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复合织物的加工技术与应用
2017年08月17日13:41 【作者:纺织导报】     
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复合织物是指把多层织物粘结在一起,或通过织物与高聚物或其他材料复合在一起,形成的兼有多种功能的复合体。近年来,复合织物的研究主要集中在防水透湿透气、导电/抗静电、电磁波防护、光催化、调温性能以及以复合织物作为增强基的复合材料各项性能的研究。

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按照与织物复合的材料来划分,复合织物可分为织物/织物复合、高聚物/织物复合、金属/织物复合3大类。从工艺角度,织物的复合可以通过织物结构的设计、织物层压技术、涂层技术,也可以通过化学镀、真空镀及溅镀技术等方式来实现。

1、织物结构的设计

通过织物结构的合理设计可实现机织物与针织物的复合。如选用玻璃纤维作经纱、纬纱,高强涤纶作针织纱编织的机织针织复合织物,可用于产业用增强材料领域;选用聚乙二醇作为分散介质,纳米二氧化硅作为分散相粒子,制得剪切增稠液体(STF),并采用液态复合工艺制备STF/芳纶/超高分子量聚乙烯纤维的复合织物,可用于高效、轻质、舒适型防弹材料的制备。

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2、层压技术

最直接的复合方式是由织物与织物复合,最典型的结构是由外层织物、粘合剂、中间薄膜层、粘合剂、里层织物组成,常被称为层压织物。织物层的材料可以是天然纤维,也可以是涤纶、锦纶等化学纤维。所用的织物可以是机织物、针织物,也可以是非织造布。中间层通常为薄膜或纤网结构,膜材的原料主要有PVC类、PU类和PTFE类。

如将T-300碳纤维平纹布和聚丙烯腈预氧化纤维网胎预复合,接力层叠、针刺、碳化后制备碳布/网胎复合织物,可用于固体火箭发动机喷管扩张段、喉衬、延伸锥等部件的制备;还可以涤纶机织物、热熔胶TPU(热塑性聚氨酯)弹性体和高透PU膜为基材,采用层压复合的方法制备防水透湿复合织物。

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3、涂层技术

纺织涂层通常是指将高分子化合物均匀涂布在织物表面,在织物表面形成1层或多层薄膜,不仅能改善织物的外观和风格,而且能增加织物的功能,使织物具有防水、耐水压、透气透湿、阻燃、防污以及遮光反射等特殊功能。

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利用涂层技术也可以将导电的金属或金属氧化物颗粒加入涂层浆内,在织物表面形成导电涂层,使织物获得导电、电磁屏蔽、导热、光催化降解、吸波等特性,其主要金属或金属氧化物有银、铜、铁的氧化物、二氧化钛等。在涂层过程中需要将金属材料细化为纳米粒子,以保证在织物表面形成均匀牢固的导电金属膜。

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4、聚合法

根据织物的性能需求,将一些高聚物材料与织物复合可制备具有某些特殊功能的复合织物。常用的高聚物材料有聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚氨酯等。如采用原位聚合氧化法制备聚3,4-乙撑二氧噻吩/锦纶复合织物,具有优良的导电性能;采用简单易行的液相原位聚合法,以涤纶织物和锦纶织物为基体,使苯胺和吡咯单体在织物表面原位聚合形成聚苯胺和聚吡咯导电层,可制得柔韧性好,又有较好导电性的导电织物。


5、化学镀技术

将金属纤维与普通的纺织纤维进行混纺或交织可用于制备金属类的复合织物。这类的复合织物也可以通过化学镀技术获得,即通过化学反应使金属还原成原子或分子沉积在纤维或纱线表面。根据镀覆金属的不同分为化学镀镍、化学镀铜、化学镀钴、化学镀锡及化学镀银、铂等贵金属。

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镀层材料及其结构对化学镀金属复合织物的性能影响很大。利用聚苯胺作为连接金属与涤纶织物的中间柔性导电层,采用超声条件下化学镀的方法,制备聚合物/金属复合导电织物,兼具导电聚合物成本低、柔韧性好和金属材料导电率高的优点,可用于传统电磁屏蔽材料的升级。


6、真空镀、溅镀技术

通过真空镀膜、溅镀等组成的干法,可直接在织物表面形成金属层。真空镀织物是在真空条件下使金属形成蒸汽后,沉积到织物表面而得到的金属化复合织物。如利用电子束蒸发技术制得氧化铁/石英纤维复合织物,可用于宽频透波材料上。

溅镀织物是在超真空条件下利用阴阳电极的高电压,加速惰性气体离子撞击金属靶,释放出的金属原子或分子附着在织物上而制成的复合织物。如应用该技术制备薄而轻的玻璃纤维/银复合织物,可用作雷达吸波材料。然而由于溅镀加工成本较高,尚只能少量生产,一定程度上限制了其推广应用。


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