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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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