浙江理工大学科技成果推介-ZhejiangSci-TechUniversity
基于三大检索系统收录论文对高校科研水平与学科发展的评价研究——以浙江理工大学为例
基于三大检索系统收录论文对高校科研水平与学科发展的评价研究——以浙江理工大学为例隋秀芝;李炜【摘要】采用SCI -E(即SCI网络版)、EI和ISTP三大数据库,对浙江理工大学在2004 - 2008五年间被收录的论文进行检索统计,运用文献计量法,对各系统收录的论文数量、收录论文的学院、学科和作者群分布及作者群的学历、职称和年龄进行统计与分析,通过定量数据从侧面了解和反映学校近几年来的科研、学科发展和人才结构情况及存在问题,以期为学校的学科建设和科研绩效评估提供数据参考,并为高校图书馆拓展信息服务内容进行有益探索.%By retrieving the papers of Zhejiang Sci - tech University during the year of 2004-2008 collected by SCI - E, El, and ISTP, the paper analyses the papers quantity, distribution in the colleges, subjects, and authors as well as the distribution of authors professional titles, educational background and ages by bibliometric method. It reflects the scientific research level, subject development and talent structure of the university in recent years from the quantitative data analysis, which can provide data references for subject construction and evaluation of scientific research performance. And it also carries out the helpful exploration for library of university to expand information service.【期刊名称】《科技管理研究》【年(卷),期】2011(031)021【总页数】5页(P101-105)【关键词】SCI;EI;ISTP;文献计量学;科研评估【作者】隋秀芝;李炜【作者单位】浙江理工大学图书馆,浙江杭州310018;浙江理工大学图书馆,浙江杭州310018【正文语种】中文【中图分类】G644美国的《科学引文索引》(Science Citation Index，简称SCI)、《科学技术会议录索引》(Index to Scientific＆Technical Proceedings，简称ISTP)和《工程索引》(The Engineering Index，简称Ei)是世界著名的三大检索工具。
新创企业商业模式创新对合法性双元的影响——网络嵌入的调节作用
浙江理工大学学报,第50卷,第3期,2023年6月J o u r n a l o f Z h e j i a n g S c i -T e c h U n i v e r s i t yD O I :10.3969/j.i s s n .1673-3851(s ).2023.03.002收稿日期:2023-01-26基金项目:国家自然科学基金面上项目(72272137);教育部人文社会科学研究项目(22Y J A 630019);浙江省自然科学基金探索一般项目(L Y 22G 020003);浙江省教育厅一般科研项目(Y 202250378);浙江省教育厅省级教改项目(K C S Z 20220201)作者简介:张 晶(1998 ),女,新疆阿克苏人,硕士研究生,主要从事创新管理方面的研究㊂通信作者:王奇珍,E -m a i l :js 7207@126.c o m 新创企业商业模式创新对合法性双元的影响网络嵌入的调节作用张 晶1,王奇珍2(1.浙江理工大学经济管理学院,杭州310018;2.浙江理工大学科技与艺术学院经济管理学院(创业学院),浙江绍兴312369) 摘 要:基于商业模式创新㊁制度合法性和网络嵌入等相关理论,考察了商业模式创新对新创企业合法性双元的影响,并检验了商业网络嵌入和政治网络嵌入在其中的调节作用㊂运用188份新创企业调研数据加以验证,研究发现:效率型商业模式创新对合法性双元具有促进作用,而新颖型商业模式创新对合法性双元产生消极影响;商业/政治网络嵌入均对新颖型商业模式创新与合法性双元产生U 型调节作用,但仅商业网络嵌入在效率型商业模式创新与合法性双元之间发挥倒U 型调节效应㊂研究结论对我国新创企业实施商业模式创新与提升组织合法性具有启示作用㊂关键词:合法性双元;效率型商业模式创新;新颖型商业模式创新;网络嵌入;新创企业中图分类号:F 272.3文献标志码:A文章编号:1673-3851(2023)06-0265-11T h e i m p a c t o f s t a r t -u p s 'b u s i n e s s m o d e l i n n o v a t i o n o n l e g i t i m a c yd u a l i t y :M o de r a t i n g ro l e o f n e t w o r k e m b e d d e d n e s s Z H A N G J i n g 1,W A N G Q i z h e n 2(1.S c h o o l o f E c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t ,Z h e j i a n g S c i -T e c h U n i v e r s i t y ,H a n gz h o u 310018,C h i n a ;2.S c h o o l o f E c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t (T h e E n t r e p r e n e u r s h i p I n s t i t u t e ),K e y i C o l l e ge ,Z h e j i a n g S c i -T e c h U n i v e r s i t y ,S h a o x i n g 312369,C h i n a )A b s t r a c t :D r a w i n g o n t h e t h e o r i e s r e g a r d i n g b u s i n e s s m o d e l i n n o v a t i o n ,i n s t i t u t i o n a l l e g i t i m a c y an d n e t w o r k e m b e d d e d n e s s ,w e e x p l o r e t h e e f f e c t o f b u s i n e s s m o d e l i n n o v a t i o n (B M I )o n l e g i t i m a c y d u a l i t ya s w e l l a s t h e m o d e r a t i o n o f c o m m e r c i a l n e t w o r k e mb e d d e d n e s s a n d p o l i t ic a l n e t w o r k e m b ed de d n e s s ,a n d u s e188q u e s t i o n n a i r e s o f s t a r t -u p s t o t e s t h y p o t h e s e s .T h e r e s u l t s s h o w t h a t e f f i c i e n c y -o r i e n t e d B M I h a s p o s i t i v e i m p a c t o n l e g i t i m a c y d u a l i t y ,w h i l e n o v e l t y -o r i e n t e d B M I h a s n e g a t i v e i m p a c t o n l e g i t i m a c yd u a l i t y .B o t h c o m me r c i a l n e t w o r k e m b e d d e d n e s s a n d p o l i t i c a l n e t w o r k e m b e d d e d n e s s h a v e U -s h a p e d m o d e r a t i n g ef f e c t s o n t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n n o v e l t y -o r i e n t e d B M I a n d l eg i t i m a c y d u a l i t y .O n l yc o m m e r c i a l n e t w o r k e m b ed de d n e s s p l a y s a n i n v e r t e d U -s h a p e d m o d e r a t i n g ef f e c t b e t w e e n e f f i c i e n c y -o r i e n t e d B M I a n d l eg i t i m a c y d u a l i t y .Th e s e fi n d i n g s h a v e e n l i g h t e n e d i m p l i c a t i o n s f o r s t a r t -u ps t o c o n d u c t B M I a n d e n h a n c e l e g i t i m a c y d u a l i t y.K e y wo r d s :l e g i t i m a c y d u a l i t y ;e f f i c i e n c y -o r i e n t e d b u s i n e s s m o d e l i n n o v a t i o n ;n o v e l t y -o r i e n t e d b u s i n e s s m o d e l i n n o v a t i o n ;n e t w o r k e m b e d d e d n e s s ;s t a r t -u ps Copyright ©博看网. All Rights Reserved.数字经济时代,面对快速变化的消费者需求和不确定的外部环境,新创企业不得不重新审视市场㊁用户㊁产品㊁企业价值链乃至整个商业生态,采取商业模式创新以避开在位企业的竞争㊂虽然部分新创企业借助商业模式创新快速发展(如腾讯㊁小米等),并成为行业领导者,但大部分新创企业仍因面临创新活动不被认可㊁资源受限等新进入缺陷,而遭受商业模式创新失败的困境㊂实践中,新创企业嵌入在特定社会情境或制度环境中,其商业模式创新往往会面临突出的内外部合法性问题[1]㊂一方面,商业模式创新会引入新的商业逻辑打破既有游戏规则,这个过程可能会动摇组织与制度环境期望的一致性[2];另一方面,新创企业内部未形成稳定的文化规范㊁外部缺乏被信任的经营历史,新创弱性导致其商业模式创新容易引起企业利益相关方的抵制[3]㊂在整合利益相关方的情境下,新创企业商业模式创新既需要得到股东㊁管理层和员工等内部相关方支持,同时也需要获得政府㊁行业及消费者的接受和认可㊂基于此,如何构建合法性双元成为新创企业在商业模式创新过程中重点关注的现实问题㊂梳理相关文献可知,目前关于商业模式创新与合法性关系的研究聚焦于以下两方面:一是基于制度观,强调以创新策略满足合法性诉求㊂如彭正银等[4]认为,滴滴出行依托 嵌入制度-顺从制度-构建制度 逐步实现了商业模式合法化;而H a r g a d o n 等[5]以 爱迪生电灯系统取代既有煤气工业制度 为例也得出了相似的结论㊂二是基于制度演化观,突出商业模式创新过程中合法性的作用㊂如P r e s s 等[6]通过案例研究发现,获取合法性能够保证商业模式创新的可持续性㊂虽然上述研究阐述了企业 为何构建合法性 以及 如何构建合法性 等重要议题,但至少还存在以下三个问题有待澄清:首先,新创企业不是成熟企业的微缩版,它不仅受到外部合法性的约束,同时还会受到内部合法性的质疑,且这两种不同类型的合法性之间也存在矛盾和演化关系㊂而探讨合法性的来源以及制度变革动因的相关研究,仅凭借象征性的行动来显示对外部要求的遵守[7],忽略了内部合法性条件,无法解释推动合法性变革的创新者 能动性 ㊂其次,虽然现有研究考虑了商业模式创新与合法性的协同,但是对于商业模式创新如何被参与方持续接受和认可等核心问题尚无定论㊂按照韦伯的科层制管理理论,合法性提供了治理的权利,制度只有在能够满足当下的治理需要时才具有合法性约束[8]㊂与静态概念下的商业模式合法化不同,商业模式创新在设计与演进过程中更关注相关利益方的动态诉求[9]㊂最后,创业是一项嵌入在社会情景中的复杂活动,根据网络嵌入理论,基于联系和合作所形成的稳定关系能够为企业提供情境资源与信息,为企业构建合法性提供有利的行动环境[10]㊂然而,以往文献仅重视网络嵌入性对组织合法性的直接作用[11],忽视了其对合法性的情境作用㊂网络嵌入作为商业模式创新与组织合法性关系的边界条件,不仅对二者之间的作用效果产生影响[12],而且其影响作用存在 阈值效应 ,即网络嵌入过度会降低组织捕获信息的敏锐度,导致组织合法性水平降低[13]㊂因此,本研究结合商业模式创新㊁制度合法性等理论,探讨新创企业商业模式创新对合法性双元的影响,以及网络嵌入的调节作用,通过188份有效样本展开实证分析,以期丰富新创企业商业模式创新㊁合法性双元和网络嵌入等方面的研究,并为新创企业管理者商业模式创新及其合法性双元构建提供理论依据与实践启发㊂一㊁理论基础与研究假设(一)理论基础1.商业模式创新商业模式是组织用来产生客户价值与得到企业价值的模型[14],而商业模式创新旨在围绕利益相关者所构造的交易系统进行变革,是缺乏资源和能力优势的新创企业参与市场竞争的关键手段[8],更关注新商业模式在设计与演进中的动态过程[9]㊂目前对商业模式创新的研究主要围绕交易成本和制度基础两个理论视角展开,前者强调商业模式创新的交易属性,关注特定经济情境下企业对交易机制的选择与治理[15];后者则重视商业模式创新的制度属性,关注制度条件对企业战略的塑造作用[16-17]㊂随着数字经济的发展和跨界竞争的盛行,从生态系统视角理解商业模式创新成为新的理论前沿,如S a e b i 等[18]强调商业模式创新是以价值实现方式㊁组织运营模式和获利方式等环节的改变推动企业层面的整体创新㊂可见,从生态系统的角度出发,商业模式创新不仅能够改变行业的竞争性质,还能够颠覆既有的结构性规则,使企业同时获得交易竞争优势和制度重构优势[19]㊂故本研究基于生态系统观,将新创企业商业模式创新界定为,新创企业在与其利益相关方形成的交易网络中开展的重组或优化其网络结构㊁交易内容以及交易方式等系列的活动㊂由于新662浙江理工大学学报(社会科学)2023年第50卷Copyright©博看网. All Rights Reserved.创企业商业模式创新过程具有一定的风险性且很难在短期内取得满意的产出,面临全新的市场需求或未知的竞争环境,其创新结果依赖于合作成员间关系的稳定性[20],对新交易方式和内容的追寻有可能在短期内对受众满意度造成不利影响㊂因此,本研究借鉴Z o t t等[21]的研究,将商业模式创新划分为新颖型商业模式创新与效率型商业模式创新,前者强调生成新的交易方式和交易内容,后者则旨在降低交易成本㊁提升交易效率㊂2.合法性双元合法性是企业在特定社会系统内被利益相关群体所接受和认可的程度[17]㊂以往研究致力于归纳外部环境压力下企业合法性的形成机制及其影响因素,大致可分为两类:一类研究基于战略视角,探讨企业如何以及怎样采取行动获取合法的问题[22-23],另一类研究则基于制度视角,总结企业遵循社会规范㊁行为准则和与外部环境同构的过程[8]㊂然而随着企业外部环境不确定性增加和内部复杂性加剧,凭借单一合法性部分企业难以实现发展,研究者开始提倡合法性双元的构建㊂K o s t o v a[24]率先提出了 合法性双元 的概念,以回答海外子公司如何避免被东道国现有政策扼杀的问题㊂郑小勇等[25]也认为整合不同合法性可以发挥互补效应,进而响应不同认知群体之间的评价冲突㊂但上述研究大多从跨国公司㊁商业集团等这类结构分离的组织探讨合法性双元,对于同一企业不同合法性受众的整合逻辑和作用机制仍缺乏细致的考察㊂创业研究领域提出新创企业合法性来源主要包含对企业做出评价的内部受众和外部受众[26]㊂其中以员工㊁股东等为代表的内部受众认知与组织文化及日常运作相一致的程度代表新创企业内部合法性,而外部合法性则表示政府㊁行业等外部受众对组织决策系统的承认和支持程度[3,27]㊂由于新创企业初始资源能力匮乏,其在构建合法性时存在两种选择:要么将有限的资源投入到能够满足员工㊁投资者等期许的内部合法性构建方面,要么通过模仿现有运营方式以符合行业规范㊁相关政策要求来提升外部合法性㊂内部合法性获取和外部合法性提升是新创企业难以同时实现且存在潜在冲突的两种活动,需要企业去权衡和协调,以实现利益的最大化㊂这符合双元性问题的基本特征[28],因此,本研究将 双元 概念引入新创企业合法性中,并将合法性双元定义为组织既强调内外部合法性的差异性又关注内外部合法性并存所采取的创新行为,以期进一步丰富商业模式创新与合法性之间的关系研究㊂3.网络嵌入面对数字化背景下动态且复杂的经济环境,企业生存的网络逐渐成为一种战略性资源并且在一定程度上能够影响企业行为㊂网络嵌入表征为企业基于已有合作和交往而逐渐形成的稳定联系,它决定了企业所获得资源的差异,影响企业的战略行为与企业合法性获得[12]㊂近年来,网络嵌入不仅受到业界和学术界的充分重视,而且成为分析企业获取合法性路径并制定战略常用的方法㊂网络嵌入理论认为,外部网络中的差异化资源对企业的创新行为㊁过程和结果至关重要[14]㊂由于关系嵌入和结构嵌入充分反映了行为主体在网络中的现状,所以网络嵌入的 关系 结构 研究范式备受关注[29],尽管此类研究弥补了传统资源观只见 微观 不见 宏观 的缺点,却依然忽视了网络嵌入中不同经济行为对企业活动的影响差异㊂因此,本研究参照田宇等[30]研究,将新创企业的网络嵌入分为商业网络嵌入与政治网络嵌入,其中商业网络嵌入是基于组织与客户㊁合作伙伴㊁投资者以及竞争对手等主体建立的稳定关系,而政治网络嵌入则是指组织与政府部门㊁金融机构㊁行业协会等所构成的关系网络[16]㊂以Y a n 等[31]为代表的学者强调组织间关系的黏性,较强的网络嵌入不仅能为企业提供丰富的资源,降低组织创新风险,还能促进合作达成共识,提升组织声誉㊂但网络嵌入也可能存在一定弊端,如容易形成路径依赖,抑制企业发展㊂新创企业作为社会网络中的一员,在利用商业模式创新获取合法性双元的过程中,不可避免地受到所嵌入社会网络特征因素的影响,因此,需进一步探索网络嵌入的情境作用㊂(二)研究假设1.商业模式创新与合法性双元新颖型商业模式创新需要对现有交易制度和价值理念进行革新和破坏,是以稳定的合作关系和丰富的创新资源为基础开展的颠覆式创新活动[32]㊂虽然新颖型商业模式创新够打破竞争格局实现后发赶超,但是由于理念过于超前,对组织合法性双元存在消极影响[33]㊂首先,新颖型商业模式创新会引发内部合法性质疑,新事物被理解需要历经一个漫长的过程[1],在以员工为代表的内部受众未从原有经营范式中跳脱出来之前,新交易内容是不被认可与接受㊂其次,新颖型商业模式创新会招致外部合法性冲击,行业规范通常由在位主导企业的文化㊁惯例所决定[15],新创企业因缺乏持续的资源流和被信任的经营历史762第3期张晶等:新创企业商业模式创新对合法性双元的影响 网络嵌入的调节作用Copyright©博看网. All Rights Reserved.等前提条件,其创新行为难免会遭受政府㊁行业等外部受众的制约㊂最后,从新交易理念提出到新交易方式实施的过程需要耗费大量资源[34],对于原本资源匮乏的新创企业而言,缺乏可用于游说㊁认证以及赠予等实质性或象征性行动的冗余资源,由新颖型商业模式创新所带来的合法性双元缺失的问题无法得到修复和弥补㊂综上,新颖型商业模式创新不利于推动新创企业合法性双元㊂因此,本研究提出假设:H1:新颖型商业模式创新对合法性双元具有负向影响㊂效率型商业模式创新需要对现有的交易体系和交易流程进行拓展和整合,是以多样的合作关系和适度的创新资源为基础的维持性创新活动[18]㊂虽然效率型商业模式创新和新颖型商业模式创新均对企业获取竞争优势至关重要,但由于行动逻辑的根源性存在差异,对新创企业合法性双元的影响程度不同㊂相比于新颖型商业模式创新,效率型商业模式创新更注重追求制度环境的稳定状态㊂首先,根据H a r g a d o n等[5]的稳健设计(r o b u s t d e s i g n)理念,维持性创新既能吸引受众注意,又能使受众对企业感到放心,有效地平衡了受众的熟悉性与新颖性之间的需求矛盾㊂尽管维持性创新仅停留在显性需求层面,但其容易被员工㊁股东等受众理解和接受[19]㊂其次,效率型商业模式的创新源泉建立在模仿合法企业之上,并对现有行业或市场中运作模式缺陷和不足进行精心设计[7]㊂这意味着,效率型商业模式创新不仅降低了受众因感到陌生而产生排斥心理的概率,而且满足了市场对低成本㊁高效率交易体系的期望,有利于增加企业利益相关者对其经营可行性的信任㊂最后,效率型商业模式创新注重对企业现有资源的利用与整合,能够识别出满足受众期许的关键信息和资源[14],有效避免了新创企业成长过程中的信息过载且难以快速识别出有效信息的问题,从而降低创新的不确定性风险,提升合法性双元认可与支持㊂总之,效率型商业模式创新既能够符合内部受众认知且满足外部受众期许,又能够提取有效资源在一定程度上降低创新风险,促进合法性双元的构建㊂因此,本研究提出假设:H2:效率型商业模式创新对合法性双元有正向影响㊂2.网络嵌入的调节作用新创企业所嵌入的商业网络,通常由组织与客户㊁合作伙伴㊁投资者以及竞争对手等其他商业主体的关系所构成[35]㊂商业网络嵌入性能够为组织提供其发展所需的市场信息和稀缺资源,在新创企业实施商业模式创新战略构建双元合法性过程中发挥着积极作用[30],但是过度嵌入会让组织产生资源依赖导致商业模式刚性,从而增加受众对组织质疑和攻击的风险㊂第一,新颖型商业模式创新更关注 如何摆脱现存的行业壁垒打破竞争格局 而非 如何构建合法性的问题 ,会引发合法性质疑,从而降低组织合法性双元水平[36]㊂在适度的商业网络嵌入下,组织与业务合作伙伴等商业网络嵌入主体建立的稳定联系,不仅给新创企业提供稀缺的市场资源,而且能够让组织关注到不同受众的诉求和期许[29],在保障创新行为持续进行的同时,进一步提升内外部合法性水平㊂而在过度的商业网络嵌入下,组织长期依赖商业网络嵌入所提供的市场导向性资源,随着组织惯性增大且市场适应性降低[37],汲取市场关键信息和受众需求期望的能力被抑制,导致创新风险增加,合法性双元认可程度下降㊂第二,效率型商业模式创新重视对内外部受众显性需求的满足,加强受众对企业决策系统的理解,获取内外部合法性认可与支持,提高合法性双元水平[31]㊂在低水平的商业网络嵌入下,新创企业的创新变动性和市场不确定性较低,此时组织面临较低的外部合法性制约和较稳定的内部资源输入,会更愿意为符合受众期许的低成本而高效率交易体系投入努力[11],从而提升合法性双元㊂与之相对,在高水平的商业网络嵌入下,组织创新意识淡化,迭代创新和资源吸收能力僵化[13],增加了企业获取市场资源的难度以及创新决策的盲目性,在一定程度上降低了企业得到内外部受众支持的可能性,不利于合法性双元的构建㊂因此,本研究提出假设:H3a:商业网络嵌入对新颖型商业模式创新与合法性双元的关系有U形调节作用㊂H3b:商业网络嵌入对效率型商业模式创新与合法性双元的关系有倒U形调节作用㊂新创企业所嵌入的政治网络,通常由组织与政府部门㊁法律部门以及行业协会等权利机构之间的关系所组成[35]㊂在创业实践中,新创企业通常会因商誉不足受到质疑,而政治网络具有明显的制度优势,其所蕴含的异质性资源能给企业带来社会认可,从而有效提升组织合法性水平[11]㊂也有学者指出,若企业在初创时就是借助政治网络嵌入优势开展相关业务,那么在后续的发展中很容易丧失创新意识,而创新障碍会导致企业在市场中的合法性地位消失或者被取代[10,12]㊂具体而言,第一,新颖型商业模862浙江理工大学学报(社会科学)2023年第50卷Copyright©博看网. All Rights Reserved.式创新很难快速被组织内外部受众所理解,不利于构建新创企业合法性双元[33]㊂在适度政治网络嵌入下,新创企业一方面借助与行业协会㊁政府部门等机构建立的信任,提升外部受众对自身创新行为的认同度,获取外部合法性[13],另一方面通过政治网络嵌入获得政策支持㊁税收优惠以及机构背书等异质性资源,有效克服新颖型商业模式创新的障碍[16],使企业可以将有限的资源分配到用于文化建立㊁员工培训等以提升内部受众认知一致性,从而改善企业合法性双元㊂相反,在政治网络过度嵌入下,新创企业虽然可以通过 政策红利 撰取收益获得阶段性成长,但组织的决策能力和创新行为受到约束[38]㊂由于长期依赖政府信息容易导致组织认知锁定,企业所汲取的信息呈现同质化,不利于企业预测复杂动荡的市场行情,而需求变化一般发生在政策出台之前[39]㊂这意味着,受过度政治网络嵌入的调控,新创企业的新颖型商业模式创新不仅让内部受众费解,而且滞后于外部受众的期望,进而加剧合法性双元质疑㊂第二,效率型商业模式创新可以通过加强对复杂信息的整合与资源的重组,促进内外部受众认可与支持,提高合法性双元水平[19]㊂适度的政治网络嵌入促进了新创企业与政府部门的合作,让企业更快速㊁更准确的汲取关键资源,达到降低交易成本㊁提升交易效率目标,从而有助于合法性双元的提升㊂相反,过度的政治网络嵌入,会让企业对现有的交易模式过度依赖并产生创新惰性[31],一旦与企业建立稳定联系的主政官员发生更替,企业将难以短期内与政府部门构建新的稳定关系,从而不利于合法性双元的提升㊂因此,本研究提出假设:H 4a :政治网络嵌入对新颖型商业模式创新与合法性双元的关系有U 形调节作用㊂H 4b :政治网络嵌入对效率型商业模式创新与合法性双元的关系有倒U 形调节作用㊂根据以上分析,本研究构建了如图1所示的概念模型㊂图1 理论模型二㊁研究设计(一)数据收集本研究选择采取问卷调查的方式搜集样本数据,借鉴郭海等[13]的研究,随机调研创建8年以内的长三角地区(浙江㊁上海㊁江苏等地)新创企业,2022年6月至9月共发放问卷550份(每家企业1份),累计回收255份(回收率46.36%)㊂剔除未填完㊁规律性强等无效问卷,得到有效问卷188份(有效率73.72%)㊂对企业规模(S i z e )㊁企业年龄(A ge )㊁企业性质(N a t u r e )㊁研发投入(R &D )和所属行业(I n d u s t r y )进行独立样本T 检验,发现三种途径回收的问卷无显著差异,因此数据可以合并使用㊂为了避免调查结果存在的回答者偏差,本研究将样本企业与未参与调查企业进行对比,发现企业特征变量方面并无显著差异,这表明调查结果具有一定的普适性㊂样本的描述性统计分析情况如表1所示㊂表1 样本描述性统计分析(N =188)项目类别数量/个占比/%项目类别数量/个占比/%企业年龄企业规模企业性质不足1年10.531~3年3116.494~5年11862.776~8年3820.21少于50人168.5151~100人6836.17101~500人6835.64501~1000人2412.771000人以上136.91国有企业2613.83民营/私营企业12465.96外资/合资企业3116.49其他企业73.72企业所属行业研发投入制造业4322.87建筑业2714.36批发与零售业147.45交通运输㊁仓储和邮政业84.26住宿与餐饮业73.72信息传输和信息技术产业4825.53租赁与商务服务业157.98教育业94.79文化㊁体育和娱乐业73.72其他行业105.32少于2%6836.172%~3%7238.30大于3%4825.53962第3期张 晶等:新创企业商业模式创新对合法性双元的影响 网络嵌入的调节作用Copyright ©博看网. All Rights Reserved.(二)变量测量本研究所涉及变量的测量均来自成熟量表,采用L i k e r t 5分量表打分,1 完全不同意 ,5完全同意 ,各个变量的具体测量题项见表2㊂表2 变量的信度和效度检验结果变量题项因子载荷A V E C R外部合法性(E L )内部合法性(I L )新颖型商业模式创新(N B M I )效率型商业模式创新(E B M I )商业网络嵌入(C N E )政治网络嵌入(P N E )公司经营运作获得国家相关法律的批准0.815公司经营行为赢得了政府部门的高度评价0.788公司经营运作得到行业标准协会的认可0.802公司发生的活动被社会大众所熟悉0.812媒体较多地关注公司,并常给予公司正面报道0.809员工会自豪地告诉别人他们是您公司的成员0.733供应商希望能与贵公司做生意0.779顾客高度评价贵公司的产品0.779竞争者对您公司很尊重0.809投资者愿意与公司接洽0.816新的方式能够为公司带来新的合作伙伴0.749公司用新的交易方式为合作伙伴创造价值0.750公司善于与合作伙伴用全新的方式满足客户需求0.741公司通过商业模式的不断创新,提升交易量0.724新合作方式能使公司为客户提供新的产品或服务0.797公司致力于提高企业现有资源的使用效率0.809公司致力于与合作伙伴信息沟通来降低各种成本0.761公司能及时了解产品㊁服务以及合作伙伴的信息0.772公司一直在降低沟通成本,减少交易流程,提升效率0.750公司尽可能把企业的现有资源多用途使用0.790公司与业务合作伙伴之间的关系非常密切0.815公司与顾客之间的关系非常密切0.804公司与竞争对手之间的关系非常密切0.818公司与投资者之间的关系非常密切0.808公司与各级政府部门的关系非常密切0.697公司与监管部门的关系非常密切0.780公司与行业协会的关系非常密切0.779公司与金融机构的关系非常密切0.7480.5750.8710.5350.8510.5150.8810.5410.8540.5010.8300.5820.838a )合法性双元㊂参考S i n g h 等[27]㊁杜运周等[33]研究,根据合法性受众的来源,用 公司经营获得国家相关法律批准 等5个指标测量外部合法性(E L ),以 员工会自豪地告诉别人他属于贵公司 等5题项评估内部合法性(I L ),并借鉴郑小勇等[25]对合法性双元的处理,先对内外部合法性分别进行中心化处理,随后将二者相乘,最终得到合法性双元㊂b )商业模式创新㊂以Z o t t 等[21]所开发的经典量表为基础,综合考虑新创企业在现有市场上的经营特征,采用 新的方式能够为公司带来新合作伙伴 等5题项测量新颖型商业模式创新(N B M I ),和 公司致力于提高企业现有资源的使用效率 等5题项测量效率型商业模式创新(E B M I )㊂c )网络嵌入㊂参考S h e n g 等[39]的研究,用公司与业务伙伴㊁顾客㊁竞争者和投资者的关系密切程度来测量商业网络嵌入(C N E ),以公司与政府部门㊁监管部门㊁行业协会以及金融机构的关系来测量政治网络嵌入(P N E )㊂d)控制变量,考虑到企业基本特征可能会对其创新行为和战略决策产生影响,本研究还对企业年龄㊁规模㊁性质㊁所属行业以及研发投入(占销售额比重)进行控制㊂(三)信度和效度检验合法性双元㊁商业模式创新及网络嵌入性量表具有较好的内部一致性信度,其C r o n b a c h 's α系数分别为0.839㊁0.879和0.818㊂从表2中的探索性因子分析可知,合法性的10个题项提取出2个因子,载荷范围为0.802~0.816;商业模式创新的10个题项提取出2个因子,载荷范围为0.724~0.809;网络嵌入性的8个题项提取出2个因子,载072浙江理工大学学报(社会科学)2023年 第50卷Copyright ©博看网. 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吸油烟机用多叶离心通风机的数值模拟
Abstract: The internal flow field of a multi- blade centrifugal fan for range hoods is analyzed by numerical simulations. According to the results of the numerical simulations and tests, an improved model, which involves modifications of the inlet and the right side of the nozzle of the impeller is obtained. The comparison of the numerical results for the original and improved model shows that the total pressure and efficiency of the improved model is higher than for the original model. The optimization of the right side of the impeller nozzle shows the good flow guiding effect, the total pressure rise near the volute tongue is increased. Key words：range hood, multi-blade centrifugal fan, numerical simulation, total pressure, total pressure efficiency
光子晶体结构生色纺织品的快速制备及其性能表征
浙江理工大学学报，2021，45(2): 157-163Journal of Zhejiang Sci-Tech UniversityDOI：10. 3969/j.issn.l673-3851(n).2021. 02.001光子晶体结构生色纺织品的快速制备及其性能表征高雅芳％张耘箫'，刘国金％周岚h，柴丽琴b，邵建，陈建勇15(浙江理工大学，a.浙江省纤维材料和加工技术研究重点实验室；b.先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室，杭州310018)摘要：以聚（苯乙烯-甲基丙烯酸）（P(St-MAA))胶体微球为结构基元，利用喷涂法在黑色涤纶织物上快速制 备光子晶体结构生色薄膜。
通过控制预组装液质量浓度和喷涂距离，优化喷涂工艺参数，揭示肢体微球自组装过程 t结构色色相变化的机制，并分析制备所得光子晶体的光学性能。
结果表明：采用喷涂法制备光子晶体时，设定预 组装液质量浓度为30. 0%，喷涂距离为20 cm时，烘干时间为1min,可在织物表面快速得到明亮鲜艳的光子晶体结 构色；喷涂于织物表面的胶体微球在自组装过程中产生的一系列色彩变化，是由晶体中晶格间距不断缩小和晶体有 效折射率降低共同引起的；喷涂不同粒径股体微球自组装所得光子晶体均呈现出鲜艳的结构色效果，不同观察角度 下结构色色相不同，表现出明显的虹彩现象。
研究结果可为纺织品上快速制备仿生结构色提供理论依据。
关键词：涤纶;肢体微球;喷涂;光子晶体;结构色中图分类号：TS195. 5 文献标志码：A 文章编号：1673-3851 (2021) 03-0157-07Rapid preparation and characterization of chromogenictextiles with photonic crystal structureGAO Yafang" , ZHANG Yunxiaoa , LIU Guojina , ZHAO Lanb, CHAI Liqin b, SHAO Jianzhong", CHEN Jianyongh(a. Zhejiang Provincial Key Laboratory of Fiber Materials and Manufacturing Technology；b. Key Laboratory of Advanced Textile Materials and Manufacturing Technology,Ministry of Education, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)Abstract：Chromogenic films with photonic crystal structure were rapidly prepared by spraying on black polyester fabrics with poly (styrene-methacrylic acid) (P(St-MAA)) colloidal microspheres as the structural motif. The parameters of spraying process were optimized, the mechanism of hue change of structural color during the self-assembly of colloidal microspheres was revealed, and the optical properties of the resulting photonic crystals were analyzed by controlling the mass concentration and spraying distance of the pre-assembly solution. The results indicated that when spraying method was used to prepare photonic crystals, the mass concentration of the pre-assembly solution was 30. 0%, the spraying distance was 20 cm and the drying time was 1min, bright photonic crystal structural color could be quickly obtained on the fabric surface. A series of color changes during the self-assembly of colloidal microspheres sprayed on the fabric surface were caused by the continuous reduction of lattice spacing in crystals and the decrease of effective refractive index of crystals. The photonic crystals obtained by the self-assembly of colloidal microspheres with different particle sizes showed bright structural colors, but the hues of structural colors were different under different viewing angles，which demonstrated an obvious iridescent收稿日期：2020—12—28 网络出版日期：2021—02—03基金项目：国家自然科学基金项目（52003242，51773181);浙江省自然科学基金项目（LQ19E030022，LY20E030006);浙江理工大学科研 启动基金项目（18012212-Y，19012134-Y)作者简介:高雅芳(1995 —），女，浙江绍兴人，硕土研究生，主要从事光子晶体结构生色方面的研究。
氯化钴诱导hiPSC-CMs体外缺氧模型的建立
浙江理工大学学报，2021,45(1)：84-93Journal of Zhejiang Sci-Tech UniversityDOI：10.3969力.issn.l673-3851(n),2021.01.011氯化钻诱导hiPSC-CMs体外缺氧模型的建立朱梦怡-柯敏霞I,王皓齐念民益3,吴月红(1.浙江理工大学生命科学与医药学院，杭州310018；2.杭州标模生物科技有限公司，杭州310018；3.上海丽坤生物科技股份有限公司，上海201499)摘要：为进一步了解缺氧性心血管疾病的发病机制.通过使用CHIR99021和IWP2抑制剂的组合诱导和单层诱导分化方法获得人诱导性多能干细胞来源心肌细胞(Human induced pluripotent stem cells-derived cardiomyocytes,hiPSC-CMs).并在hiPSC-CMs的培养系统中加入氯化祐进行处理，通过CCK-8检测,Hoechst荧光染色分析、台盼蓝染色分析、qRT-PCR检测和Western blot检测确定最佳处理浓度和时间。
CCK-8检测结果显示，低浓度CoCl2(100,300M mol/L)处理显著提高hiPSC-CMs细胞活力(/><0.01),高浓度CoCl2(900,1200M mol/L)处理显著抑制hiPSC-CMs细胞活力(p<0.001).并且作用趋势呈剂量和时间依赖性，600M mol/L CoCl2处理对于hiPSC-CMs的细胞活力影响不明显(/><0.05)；Hoechst荧光染色结果显示,CoCl2处理24h和48h后，低浓度CoCl2处理对细胞无影响，Hoechst染色阳性细胞数量少(p>0.05),高浓度CoCl2处理剂量依赖性增加阳性细胞数量(^<0.0001),且48h处理组的结果与24h处理组无显著差异；台盼蓝染色结果表明,CoCl2处理可剂量依赖性促进细胞凋亡；CoCl2处理后，促凋亡相关基因Bax和蛋白Bax表达呈剂量依赖性上调(/><0.001),抗凋亡相关基因B4-2和蛋白Bcl-2表达呈剂量依赖性下调(p<0.OODsCoCb处理可剂量依赖性促进hiPSC-CMs细胞的凋亡。
结构参数对三维机织复合材料拉伸和剪切性能的影响
浙江理工大学学报,第51卷,第1期,2024年1月J o u r n a l o f Z h e j i a n g S c i -T e c h U n i v e r s i t yD O I :10.3969/j.i s s n .1673-3851(n ).2024.01.008收稿日期:2022-12-09 网络出版日期:2023-07-07基金项目:国家自然科学基金面上项目(52075498);浙江理工大学科研启动基金(11152932612007)作者简介:武维莉(1990- ),女,安徽宿州人,讲师,博士,主要从事复合材料方面的研究㊂结构参数对三维机织复合材料拉伸和剪切性能的影响武维莉,潘忠祥(浙江理工大学纺织科学与工程学院(国际丝绸学院),杭州310018) 摘 要:为了研究三维机织结构参数与复合材料力学性能之间的关系,设计织造了4种不同结构的三维机织物,包括浅交直联㊁层层角联锁㊁接结纬接结和接结纬接结+衬纬纱结构,并分别将其制备成复合材料,通过材料试验机探究所得复合材料的结构参数对拉伸㊁剪切性能的影响㊂结果表明:纤维体积分数相同时,纱线的屈曲和纱线交织结构决定了复合材料的拉伸性能及尺寸稳定性㊂经向上,浅交直联结构复合材料拉伸性能和尺寸稳定性最佳,经纱屈曲大的接结纬接结+衬纬纱结构复合材料拉伸性能和尺寸稳定性最差;纬向上,接结纬接结结构复合材料拉伸性能和离散性最差㊂对比2个方向的拉伸性能发现,复合材料的纬向拉伸性能远远优于经向拉伸性能㊂织物的交织结构决定了剪切性能及尺寸稳定性,浅交直联复合材料的结构紧密,剪切模量最大,接结纬接结复合材料的结构疏松,剪切模量最小,而剪切强度几乎呈相反的规律㊂该研究明确了纤维体积分数㊁纱线屈曲程度㊁织物交织结构等结构参数对三维机织复合材料拉伸和剪切性能的影响,为三维机织复合材料的研究和应用提供了参考㊂关键词:三维;机织复合材料;拉伸性能;剪切性能;尺寸稳定性中图分类号:T S 195.644文献标志码:A文章编号:1673-3851(2024)01-0063-11引文格式:武维莉,潘忠祥.结构参数对三维机织复合材料拉伸和剪切性能的影响[J ].浙江理工大学学报(自然科学),2024,51(1):63-73.R e f e r e n c e F o r m a t :W U W e i l i ,P A N Z h o n g x i a n g .T h e e f f e c t o f s t r u c t u r a l p a r a m e t e r s o n t h e t e n s i l e a n d s h e a r p r o pe r t i e s of 3D w o v e n c o m p o s i t e s [J ].J o u r n a l o f Z h e j i a ng S c i -T e ch U ni v e r s i t y,2024,51(1):63-73.T h e e f f e c t o f s t r u c t u r a l p a r a m e t e r s o n t h e t e n s i l e a n d s h e a r p r o p e r t i e s o f 3D w o v e n c o m po s i t e s W U W e i l i ,P A N Z h o n g x i a n g(C o l l e g e o f T e x t i l e S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g (I n t e r n a t i o n a l I n s t i t u t e o f S i l k ),Z h e j i a n g S c i -T e c h U n i v e r s i t y ,H a n gz h o u 310018,C h i n a ) A b s t r a c t :T o i n v e s t i g a t e t h e r e l a t i o n s h i p be t w e e n t h e p a r a m e t e r s of T h r e e -d i m e n s i o n a l (3D )w o v e n s t r u c t u r e s a n d t h e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f c o m po s i t e s ,f o u r s t r u c t u r e s o f 3D w o v e n f a b r i c s w e r e p r e p a r e d ,i n c l u d i n g s h a l l o w c r o s s -l i n k e d ,l a y e r -b y -l a y e r a n g l e -i n t e r l o c k ,"s t i t c h i n g we f t "w e f t k n i t t e d a n d "s t i t c h i n g w e f t "w e f t k n i t t e d +i n s e r t e d w e f t s t r u c t u r e s .T h e y w e r e p r e p a r e d i n t o c o m p o s i t e s ,a n d b yu s i n g a m a t e r i a l t e s t i n g m a c h i n e ,t h e e f f e c t s o f s t r u c t u r a l p a r a m e t e r s o n t e n s i l e a n d s h e a r p r o pe r t i e s of t h e c o m p o s i t e s w e r e e x p l o r e d .T h e r e s u l t s s h o w t h a t w i t h t h e s a m e f i b e r v o l u m e f r a c t i o n ,t h e y a r n c r i m p an d t h e i n t e r l a c i n g s t r u c t u r e o f y a r n s d e t e r m i n e t h e t e n s i l e p r o p e r t i e s a n d d i m e n s i o n a l s t a b i l i t y of t h e c o m p o s i t e s .I n t h e w a r p d i r e c t i o n ,t h e s h a l l o w c r o s s -l i n k e d w o v e n c o m po s i t e s e x h i b i t t h e m o s t e x c e l l e n t t e n s i l e p r o p e r t i e s a n d d i m e n s i o n a l s t a b i l i t y ,w h i l e t h e "s t i t c h i n g we f t "w e f t k n i t t e d+i n s e r t e d w e f t r e i n f o r c e d c o m p o s i t e s w i t h l a r g e w a r p c r i m p at t a i n t h e w o r s t t e n s i l e p e r f o r m a n c e .I n t h e w e f t d i r e c t i o n ,t h e s t r u c t u r e "s t i t c h i n g w e f t "w e f t k n i t t e d r e i n f o r c e d c o m p o s i t e s s t i l l e x h i b i t t h e w o r s t t e n s i l e p r o p e r t y a n d d i s c r e t e n e s s .C o m p a r i s o n o f t h e t e n s i l e p r o p e r t i e s i n b o t h d i r e c t i o n s i n d i c a t e s t h a t t h e t e n s i l e p r o p e r t yo f t h e c o m p o s i t e s i n t h e w e f t d i r e c t i o n i s s u p e r i o r t o t h a t i n t h e w a r p d i r e c t i o n.T h e i n t e r l a c i n g s t r u c t u r e o f t h e f a b r i c s d e t e r m i n e s t h e s h e a r p r o p e r t i e s a n d d i m e n s i o n a l s t a b i l i t y.T h e s h a l l o w c r o s s-l i n k e d c o m p o s i t e s p e r f o r m t h e h i g h e s t s h e a r m o d u l u s w i t h a d e n s e s t r u c t u r e,w h i l e t h e"s t i t c h i n g w e f t"w e f t k n i t t e d c o m p o s i t e s w i t h a l o o s e r s t r u c t u r e r e s u l t i n a l o w e s t s h e a r m o d u l u s.H o w e v e r,t h e s h e a r s t r e n g t h s h o w s a n a l m o s t o p p o s i t e l a w.T h i s s t u d y c l a r i f i e s t h e e f f e c t s o f t h e s t r u c t u r a l p a r a m e t e r s s u c h a s f i b e r v o l u m e f r a c t i o n,y a r n c r i m p d e g r e e,a n d f a b r i c i n t e r l a c i n g s t r u c t u r e o n t h e t e n s i l e a n d s h e a r p r o p e r t i e s o f3D w o v e n c o m p o s i t e s,p r o v i d i n g r e f e r e n c e f o r t h e r e s e a r c h a n d a p p l i c a t i o n o f3D w o v e n c o m p o s i t e s.K e y w o r d s:3D;w o v e n c o m p o s i t e s;t e n s i l e p r o p e r t y;s h e a r p r o p e r t y;d i m e n s i o n a l s t a b i l i t y0引言纤维增强复合材料因具有较高的比强度㊁比模量以及较好的耐疲劳和耐腐蚀特性,广泛应用于航空航天㊁船舶㊁汽车㊁建筑等领域㊂由于层间或Z向纱的增强作用,三维机织增强复合材料的层间力学性能明显优于二维结构[1-4]㊂B e h e r a等[5]发现,三维机织复合材料具有优异的抗冲击性㊁防刺穿及动态热机械性能㊂P e e r z a d a等[6]研究发现,三维机织结构中Z向纱的存在使经纬纱承担的负荷减少,提升了复合材料的整体强度和刚度㊂B r a n d t等[7]发现,Z向纱明显提高了复合材料的层间性能,其含量的增加使经纬向的拉伸强度下降,但压缩强度不受影响㊂C o x等[8]探究了三维机织复合材料的拉伸㊁压缩和弯曲性能,结果发现与二维复合材料相比,三维复合材料的面外性能增加,面内性能有所降低㊂I v a n o v等[9]认为,三维复合材料的杨氏模量与二维复合材料接近,但在45ʎ方向上,三维复合材料的最大应力㊁应变明显高于二维复合材料㊂P o t l u r i等[10]探究了三维复合材料的抗冲击性能,发现不同结构的三维复合材料的损伤面积和宽度相似,但远小于二维复合材料㊂针对不同结构的三维复合材料力学表现,国内外学者展开了相关研究㊂S a l e h等[11]研究了3种不同结构(正交结构㊁层层角联锁和角联锁结构)的三维机织复合材料的准静态拉伸性能,发现不同结构的复合材料的拉伸刚度与强度主要取决于经纱和纬纱含量,而结构类型的影响较小㊂其他学者也发现,织物结构对复合材料力学性能有重要影响㊂B e h e r a 等[5]探究了三维机织复合材料的拉伸性能,发现不同结构的材料,其拉伸强度在经向上的大小排序为三维正交结构复合材料㊁经向联锁结构复合材料㊁角联锁结构复合材料,而在纬向上则相反㊂H u a n g 等[12]测试了4种玻璃纤维三维机织复合材料的拉伸性能,包括层与层绑定的正交结构㊁完全正交结构㊁角联锁结构㊁改进的角联锁结构,发现织物结构与复合材料的拉伸强度及尺寸稳定性有很大关系㊂X u等[13]㊁D a i等[14]和J i a o等[15]探讨了织物结构对三维复合材料拉伸性能的影响,发现结构不同导致富树脂区不同,角联锁结构复合材料在经纱方向上具有较大的拉伸模量和强度㊂S t i g等[16]验证了这一观点,并且通过实验发现三维复合材料的刚度和强度随着纱线的屈曲增加呈现非线性下降,添加填充纱可以增加复合材料的力学性能㊂上述工作探究了三维机织结构复合材料与力学性能之间的关系,但是三维机织结构种类繁多,设计人员须根据使用工况选择合适的织物结构㊂然而,目前三维机织结构与力学性能之间的关系研究不够充分,影响了对其力学性能可靠性的评估㊂本文设计织造了4种不同结构的三维机织物,包括浅交直联㊁层层角联锁㊁接结纬接结和接结纬接结+衬纬纱结构,并分别将其制备成复合材料,对三维机织复合材料的拉伸性能和剪切性能进行测试,分析了织物结构参数对复合材料的拉伸和剪切性能的影响㊂本文的研究结论为三维机织复合材料的设计和应用提供了指导㊂1实验部分1.1实验材料碳纤维纱线(T70012K,纤度954.3t e x)购于日本东丽公司;环氧树脂(R T M3266)购于中航复合材料有限责任公司;多综眼多剑杆织机,自研㊂纤维和树脂的基本参数见表1㊂表1实验材料的基本参数实验材料密度/(g㊃c m-3)抗拉模量/G P a抗拉强度/M P a断裂伸长率/%碳纤维1.8023049002.1环氧树脂1.252605.0 1.2实验方法1.2.1三维织物织造本文设计了4种不同组织结构的碳纤维三维机46浙江理工大学学报(自然科学)2024年第51卷织结构,包括浅交直联结构㊁层层角联锁结构㊁接结纬接结结构和接结纬接结+衬纬纱结构,在多综眼多剑杆织机上完成织造㊂三维织物实物照片及沿织物经向的截面结构示意图如图1所示,其中:结构示意图中绿色椭圆点代表纬纱,白色屈曲的纱线代表经纱;白色实线表示观察切面上的经纱,而虚线则表示交织着的相邻经纱㊂上机织造及织物参数见表2,织物的上机图如图2所示㊂图14种三维织物实物照片和沿经向截面结构示意图表2三维机织物的织物参数织物结构经密/(根㊃10c m-1)纬密/(根㊃10c m-1)平方米质量/(k g㊃m-2)厚度/m m浅交直联61.842.665518.51层层角联锁59.430.674638.81接结纬接结接62.857.8796810.02接结纬接结+衬纬纱60.057.4766010.62注:为了对比方便,表中经密㊁纬密指单层交织结构的纱线根数㊂而实际上三维机织结构在厚度上有多层交织结构,总的经纬密度还应该乘以交织层数㊂1.2.2复合材料的制备实验采用树脂传递模塑成型工艺(R e s i n T r a n s f e r M o l d i n g,R T M)制作复合材料,其工艺过程及原理如图3所示㊂首先在预设厚度的模具内放置三维织物,闭合模具并灌注树脂,然后在常温条件下固化,制备复合材料㊂在成型过程中,固定的模腔深度导致4种三维机织复合材料的厚度一致,复合材料的厚度均为8.30m m㊂由于织物平方米质量不同导致复合材料的纤维体积分数(F i b e r v o l u m e f r a c t i o n,V f)有所区别,4种三维复合材料的V f见表3㊂1.3测试与表征1.3.1复合材料的拉伸性能测试采用材料实验机(I n s t r o n5940,美国I n s t r o n公司)测试复合材料的经向和纬向性能,测试方法采用A S T M D3039/D3039M-08S t a n d a r d T e s t M e t h o d f o r T e n s i l e P r o p e r t i e s o f P o l y m e r M a t r i x C o m p o s i t e M a t e r i a l s㊂经向拉伸采用矩形长条试样,示意图如图4(a)所示㊂由于纬向纱线伸直度高,断裂失效容易发生在试样两端,因此纬向拉伸试样设计成狗骨形状,示意图如图4(b)所示㊂实验时首先调节拉伸夹具的标距,设为150m m,安装试验件,然后连接应变片和数采系统㊂为了使夹具夹紧试样,对夹具施加一定的预加张力(纬向拉伸为3k N,经向拉伸2k N),拉伸速度设定为2m m/m i n㊂每种结构测试5个样品㊂1.3.2复合材料的剪切性能测试剪切测试采用A S T M D5379/D5379M-12 S t a n d a r d T e s t M e t h o d f o r S h e a r P r o p e r t i e s o f C o m p o s i t e M a t e r i a l s b y t h e V-N o t c h e d B e a m M e t h o d,测试试样示意图和夹具实物照片如图5所示㊂实验时把试样放置在V型切口剪切夹具内部,将夹具安装到材料试验机的压缩盘上,调节上压盘靠近夹具的压杆上,设定测试速度为2m m/m i n㊂根据测试56第1期武维莉等:结构参数对三维机织复合材料拉伸和剪切性能的影响图2 4种三维织物的织造上机图标准,在剪切应变大于5%时,试样视为破坏,测试终止㊂每种结构测试5个样品㊂1.3.3 试样编号测试前对实验试样进行系统性地编号,定义4种复合材料的经向拉伸性能(编号 -T J )和纬向拉伸性能(编号 -T W )㊁剪切性能(编号 -S),每种结构测试5个试样,其编号分别是N o .1㊁N o .2㊁N o .3㊁N o .4㊁N o .5㊂4种织物结构(浅交直联㊁层层角联锁㊁接结纬接结接㊁接结纬接结+衬纬纱)的编号分别是01㊁02㊁03㊁04㊂例如,浅交直连复合材料的经向拉伸5个试样测试编号分别是01-T J -N o .1㊁01-T J -N o .2㊁01-T J -N o .3㊁01-T J -N o .4㊁01-T J -N o .5,测试试样的具体编号见表4㊂2 结果与讨论2.1 织物结构分析本文设计织造的4种组织结构中经纬纱的交织规律不同,其中三维织物浅交直联和层层角联锁结构相似,而接结纬接结和接结纬接结+衬纬纱结构更为相似㊂相对于接结纬接结,接结纬接结+衬纬纱在纬向上又添加了额外的衬纬纱,使得纬纱含量有所增加㊂三维机织结构在厚度方向上形成多层的经纬纱交织,相比二维机织物,三维机织结构层间性能更佳,作为复合材料增强体结构具有一定的优势㊂织物的交织程度决定了结构的紧密程度,也影响了力学性能的稳定性㊂纱线交织点越多,形成的织物结构越稳定,纱线自由度小,受到载荷时材料的力学性能越稳定㊂以浅交直联结构为例,在织造打纬时,经纱每横跨两根纬纱交织形成扣锁一次,即在1㊁3㊁5列纬纱处形成紧密的交织结构,如图6所示㊂在织造2和4列纬纱时,经纱只发生上下移动形成梭口用来添加纬纱,而不会施加较大的力锁紧纱线㊂同理,对于层层角联锁结构,织造每一根纬纱都会交图3 R T M 工艺过程及原理图66浙江理工大学学报(自然科学)2024年 第51卷表3 三维机织结构复合材料的纤维体积分数V f织物结构V f /%浅交直联41.85层层角联锁48.00接结纬接结接43.44接结纬接结+衬纬纱51.13织扣紧一次,使得织物结构变得紧密㊂定义图6中1至3列的纬纱隔距为打纬交织宽度T ㊂T 越小,纱线交织次数越多,织物结构越紧密;T 越大,经纱及纬纱受到的束缚越小,织物结构越疏松㊂4种结构的打纬交织宽度的统计数据见表5㊂图4 复合材料拉伸测试试样示意图图5 复合材料剪切测试试样示意图及测试设备表4 4种三维复合材料的测试编号织物结构经向拉伸编号纬向拉伸编号剪切编号浅交直联01-T J -N o .1㊁01-T J -N o .2㊁01-T J -N o .3㊁01-T J -N o .4㊁01-T J -N o .501-T W -N o .1㊁01-T W -N o .2㊁01-T W -N o .3㊁01-T W -N o .4㊁01-T W -N o .501-S -N o .1㊁01-S -N o .2㊁01-S -N o .3㊁01-S -N o .4㊁01-S -N o .5层层角联锁02-T J -N o .1㊁02-T J -N o .2㊁02-T J -N o .3㊁02-T J -N o .4㊁02-T J -N o .502-T W -N o .1㊁02-T W -N o .2㊁02-T W -N o .3㊁02-T W -N o .4㊁02-T W -N o .502-S -N o .1㊁02-S -N o .2㊁02-S -N o .3㊁02-S -N o .4㊁02-S -N o .5接结纬接结接03-T J -N o .1㊁03-T J -N o .2㊁03-T J -N o .3㊁03-T J -N o .4㊁03-T J -N o .503-T W -N o .1㊁03-T W -N o .2㊁03-T W -N o .3㊁03-T W -N o .4㊁03-T W -N o .503-S -N o .1㊁03-S -N o .2㊁03-S -N o .3㊁03-S -N o .4㊁03-S -N o .5接结纬接结+衬纬纱04-T J -N o .1㊁04-T J -N o .2㊁04-T J -N o .3㊁04-T J -N o .4㊁04-T J -N o .504-T W -N o .1㊁04-T W -N o .2㊁04-T W -N o .3㊁04-T W -N o .4㊁04-T W -N o .504-S -N o .1㊁04-S -N o .2㊁04-S -N o .3㊁04-S -N o .4㊁04-S -N o .52.2 结构参数对三维机织复合材料的拉伸性能的影响2.2.1 经向拉伸性能三维机织复合材料的经向拉伸应力-应变曲线如图7所示㊂由图7可知:4种复合材料的拉伸应力-应变曲线表现不同,随着应变增加,浅交直联结构复合材料和层层角联锁结构复合材料的拉伸应力-应变呈线性关系,复合材料表现出线弹性的材料属性;而接结纬接结结构复合材料和接结纬接结+衬纬纱结构复合材料的拉伸应力在应变较小时呈线性增加,但是随着应变的增大,拉伸应力增长速度减缓,即拉伸模量(应力/应变)呈下降的趋势㊂分析经向拉伸离散性,发现:浅交直联结构复合材料和层层角联锁结构复合材料的经向拉伸一致性最好,表现为5个试样的拉伸曲线离散程度小㊂相反,接结纬接结结构复合材料和接结纬接结+衬纬纱结构复合76第1期武维莉等:结构参数对三维机织复合材料拉伸和剪切性能的影响图6 三维机织打纬交织示意图表5 三维机织结构的打纬宽度织物结构打纬宽度/m m浅交直联2.34层层角联锁3.26接结纬接结接6.92接结纬接结+衬纬纱2.34材料的拉伸离散程度大,即尺寸稳定性不佳,这与织物交织结构有关㊂三维机织结构中的经纱由于交织作用,纱线往往呈屈曲的状态,且纱线的屈曲程度会影响拉伸方向上的力学性能㊂纱线的屈曲程度(C )可以采用式(1)计算:图7 4种三维机织复合材料的经向拉伸应力-应变曲线C =l l 0(1)其中:l 代表织物中纱线屈曲状态下的跨距长度,l 0代表纱线从织物中提取出来完全伸直的实际长度㊂图8显示了纱线屈曲形成的纱线交织方式㊂表6汇总了4种三维复合材料的拉伸性能参数及经纱屈曲情况㊂从表6可以发现,经纱屈曲会影响复合材料的拉伸模量,接结纬接结+衬纬纱结构的纱线屈曲最高,模量最低㊂但是拉伸强度与纱线屈曲之间不具有明显的规律,这可能需要同时考虑经向上的纱线含量㊂图8 纱线屈曲示意图已有研究发现,三维机织复合材料的力学性能与纤维体积分数关系很大,经纬向上的纱线含量直接影响复合材料的拉伸性能[17]㊂为了有效评估经纬向上不同含量的三维机织复合材料的拉伸性能,对复合材料的力学性能进行归一化处理,即将不同复合材料的拉伸性能统一转换经向或纬向上V f 为86浙江理工大学学报(自然科学)2024年 第51卷表64种三维复合材料的经向拉伸性能参数结构经纱屈曲拉伸模量/G P a拉伸模量C V/%拉伸强度/M P a拉伸强度C V/%经纱V f/%浅交直联1.08322.489.02311.076.1525.53层层角联锁1.15624.983.41238.926.5826.19接结纬接结接1.13922.8520.03194.876.5526.81接结纬接结+衬纬纱1.33017.3624.48175.0121.8429.5425%的等效拉伸性能㊂断裂强度和抗拉模量的归一化计算为:σ'=σVfˑ25(2)E'=E Vfˑ25(3)其中:σ'是纤维体积分数为25%时的强度,M P a;σ为未归一化转换前的强度,M P a:E'为纤维体积分数为25%时的模量,G P a;E为未归一化转换前的模量,G P a㊂图9为经纱V f归一化处理后的4种复合材料拉伸模量㊁强度与经纱屈曲的关系㊂由图7可知,经纱屈曲程度会影响复合材料的拉伸性能,当经纱V f 统一为25%后,经纱屈曲程度越高,三维复合材料经向拉伸性能越差㊂三维机织结构复合材料的经向拉伸模量和强度整体上呈现相似的规律,大小排序为浅交直联结构复合材料㊁层层角联锁结构复合材料㊁接结纬接结结构复合材料㊁接结纬接结+衬纬纱结构复合材料㊂当经纱含量相同时,浅交直联结构复合材料的纱线屈曲最小(C=1.083),拉伸时经纱更容易发挥轴向上的力学优势,纱线强度利用率高,导致模量和强度达到最佳状态㊂接结纬接结+衬纬纱结构复合材料的经纱屈曲最大(C=1.330),受力时经纱强度利用率低,拉伸性能最差,且离散值最大㊂浅交直联结构复合材料的拉伸离散度较小,尺寸稳定性好,这与经纱交织宽度相关㊂由表6的数据可知,浅交直联结构复合材料和层层角联锁结构复合材料的交织宽度最小,分别是2.34m m和3.26m m㊂较小的纱线交织宽度导致在织造打纬时受到的打纬力更大,纱线的交织次数更多,织物结构更紧密,导致复合材料的拉伸离散性更小㊂相反,接结纬接结接结构复合材料和接结纬接结+衬纬纱结构复合材料的交织宽度较大,分别为6.92m m和8.55m m,导致织物结构不够紧密,拉伸模量和强度离散性大[18]㊂图10为V f归一化后,4种机织结构复合材料经向上的拉伸模量衰减情况,衰减速率大小排序为接结纬接结+衬纬纱相近㊁接结纬接结㊁层层角联图9归一化处理后4种机织结构复合材料的经向拉伸模量和强度(V f=25%)锁㊁浅交直联,这与经纱的屈曲状态和经纬纱的交织情况有关㊂伸直的纱线对拉伸性能的贡献大于屈曲的纱线[19],纱线屈曲明显的结构,如接结纬接结+衬纬纱结构复合材料和接结纬接结结构复合材料,无法充分发挥纤维的力学优势,受拉时屈曲的纱线有伸直的趋势;当拉伸载荷增加,经纱试图伸直造成树脂剪切破坏[20],导致复合材料的失效,从而模量发生明显的衰减㊂浅交直联结构复合材料由于经纱屈曲小,拉伸时纱线伸直变形小,且经纬纱交织结构紧密,失效前拉伸模量一直保持稳定不变㊂图104种机织结构复合材料经向拉伸模量随拉伸应变的变化曲线(V f=25%) 2.2.2纬向拉伸性能三维机织复合材料的纬向拉伸应力-应变曲线如图11所示㊂与经向拉伸曲线有所不同,4种复合材料纬向的拉伸应力-应变曲线均呈线性特征,表现出了线弹性的属性㊂由于织造时的打纬运动,纬纱在织物中几乎处于伸直状态[19],在纬向拉伸时,复96第1期武维莉等:结构参数对三维机织复合材料拉伸和剪切性能的影响合材料主要的变形来自于纬纱的拉伸和伸长,因此拉伸曲线呈线性特征㊂相比经向拉伸行为,4种结构复合材料的5个试样的纬向拉伸离散程度较小,拉伸曲线一致性好㊂其中,浅交直联结构复合材料的纬向试样拉伸离散性最小,接结纬接结+衬纬纱结构复合材料的离散性最大㊂与经向拉伸行为相似,这主要与织物结构有关㊂图11 4种机织结构复合材料的纬向拉伸应力-应变曲线 表7汇总了复合材料纬向上的拉伸性能,可以发现纬纱的屈曲程度远远小于经纱,与经纱的屈曲规律相同,纬纱的屈曲从小到大的顺序为:浅交直联㊁层层角联锁㊁接结纬接结接㊁接结纬接结+衬纬纱㊂拉伸性能同时受到纬纱含量的影响,因此对纬纱含量进行归一化后,从而对比纬向上的拉伸性能㊂表7 4种三维复合材料的纬向拉伸性能参数织物结构纬纱屈曲拉伸模量/G P a拉伸模量C V /%拉伸强度/M P a 拉伸强度C V /%纬纱V f/%浅交直联1.00430.004.07489.772.9116.33层层角联锁1.00543.804.48629.772.2621.82接结纬接结接1.00927.147.83411.6215.8820.31接结纬接结+衬纬纱1.01247.228.59726.672.5421.58图12为V f 统一为25%后的纬向拉伸模量㊁强度㊂由图12可知:当V f 相同时,4种结构复合材料的纬向上的拉伸模量㊁强度呈现相似的规律,从大到小的顺序为:接结纬接结+衬纬纱结构复合材料㊁层层角联锁结构复合材料㊁浅交直联结构复合材料㊁接结纬接结结构复合材料㊂与经向拉伸相同,浅交直联结构复合材料和层层角联锁复合材料的纬向拉伸性能依然优于接结纬接结结构复合材料,表明这两种材料具有结构上的优势㊂浅交直联结构复合材料和层层角联锁结构复合材料的纬纱屈曲小,且纱线交织宽度小导致交织次数多,织物结构紧密,对纬纱的束缚张力大,纬向拉伸离散小㊂而接结纬接结结构复合材料和接结纬接结+衬纬纱结构复合材料的经纬纱交织点少,纱线之间束缚少㊁自由度大,织物结构疏松,导致纬向上的拉伸性能离散性大㊂2.2.3 经向和纬向拉伸性能对比图13对比了4种复合材料在经㊁纬方向上的拉伸性能㊂由图13可知,V f 归一化后,经向上的拉伸模量和强度明显低于纬向,这是由于纬纱伸直程度高于经纱,受拉时纬纱能承受较大的载荷㊂经纱由于屈曲大,不利于发挥碳纤维的力学优势,导致经向上的拉伸模量较低㊂当拉伸载荷增加时,经纱有从7浙江理工大学学报(自然科学)2024年 第51卷图12归一化处理后4种结构复合材料纬向拉伸模量和强度(V f=25%)屈曲到伸直的趋势,但是此过程会导致纱线周围的树脂受到挤压,造成剪切破坏,从而引起整个试样迅速失效,因此经向上的拉伸强度均低于纬向㊂2.3结构参数对三维机织复合材料剪切性能的影响本文对4种三维机织复合材料的剪切性能进行分析,剪切应力-应变曲线如图14所示㊂由图14可知,4种复合材料的剪切曲线相似,初始受剪时,复合材料的应力-应变曲线呈线弹性属性,剪切应力随着应变的增加呈线性增加;随着载荷的增加,应力-图134种机织结构复合材料经㊁纬向的拉伸性能对比(V f=25%)图144种机织结构复合材料剪切应力-应变曲线17第1期武维莉等:结构参数对三维机织复合材料拉伸和剪切性能的影响应变曲线进入非线性阶段,剪切应力继续增大但增长速度下降,即剪切刚度下降,直至强度达到最大后试样失效㊂复合材料施加剪切载荷时,当剪切力较小时,材料中的纱线和树脂同时受力,由于树脂模量远低于碳纤维,树脂首先发生变形㊂纱线受剪切力后由屈曲状态伸直,交织处的经纬纱逐渐锁紧,当载荷持续增大,锁结处的纱线摩擦力增大直至无法承受载荷,此时交织的纱线发生滑移㊁抽拔㊁断裂㊂树脂的断裂伸长率大,碳纤维断裂前树脂还未发生破坏,但是树脂强度远低于碳纤维,碳纤维断裂后树脂迅速破坏,最后整个复合材料试样失效[21]㊂图15显示了4种复合材料的剪切性能及离散情况㊂由图15可知,V f 相同时,浅交直联结构复合材料的剪切模量最大,接结纬接结结构复合材料的剪切模量最小,而剪切强度几乎呈相反的规律㊂浅交直联结构复合材料的结构紧密,受剪切时复合材料不易发生变形,剪切模量最大,但这导致在纱线交织处容易形成应力集中,试样失效早[22],剪切强度小㊂接结纬接结结构复合材料由于经纬纱的交织少㊁结构疏松,受剪切时结构容易发生变形,剪切模量小,但是疏松的结构不易形成应力集中,剪切失效发生晚,因此剪切强度最大㊂图15 归一化处理后4种复合材料剪切模量和强度(V f =25%)与拉伸性能相似,接结纬接结结构复合材料和接结纬接结+衬纬纱结构复合材料的剪切离散值最大,尺寸稳定性最差,而浅交直联结构复合材料和层层角联锁结构复合材料的剪切离散性最小,这与织物结构中是纱线交织情况有关㊂接结纬接结结构复合材料和接结纬接结+衬纬纱结构复合材料中纱线交织宽度大,交织点少,纱线自由度大,受剪切时材料的失效位置具有较大的不确定性,离散度大;而浅交直联结构复合材料和层层角联锁复合材料的结构交织较为紧密㊁稳定,受剪切时离散性最小㊂3 结 论为了研究三维机织结构参数与复合材料力学性能之间的关系,本文设计制备了4种不同结构的三维机织复合材料,测试分析了复合材料的拉伸性能(经向和纬向)和剪切性能,所得主要结论如下:a)纤维体积分数㊁纱线屈曲和纱线交织程度决定了三维复合材料的拉伸和剪切性能㊂V f 相同时,纱线屈曲导致拉伸性能下降,而交织结构紧密会改善拉伸性能和离散性㊂b )经向拉伸时,4种结构复合材料的拉伸响应和曲线离散性不同,但拉伸模量和强度呈现相同的规律,大小排序为浅交直联结构复合材料㊁层层角联锁结构复合材料㊁接结纬接结结构复合材料㊁接结纬接结+衬纬纱结构复合材料㊂纬向拉伸时,4种结构复合材料的拉伸应力-应变曲线呈线弹性,且离散值小,这与纬纱屈曲小有关,同时纬向上的拉伸性能远远优于经向㊂不管是经向还是纬向上,浅交直联结构复合材料和层层角联锁结构复合材料的拉伸性能和离散性较小,而接结纬接结结构复合材料的拉伸性能最差,说明此结构不具有优势㊂c )4种复合材料的剪切应力-应变曲线呈非线性的特征㊂织物中经纬纱的交织结构决定了剪切性能及离散性,其中浅交直联复合材料的结构紧密,剪切模量最大,接结纬接结复合材料的结构疏松,剪切模量最小,而剪切强度几乎呈相反的规律㊂此研究明确了结构参数对三维机织复合材料的拉伸性能和剪切性能的影响,对三维织物的结构设计和力学性能优化有一定的指导作用,为将来三维机织复合材料的工程化应用提供借鉴和参考㊂参考文献:[1]杨彩云,李嘉禄,陈利,等.树脂基三维机织复合材料结构与力学性能的关系研究[J ].航空材料学报,2006,26(5):51-55.[2]L i M R ,W a n g P,B o u s s u F ,e t a l .A r e v i e w o n t h e m e c h a n i c a l p e r f o r m a n c e o f t h r e e -d i m e n s i o n a l w a r pi n t e r l o c k w o v e n f a b r i c s a s r e i n f o r c e m e n t i n c o m po s i t e s [J ].J o u r n a l o f I n d u s t r i a l T e x t i l e s ,2022,51(7):1009-1058.[3]D a h a l e M ,N e a l e G ,L u pi c i n i R ,e t a l .E f f e c t o f w e a v e p a r a m e t e r s o n t h e m e c h a n i c a l p r o pe r t i e s of 3D w o v e ng l a s s c o m p o s i t e s [J ].C o m po s i t e S t r u c t u r e s ,2019,223:27浙江理工大学学报(自然科学)2024年 第51卷。
丝素蛋白金纳米棒复合水凝胶的构建及其光热性能
浙江理工大学学报，2021，45(3): 309-315Journal of Zhejiang Sci-Tech UniversityDOI：10.3969/j.issn.l673-3851(n).2021. 03.003丝素蛋白/金纳米棒复合水凝胶的构建及其光热性能金小康，姚舒婷,邱方燄，王秉(浙江理工大学材料科学与工程学院，杭州310018)摘要：针对皮肤表面肿瘤手术切除时残留癌细胞导致肿瘤复发的医学难题，以天然高分子丝素蛋白为基体材 料，包覆光热试剂金纳米棒(AuN R)，制备复合水凝胶，对术后残余肿瘤癌细胞进行光热消融，以防止肿瘤复发。
采 用辣根过氧化物酶（H R P)对丝素蛋白分子链进行交联制备丝素蛋白水凝肢(S H),并用其负载A iiN R,得到具有光热 治疗作用的复合水凝肢;通过紫外吸收光谱(U V)和扫描电子显微镜(SE M)等对水凝胶材料形貌及各项性能进行表 征，并以3T3细胞为体外模型，对其生物相容性进行初步研究。
结果表明：合成的金纳米棒吸收峰值在800 n m左右，对波长为808 n m的近红外激光具有良好的适配性;S H与A u N R@SH水凝胶均呈现多孔蜂窝状的形貌结构，并 呈现出了良好的光热性能、力学性能和可降解性能;在体外细胞相容性实验中，A u N R@SH水凝胶展现出了良好的 细胞相容性，具有作为光热试剂应用的潜力。
关键词：丝素蛋白；金纳米棒；光热性能;水凝胶；细胞相容性中图分类号：TB34 文献标志码：A 文章编号：1673-3851 (2021) 05-0309-07Construction and photothermal properties of compositehydrogel based on silk fibroin and gold nanorodJ IN Xiaokang，YAO Shuting，Q IU F a n g y i，WANG Bing(School of Materials Science and Engineering,Zhejiang Sci-Tech University,Hangzhou 310018, China)Abstract：To solve the medical problem of the recurrence of tumors caused by residual cancer cells during surgical removal of tumors on the skin surface,natural polymer silk fibroin was used as the matrix material and coated with the photothermal agent gold nanorod (AuNR)to prepare composite hydrogel and conduct photothermal ablation on the residual cancer cells after the surgery to prevent the recurrence of tumor.Horse radish peroxidase (HRP)was used to cross-link the silk fibroin molecular chain to produce silk fibroin hydrogel(S H)to load AuNR and obtain composite hydrogel with a photothermal effect. Moreover,the morphologies and properties of the hydrogel were characterized by U V absorption spectrum (U V)and scanning electron microscopy (SEM), etc.Its biocompatibility was preliminarily studied,with 3T3 cells as the in vitro model.The results indicated that the synthesized gold nanorod had an absorption peak at about 800 nm,and good adaptability to near-infrared laser with a wavelength of 808 nm.Both SH hydrogel and AuNR@SH hydrogel showed a porous cellular morphology,and presented excellent photothermal,mechanical,degradable properties.AuN R@SH hydrogel exhibited good cytocompatibility and had the potential to be used as a photothermal agent.Keywords：silk fibroin；gold nanorod；photothermal properties；hydrogel；cytocompatibility收稿日期：2020—12—22 网络出版日期：2021 —02—03基金项目：国家自然科学基金项目（51603188);浙江省自然科学基金项目（LQ15E030004);浙江理工大学基本科研业务费项目（2020Q006) 作者简介:金小康（1997 —），男，湖北天门人，硕士研究生，主要从事生物医药材料方面的研究。
被动式日间辐射制冷超疏水涤纶织物的制备及其性能
浙江理工大学学报,第51卷,第1期,2024年1月J o u r n a l o f Z h e j i a n g S c i -T e c h U n i v e r s i t yD O I :10.3969/j.i s s n .1673-3851(n ).2024.01.007收稿日期:2023-04-04 网络出版日期:2023-06-07基金项目:国家自然科学基金项目(22078305);浙江省自然科学基金项目(L Q 22B 060014);国家级大学生创新创业训练计划项目(202110338018)作者简介:潘毕成(1998- ),男,安徽安庆人,硕士研究生,主要从事辐射制冷方面的研究㊂通信作者:易玲敏,E -m a i l :l m yi @z s t u .e d u .c n 被动式日间辐射制冷超疏水涤纶织物的制备及其性能潘毕成,张佳文,杨孝全,蔡 英,易玲敏(浙江理工大学,a .纺织科学与工程学院(国际丝绸学院);b .生态染整技术教育部工程研究中心;c .先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室,杭州310018) 摘 要:为了获得具有制冷性能的超疏水织物,利用含氟硅烷和环氧硅烷对S i O 2粒子进行改性,通过浸涂的方式将改性粒子整理到涤纶织物上,并喷涂聚二甲基硅氧烷交联成膜;对整理前后涤纶织物的表面形貌和结构进行分析,探究不同涂覆量下有机-无机复合涂层织物的光谱特性,并考察复合涂层织物的制冷性能和疏水性能㊂结果表明:当涂覆量为29.67m g/c m 2时,复合涂层织物的太阳光反射率为94.3%,中红外发射率为91.2%;在户外太阳直射下,相比原始涤纶织物最高可降温度为2ħ,比测试箱体内环境温度最高可降温8.2ħ;复合涂层织物的静态水接触角为151.4ʎ,滚动角为6.1ʎ;经过100次摩擦后,静态水接触角下降至147.8ʎ㊂该超疏水织物具有优异的自清洁性能和较好的耐摩性,在高温节能㊁辐射制冷领域具有广阔的应用前景㊂关键词:被动式日间辐射制冷;二氧化硅;涂层;涤纶;超疏水中图分类号:T S 195.5文献标志码:A文章编号:1673-3851(2024)01-0055-08引文格式:潘毕成,张佳文,杨孝全,等.被动式日间辐射制冷超疏水涤纶织物的制备及其性能[J ].浙江理工大学学报(自然科学),2024,51(1):55-62.R e f e r e n c e F o r m a t :P A N B i c h e n g ,Z H A N G J i a w e n ,Y A N G X i a o q u a n ,e t a l .P r e pa r a t i o n a n d p e r f o r m a n c e o f s u p e r h y d r o p h ob ic p o l y e s t e r f a b r i c s f o r p a s s i v ed a y t i me r a d i a t i v e c o o l i n g [J ].J o u r n a l of Z h e j i a ng S c i -T e ch U ni v e r s i t y,2024,51(1):55-62.P r e p a r a t i o n a n d p e r f o r m a n c e o f s u p e r h y d r o p h o b i c p o l ye s t e rf a b r i c s f o r p a s s i v e d a y t i m e r a d i a t i v e c o o l i n gP A N B i c h e n g ,Z H A N G J i a w e n ,Y A N G X i a o q u a n ,C A I Y i n g ,Y I L i n gm i n (a .C o l l e g e o f T e x t i l e S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g (I n t e r n a t i o n a l I n s t i t u t e o f S i l k );b .E n g i n e e r i n gR e s e a r c h C e n t e r f o r E c o -D y e i n g &F i n i s h i n g o f T e x t i l e s ,M i n i s t r y of E d u c a t i o n ;c .K e y L a b o r a t o r y o f A d v a n c e d T e x t i l e M a t e r i a l s a n d M a n u f a c t u r i ng T e ch n o l o g y,M i n i s t r y o f E d u c a t i o n ,Z h e j i a n g S c i -T e c h U n i v e r s i t y ,H a n gz h o u 310018,C h i n a ) A b s t r a c t :T o o b t a i n s u p e r h y d r o p h o b i c f a b r i c s w i t h p a s s i v e d a y t i m e r a d i a t i v e c o o l i n g pe rf o r m a n c e ,S i O 2p a r t i c l e s m o d i f i e d w i t h f l u o r o s i l o x a n e a n d e p o x y s i l o x a n e w e r e u s e d t o c o a t t h e p o l y e s t e r f a b r i c v i a d i p p i ng .Th e n p o l y di m e t h y l s i l o x a n e w a s s p r a ye d o n t h e m t of o r m a c r o s s -l i n k e d s t r u c t u r e .T h e m o r p h o l og y a n d ch e mi c a l s t r u c t u r e o f p o l y e s t e r f a b r i c s b e f o r e a n d a f t e r m o d i f i c a t i o n w e r e a n a l yz e d ,a n d t h e s p e c t r a l c h a r a c t e r i s t i c s o f o r g a n i c -i n o r g a n i c c o m p o s i t e c o a t e d f a b r i c s w i t h d i f f e r e n t c o a t i n g am o u n t s w e r e i n v e s t i g a t e d .M e a n w h i l e ,t h e c o o l i n g p e r f o r m a n c e a n d h y d r o p h o b i c p r o p e r t y o f t h e c o a t e d p o l ye s t e rf a b r i c s w e r e a l s o s t u d i e d .T h e r e s u l t s s h o w t h a t w h e n t h e c o a t i ng a m o u n t o f p o l y e s t e r f a b r i c i s 29.67m g/c m 2,t h e s o l a r r e f l e c t a n c e r e a c h e s 94.3%,a n d t h e m i d d l e i n f r a r e d e m i s s i v i t y ac h i e v e s 91.2%.I nd i re c t s u n l i g h t ,t h e c o a t e d p o l y e s t e rf a b r i c r e a l i z e s a n e f f i c i e n t t e m p e r a t u r e r e d u c t i o n o f 8.2ħc o m pa r e d w i t h t h e a mb i e n t t e m p e r a t u r e i n s i d e t e s tc h a m b e r ,a nd h a s a l o we r t e m p e r a t u r e of 2ħc o m pa r e d w i t h t h ep r i s t i n e p o l y e s t e r f a b r i c.T h e s t a t i c w a t e r c o n t a c t a n g l e o f t h e c o m p o s i t e c o a t e d f a b r i c i s151.4ʎa n d t h e r o l l i n g a n g l e i s6.1ʎ;a f t e r100r u b s,t h e s t a t i c w a t e r c o n t a c t a n g l e d r o p s t o147.8ʎ.T h e s u p e r h y d r o p h o b i c f a b r i c h a s e x c e l l e n t s e l f-c l e a n i n g p r o p e r t i e s a n d g o o d a b r a s i o n r e s i s t a n c e,a n d h a s b r o a d a p p l i c a t i o n p r o s p e c t s i n t h e f i e l d o f h i g h t e m p e r a t u r e e n e r g y s a v i n g a n d r a d i a t i v e c o o l i n g.K e y w o r d s:p a s s i v e d a y t i m e r a d i a t i v e c o o l i n g;S i O2;c o a t i n g;p o l y e s t e r;s u p e r h y d r o p h o b i c0引言温室气体大量排放,城市热岛效应加剧,高温天气频发,对户外游玩人员㊁建筑及公共设施等均产生了严重影响㊂传统户外纺织品并不足以抵消热量给人体带来的危害,因此亟须开发新型户外制冷纺织品以保护户外人员免受高温伤害㊂被动式日间辐射制冷(P a s s i v e d a y t i m e r a d i a t i v e c o o l i n g,P D R C)技术无需能量输入,通过反射太阳光(波长为0.3~ 2.5μm),同时将热量从红外大气窗口(波长为8~13μm)发射到外部空间实现物体表面的自发冷却[1]㊂近年来,研究者们将P D R C技术应用到织物上,制备具有降温或制冷功能的P D R C纺织品㊂Z h a n g等[2]根据S i O2在大气窗口具有高发射率的特点,在普通涤纶布上原位生长一层S i O2粒子,使其具有良好的P D R C性能㊂Z e n g等[3]通过分级结构的设计,制备了复合超细纤维编织的超材料织物,该超材料织物的太阳光反射率达92.4%㊁中红外发射率达94.5%㊂S o n g等[4]制备了一种聚合物基的纳米光子织物,该织物覆盖的皮肤表面温度相比传统织物低3.1~3.5ħ㊂尽管已有一些关于P D R C 纺织品的研究,但P D R C纺织品仍存在降温不够㊁服用性能差等问题;此外,户外纺织品在使用过程中不可避免地会遇到降尘㊁雨水等而被沾污[5],影响其降温性能㊂因此,开发具有自清洁性能和高制冷性能的P D R C纺织品具有重要意义㊂超疏水表面通常具有自清洁性能,将表面微纳复合结构与低表面能材料结合可获得超疏水表面㊂聚二甲基硅氧烷(P D M S)具有较低的表面能,是用于构建超疏水表面的常用材料[6-7],在8~13μm的中红外波段具有很高的发射率[8-9]㊂S i O S i结构的S i O2是用于构建粗糙表面的理想材料,且在大气窗口存在声子-极化子共振,有助于提高中红外波段的发射率[10-12]㊂此外,尺寸合适的S i O2具有很强的粒子散射效果,在太阳光谱范围内具有很高的反射率[13-14]㊂本文针对户外P D R C纺织品在使用过程中易被沾污而影响降温性能的问题,使用含氟改性S i O2与P D M S复合,采用浸涂㊁喷涂相结合的方式整理到涤纶织物表面,在织物表面构建具有低表面能㊁粗糙结构的太阳光高反射㊁中红外高发射涂层,制备具有良好降温性能的超疏水织物㊂分析整理前后织物的表面形貌和化学结构,考察涂覆量对复合涂层织物光谱特性的影响规律,并对复合涂层的制冷性能和超疏水性能进行探究,以获得具有较高冷却效果的超疏水涤纶织物,为户外降温织物的制备提供新的设计思路㊂1实验部分1.1实验材料S i O2购自东莞市鑫惟进实业有限公司,氢氧化钠(N a O H)㊁四氢呋喃(T H F)和无水乙醇购自杭州高晶精细化工有限公司,全氟辛基三乙氧基硅烷(F A S)购自广州远达新材料有限公司,γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(K H-560)和罗丹明B购自上海麦克林生化科技有限公司,聚二甲基硅氧烷(P D M S)购自道康宁公司,涤纶织物(P E T)购自广州美龙达环保材料有限公司㊂1.2涤纶织物的表面刻蚀用无水乙醇和去离子水依次清洗原始涤纶织物(3c mˑ3c m)30m i n以去除杂质,将清洁后的涤纶织物浸入质量分数为300g/L的N a O H溶液中30m i n,浸泡后的涤纶织物用大量的水清洗,并在80ħ下干燥,最后得到化学蚀刻的涤纶织物(H-P E T)㊂1.3改性S i O2分散液的制备将2.5g S i O2粒子均匀分散在50m L去离子水中,磁力搅拌30m i n后,依次向分散液中加入1.0g F A S和0.5g K H-560,室温条件下磁力搅拌24h,得到改性S i O2分散液㊂1.4被动式日间辐射制冷超疏水涤纶织物的制备将H-P E T浸入改性S i O2分散液中,在80ħ烘箱中干燥;随后将含有P D M S的T H F溶液(质量分数为15%)采用喷涂的方式喷涂到涤纶织物上,烘干后便得到具有辐射制冷功能的超疏水涤纶织物(S P-P E T)㊂65浙江理工大学学报(自然科学)2024年第51卷1.5 测试方法与表征1.5.1 红外光谱测试通过傅里叶红外光谱仪(F T -I R ,N i c o l e t 5700型,美国热电公司)分析整理前后涤纶织物的化学结构,扫描范围为500~4000c m -1㊂1.5.2 X 射线光电子能谱测试采用X 射线光电子能谱仪(X P S ,K -A l p h a ,美国赛默飞公司)分析整理前后涤纶织物表面化学组成和元素含量分析㊂1.5.3 形貌表征采用扫描电子显微镜(S E M ,S U 8100型,日立公司)观察整理前后涤纶织物的表面形貌㊂1.5.4 涂覆量计算称量整理前涤纶织物(3c mˑ3c m ),记录其质量W 1,称量由上述方法制备得到的S P -P E T ,记录其质量W 2㊂涂覆量根据式(1)计算:G =W 2-W 1A (1)其中:G 为涂覆量,m g /c m 2;W 1㊁W 2为整理前后涤纶织物质量,m g;A 为涤纶织物的表面积,c m 2㊂1.5.5 光谱性能测试反射率测试:采用配有B a S O 4积分球的紫外可见分光光度仪(U V -2600,日本岛津)进行测试,设定测试波长范围为200~800n m ㊂发射率测试:采用配有金积分球的傅里叶红外光谱仪(布鲁克5700型)进行测试,设定测试波长范围为2.5~16.0μm ㊂1.5.6 P D R C 性能测试使用实验室自制辐射制冷装置对原始织物㊁整理后织物及环境温度进行降温测试㊂该装置整体由泡沫盒组成,盒子外部贴有一层铝箔,装置顶部覆盖有一层低密度聚乙烯薄膜,用来抑制热对流和热传导㊂使用热电偶(P T -100)和温度记录仪(S I N -R 200F)实时监测样品及环境温度变化;使用辐照计(F Z -A )对实时太阳辐照强度进行测量;实时风速和环境相对湿度由空气流量风速计(G M 8902)和自动温湿度记录仪(T H 20R -E X )测量;使用红外热成像仪(F l u k e T i 400,A m e r i c a)拍摄整理后涤纶织物实际户外降温情况㊂1.5.7 接触角测试采用视频接触角张力仪D S A -100对整理前后涤纶织物进行润湿性测试,水滴体积为1.5μL ,测量织物5个不同位置的数值,取平均值㊂1.5.8 摩损性能测试摩损测试根据‘耐摩擦色牢度:A A T C C 摩擦测试仪法“(A A T C C 8-2007)中的摩损方式进行㊂使用纯涤纶布作为耐摩材料搭档,将样品固定在不锈钢柱上,并以92k P a 的负载压力反复移动100次(移动距离为20c m ),测试摩擦前后样品织物接触角变化来表征整理后涤纶织物的耐摩损性能㊂1.5.9 透气性能测试采用数字式透气量仪(Y G 461E )对整理前后涤纶织物进行透气性测试,测量织物5个不同位置的数值,取平均值㊂2 结果与讨论2.1 有机-无机复合涂层织物的表面化学组成 S i O 2改性前后红外谱图如图1(a )所示,改性后的S i O 2在1200c m -1和960c m -1处出现了新的吸收峰,分别对应C F 键的伸缩振动和S iO H 键的弯曲振动;906c m -1出现了代表 C H (O )C H的特征峰[15],表明S i O 2改性成功㊂原始涤纶织物和整理后涤纶织物的红外谱图如图1(b)所示㊂原始涤纶织物1712c m -1处的峰对应于羰基的伸缩振动,1408c m -1和1336c m -1处的峰对应于苯环的振动吸收,在涤纶织物表面浸渍改性S i O 2和喷涂P D M S 后,整理后的涤纶织物在1240c m -1和1088c m -1处出现了新的吸收峰(见图1(b)),分别对应于C F 键和S i O S i 键的伸缩振动㊂图1(c)是整理前后涤纶织物的X P S 谱图,织物表面元素含量分析如表1所示㊂图1(c)和表1显示:原始涤纶织物表面只存在C 和O 元素,而整理后的织物表面出现了F 和S i 两种元素,含量分别为22.59%和10.32%㊂以上结果表明含氟改性的S i O 2和P D M S 已经成功涂覆到涤纶织物上㊂2.2 有机-无机复合涂层织物的表面形貌 对原始涤纶织物和整理后涤纶织物的形貌进行分析,结果如图2所示㊂由图2可知:原始涤纶织物表面光滑,单根纤维清晰可见,经过改性S i O 2/P D M S 涂覆的涤纶织物,纤维表面被覆盖了大量粒子,粒子表面被聚合物P D M S 所包裹,P D M S 交联的作用增强了粒子与纤维间的附着力;当涂覆量为10.56m g/c m 2时,涤纶织物的纤维表面附着了改性S i O 2粒子,且纤维仍有部分未被覆盖,纤维的整体轮廓清晰;当涂覆量达到29.67m g/c m 2时,大部分涤纶织物被覆盖,纤维表面及纤维与纤维之间均充满了粒子,且粒子没有明显的聚集现象㊂75第1期潘毕成等:被动式日间辐射制冷超疏水涤纶织物的制备及其性能图1 S i O 2改性前后F T -I R 谱图和整理前后涤纶织物的F T -I R 谱图㊁X P S 谱图表1 整理前后涤纶织物表面元素含量元素元素含量/%原始涤纶织物整理后涤纶织物C 74.3628.6N 00.82O 25.6437.67F022.59S i010.322.3 有机-无机复合涂层织物的光谱性能 太阳光谱区域的反射率是影响P D R C 性能的关键因素,为了探究整理前后涤纶织物太阳光反射率的差异以及不同涂覆量对涤纶织物太阳光反射率的影响,本文对两种涤纶织物太阳光反射率进行分析,结果如图3所示㊂图3(a)表明:当涤纶织物由改性S i O 2/P D M S 涂覆整理后,太阳光反射率相较图2 整理前后涤纶织物的S E M 图于原始涤纶织物有明显的提高,原始涤纶织物的太阳光反射率仅为65.5%;随着涂覆量的增加,复合涂层织物的太阳光反射率也随之提高㊂当涂覆量达到21.33m g/c m 2时,反射率达93.3%,进一步提高涂覆量,反射率变化不大;当涂覆量达到29.67m g/c m 2时,反射率达94.3%㊂整理后涤纶织物反射率85浙江理工大学学报(自然科学)2024年 第51卷图3 涤纶织物的光谱特性曲线的提高主要是由于S i O 2粒子的存在,粒子的添加提高了织物对太阳光的散射效果[16],从而提高了反射率㊂涂覆改性S i O 2/PD M S 可提升涤纶织物的发射率,原始涤纶织物的发射率仅为88.3%,当涂覆量为29.67m g/c m 2时,发射率可达91.2%(见图3(b)),是由于整理后的涤纶织物表面存在大量C F 键和S i O S i 键,在大气窗口内具有较强的吸收振动峰[17],对应着较强的红外吸收能力㊂2.4 有机-无机复合涂层织物的P D R C 性能为了探究涂层织物的P D R C 性能,使用自制P D R C 装置(见图4(a ) (b ))进行测试㊂图4(c)显示了实时的太阳辐照强度,当天为多云天气,辐照强度波动比较大㊂图4(d )为太阳直射条件下整理前后涤纶织物的温度随时间变化的曲线㊂复合涂层织物的温度始终低于箱体内的环境温度和原始涤纶织物的温度,复合涂层织物的温度相比箱体内环境温度可低8.2ħ,相较于原始涤纶织物温度可下降2ħ(见图4(d))㊂整理后的涤纶织物具有高反射率,能够在太阳光区域最大限度地反射阳光,减少热量的吸收,同时因其高发射的特性,能够将热量从大气窗口辐射出去,从而达到较好的制冷效果㊂使用红外热成像仪对复合涂层涤纶织物进行户外降温性能测试㊂测试时间为2023年3月14日,天气晴朗,温度为23ħ,环境相对湿度为59%㊂图5(a ) (b )为织物覆盖在建筑模型屋顶的实物照片和其对应的红外热成像图,裸露的屋顶表面温度达31.3ħ,而覆盖有复合涂层织物的屋顶表面温度仅为25.3ħ,复合涂层织物能够提供6ħ的制冷效果㊂图5(c ) (d)则是织物覆盖在汽车模型的实物照片和红外热成像图,黑色汽车在户外环境下表面温度极高,严重影响其使用寿命,整理后涤纶织物作为户外遮阳纺织品,能够使汽车模型表面温度降低约11.6ħ㊂上述结果表明复合涂层涤纶织物作为户外遮阳纺织品能够在多种场合使用,且具有良好的降温制冷效果㊂2.5 有机-无机复合涂层织物的疏水自清洁性能㊁耐摩性能和透气性能在户外环境下,雨水㊁灰尘和微粒污染物等会沾污涂层表面,从而影响其P D R C 性能㊂为了提高制冷织物的户外使用性,本文采用含氟改性S i O 2粒子和P D M S 相结合,提高织物表面的疏水性能和自清洁性能,不同涂覆量下涤纶织物的疏水性能测试的结果如图6所示㊂图6(a)显示:原始涤纶织物的水接触角为105.4ʎ,改性S i O 2/P D M S 涂覆显著提高了织物的水接触角,且随着涂覆量的增加,水接触角不断提升㊂随着涂覆量的增加,滚动角不断降低,当涂覆量为29.67m g/c m 2时,复合涂层织物的静态接触角达到151.4ʎ,滚动角为6.1ʎ(见图6(b )),其原因是涂覆量的增加,涂层表面能下降,表面粗糙度增加,从而提高了涤纶织物表面的疏水性㊂对整理前后涤纶织物自清洁性能进行测试结果如图7所示㊂从图7可以看出:原始涤纶织物在浸入罗丹明B 水溶液后,织物表面被润湿并染色,而整理后的涤纶织物未被罗丹明B 水溶液润湿,在织物表面并没有观察到明显的着色痕迹;将罗丹明B水溶液滴落在整理前后涤纶织物上,原始涤纶织物表面沾满了颜色,而整理后涤纶织物表面水滴很快地滚落,没有被污染的痕迹㊂以上测试结果均表明复合涂层涤纶织物具有较好的自清洁性能㊂整理前后涤纶织物的耐摩擦性能和透气性能见图8㊂通过观察整理后涤纶织物摩擦100次前后的接触角变化来探究织物的耐摩擦性能,由图8(a)可知,经过100次摩擦后,复合涂层织物的静态水接触角由摩擦前的151.4ʎ下降至147.8ʎ,下降幅度较95第1期潘毕成等:被动式日间辐射制冷超疏水涤纶织物的制备及其性能图4 涤纶织物的P D R C 性能图5 复合涂层织物覆盖于房屋、汽车模型的实物照片和红外热成像图06浙江理工大学学报(自然科学)2024年 第51卷图6不同涂覆量整理后涤纶织物的水接触角和滚动角变化曲线图7整理前后涤纶织物的自清洁效果照片图8复合涂层织物摩擦前后接触角柱状图和整理前后涤纶织物的透气率柱状图16第1期潘毕成等:被动式日间辐射制冷超疏水涤纶织物的制备及其性能小,涂层织物仍保持较强的疏水性能,说明整理后涤纶织物具有较好的耐摩擦性能㊂整理前后涤纶织物的透气性能测试结果如图8(b)所示,原始涤纶织物的透气率达到207.91m m/s,整理后涤纶织物的透气率为49.41m m/s㊂整理后涤纶织物透气率的下降是由于S i O2和P D M S交联成膜后(见图8(b)),堵塞了纤维与纤维之间的部分孔隙㊂3结论本文将改性S i O2粒子和P D M S通过先浸涂再喷涂的方式整理到涤纶织物上,制备得到具有良好降温性能的超疏水涤纶织物;考察整理前后织物的表面形貌和化学结构,分析涂覆量对复合涂层织物光谱特性的影响,并考察了织物的降温性能和疏水性能㊂主要结论如下:a)随着改性S i O2/P D M S涂覆量的增加,复合涂层涤纶织物的太阳光反射率和中红外发射率大幅提高㊂当涂覆量为29.67m g/c m2时,复合涂层织物的太阳光反射率达94.3%,中红外发射率达91.2%㊂b)复合涂层织物相较于原始涤纶织物,温度可下降2ħ,相比于箱体内的环境温度,温度可下降8.2ħ,具有良好的P D R C性能㊂c)随着S i O2/P D M S涂覆量的增加,复合涂层涤纶织物的疏水性能提高㊂当涂覆量为29.67m g/ c m2时,复合涂层织物的静态水接触角达到151.4ʎ,动态角为6.1ʎ,显示出良好的自清洁性能㊂参考文献:[1]R a m a n A P,A b o u A n o m a M,Z h u L X,e t a l.P a s s i v e r a d i a t i v e c o o l i n g b e l o w a m b i e n t a i r t e m p e r a t u r e u n d e rd i re c t s u n l i g h t[J].N a t u r e,2014,515(7528):540-544.[2]Z h a n g Y L,Y u J E.I n s i t u f o r m a t i o n o f S i O2 n a n o s p h e r e s o n c o m m o n f a b r i c s f o r b r o a d b a n d r a d i a t i v e c o o l i n g[J].A C S A p p l i e d N a n o M a t e r i a l s,2021,4(10): 11260-11268.[3]Z e n g S N,P i a n S J,S u M Y,e t a l.H i e r a r c h i c a l-m o r p h o l o g y m e t a f a b r i c f o r s c a l a b l e p a s s i v 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H2O2/活化剂体系的安全性
该体系中具有漂白作用的是过氧酸阴离 子，因此，该体系实质上仍然是过氧酸漂 白体系。
但是生产过程中使用的仅仅是双氧水和 活化剂，并不直接使用过氧酸。而且浴中 生成的过氧酸的浓度很低，不存在高浓度 过氧酸可能发生的危险，因此该体系的应 用是安全的。
H2O2/活化剂体系的环保性
与高温条件漂白工艺相比，新工艺的白度 尚有一定差异，但织物的强力损失大幅度 下降。这对于一些白度要求不高的织物来 说，是一种很具优势的漂白方法。
2、粘胶混纺织物
粘胶/Lycra (96.5/3.5) 混纺织物
活化剂工艺以及常规工艺漂白样品的白度和强 力保留率见下表
工艺
H2O297℃常规工艺 H2O270℃常规工艺 H2O270℃TAED工 艺 H2O270℃NOBS工 艺
羊毛/棉(30/70)混纺织物的 活化剂/H2O2漂白与常规工艺的比较
漂白工艺
CIE 白 强力 断裂 棉籽
度
cN/tex 延伸 % 残余
未处理
15.57 10.25 4.89 -
H2O2常规70℃工艺 65.43 11.64 6.34 100 TAED 70℃工艺 72.58 11.16 5.90 <25 NOBS 70℃工艺 75.67 11.23 5.80
处理前 常规（恒定pH11） 常规（滑移pH11）
TAED/H2O2 NOBS/ H2O2
CIE 白度
LyocellA100
Lyocell A100 /Lycra
43.30
38.10
69.50
65.02
70.23
64.71
74.94
71.41
76.87
73.53
可见，活化剂/H2O2工艺可以在 较低的温度条件下使LyocellA100 及其混纺织物获得所需的白度，同 时由于漂白温度低，能够有效防止 纤维的原纤化。
4、羊毛混纺织物
由于羊毛极易在高温和高pH的条件下受 到损伤，因此，羊毛和棉的混纺产品在漂 白时必须严格控制条件。由此产生的问题 是产品中的棉组分往往达不到所需的白度。 活化剂/H2O2 工艺有可能解决这一问题。 下表显示了有关的实验结果：
针织布
印花布
常规冷轧堆工艺
62.68
60.87
95.3
93.3
22℃x8h
TAED冷轧堆工艺
22℃x8h
66.28
64.43
96.7
93.2
NOBS冷轧堆工艺
22℃x8h
68.78
67.32
95.3
92.4
数据显示：
无论是浴中法还是冷轧堆法，采用活化剂 /H2O2工艺均能获得比相同条件下常规工 艺高的白度。
漂白技术的改进能改变漂白的条件，有利于降低 纤维的损伤，因此，一直是染整领域研究的热点之一 。
Zhejiang Sci-Tech University
迄今为止，全世界的染整行业采用得最普 遍的天然纤维漂白体系不外乎以下三种：
1）酸性介质中的亚氯酸钠体系
亚氯酸钠漂白技术应用时有很大的局限性
2）次氯酸钠体系
研究表明，在新型粘合剂不断问世、粘合剂 牢度和皮膜柔性不断改善的情况下，增稠体系对 印花手感的负面影响已经成为解决该问题的最大 瓶颈。
颜料印花增稠体系的性质及作用
色浆的理化性质
粘度、流变性 稳定性、药剂的相容性
增
表面给色量
稠
花纹清晰度
68.2
1.3
1.4
1.2
17.5 36.8 43.2
26.4 30.2 32.4
由表中数据可见，冷轧堆法工艺 中应用 活化剂/H2O2 体系可以获 得良好的白度，而且纤维损伤和失 重率可以得到控制。
结论
活化剂/H2O2体系是一个有效的低温漂白体系， 能够在比较温和的条件（较低的温度和pH值、 较短的处理时间等）下对棉、亚麻织物漂白， 获得令人满意的白度，从而能大大降低纤维在 处理过程中的损伤。
更严重的是，过醋酸还有发生爆炸的潜在危 险，运输和储存都需要特制的容器。
最近的研究采用了新的思路，可 以较好地解决过氧酸漂白的安全问 题。这就是本文要着重介绍的：
H2O2/活化剂低温漂白体系
H2O2/活化剂体系的组成
双氧水（H2O2）+ 活化剂
活化剂通常为酯类或酰胺类化合物，在 碱性溶液中，它们能与双氧水阴离子 （HOO—）反应，生成过氧酸。
粘胶/棉混纺织物
粘胶/棉（52/48）混纺织物在漂白过 程中极易遭受损伤，不同的处理条件对 产品的品质有很大影响。
活化剂/H2O2工艺处理后样品的白度 以及对比工艺处理样品的白度和强力保 留率数据见下表：
粘胶/棉（52/48）的漂白结果
工艺
常规H2O2漂白 97℃x20min, pH=11
常规H2O2漂白 70℃x20min, pH=11
天然纤维低温漂白 超级柔软颜料印花 棉的天然染料染色
Zhejiang Sci-Tech University
漂白—用氧化剂破坏纤维中的色素以获得良好的 白度，是对纤维最具损伤力的化学处理过程，必须对 全过程进行监控以获得白度和纤维损伤程度之间的平 衡。
由于天然纤维本身的复杂性以及氧化体系的不稳 定性，这种控制往往是很困难的。
该体系特别适合于对温度和pH敏感的粘胶、 Lyocell 和它们的混纺织物以及羊毛纤维和棉 的混纺织物的漂白。
在冷轧堆漂白工艺中应用活化剂/H2O2体系， 能提高漂白效果或缩短处理时间。
超级柔软颜料印花
Zhejiang Sci-Tech University
颜料印花的优点
对纤维无选择性，适用于所有织物； 工艺稳定、简便； 可以免除印花后水洗工序，节水减排。
助剂
粘合剂
颜料印花
颜料
增稠体系
印花工艺
粘合剂的影响
粘合剂的应用在涂料印花中必不可少，对手感的影响也 至关重要。多年来，研究者和应用者都对粘合剂进行了大 量的研究，目前已经开发了多种性能优良的粘合剂，但印 化的手感仍然与染料印花有较大差距。
能不能进一步开发出更柔软且牢度又很高的粘合剂呢？ 我们觉得难度很大，因为：
在全球印花产品中，颜料印花产品占了很 大的比例，达到50% 左右，在北美更高 达80%， 而我国只有 20% 左右。应用和 推广该技术的潜力巨大。
以年产活性染料印花布5000万米的企业 为例, 如果将该企业颜料印花的份额提高 至50%，则全年可节省用水80万吨，减 少排污68万吨以上，仅此一项即可节约 取水成本160万元/年、减少污水进管网 费170万元/年。经济和社会效益十分显 著。
但是，由于颜料印花本身的特点，产品 存在先天性不足：
手感偏硬
对于轻薄织物和大花纹印花织物来说， 问题更为突出，因此：
颜料印花的品质一直难以与染料印花媲美
因此，涂料印花技术的推广应用，必须 解决手感的老大难问题；
目标是：使颜料印花产品的手感
接近和达到染料印花产品的水平
必须拓宽思路，有技术创新。
影响颜料印花产品手感的因素分析
H2O2/活化剂体系也是一个基本无污 染的体系。以TAED为例，TAED本身以 及其反应产物过醋酸和DAED（diacetyl ethylene diamine）均无毒，且可生物 降解，降解的最终产物为二氧化碳、水、 氮和氨。
H2O2/活化剂体系的应用
以下通过H2O2/活化剂体系应用于不同 织物的多种漂白工艺的实验数据，介绍 H2O2/TAED 体系和H2O2/NOBS体系在 不同织物漂白工艺中的特性。
实验结果还显示，活化剂/H2O2工艺对棉籽壳的去除很有帮助。
5、 亚麻织物
亚麻纤维与棉纤维相比较，其断裂强度高、刚性 强，而断裂伸长率低。
亚麻纤维大分子中含有较大量的半纤维素，并且 集中分布在纤维可及度较高的节点区域内，这些 半纤维素对化学药剂和外界条件十分敏感，在较 高温度下极易从纤维中分离出来，不仅导致过高 的失重率，还使原本就比较薄弱的纤维节点更加 暴露，在化学药剂的作用下发生不可逆的破坏性 损伤，严重影响纤维的强力。
而且，亚麻纤维的表层含有较多的微小纤束，在 高温和长时间处理时，容易剥离形成微纤，造成 纤维表观的恶化。
亚麻织物冷轧堆漂白结果以及与常规工艺的比较
白度 WI
吸水性 (Sec) 强力损失 率(%)
失重率
（%）
NOBS 冷轧堆
65.8
0.7
19.6
24.5
TAED 冷轧堆
63.5
高温漂白
66.1
氯/氧漂
83.62 79.45
74.18 71.44
77.91 75.57
79.52 77.33
强力保留率（%）
针织布
印花布
76.00 77.30
91.30 90.40
91.50 90.20
90.70 91.40
纯棉针织布和机织印花布冷轧堆法漂白
工艺
白度 （CIE Whiteness）
针织布
印花布
强力保留率（%）
1、纯棉织物
纯棉针织布和机织印花布浴中法漂白
工艺
97℃常x规4H0m2Oin2漂, p白H=11 70℃常x规4H0m2Oin2漂, p白H=11
TAED 工艺漂白 70℃x40min, pH=11
NOBS工艺漂白 70℃x40min, pH=11
白 度（CIE Whiteness）
针织布
印花布
常规H2O2漂白 70℃x40min, pH=12
TAED工艺漂白 70℃x40min, pH=11
TAED工艺漂白 70℃x40min, pH=12
NOBS工艺漂白 70℃x40min,
（CIE
白度 Whiteness）