纺织用形状记忆聚合物研究进展.pdf
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1、第2 7 卷第1 期 2 0 0 6 年1 月 纺织学报 J 叫m Io f1 k x t i l eR e a e a r c h V 0 1 2 7N o 1 J 蹦 立章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 1 2 0 0 6 ) 0 1 O l l 4 一0 4 纺织用形状记忆聚合物研究进展 胡金莲,刘晓霞 ( 香港理工太学服装与制衣学系,香港) 摘 要综述形状记忆聚合物纤维和织物的应用,介绍形状记忆聚合物纤维和织物的开发以及聚合物乳液整理织 物的形状记忆效果。 关键词形状记忆效果;形状记忆聚台物;纤维;织物 中图分类号:T Q 3 4 28 文献标识码:A R e s e a r c
2、 h 粕dd e v e l o I 小l e n to fs h a p em e m o r y 州y m e r sf o rt 删e s H UJ i n l i a n ,U UX i a o x i a ( h 础脚0 ,i k 删枞“w ,7 k 舫7 w f 。增P 。研融H 抒抽m 呵,m 昭硒7 蜡,吼胁) A h s t 瑚c tT h j sp 印e ri n I m d u c e st h e “p P l i c a t i o n so fs h 8 p em e m o r y 胁e r sa n df a h c sa I l dg i V e sam V
3、i e wo nt h e 比s e a r c ha n dd e v e l o p m e n Lo fs u c h6 b c r sa df 曲而c su s i I l gs h 印e l e m o r yp o l y r n e r s I np 刊c u l a r ,t h es h 8 p e m e m o r ye 珏e c to ff a b d c s6 n i s h e db ys h 8 p em e m o r yp o l y m e re m I l 】s i o ni sd e s c n b e d K e yw o r d ss h 印e 啪m
4、 o r ye 虢c t ;s h a p e l e m o r yp o l y m e r ;n b e r ;f a b 五c 形状记忆材料是刺激响应材料,它们具有在外 部刺激下改变形状的能力。刺激的条件有多种,如 温度、湿度、光、渡等。形状记忆材料主要包括形状 记忆合金、形状记忆聚合物以及形状记忆陶瓷。最 近几年,形状记忆聚合物在纺织业的研究取得了较 大进展。运用形状记忆聚合物已开发出纤维、乳液、 泡沫、薄膜、板材等各种形式的形状记忆材料。 在研究早期,形状记忆聚合物生产的纤维其力 学性能如拉伸强力差,而且杂质较多。鉴于这些因 素,形状记忆聚合物纤维主要用于纱支较低的毯类 机织物和手
5、编针织物。目前,香港理工大学形状记 忆纺织品研究中心研制的形状记忆聚合物纤维的性 能已大大改善。形状记忆纱与1 8 5t e x 双股棉纱交 织的平纹布,手感柔软、表面平整,具有较好的形状 记忆效果。 目前应用于纺织的形状记忆聚合物主要为聚氨 酯类。应用形式有纤维、纱线、织物和化学试剂等。 将形状记忆聚氨酯直接生产出纤维,然后纺纱织布; 将形状记忆聚合物制成乳液,对织物进行层压或整 理,赋予织物形状记忆功能;将形状记忆聚合物制成 树脂、粘合剂与短纤维一起制成非织造织物;将形状 记忆聚合物制成粉末与天然纤维,合成纤维共同构 成织物。 1 形状记忆聚合物纤维 1 1 纤维及纱线性能 香港理 大学形
6、状记忆研究中心采用形状记忆 聚氨酯通过湿法或熔融纺丝制备出形状记忆纤维。 这种纤维除具备一般纤维的物理机械性能以外,还 具有良好的形状记忆效果和优良的弹性,既可单织 也可和其它天然、合成纤维混织制备多种具有形状 记忆功能的纺织品。形状记忆纤维具有极宽的温度 调节范围,在形状记忆转变温度上具有良好的形状 回复功能,即形状记忆功能。 形状记忆聚合物纤维可纺成具有多种功能的纱 线,如高伸长性、高耐磨性、耐火性、高抗冲击性等。 纤维可纯纺,也可与任何一种天然纤维或其它化学 纤维以多种比例纺成混纺纱或包缠纱;可作为单丝, 也可作为复丝。用形状记忆丝加捻纺成的纱线,当 收稿日期:2 0 0 5 一O l
7、一1 3修回日期:2 0 0 5 0 9 1 6 作者简介:胡金莲,女,副教授,博士。主要研究领域包括纺织新技术、新材料,形状记忆高聚物厦其产品开发。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第1 期胡金莲等:纺织用形状记忆聚合物研究进展【1 1 5 】 环境温度变化而受激发回复原始形状时,可使纱线 变得蓬松、卷曲,形成变形纱。形状记忆原始形状可 设计成直线形、波浪形、螺旋形或其它形状。 1 2 应用举例 例1 ,纱线采用形状记忆长丝纤维与粘胶短纤 维混纺
8、而成,混纺比为5 0 :5 0 。形状记忆纤维形变回 复温度为4 5 5 0 。常温下纱线处于定型状态的 平直形状,经过反复弯曲、弯折使纱线变形。然后将 纱线浸入5 0 以上的水中时,纱线很快回复为原始 平直状,并具有高弹性。不施加外力,当温度下降到 形变温度以下时,纱线仍保持为定型的平直状态。 例2 ,纱线采用形状记忆聚氨酯长丝与棉纤维 纺成包芯纱。其中单根形状记忆纤维作芯纱,棉纤 维为包缠纱。形状记忆纤维形变回复温度为4 5 5 0 。,形状记忆纤维原始形状为卷曲状。常温下, 纱线保持定型的平直形状。将纱线放人5 0 以上 的水中,纱线由f 纱芯的形状回复收缩而形成多圈 纱。当不受外力作用
9、,温度降到常温时纱线仍保持 这种多圈状形状。 2 形状记忆聚合物织物的开发 目前,国外所开发织物的形状记忆特征主要是 通过在织物,非纺织物r 层压聚氨酯膜或涂饰聚氨 酯涂层来获得。如日本专利公布r 由形状记忆树 脂、形状记忆粘合剂和非织造布通过层压制备形状 记忆织物的方法。美国专利”。亦公布r 一种形状 记忆织物的制备方法,这种织物是由天然纤维,合成 纤维和一层具有形状记忆的聚合物粉末组成,二者 之问通过粘台剂粘接,聚合物粉末和粘台剂也可先 用合适的溶剂溶解,然后通过辊压至织物的纤维之 间或表面形成一层薄而平滑的薄膜,这种织物具有 合适的形状记忆触发温度,用于服装衬布( 袖口,领 口等) 、包
10、带,具有良好的抗皱和耐磨等性能,在使用 过程中产生的皱痕可以通过升高温度使其回复原来 的形状= 2 1 形状记忆非织造织物 现已开发的形状记忆聚合物织物除了机织物、 针织物以外,还有非织造织物。非织造织物需要将 短纤维粘合在一起,这种形状记忆织物有以下缺点: 1 ) 织物较厚;2 ) 由于粘合剂难于均匀分布,因而织物 厚度和强力不均匀;3 ) 由于粘合剂价格昂贵,因而织 物成本较高。形状记忆树脂非织造织物的另一个缺 点是由附加工序I I l i 引起的高生产成本。例如,形状 记忆树脂短纤维与天然或合成的较长纤维混合,后 者就需要根据前者的长度切短。 2 2 形状记忆织造织物 采用形状记忆聚氨酯
11、纤维织造的织物有纯纺织 物、纯纺纱与普通天然纤维或其它合成纤维纱的交 织物( 如纬纱为形状记忆聚氨酯纱,经纱为普通棉纤 维纱) 以及形状记忆纤维与普通天然纤维或其它合 成纤维的混纺纱织成的织物。 采用形状记忆纤维织造出的机织物和针织物具 有独特的形状记忆效果。机织物有呢绒布、牛仔布 ( 见图1 ( a ) ) 等,均以形状记忆纤维作纬纱,其它纤 维作经纱。由纯形状记忆纤维编织的环状针织物, 小尺寸的可套在手腕上,而且人体体温可使织物变 得柔软舒适并收缩至紧贴皮肤( 见图1 ( b ) ) 。利用 这些织物独特的形状记忆效果可开发更多用途的纺 织品。 图1 形状记忆聚合物织物 2 3 形状记忆整
12、理织物 香港理工大学形状记忆研究中心开发的水基形 状记忆聚氨酯乳液及水基防水、透湿性膜材料,用 于织物层压或整理,其织物具有防水、保暖、透湿等 功能,赋予了织物保暖、透湿性即穿着的舒适性可以 通过体温自动调节的智能特征”。 用形状记忆聚合物乳液整理的织物当受到外力 的作用而发生变化时,形状记忆高分子也随着一起 变化;但是当外界的温度升高到可以使高分子的可 逆相产生移动时,高分子力图回复到初始的形状而 拉动织物也回复到原始的状态。用整理液对棉织物 进行整理后,织物具有了形状记忆功能,即织物不仅 具有优良的弹性而且在相应温度下可回复原始形 状。这一形状记忆效果首先应用于折皱回复、折痕 保持和起拱回
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- 纺织 形状 记忆 聚合物 研究进展
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