新版浙江理工大学科技成果推介-ZhejiangSci-TechUniversity
浙大在科学领域的成果
浙江大学在科学领域取得了许多重要成果，以下是其中一项：
浙江大学化学工程与生物工程学院、杭州国际科创中心邢华斌教授、杨立峰研究员团队研发出一种新型超快吸附动力学分子筛ZU-609，该材料通过对孔口的精准控制，仅允许丙烯分子进入，阻挡丙烷分子的通过，达到快速精准识别的效果。
变压吸附计算结果表明，ZU-609的丙烯分离能耗相较于之前报道的筛分材料降低2倍，丙烯的生产效率还能提高2倍。
此外，材料还表现出优异的脱附再生能力，常温下通过氮气吹扫或者抽真空减压就可以实现材料完全再生。
这些成果为低碳分离技术发展奠定了基础，也有利于超高纯电子化学品的国产化制备。
浙大的研究为化工过程效率的提高提供了关键技术挑战，也一直是前沿研究领域。
浙江理工大学科技成果——有机质介导纳米碳酸钙合成方法
浙江理工大学科技成果——有机质介导纳米碳酸钙
合成方法
成果简介
碳酸钙已广泛应用于造纸、塑料、化纤、橡胶、胶粘剂、密封剂、化妆品、建材、涂料、油漆、油墨、油灰、封蜡、包装、医药、食品、饲料等行业，是一种重要的无机材料。
纳米碳酸钙材料则由于其粒子的超细化，在磁性、催化性、光热阻和熔点等方面具有普通碳酸钙无法比拟的优越性能，纳米碳酸钙已广泛应用于橡胶、塑料和造纸中，具有较好的补强作用；在高级油墨和涂料中具有良好的光泽、透明、稳定、快干等特性。
本项目模拟天然贝壳中碳酸钙纳米晶的生长过程，以有机分子为模板指导碳酸钙纳米晶体的生长与组装，碳酸钙晶体可生长为微米球或纳米球，球体尺寸均匀，表面圆滑，分散性好，具有高标准的白度值。
同时可实现在微纳水平上对碳酸钙尺寸、成分与性能的控制，如，微球尺寸可以控制在0.5-2微米、200-300纳米等不同尺度范围内。
该类球形碳酸钙使用可静脉注射型药物载体、食品添加剂、高级油墨、轿车油漆等具有高附加值产品领域的应用。
该发明创造原料成本低，可循环利用，经济效益客观，不产生环境污染问题，具有较广阔的市场前景。
已申请发明专利2项。
本项目现处于小试阶段。
浙江理工大学科技成果——竹纤维的可控不饱和改性及其复合材料的应用研究
浙江理工大学科技成果——竹纤维的可控不饱和改
性及其复合材料的应用研究
成果简介
本项目利用ATRP法得到含有不饱和基团高分子支链的改性竹浆纤维，包括接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、接枝聚异戊二烯等。
找出改性反应条件与纤维表面接枝聚合物的关系，通过改变反应条件能满足不同的复合材料对纤维的要求。
经过测试，相对未改性竹纤维复合材料，竹浆纤维/PS复合材料抗拉伸性能实际提高35.3%，弯曲强度提高53.9%。
竹浆纤维/EP复合材料抗拉伸性能实际提高57.6%，弯曲强度提高34.3%。
采用其它改性方法进行对比试验，不饱和竹纤维改性复合材料的物理化学性能具有较大的优势。
由于交联反应的均匀性，产品外观平整度和光泽度都优于普通的复合材料。
知识产权情况
本项目已申请发明专利1项，专利名称：一种树脂基竹纤维复合材料的制备方法，申请号：201510172370.8。
应用领域
本项目产品有稳定的质量和较高的性能，经改性处理后，竹浆纤维与树脂性基体之间的相容性得到很好的改善，界面结合力得以提高，解决了竹塑复合材料强度低、质量差的问题，可用于制备高附加值装饰、建筑材料。
所处阶段本项目现处于小试阶段。
石墨烯增强功能梯度多孔板条的弯曲响应
有效性。
关 键 词 ：石 墨 烯 纳 米 片 ；功 能 梯 度 多 孔 板 条 ；弯 曲 响 应 ；解析解
中 图 分 类 号 ：0343. 1
文 献 标 志 码 ：A
文 章 编 号 ：1673-3851 (2021) 07-0551-08
The bending behavior of functionally graded graphene platelet-reinforced composite porous strips
Abstract：T o study the bending behavior of functionally graded graphene platelet (GPL)-reinforced composite porous strips subjected to uniformed loads, based on the theory of three-dimensional elasticity, w e adopted the modified Halpin-Tsai micro-mechanical model to establish the relationship between the porosity and Y o u n g ys modulus of material and obtain the effective properties of the GPL-reinforced composite porous material. Finally, the analytical solution of the bending of functionally graded G P L reinforced composite porous strips under uniform loads was derived by using the generalized Mian and Spencer method. The effectiveness of this method was verified through a numerical example, and the effects of G P L ?s geometric size, content, pore distribution m o d e , porosity and boundary conditions, etc. on the elastic response of composite porous strips were investigated. The results indicated that the geometric size of G P L had no obvious effect on the bending response of strips. W h e n G P L was uniformly distributed, the effect of the content of G P L on the normal stress of strips can be ignored. The porosity and pore distribution mode had a significant effect on the bending response of strips. W h e n the pores and graphene were distributed non-uniformly but symmetrically, the stiffness of the structure can be
浙江理工大学科技成果汇编
浙江理工大学科技成果汇编浙江理工大学成果汇编一、新型纺织材料(1)抗紫外线功能纳米聚酯纤维的开发应用项目介绍：本项目应用了当今最新的纳米材料与纳米技术，采用独创的纳米粉体的分散工艺，首先对纳米材料进行复配和分散处理，有效地解决了纳米材料的再团聚问题，大大提高了聚酯纤维对紫外线的屏蔽能力，其薄型织物（平纹组织）的紫外线屏蔽率达到99.41%。
通过检测，该纤维各项指标均为一等的，其薄型平纹织物的紫外线透过率小于1%，且为凉爽型的抗紫外线织物。
抗紫外线共聚酯切片：[η]：0.67di/ml；凝聚粒子：1个/mg；b值：3.99；tm：>260℃；抗紫外线纤维：符合国际gb/t14460-1993一等品标准。
织物抗紫外线性能：按照国际gb/t-17032-1997标准测试，紫外线透过率为0.59%（<1%）。
该成果生产的防紫外线服装品种包括夏季服装、户外工作服、运动服等，技术先进，可操作性强，生产中无技术障碍，应用前景广阔。
该项目获得浙江省科技进步二等奖。
(2)功能化舒适性纤维的制备及产业化项目介绍：本项目研究优化和复配共聚物的改性单体，完成适应于多品种织物开发的一整套“多功能舒适性聚酯纤维”的生产工艺及技术关键，解决多纤复合的染色问题；根据社会需求向多功能技术发展，赋予纤维特定的功能，如抗紫外线、抗菌防臭等品种；研究了纤维深加工的新工艺、新技术（花式加捻加弹等）。
每种纤维具有两种以上功能，如导湿、排汗、常温可染等；纤维上染率：85%以上（在98℃的染温下）；皂洗牢度：褪色4～5级，沾色4～5级；摩擦速度：干4～5级，湿4～5级；织物强力：经向（牛顿/5320cm）600以上，纬向（牛顿/5320cm）300以上。
该产品可制成穿着舒适、导湿排汗、美观舒适的服装，具有良好的市场前景。
开发功能全面的差异化纤维符合国际新纤维发展趋势，提高了产品的技术含量和档次，具有良好的经济效益。
可以联合开发或转让。
浙江理工大学一项成果获浙江省技术发明一等奖
省科学 技术 奖 ， 其 中一等奖 ２ ８ 项、 二等奖 ８ ４ 项、 三等奖 １ ６ ８ 项 。获奖项 目中 ， 省 自然科学奖获奖项 目成
果 １ ８项 ， 省 技 术 发 明 奖获 奖项 目成果 ｌ ８项 ， 省科 技 进 步 奖 获 奖 项 目成 果 ２ ４ ４项 。省 技 术 发 明一 等 奖 项
【 ５ 】 刘洁 ， 董亦森． 分 散 剂对 聚偏 氟 乙 烯 分 散 性 的 影 响 『 Ｊ ］ ． 涂
料工 业 ，［ ６ ］ 孔万力 ， 包永 忠 ， 黄 志 明． 分 散 剂 和 非 离 子 型 表 面 活 性 剂 对 悬 浮聚 氯 乙烯 树脂 颗 粒特 性 的影 响Ｉ Ｊ 】． 中 国氯 碱 ，
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｍｏ ｒ ｐ ｈ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ Ｐ ＶＤＦ ｗａ ｓ ｏ ｂ ｓ ｅ ｒ ｖ ｅ ｄ ｂ ｙ ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｉｎ ｒ ｇ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｉ ｚ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｉ ｚ ｅ
浙江理工大学科技成果——碳化硅纳米纤维的规模化制备
浙江理工大学科技成果——碳化硅纳米纤维的规模化制备成果简介
碳化硅陶瓷具有优良的常温力学性能，如高的抗弯强度、优良的抗氧化性、良好的耐腐蚀性、高的抗磨损以及低的摩擦系数，而且高温力学性能（强度、抗蠕变性等）是已知陶瓷材料中最佳的，是陶瓷材料中高温强度最好的材料。
抗氧化性也是所有非氧化物陶瓷中最好的。
碳化硅纳米材料（SiC纳米纤维/纳米线/晶须）由于具有独特的电学、光学及力学等性能，可广泛应用于金属、陶瓷和塑料复合材料增强、高温催化反应催化剂载体、高温过滤分离、吸波材料、高温抗氧化材料、燃料电池催化剂载体、锂离子电池材料、光催化、场电子发射阴极材料和纳米光电子器件等许多领域。
SiC纳米纤维属于中间产品，国际市场很大（美国和日本年产碳化硅晶须上百吨），国内市场有待开发（属美国出口管制产品），年需求量在5吨以上，潜力很大，SiC纳米纤维价格高、利润高、市场及后续产品市场大，推广应用前景非常广阔。
本项目产品是以SiC陶瓷为基的复相陶瓷，如碳化硅纤维（或晶须）补强，改善了单体碳化硅材料的韧性和强度。
本技术制备过程操作简单，成本相对较低，易实现工业自动化生产。
本项目现处于小试阶段。
浙江理工大学科研成果
浙江理工大学科研成果
佚名
【期刊名称】《中国农机化》
【年(卷),期】2007()3
【摘要】浙江理工大学和浙江裕龙机电有限公司联合研制的步行旋转式插秧机，
为国内外第一台配置旋转式分插机构步行式插秧机。
该项研究获得3项发明专利，3项发明专利申请号。
2006年11月15日召开由汪懋华院士、蒋亦元院士主持的“步行式水稻插秧机研究”鉴定会，鉴定意见为：“研究成果创新性强，具有自主知识产权，突破了日、韩现有插秧机的技术模式.
【总页数】1页(PF0002-F0002)
【关键词】科研成果;浙江;大学;旋转式分插机构;水稻插秧机;自主知识产权;发明专利;专利申请号
【正文语种】中文
【中图分类】G311
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浙江理工大学科技成果——多光色夜光纤维制备及其产品的研发
浙江理工大学科技成果——多光色夜光纤维制备及
其产品的研发
成果简介
夜光纤维是利用稀土发光材料制成的功能性环保新材料，该纤维吸收可见光10分钟，便能将光能蓄贮于纤维之中，在黑暗状态下持续发光10小时以上，色彩绚丽，环保高效。
本项目研究内容多光色夜光纤维的制备，尤其红色光夜光纤维的制备；夜光纤维光色形成机理研究，能量传递过程及能量转换效率的研究；夜光纤维系列产品的开发与加工技术的研究，及加工工艺对夜光纤维产品发光亮度影响的研究。
项目创新性采用特种纺丝技术制备出夜光纤维，以夜光纤维为原料开发了系列夜光产品；攻克了荧光涂层织物水洗与摩擦牢度差、亮度低、安全性不高的难题。
产品特色夜光纤维及其产品余辉亮度高、时间长；环保；具有独特的功能性；耐水洗性能良好。
技术指标夜光纤维光照激发5分钟，停止光照10秒时亮度为：1cd/m2-0.4cd/m2，300秒时亮度为：80mcd/m2-40mcd/m2。
应用领域航空航海、国防工业、纺织面料、安全防护织物、交通运输、日常生活、夜间作业、娱乐服装等。
夜光纤维产品：夜光短纤/长丝、夜光绣花线/缝纫线、夜光绒布/毛绒玩具、夜光工艺绣品/电脑绣花、夜光面料/辅料、夜光拖鞋/袜子等。
所处阶段本项目现处于实验室阶段。
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。
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▪ 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。
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
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
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
活化剂TAED 和 NOBS 的结构
O
N O
O
O N
TAED
NOBS
O O
SO3Na
酰胺类活化剂 与H2O2的反应
O O
N N
O O
TAED
+ 2HOO
2CH3COOO
+
DAED
O
N
H
H
N
O
酯类活化剂 与 H2O2 的反应
O O
NOBS
SO3Na +HOO-
O
OOH
+ -O
SO3Na
该体系在浴中产生的过氧酸具有很强的 低温漂白能力，在40℃到70℃的温度条 件下处理纤维素纤维，能在较短的时间内 获得今人满意的白度。
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（%）
▪ 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
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
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。
▪ 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
一个有潜力的低温漂白体系：
过氧酸漂白体系
最常见的是过醋酸（peracetic acid）漂 白体系，曾被认为是一个符合上述要求的体 系。
但是，
过氧酸漂白体系存在致命的缺点：
▪ 工业用过醋酸通常由醋酸酐（acetic anhydride）和双氧水在硫酸存在条件下反 应而得，稳定性很低，有刺激性气味且能灼 伤皮肤；
天然纤维低温漂白 超级柔软颜料印花 棉的天然染料染色
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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。
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。
次氯酸钠漂白体系也因为严重的AOX污染问题， 正面临淘汰的命运
3）H2O2/NaOH体系
没有AOX 污染问题，但通常需要高温、高pH条件 和很长的处理时间，容易损伤纤维。
因此，开发新的低温且无污染问题的氧化体系很有必要。
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30 多年前有人提出了
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）
强力保留率（%）
79.64
83.0
59.31
91.3
70.82
86.3
74.91
▪ 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。
粘合剂都是高分子聚合物，大分子的柔性有限； 粘合剂必须成膜才能起作用（网状结构）； 粘合剂皮膜的柔性与其粘结强度是一对矛盾； 粘合剂的包覆作用对所有固体物质无选择性。
增稠剂的影响
增稠体系的应用在涂料印花中必不可少； 增体系都有一定的含固率（增稠剂）； 绝大多数增稠剂都是高聚物，大分子有较大刚性； 印花时增稠剂大分子被粘合剂包覆且不能洗除； 增稠剂大分子的存在使粘合剂皮膜的手感更加恶化；
LyocellA100及其混纺织物不同工艺漂白
工艺
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
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 <25
白度 (CIE Whiteness)
79.4 68.6 74.3
77.2
强力保留率 ( %)
75.0 92.3 91.5
90.6
数据显示：
▪ 采用H2O2/活化剂工艺处理的试样，白度高 于同样温度下常规工艺处理的试样，其中 NOBS工艺更好些，比较接近97℃常规工艺 的水平。数据还显示，两种H2O2/活化剂工 艺漂白试样的强力损失均大大低于高温工艺 处理的试样。显微观察发现，H2O2/活化剂 工艺处理试样的纤维表面基本无损伤，而 97℃常规工艺处理试样可以观察到明显的表 面损伤。
91.5
76.25
89.8
76.52
90.7
3、LyocellA100及其混纺织物
▪ Lyocell A100 是木浆纤维，加工过程条件不当 容易出现原纤化而造成疵病。实践表明：采用 70℃和pH11的漂白条件，是安全的。
▪ 为了检验活化剂工艺能否在保证Lyocell纤维不 发生原纤化的前提下，即在70℃漂白温度下， 达到所需的72-74 CIE 白度，本研究对 100%LyocellA100 织物和LyocellA100/Lycra (90/10)混纺织物进行了TAED/NOBS工艺与 70℃常规漂白工艺的对比试验，结果见表: