Civilizacijos pažanga skatinant tris didelio našumo pluošto tekstilės gaminius

Civilizacijos pažanga skatinant tris didelio našumo pluošto tekstilės gaminius

Didelio našumo pluoštai pasižymi dideliu atsparumu fiziniams poveikiams, tokiems kaip šviesa, elektra, šiluma ir išorinio pasaulio jėga, taip pat cheminiams poveikiams, tokiems kaip oksidatoriai, rūgštys ir šarmai, todėl pluoštai turi didelį stiprumą, didelį modulį, atsparumas aukštai temperatūrai ir antipireno savybės. Aukštos kokybės pluoštai gali būti skirstomi į organinius ir neorganinius pluoštus. Organiniams pluoštams priskiriami: aramidiniai pluoštai, itin didelės molekulinės masės polietileno pluoštai, polifenileno sulfido pluoštai ir kt.; neorganiniai pluoštai daugiausia apima: anglies pluoštus, keramikos pluoštus ir kt., iš kurių anglies pluoštai, aramidiniai pluoštai ir itin didelės molekulinės masės polietileno pluoštai yra trys pagrindiniai pluoštai. technologinės naujovės ir konkurencija; pasaulinės rinkos paklausa spartėja, o gamintojai toliau tyrinėja taikymo sritis. Kurti tinkamus naujus produktus, siekiant įgyti konkurencinį pranašumą.

Šiuo metu didelio našumo pluoštai yra intensyvaus vystymosi stadijoje, o įvairūs gaminiai (kompozitinės medžiagos, lynai ir kt.) taip pat naudojami karinės pramonės, kosmoso, navigacijos, civilinės inžinerijos, tekstilės ir drabužių srityse. Šiame tyrime pristatomi ir analizuojami įvairūs trijų pagrindinių didelio našumo pluoštų ir tekstilės gaminių optimizavimo metodai, susiję su sąnaudų mažinimu, funkcinių savybių gerinimu ir pridėtinės vertės didinimu, siekiant pažangos aukštos kokybės tekstilės gaminių kūrimas, kad būtų galima dalytis aukštos kokybės produktais. visuomenei ir civiliams.

1. Anglies pluoštas

Anglies pluoštas yra pluoštinė anglies medžiaga, sudaryta iš sluoksniuotų grafito kristalitų, sukrautų ašine kryptimi. Jis pasižymi puikiomis mechaninėmis ir lengvomis savybėmis. Po dešimtmečius trukusios plėtros anglies pluošto komercinis pritaikymas išplito daugelyje aukštųjų technologijų sričių.

1.1 Gamybos technologija

Šiuo metu apie 90 procentų komercinio anglies pluošto gaminama iš poliakrilonitrilo (PAN). Tradicinis pramoninis PAN anglies pluoštas yra brangus ir ribotas, todėl jį sunku populiarinti dideliu mastu. Siekiant sumažinti išlaidas, nebrangus tekstilės PAN ir atsinaujinantis ligninas naudojami kaip pirmtakai anglies pluošto gamybai.

Jiang ir kt. Naudojant šlapiojo verpimo metodą pirmtakų pluoštams paruošti iš kviečių šiaudų lignino ir tekstilės akrilo pluošto kaip žaliavos galima sumažinti anglies pluošto gamybos sąnaudas; Dėl aukštos lignino šiluminės reakcijos temperatūros jis taip pat gali pagerinti lignino / PAN mišinio pluošto terminį stabilumą. Huangas ir jo komanda naudojo bemetalę guanidino hidrochloridą, kad modifikuotų tekstilės akrilo pluoštus, todėl išankstinis oksidacijos procesas vyktų žemesnėje temperatūroje ir sumažino gamybos sąnaudas. Tuo pačiu metu polimero struktūra, susidariusi dėl nitrilo grupės ciklizacijos reakcijos žemoje temperatūroje, yra stabilesnė, todėl anglies pluoštas turi geresnes mechanines savybes. PAN pluoštų, kuriuose yra fotoiniciatorių, apšvitinimas UV spinduliais prieš išankstinį oksidavimą gali padidinti ciklizacijos reakcijos greitį ir sutrumpinti oksidacijos laiką. Jo ir kt. atliktas tyrimas. Nustatyta, kad tekstilės PAN pluoštų švitinimas be fotoiniciatoriaus UV šviesa taip pat gali veiksmingai paskatinti išankstinį oksidacijos procesą, kuris trunka tik 30 minučių. Elektrinis sukimas naudojant paprastą procesą yra geriausias būdas paruošti anglies nanopluoštus (CNF), kurių procesas labai priklauso nuo pirmtakų, tokių kaip PAN, pikis ir ligninas. Chen ir kt. Bagasas buvo homogeniškai esterintas naudojant rūgšties anhidridą, o po to sumaišytas su PAN, kad būtų galima gaminti CNF. Esterifikuotas bagasas padeda išlaikyti CNF azoto atomus, taip pagerindamas pluošto šiluminį stabilumą, elektrinį laidumą ir paviršiaus aktyvumą.

Matyti, kad nesvarbu, ar tai būtų tradicinis šlapias verpimas, ar naujas elektroverpimas, anglies pluošto gamybos sąnaudų mažinimo raktas slypi žaliavose ir procesuose. Tyrimas skirtas anglies pagrindu pagamintų pirmtakų medžiagų parinkimui, modifikavimui ir proceso optimizavimui. Sudėjimas ir atėmimas. Žinoma, norint pasiekti pigios masinės gamybos, būtina didinti ir našumą.

1.2 Tamsinimo technologija

Didelis anglies pluošto kristališkumas ir cheminis inertiškumas apsunkina dažymą tradiciniais dažais ar pigmentais. Fotoniniai kristalai yra dielektrinės medžiagos, kurios periodiškai išdėstomos erdvėje, naudojant medžiagas su skirtingais lūžio rodikliais. Jis turi fotoninės juostos tarpą ir gali selektyviai atspindėti tam tikro bangos ilgio fotonus, o atspindėta šviesa išsisklaido kristalo paviršiuje, todėl susidaro spalva. Spalvotas anglies pluoštas gali būti paruoštas surenkant dispersines įkrautas koloidines nanodaleles ant anglies pluošto paviršiaus elektroforetiniu nusodinimu, tačiau mechaninis patvarumas yra nepakankamas praktiškai. Niu ir kt. ZnO ir Al2O3 sluoksniai su dideliu lūžio rodiklio kontrastu buvo naudojami kaip periodiniai komponentai ir nusodinami ant plazmos aktyvintos anglies pluošto paviršiaus atominio sluoksnio nusodinimo technika. Paruošti kelių spalvų anglies pluoštai pasižymi puikiu mechaniniu stabilumu ir plovimu. Lytis. Esant išsklaidytos šviesos sąlygoms, paprasto pynimo pluošto audiniai gali turėti nuo kampo nepriklausomas atspindinčias savybes ir spalvą.

1.3 Funkcinė technologija

1.3.1 Lanksčiojo pluošto elektrodai

Sparčiai tobulėjant nešiojamoms technologijoms, pastaraisiais metais labai patobulėjo elektroninės išmaniosios tekstilės tyrimai. Atitinkamų elektroninių komponentų tyrimai ir plėtra pamažu užėmė vietą. Pavyzdžiui, anglies pluošto audiniai šiuo metu yra populiarios lanksčių elektrodų medžiagos; tačiau tokių elektrodų lankstumas ir puikios savybės buvo svarbi problema kuriant išmaniąją tekstilę. Li ir kt. KOH dengtas medvilninis audinys buvo karbonizuotas dinaminiu šablono kalcinavimo procesu, kuris paskatino sluoksniuotos tvarkingos porėtos struktūros susidarymą ant pluošto sienelės. Pagaminti anglies pluošto audiniai pasižymi puikiu mechaniniu atsparumu ir gali būti naudojami kaip superkondensatorių elektrodai. Yra ir kitų būdų, kaip sukurti supertalpinius anglies pluošto audinio elektrodus, pvz., selektyvus cheminis ėsdinimas ir elektrocheminis nikelio nanodalelių šveitimas, kad būtų sukurtos daugialypės poros ir reaktyvios grupės audiniuose, ir anglies pluošto audinių heteroatominis modifikavimas. Be to, CNF turi gerą elektros laidumą ir didelį specifinį paviršiaus plotą, o tai turi didelį potencialą naudoti elektroniniuose prietaisuose. Levitt ir kt. Dviejų dimensijų pereinamojo metalo karbidas Ti3C2Tx buvo sumaišytas į PAN tirpalą, po to buvo atliktas elektrinis sukimas, kad būtų paruošti anglies nanopluošto kilimėliai. Taip pagamintų kompozitinių elektrodų talpa yra didesnė nei gryno anglies pluošto. Pridėjus Ti3C2Tx, pagerėja kompozitinio elektrodo elektrocheminės savybės. Taip pat stipresnis laidumas ir ilgaamžiškumas.

1.3.2 Lankstūs jutikliai

Tobulėjant visuomenės sveikatos sąmoningumui ir tobulėjant įrangos reikalavimams specialiose srityse, išmanioji tekstilė palaipsniui integruojama į medicininės priežiūros ir stebėsenos sistemą. Vienas iš pagrindinių komponentų yra jutiklis. Azizhani ir kt. Kambario temperatūroje kietėjanti silikoninė guma pasirenkama kaip matrica, o susmulkintas anglies pluoštas naudojamas kaip laidžioji medžiaga atsparumo deformacijos jutikliui paruošti, kuris turi didelį jautrumą deformacijos amplitudės diapazone iki 25 procentų; jo atkūrimo laikas yra trumpesnis nei 15 s. Kai šio tipo jutiklis naudojamas žmogaus stebėjimui, jis gali užtikrinti signalo stabilumą ir stiprų jutimo našumą. Taip pat dėl ​​didelio pjezorezistinio susmulkinto anglies pluošto/polidimetilsiloksano kompozito jutiklio [18] jautrumo ir tempimo jis tinkamas įtempimo jutimo aptikimui įvairiose srityse, pvz., žmogaus judėjimo, audinio raukšlėjimosi ir kt. Tačiau šio tipo jutiklius reikia toliau tobulinti. Jo pjezorezistinės savybės yra jautrios apkrovos struktūrai. Per didelis įtempimas sukels problemų, tokių kaip sumažėjęs jautrumas ir uždelstas pjezorezistinis perjungimas.

2. Aramido pluoštas

Visas aramidinio pluošto pavadinimas yra aromatinis poliamido pluoštas, kurio pranašumai yra didelis stiprumas, didelis modulis, mažas tankis, atsparumas dilimui, atsparumas smūgiams ir puiki izoliacija. Dėl skirtingų amido jungties ir benzeno žiedo jungčių padėtis skiriasi aramido molekulinė struktūra, kurią dažnai galima suskirstyti į para-aramidą, meta-aramidą ir aramidą III.

2.1 Gamybos technologija

Pastaraisiais metais aramido pluoštai namuose ir užsienyje palaipsniui pasiekė aukštos pridėtinės vertės pramonės gamybą, o produkcija kasmet didėjo. Aramido 1414 (poli-p-fenileno tereftamido, PPTA) pluoštas, vienas iš pagrindinių produktų, yra pagrindinis taškas kontroliuojant gatavo produkto kokybę verpimo proceso metu. Chen Zhorong atliko gamybos proceso tyrimą šiuo klausimu: vandens ir antistatinių medžiagų pridėjimas prie PPTA pluošto išankstinio apdorojimo, siekiant sumažinti statinę elektrą; Karšdami naudokite cilindrinius ir doferinius įtaisus su mažu dantų gyliu ir dideliu greičiu, kad išspręstumėte problemą, kad verpimas yra linkęs į miltelius ir mazgus. Tuo pačiu metu sureguliuokite įrenginio aukštį, kad pagreitintumėte skaidulų perdavimą. Aramidinių pluoštų, pasižyminčių aukštesnėmis mechaninėmis savybėmis, kūrimas ir gamyba yra verta mokslinių tyrimų tema, siekiant išplėsti aramidinių pluoštų taikymo sritį. Tengas ir kt. Sumaišykite komercinį PPTA su h-PPTA (didelės molekulinės masės PPTA) koncentruotoje sieros rūgštyje. Sauso purkštuko ir šlapio verpimo proceso metu h-PPTA gali sustiprinti makromolekulių sąveiką ir paskatinti trumpų PPTA grandinių orientaciją išilgai pluošto ašies. Pagerina pagamintų aramidinių pluoštų atsparumą tempimui ir pradinį modulį. Be to, Ren Zhongkai ir kt. Didelio stiprumo aramido 1313 tyrimai ir paruošimas. Įprasto aramido 1313 atsparumas trūkiui yra mažesnis nei aramido 1414. Didinant verpimo tirpalo klampumą ir sumažinus kietųjų medžiagų kiekį, galima padidinti polimero molekulinę masę, pridėjus modifikatorių, galima padidinti pluoštų orientaciją ir struktūrinį vienodumą. Laipsniškas kaitinimo ir laipsniško plovimo būdas užtikrina pluošto struktūros kompaktiškumą. Dėl šių įvairių techninių patobulinimų pluoštai tampa tvirtesni ir patvaresni.

2.2 Tamsinimo technologija

Aramidas turi kompaktišką struktūrą ir aukštą stiklėjimo temperatūrą, todėl jį sunku dažyti įprastiniais procesais. Todėl padidėjus pluošto stambiamolekulinės grandinės mobilumui ir padidėjus amorfiniam plotui, dažai gali lengvai patekti į pluoštą ir su juo susijungti. Azam ir kt. Siūloma, kad pastaraisiais metais aramidinių pluoštų dažymo gylis yra palyginti mažas, todėl jie naudoja benzilo alkoholį kaip brinkimo priemonę, kad optimizuotų meta-aramidinių pluoštų katijoninių dažų dažymo procesą. Aramidinis audinys turi didelį dažymo gylį ir mažą stiprumo praradimą. Be to, Kale ir kt. Dažyto aramidinio pluošto paviršius padengtas titano dioksido nanodalelėmis, kad būtų išspręsta prasto dažyto aramidinio pluošto atsparumo šviesai problema. Spausdinant aramido tekstilės gaminius, geras bandymas yra spausdinimas su dispersiniais dažais,

2.3 Funkcinė technologija

2.3.1 Audinio struktūros optimizavimas

Didėjant asmeninių ir pramoninių apsaugos priemonių paklausai, taip pat buvo išplėtoti aukštos kokybės apsauginių audinių iš aramido tyrimai. Remiantis trintį tarp aramidinių audinių verpalų, turinčių didesnį poveikį atsparumui smūgiams, Moure ir kt. Skirtingų struktūrų para-aramidinių audinių mechaninės savybės ir siūlų trinties koeficientai buvo lyginami skirtinguose siūlų sluoksniuose. Tyrimo metu nustatyta, kad nors siūlų mechaninės savybės iš esmės yra vienodos, audinių mechaninės savybės skiriasi; aramido pluoštus supynus ant armuojančio audinio vertikaliu kampu, jie gali sugerti daug energijos, kuri yra didesnė nei įprastų minkštų audinių. Ir kai audinys turi didesnį sugertos energijos tankį ir trinties koeficientą,

2.3.2 Audinio eksploatacinių savybių gerinimas

Siekdami pagerinti praktinį apsauginių drabužių veikimą, Nayak ir kt. aramidiniams audiniams padengtos boro karbido dangos. Nors bendras audinio atsparumas pradūrimui pagerėjo, tai taip pat sukelia įtempių koncentraciją, o tai turi įtakos audinio vietinei apsaugai; tuo pačiu metu ribojamas dangos prakaito garų srautas, todėl sumažėja komfortas. Atsižvelgiant į prasto drėgmės prakaitavimo ir aramidinių audinių prakaitavimo problemą, rūgštinio kalio permanganato arba plazmos modifikavimas kartu su drėgmės prakaitavimu ir prakaitavimo apdailos metodais gali būti naudojami poliarinėms grupėms ant audinio pluoštų generuoti, kad būtų pagerintas pluoštų drėgnumas. prasiskverbia ir geriau sujungiasi su pluoštais. Paprastai kalbant, rinkoje populiaresni daugiafunkciniai gaminiai. Shen ir kt. Vandeninio poliuretano, polivinilidenfluorido-heksafluorpropileno kopolimero ir fluoralkilsilano mišrus tirpalas buvo padengtas ant aramidinio audinio panardinimo būdu, o gautas audinys turėjo ir patvarios superhidrofobiškumo, ir cheminės apsaugos funkcijas. . Liu ir kt. Aramidiniai audiniai buvo impregnuoti šlyties tirštinimo skysčiu (STF) ir padengti anglies nanovamzdeliais (CNT) kompozitiniu būdu, todėl kompozitiniai audiniai su puikiomis apsaugos ir jutimo funkcijomis. Tarp jų CNT padidina audinio elektrinį laidumą ir reakcijos charakteristikas, kurias galima efektyviai aptikti; pridėjus STF, kompozitinis audinys gali atlaikyti didesnes smūgio jėgas ir užtikrinti stipresnę apsaugą. Polivinilideno fluorido-heksafluorpropileno kopolimeras ir fluoralkilsilanas buvo panardinti ant aramidinio audinio, o gautas audinys turėjo ir patvarų superhidrofobiškumą, ir cheminę apsaugą. . Liu ir kt. Aramidiniai audiniai buvo impregnuoti šlyties tirštinimo skysčiu (STF) ir padengti anglies nanovamzdeliais (CNT) kompozitiniu būdu, todėl kompozitiniai audiniai su puikiomis apsaugos ir jutimo funkcijomis. Tarp jų CNT padidina audinio elektrinį laidumą ir reakcijos charakteristikas, kurias galima efektyviai aptikti; pridėjus STF, kompozitinis audinys gali atlaikyti didesnes smūgio jėgas ir užtikrinti stipresnę apsaugą. Polivinilideno fluorido-heksafluorpropileno kopolimeras ir fluoralkilsilanas buvo panardinti ant aramidinio audinio, o gautas audinys turėjo ir patvarų superhidrofobiškumą, ir cheminę apsaugą. . Liu ir kt. Aramidiniai audiniai buvo impregnuoti šlyties tirštinimo skysčiu (STF) ir padengti anglies nanovamzdeliais (CNT) kompozitiniu būdu, todėl kompozitiniai audiniai su puikiomis apsaugos ir jutimo funkcijomis. Tarp jų CNT padidina audinio elektrinį laidumą ir reakcijos charakteristikas, kurias galima efektyviai aptikti; pridėjus STF, kompozitinis audinys gali atlaikyti didesnes smūgio jėgas ir užtikrinti stipresnę apsaugą. Aramidiniai audiniai buvo impregnuoti šlyties tirštinimo skysčiu (STF) ir padengti anglies nanovamzdeliais (CNT) kompozitiniu būdu, todėl kompozitiniai audiniai su puikiomis apsaugos ir jutimo funkcijomis. Tarp jų CNT padidina audinio elektrinį laidumą ir reakcijos charakteristikas, kurias galima efektyviai aptikti; pridėjus STF, kompozitinis audinys gali atlaikyti didesnes smūgio jėgas ir užtikrinti stipresnę apsaugą. Aramidiniai audiniai buvo impregnuoti šlyties tirštinimo skysčiu (STF) ir padengti anglies nanovamzdeliais (CNT) kompozitiniu būdu, todėl kompozitiniai audiniai su puikiomis apsaugos ir jutimo funkcijomis. Tarp jų CNT padidina audinio elektrinį laidumą ir reakcijos charakteristikas, kurias galima efektyviai aptikti; pridėjus STF, kompozitinis audinys gali atlaikyti didesnes smūgio jėgas ir užtikrinti stipresnę apsaugą.

3. UHMWPE pluoštas

Itin didelės molekulinės masės polietileno (UHMWPE) pluoštai turi daug puikių savybių, tokių kaip didelis atsparumas tempimui, didelis modulis ir mažas masės tankis, ir yra inertiški cheminiuose tirpikliuose.

3.1 Gamybos technologija

Šiuo metu UHMWPE pluošto gamyba yra pramoninė, tačiau šis didelio masto gamybos būdas gali būti pasiektas tik verpant gelį. Tačiau šis metodas naudoja daug organinių tirpiklių ir sukelia aplinkos taršos problemą su didelėmis gamybos sąnaudomis. Lydymosi verpimo procesas (lydymosi sukimas), kurio procesas yra paprastas, nereikalaujantis organinio tirpiklio ir kurio kaina yra maža, yra geresnis pasirinkimas. Kakiage ir kt. Kombinuoti lydalo verpimo ir lydalo tempimo paruošimo metodai, skirti pagerinti UHMWPE pluoštų atsparumą tempimui. Lydymosi tempimas pagreitina linijinės kristalų orientacijos padidėjimą pluošte. Esant 145 laipsnių kampui, pluošto tempiamasis stipris gali siekti 1,1 GPa, kai tempimo koeficientas yra 20 ir tempimo greitis 40/min. Lyginant su verpimu geliniu būdu, lydalo verpimo būdu pagamintų UHMWPE pluoštų mechaninės savybės yra daug silpnesnės. Tačiau siekiant patenkinti vidutinio stiprumo pluoštų rinkos ir tekstilės masės rinkos poreikius, pakanka vidutinio stiprumo UHMWPE pluošto, pagaminto iš šviesą teršiančio lydalo verpimo.

3.1 Tamsinimo technologija

Žvelgiant iš UHMWPE pluošto vartotojų rinkos perspektyvos, sodrių spalvų UHMWPE pluoštai gali padidinti produktų pridėtinę vertę, išplėsti pritaikymą rinkoje ir taip padidinti produktų konkurencingumą. Tačiau dėl didelio UHMWPE pluošto kristališkumo ir funkcinių grupių trūkumo tradicinius metodus sunku dažyti. Ma ir kt. UHMWPE audinius bandoma dažyti 120 laipsnių ir 20 MPa superkritiniu anglies dioksidu (scCO2). Didėjant dažymo laikui ir dažų koncentracijai, UHMWPE audinio dažomumas nuolat gerėja, taip pat gerėja audinio spalvos atsparumas. Dažymo laikas pailgėjo ir pailgėjo. Be to, pridėjus dekalino kaip bendro tirpiklio scCO2, spalvos išeiga buvo didesnė. Tačiau pridėjus dekalino,