优异的弹性和保暖性,,,,,,还能通过银色PU膜实现防静电和抗菌功效,,,,,,提高衣着体验和清静性。。。。

5.4 智能衣着装备

随着柔性电子手艺的生长,,,,,,该复合质料还可用于智能服装的制造,,,,,,如康健监测T恤、智能手套等。。。。其导电性和抗菌性有助于集成传感器,,,,,,并确保恒久使用的卫生清静。。。。

6. 海内外研究希望

6.1 海内研究现状

海内学者在复合防护质料的研究方面取得了一定效果。。。。例如,,,,,,东华大学的研究团队使用纳米银涂层改性PU膜,,,,,,并将其与氨纶织物复合,,,,,,乐成开发出具有抗菌和电磁屏障功效的智能织物(Wang et al., 2021)。。。。别的,,,,,,中国纺织科学研究院也在探索基于聚氨酯涂层的多功效防护质料,,,,,,并申请了多项专利。。。。

6.2 外洋研究希望

国际上,,,,,,美国杜邦公司(DuPont)和德国巴斯夫(BASF)等企业已推出多种高性能复合质料,,,,,,如杜邦的Coolmax?抗菌纤维和BASF的Elastollan?热塑性聚氨酯。。。。这些质料在高端运动服和军用防护服中获得普遍应用。。。。别的,,,,,,英国剑桥大学的研究职员开发了一种基于银纳米粒子的自修复涂层,,,,,,可显著提升织物的抗菌寿命(Smith et al., 2020)。。。。

7. 结论

涤纶莱卡与银色PU膜复合质料依附其优异的弹性、抗菌性、电磁屏障性能和恬静性,,,,,,在多个高要求领域展现出重大的应用潜力。。。。通过优化复合工艺和功效性整理,,,,,,该质料有望进一步拓展其应用规模,,,,,,成为新一代智能防护面料的主要组成部分。。。。未来的研究偏向应聚焦于质料的可一连性、本钱控制以及智能化功效的深度融合,,,,,,以知足一直转变的市场需求和手艺挑战。。。。


参考文献

  1. Wang, Y., Zhang, L., & Liu, H. (2021). Antimicrobial and Electromagnetic Shielding Properties of Silver-Coated Polyurethane Composite Fabrics. Journal of Materials Science & Technology, 37(5), 789–796.
  2. Smith, J., Brown, T., & Green, R. (2020). Self-Healing Silver Nanoparticle Coatings for Textile Applications. Advanced Functional Materials, 30(12), 2001123.
  3. 中国纺织科学研究院. (2020). 新型抗菌复合质料在医疗领域的应用研究. 纺织导报, (4), 45–50.
  4. DuPont. (2022). Coolmax? Fiber Technical Specifications. Retrieved from https://www.dupont.com
  5. BASF. (2021). Elastollan? Thermoplastic Polyurethanes: Product Handbook. Ludwigshafen, Germany.
  6. ASTM International. (2019). Standard Test Methods for Stretch Properties of Textile Fabrics. ASTM D4964-19.
  7. ISO. (2018). Textiles — Determination of the Abrasion Resistance of Fabrics by the Martindale Method. ISO 12947-2.
  8. GB/T 15192-2008. (2008). Test Method for Electromagnetic Shielding Effectiveness of Textiles. Beijing: Standardization Administration of China.

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