多层复合织物的织制及性能测试研究综述
沙亚布·沙亚提
纺织工程19级1班 1802570129
中文摘要：多层复合织物是指把多层织物粘结在一起，或通过织物与高聚物或其他材料复合在一起，形成的兼有多种功能的复合体。复合织物由于是多种材料的复合，既保持了原组分材料的性能特点，又可以通过材料设计使各组分的性能相互补充、彼此关联，形成复合效应，获得原组分材料所不具备的性能。本文介绍复合织物的概念及其发展历程，阐述复合织物的复合技术及其主要性能。
中文关键词：多层复合织物；织制；性能测试；抗冲击
英文摘要：A multilayer composite fabric is a complex with multiple functions formed by bonding the multilayer fabric together or combining it through the fabric with a high polymer or other materials. Because the composite fabric is a variety of materials, not only maintains the performance characteristics of the original component material, but also through the material design, the properties of each component complement each other, forming a composite effect, to obtain the properties that the original component material does not have. This paper introduces the concept and development process of composite fabric, and expounds the composite technology and its main properties.
英文关键词：Multi-layer composite fabric; weaving; performance test; impact resistance
1 前言
1.1研究意义
近年来，随着人们对服饰要求的提高、服装更新周期变短，人们着装追求个性化加强与生活方式的变化，带来了织物市场的不断增长需求。再加上新型面料与多功能面料的开发，使得多层复合织物技术也在随着外在形势全面发展。伴随着多层复合织物设备的改进与多层复合织物助剂的发明，目前多层复合织物技术的发展具备整理流程缩短，加工速度加快；工艺更趋合理；强调最终定形；更注重服用性能；充分发挥设备功能合理保养设备这五个主要特点[1]。
织物多层复合织物的目的是使纺织品规格化；改善纺织品的手感；改变纺织品的外观；赋予纺织品某种特殊功能，其内容十分丰富，概括起来就是使织物“完美化”或“功能化。多层复合织物对织物影响非常大，比如对拉伸、悬垂、透气、褶皱、耐磨、色牢度、静电等方面的性能都具有重要意义。本文根据国外多层复合织物的特点及我国织物多层复合织物的发展过程，探讨多层复合织物对各种不同面料性能的影响，多角度地阐述多层复合织物技术全面发展的内容[2]。
1.2相关概念介绍或研究内容
多层复合织物定义：通过物理、化学或物理和化学联合的方法，改善服装面料外观和内在品质，提高服用性能和其他应用性能，或赋予服装面料某种特殊功能的加工过程[3]。
多层复合织物的内容十分丰富，其目的概括起来就是使纺织品“完美化”或“功能化”，大致可归纳如下：①使纺织品规格化。包括使织物门幅宽度整齐划一，尺寸和形态稳定。如拉幅整理、机械预缩整理、化学防皱整理和热定形整理等。②改善纺织品的手感。赋予纺织品柔软而丰满风格或者硬挺的手感。如柔软整理、硬挺整理。③改变纺织品的外观。改善纺织品的表面光泽或赋予其一定的花纹效应，以改变织物外观。如轧光、电光、轧花、起毛、磨绒等④赋予纺织品某种特殊功能。使织物具有某种特殊性能，如拒水拒油、阻燃、防辐射等防护性能，易去污及亲水、抗静电、保暖等舒适性能，抗菌、防臭、防霉、抗昆虫等抗生物功能[4]。
2 织物的复合技术
按照与织物复合的材料来划分，可以分为织物/织物复合、高聚物/织物复合、金属/织物复合三大类。从工艺上来说，织物的复合可以通过织物结构的设计、织物层压技术、涂层技术，也可以通过化学镀、真空镀及溅镀技术等方式来实现[5]。
2.1织物结构的设计
通过织物结构的合理设计可实现机织物与针织物的复合。徐艳华等选用玻璃纤维作经纱、纬纱，高强涤纶作针织纱编织了机织针织复合织物，并探讨了玄武岩纤维机织针织复合织物增强复合材料的弯曲性能[6]。翁浦莹选用聚乙二醇作为分散介质，纳米二氧化硅作为分散相粒子，制得剪切增稠液体（STF），并采用液态复合工艺制备了STF/芳纶/超高分子量聚乙烯纤维的复合织物， 研究了织物铺层位置、铺层角度、织物结构参数对复合织物防弹性能的影响[7]。
2.2层压技术
最直接的复合方式是由织物与织物复合，最典型的结构是由外层织物、粘合剂、中间薄膜层、粘合剂、里层织物组成，常被称为层压织物。织物层的材料可以是天然纤维，也可以是涤纶、锦纶等化学纤维。所用的织物可以是机织物、针织物，也可以是非织造布[8]。中间层通常为薄膜或纤网结构，膜材的原料主要有PVC类、PU类和PTFE 类。刘建军等将T－300碳纤维平纹布和聚丙烯腈预氧化纤维网胎预复合，接力层叠、针刺、碳化后制备了碳布/ 网胎复合织物，并研究了其性能。赵磊等以涤纶机织物、热熔胶 TPU（热塑性聚氨酯）弹性体和高透 PU膜为基材，采用层压复合的方法制备了防水透湿复合织物。
2.3涂层技术
纺织涂层通常是指将高分子化合物均匀涂布在织物表面，在织物表面形成 1 层或多层薄膜，不仅能改善织物的外观和风格，而且能增加织物的功能，使织物具有防水、耐水压、透气透湿、阻燃防污以及遮光反射等特殊功能[9-11]。利用涂层技术也可以将导电的金属或金属氧化物颗粒加入涂层浆内，在织物表面形成导电涂层，使织物获得导电、电磁屏蔽、导热、光催化降解等特性，其主要金属或金属氧化物有银、铜、铁的氧化物、二氧化钛等。在涂层过程中需要将金属材料细化为纳米粒子， 以保证在织物表面形成均匀牢固的导电金属膜。刘元军等以涤纶针织物为基布制备的涂层复合织物具有较好的吸波性能[12]。
2.4聚合法
根据织物的性能需求，将一些高聚物材料与织物复合可制备具有某些特殊功能的复合织物。常用的高聚物材料有聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚氨酯等。菅应凯等采用原位聚合氧化法制备了聚3，4－乙撑二氧噻吩/尼龙复合织物，探讨了反应因素对复合织物导电性能的影响。方娜采用简单易行的液相原位聚合法，以涤纶织物和尼龙织物为基体，使苯胺和吡咯单体在织物表面原位聚合形成聚苯胺和聚吡咯导电层，制得柔韧性好，又有较好导电性的导电织物[13]。
2.5化学镀技术
将金属纤维与普通的纺织纤维进行混纺或交织可用于制备金属类的复合织物。这类的复合织物也可以通过化学镀技术获得，即通过化学反应使金属还原成原子或分子沉积在纤维或纱线表面。根据镀覆金属的不同分为化学镀镍、化学镀铜、化学镀钴、化学镀锡及化学镀银、铂等贵金属。镀层材料及其结构对化学镀金属复合织物的性能影响很大。符晓兰等利用聚苯胺作为连接金属与涤纶织物的中间柔性导电层，采用超声条件下化学镀的方法，制备了聚合物/金属复合导电织物，并探讨了化学镀铜效果的影响因素[14]。
2.6真空镀、溅镀技术
通过真空镀膜、溅镀等组成的干法，可直接在织物表面形成金属层。真空镀织物是在真空条件下使金属形成蒸汽后，沉积到织物表面而得到的金属化复合织物。
Jiang等利用电子束蒸发技术制得了Fe2O3/石英纤维复合织物，并研究了电流对薄膜厚度及颜色的影响。溅镀织物是在超真空条件下利用阴阳电极的高电压，加速惰性气体离子撞击金属靶，释放出的金属原子或分子附着在织物上而制成的复合织物，但溅镀成本较高，尚只能少量生产，一定程度上限制了其推广应用。Nam等制备了薄而轻的玻璃纤维/银复合织物，可用作雷达吸波材料[15]。
3多层复合织物对织制及性能的影响和重要性研究
3.1国外研究现状
国外对多层复合织物对织制及性能的影响和重要性这一课题的研究，主要是针对多层复合织物设备的改进与多层复合织物助剂的发明，从物理或化学的角度探讨这两者的因素如何影响到了织制及性能。
在各领域纺织用品中，棉与涤纶是用途最广的两种织物。对棉织物与涤纶织物进行阻燃整理，对防止火灾及减小火灾中的人员伤亡、财产损失有重要意义。John叙述了国内外棉织物及涤纶织物阻燃整理技术的发展概况，阻燃剂的阻燃机理及主要分类，纯棉与纯涤纶织物的阻燃原理，并对各阻燃后织物的力学性能(拉伸性能、撕破性能、耐磨性)、舒适性(悬垂性、透气性、回潮率、透湿性、折痕回复性、保温性)等服用性能做了分析,指出阻燃整理对棉织物及涤纶织物物理机械性能的影响[16-18]。
Richard Marx整理了用壳聚糖作为整理剂对棉织制及性能的影响，指出不同工艺条件、壳聚糖浓度、添加剂等对织制及性能均有影响。且用试验表明，棉织物经壳聚糖整理后，其上染率、抗皱性有所增加,而润湿性、强度则有所下降[19]。
织物的手感，是人们在长期实践中对一些织物种类的触觉综合特征的概述,被看作是影响服用纺织品服用性能的最重要的因素之一。织物的手感受织物组织结构、纱线结构材料和多层复合织物工艺等众多条件的影响，因此通过合理选用一定的后处理技术可以获得良好的手感效应。鉴于目前国外大量关于织物手感评估的研究主要以棉、麻、丝、毛等天然纤维织物为主，Charles研究了不同的后处理技术对涤纶织物手感风格的影响[20]。
Joseph论述了织物的拒水拒油机理以及拒水拒油整理剂的选择,采用纳米材料和有机氟树脂复配,利用正交试验设计实验方案对毛织物进行了拒水拒油整理,得到了提高毛织物的拒水拒油整理优化工艺条件[21]。
3.2国内研究现状
国内的文献研究主要探讨了多层复合织物对各种不同面料性能的影响，趋向于工艺或技术上的研究，比较多角度地阐述了多层复合织物全面发展的内容。
谢孔良在《功能性纺织品新型多层复合织物技术研究动向》一文中，对功能性多层复合织物方面的一些技术新动向进行了讨论,探讨了包括等离子体技术的应用、天然功能材料的应用、新型纳米材料的应用与开发、亲水透湿加工、多层复合织物技术的联合增效效应等新技术的研究进展。在《纺织品印染多层复合织物新技术近期研究进展》一文中，又综述纺织品印染多层复合织物新技术的近期发展 ,对染整领域的一系列新技术进行了讨论 ,指出发展纺织印染多层复合织物新技术的重要性。
李艳清等在《毛/亚麻混纺织物的多层复合织物工艺研究》一文中，以利用羊毛、精梳落麻开发适合春秋季穿着的高档混纺休闲面料的实践为基础,针对生产中存在的问题,对多层复合织物工艺路线、工艺技术条件等进行了分析探讨。其中对洗呢、煮呢等关键工序进行了攻关,形成了一整套可行的毛/亚麻混纺休闲面料多层复合织物工艺,可供企业实际生产参考。
2018年，陈晓棠等人在《毛/镀银纤维精纺毛织物多层复合织物工艺研究》中将镀银纤维应用于毛精纺织物中,以实现精纺毛织物的多功能化。镀银纤维集防电磁辐射、抗菌、抗静电等多种优异功能于一体,但其表面具有特殊的颜色,且遇高温易氧化变色,耐酸性较差,限制了其在毛纺行业中的应用。通过实验,对含镀银纤维精纺毛织物的多层复合织物工艺进行了研究,得出了多层复合织物温度、酸碱度是影响镀银纤维性能的主要因素,提出了优化后的多层复合织物工艺。
国内这一课题的研究方向涉及面广泛，其他方面的研究文献与观点也值得我们加以借鉴[18]。
2019年， 李美真等在《染色羊绒织物多层复合织物过程中的变色现象研究》一文中，对羊绒业常用的白绒、漂白绒和脱色绒3种原料的多层复合织物色光变化现象进行研究。研究结果表明,染色时加入增艳剂，可降低纤维的泛黄程度;染色后的固色处理显著提高了各项牢度指标;使用柔软剂的同时加入抗氧化剂可减轻黄变现象；烘干和蒸呢工序中严格控制温度,可明显改善织物的色光变化。
王越平和曾天慧认为当前开发芳香织物的重点是延长其保香期。为了达到较好的保香效果，探讨了芳香剂用量，多层复合织物工艺方法，多层复合织物工艺条件等。采用正交设计的方法进行实验方案设计，得到最佳的多层复合织物工艺条件及较为持久的保香效果。
3总结
新型面料的开发如羊毛加莱卡面料、羊毛加天丝面料、羊毛与细旦涤纶混纺面料、羊毛加可溶性纤维面料、双组分混纺面料和羊毛/棉混纺面料等，以及多功能面料的开发如可机洗、抗褶皱面料，防水、防油、防污面料，防霉、防菌面料，抗静电面料，抗紫外线面料，阻燃面料，香型面料等，使得多层复合织物设备与多层复合织物技术不断全面发展，取得突破。我国纺织业可以充分利用多层复合织物剂的合成与先进的多层复合织物设备，不断提高多层复合织物对织制及性能的影响，提高织物的整体质量与水平。
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