基于纳米氮化硼吸湿凉爽面料的开发

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随着人们对身体健康状态和业余休闲生活质量的日趋重视,越来越多的人将运动健身作为日常生活的一部分,然而由于服装的某些局限性,如不吸汗使背部产生冷感,天气炎热穿着感觉闷热等,导致在运动健身时会产生不舒适感。因此,服装热湿舒适性逐渐受到了广泛的关注,近年来研究开发多功能舒适面料逐渐成为热门。本论文主要进行了一种基于纳米氮化硼吸湿凉爽面料的开发研究,主要内容如下:首先,对导热性能优异的纳米氮化硼(BN)进行亲水性改性,制备了羟基化改性后的纳米氮化硼(BNO),以此作为面料的“凉爽剂”。BN本身为疏水性材料,先将BN在湿热协同作用下进行表面改性,使BN表面产生一定数量的羟基等基团从而增强亲水性。用马弗炉对BN进行高温湿热蒸汽处理,有氧条件下高温处理BN能削弱B-N键的作用力和BN层层间的范德华力,同时在水蒸气的作用下BN发生水解,之后对制备成的BNO进行了红外光谱、热失重、X射线衍射等一系列测试表征。其次,用BNO、亲水剂TF-620H和偶联剂TCA-K238S配制了吸湿凉爽复配整理液。通过单因素及正交因素分析法探究了TCA-K238S质量分数、TF-620H质量分数以及超声处理时间等工艺参数对整理液稳定性的影响,得到复配整理液的最佳工艺参数:BNO质量分数为1%,TCA-K238S的质量分数为0.5%,TF-620H的质量分数为2%,超声处理时间为30 min。配制的复配整理液采用纳米粒径测试仪进行测试,测得复配整理液粒径为268.3 nm,多分散性指数(PDI)为0.167,说明分散效果较好。最后,以一种组成成分为90%涤纶+10%氨纶的涤氨面料作为原面料对其进行吸湿凉爽整理。先将其进行适当的碱减量处理,涤纶纤维水解产生羧基以及羟基等亲水性基团,同时表面出现凹坑;再将碱减量后的面料使用浸-轧-烘方法进行后整理,基于复配整理液的最佳工艺参数,通过工艺探究得到合适的整理液质量分数、浸渍时间、焙烘温度及焙烘时间,最终得到最优后整理工艺参数:BNO质量分数为2%,TF-620H质量分数为4%,TCA-K238S质量分数为1%,浸渍时间为5 min,焙烘温度为140oC,焙烘时间为60 s。通过最佳整理工艺对面料进行整理,并使用导热仪、毛效测试仪以及接触冷感测试仪等进行各项性能测试。结果表明,所开发的吸湿凉爽面料传热系数为58.03 W/(m2·oC),芯吸高度为16.5 cm,水分蒸发速率为0.31 g/h,最大瞬态热流量Qmax值为0.139 J/(cm2·s),相较于原面料,其导热性能和吸湿性能得到较大的提升。
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