Напредак у промоцији цивилизације три влакнаста текстила високих перформанси

Напредак у промоцији цивилизације три влакнаста текстила високих перформанси

Влакна високих перформанси имају јаку отпорност на физичке ефекте као што су светлост, струја, топлота и сила из спољашњег света, као и на хемијске ефекте као што су оксиданти, киселине и алкалије, тако да влакна имају високу чврстоћу, висок модул, отпорност на високе температуре и својства успорења пламена. Влакна високих перформанси могу се поделити на органска влакна и неорганска влакна. Органска влакна укључују: арамидна влакна, полиетиленска влакна ултра високе молекулске тежине, полифенилен сулфидна влакна итд.; неорганска влакна углавном укључују: угљенична влакна, керамичка влакна, итд., од којих су три главна карбонска влакна, арамидна влакна и полиетиленска влакна ултра високе молекуларне тежине. технолошке иновације и конкуренција; потражња на глобалном тржишту се убрзава, а произвођачи настављају да истражују поља примене. Развијте тржишне нове производе да бисте стекли конкурентску предност.

Тренутно су влакна високих перформанси у фази снажног развоја, а различити производи (композитни материјали, ужад, итд.) се такође користе у војној индустрији, ваздухопловству, навигацији, грађевинарству, текстилу и одећи и другим областима. Ова студија уводи и анализира различите технике оптимизације за три главна влакна и текстил високих перформанси у смислу смањења трошкова, функционалног побољшања и побољшања са додатом вредношћу како би се унапредио развој текстила високих перформанси у висококвалитетне производе који се могу делити. друштва и цивила.

1. Угљична влакна

Угљична влакна су влакнасти материјал на бази угљеника који се састоји од слојевитих графитних кристалита наслаганих у аксијалном правцу. Има одличне механичке особине и лагана својства. После деценија развоја, комерцијална примена угљеничних влакана проширила се на многа високотехнолошка поља.

1.1 Технологија производње

Тренутно се приближно 90 процената комерцијалних угљеничних влакана производи од полиакрилонитрила (ПАН). Традиционална индустријска карбонска влакна на бази ПАН-а су скупа и ограничена у производњи, што отежава популаризацију у великим размерама. Да би се смањили трошкови, јефтин ПАН текстилног квалитета и обновљиви лигнин се користе као претходни материјали за производњу угљеничних влакана.

Јианг ет ал. Коришћење методе мокрог предења за припрему прекурсорских влакана од лигнина пшеничне сламе и текстилних акрилних влакана као сировина може смањити трошкове производње угљеничних влакана; због високе температуре термичке реакције лигнина, такође може побољшати термичку стабилност мешаних влакана лигнина/ПАН. Хуанг и његов тим су користили гванидин хидрохлорид без метала да модификују текстилна акрилна влакна, омогућавајући да се процес пре-оксидације одвија на нижим температурама, смањујући трошкове производње. Истовремено, структура полимера формирана реакцијом циклизације нитрилне групе на ниској температури је стабилнија, тако да угљенично влакно има боља механичка својства. УВ зрачење ПАН влакана која садрже фотоиницијаторе пре пре-оксидације може повећати брзину реакције циклизације и скратити време оксидације. Студија Јо ет ал. Утврђено је да зрачење текстилних ПАН влакана без фотоиницијатора УВ светлом такође може ефикасно промовисати процес пре-оксидације, који траје само 30 минута. Електропредење помоћу једноставног процеса је најбољи начин за припрему угљеничних нановлакна (ЦНФ), чији процес у великој мери зависи од прекурсора као што су ПАН, смола и лигнин. Цхен ет ал. Багас је хомогено естерификован коришћењем анхидрида киселине, а затим помешан са ПАН-ом за електроспиновање да би се припремили ЦНФ. Естерификована багаса помаже у задржавању атома азота ЦНФ-а, чиме се побољшава термичка стабилност, електрична проводљивост и површинска активност влакана.

Може се видети да, било да је у питању традиционално мокро предење или ново електропредење, кључ за смањење трошкова производње угљеничних влакана лежи у сировинама и процесима. Истраживање се фокусира на избор, модификацију и оптимизацију процеса прекурсорских материјала на бази угљеника. Сабирање и одузимање. Наравно, да би се постигла јефтина масовна производња, потребно је и повећање продуктивности.

1.2 Технологија сенчења

Висока кристалност и хемијска инертност угљеничних влакана отежавају бојење традиционалним бојама или пигментима. Фотонски кристали су диелектрични материјали који се периодично уређују у свемиру користећи материјале са различитим индексима преламања. Има фотонски појас и може селективно рефлектовати фотоне одређене таласне дужине, а рефлектована светлост се прелама на површини кристала, што резултира бојом. Обојена угљенична влакна се могу припремити склапањем диспергованих наелектрисаних колоидних наночестица на површини угљеничних влакана електрофоретским таложењем, али је механичка издржљивост недовољна у практичним применама. Ниу ет ал. Слојеви ЗнО и Ал2О3 са великим контрастом индекса преламања коришћени су као периодичне компоненте и депоновани на површину плазма активних угљеничних влакана техником наношења атомског слоја. Припремљена вишебојна карбонска влакна имају одличну механичку стабилност и могућност прања. роду. У условима распршеног светла, тканине од обичног ткања од влакана могу показати рефлектујућа својства и боју независна од угла.

1.3 Функционална технологија

1.3.1 Флексибилне влакнасте електроде

Са брзим развојем носиве технологије, истраживачки рад на електронском паметном текстилу значајно се побољшао последњих година. Истраживање и развој одговарајућих електронских компоненти постепено је заузео место. На пример, тканине на бази карбонских влакана су тренутно популарни флексибилни материјали за електроде; међутим, флексибилност и супериорне перформансе таквих електрода су биле важно питање у развоју паметног текстила. Ли ет ал. Памучна тканина обложена КОХ је карбонизована динамичким процесом калцинације шаблона, који је промовисао формирање слојевите уређене порозне структуре на зиду влакана. Произведене тканине од угљеничних влакана имају одличну механичку чврстоћу и могу се користити као суперкондензаторске електроде. Постоје и други приступи за развој суперкапацитивних електрода од угљеничних влакана, као што су селективно хемијско јеткање и електрохемијско пилинг наночестица никла да би се створиле поре у више размера и реактивне групе у тканинама, и хетероатомска модификација тканина од угљеничних влакана. Поред тога, ЦНФ имају добру електричну проводљивост и велику специфичну површину, које имају велики потенцијал у примени електронских уређаја. Левитт ет ал. Дводимензионални карбид прелазног метала Ти3Ц2Тк је помешан у раствор ПАН, након чега је уследило електроспиновање да би се припремиле простирке од угљеничних нановлакна. Капацитет тако произведених композитних електрода је већи од капацитета чистих угљеничних влакана. Додатак Ти3Ц2Тк побољшава електрохемијске перформансе композитне електроде. Проводљивост и издржљивост су такође јачи.

1.3.2 Флексибилни сензори

Са унапређењем јавне здравствене свести и побољшањем захтева опреме у посебним областима, паметни текстил се постепено интегрише у систем праћења медицинске неге и праћења. Једна од кључних компоненти је сензор. Азизхани и др. Силиконска гума која се очвршћава на собној температури је одабрана као матрица, а сецкана угљенична влакна се користе као проводни материјал за припрему сензора отпорног напрезања, који има високу осетљивост у опсегу амплитуде деформације до 25 процената; његово време опоравка је мање од 15 с. Када се овај тип сензора користи за праћење људи, може да обезбеди стабилност сигнала и снажне перформансе сенсинга. Слично томе, висока осетљивост и растезљивост пиезорезитивног сецканог карбонског влакна/полидиметилсилоксана композитног сензора [18] чине га погодним за детекцију напрезања у различитим применама, као што су кретање људи, гужвање тканине, итд. Међутим, овом типу сензора је потребно даље побољшање. Његова пиезорезистивна својства су осетљива на структуру оптерећења. Примењено прекомерно напрезање ће изазвати проблеме као што су смањена осетљивост и одложено пиезорезистивно пребацивање.

2. Арамидна влакна

Пуни назив арамидног влакна је ароматично полиамидно влакно, које има предности високе чврстоће, високог модула, ниске густине, отпорности на хабање, отпорности на ударце и одличне изолације. Због различитих положаја везе амидне везе и бензенског прстена, постоје разлике у молекуларној структури арамида, који се често могу поделити на пара-арамид, мета-арамид и арамид ИИИ.

2.1 Технологија производње

Последњих година арамидна влакна у земљи и иностранству постепено постижу индустријску производњу високе додате вредности, а производња се повећава из године у годину. Арамид 1414 (поли-п-фенилен терефтамид, ППТА) влакно, један од главних производа, кључна је тачка у контроли квалитета готовог производа током процеса предења. Цхен Зхоуронг је спровео истраживање производног процеса о овоме: додавање воде и антистатичких агенаса за претходну обраду ППТА влакана како би се смањио статички електрицитет; при кардању користите цилиндричне и доффер уређаје са малом дубином зубаца и великом брзином кретања да бисте решили проблем праха и прашине током центрифуге. Проблем нодула, при подешавању нагиба уређаја, убрзава пренос влакана. Развој и производња арамидних влакана са вишим механичким својствима је вредна тема истраживања за проширење поља примене арамидних влакана. Тенг ет ал. Помешати комерцијални ППТА са х-ППТА (ППТА високе молекулске тежине) у концентрованој сумпорној киселини. Током процеса сувог-мокрог предења, х-ППТА може побољшати интеракцију између макромолекула и индуковати оријентацију кратких ППТА ланаца дуж осе влакана. Затезна чврстоћа и почетни модул произведених арамидних влакана су побољшани. Поред тога, Рен Зхонгкаи ет ал. Истраживање и припрема арамида високе чврстоће 1313. Чврстоћа на ломљење конвенционалног арамида 1313 је нижа од оне код арамида 1414. Повећањем вискозитета раствора за предење и смањењем садржаја чврсте материје, молекулска тежина полимера се може повећати и додавање модификатора може повећати оријентацију и структурну униформност влакана. Метода постепеног загревања и постепеног прања обезбеђује компактност структуре влакана. Ова разна техничка побољшања чине влакна јачим и издржљивијим.

2.2 Технологија сенчења

Арамид има компактну структуру и високу температуру преласка стакла, што отежава бојење конвенционалним процесима. Стога, када се повећа мобилност макромолекуларног ланца влакна и повећа аморфна површина, боја може лако ући у влакно и комбиновати се са њим. Азам и др. Предлаже се да је дубина бојења арамидних влакана релативно ниска последњих година, тако да користе бензил алкохол као средство за бубрење за оптимизацију процеса бојења катјонских боја за мета-арамидна влакна. Арамидна тканина има велику дубину бојења и мали губитак чврстоће. Поред тога, Кале ет ал. Површина обојеног арамидног влакна је обложена наночестицама титанијум диоксида да би се решио проблем лоше отпорности на светлост обојених арамидних влакана. За штампање арамидног текстила, штампање носача са дисперзним бојама је добар покушај,

2.3 Функционална технологија

2.3.1 Оптимизација структуре тканине

Истраживања заштитних тканина високих перформанси направљених од арамида су такође развијена како се повећава потражња у области личне и индустријске заштитне опреме. На основу трења између предива у арамидним тканинама које имају већи утицај на отпорност на удар, Моуре ет ал. Упоређена су механичка својства и коефицијенти трења предива пара-арамидних тканина различите структуре на различитим слојевима од предива до структуре. Студија је открила да иако су механичка својства предива у основи иста, механичка својства тканина су различита; када су арамидна влакна испреплетена на ојачавајућој тканини под вертикалним углом, могу да апсорбују много енергије, која је већа од оне код обичних меких тканина. А када тканина има већу апсорбовану густину енергије и коефицијент трења,

2.3.2 Побољшање перформанси тканине

Да би побољшали практичне перформансе заштитне одеће, Наиак ет ал. нанети превлаке од бор карбида на арамидне тканине. Иако је укупна отпорност тканине на пробијање побољшана, она такође узрокује концентрацију напрезања, што утиче на перформансе локалне заштите тканине; у исто време, проток паре зноја премаза је ограничен, што доводи до смањене удобности. С обзиром на проблем лошег знојења влаге и перформанси знојења арамидних тканина, кисели калијум перманганат или модификација плазме у комбинацији са знојењем влаге и методама завршне обраде знојем могу се користити за стварање поларних група на влакнима тканине ради побољшања влажења влакана, и Завршна обрада продире и боље се везује за влакна. Уопштено говорећи, мултифункционални производи су популарнији на тржишту. Схен ет ал. Мешани раствор полиуретана на бази воде, поливинилиден флуорид-хексафлуоропропилен кополимера и флуороалкил силана је премазан на арамидну тканину методом потапања, а добијена тканина је имала и трајну суперхидрофобност и функцију хемијске заштите. . Лиу ет ал. Арамидне тканине су импрегниране течношћу за згушњавање смицања (СТФ) и обложене угљеничним наноцевима (ЦНТ) композитним поступком, што је резултирало композитним тканинама са одличном функцијом заштите и сензора. Међу њима, ЦНТ повећава електричну проводљивост и карактеристике одзива тканине, што се може ефикасно детектовати; Додатак СТФ-а омогућава композитној тканини да издржи веће ударне силе и пружи чвршћу заштиту. Поливинилиден флуорид-хексафлуоропропилен кополимер и флуороалкил силан су премазани потапањем на арамидну тканину, а настала тканина је имала и трајну суперхидрофобност и хемијску заштиту. . Лиу ет ал. Арамидне тканине су импрегниране течношћу за згушњавање смицања (СТФ) и обложене угљеничним наноцевима (ЦНТ) композитним поступком, што је резултирало композитним тканинама са одличном функцијом заштите и сензора. Међу њима, ЦНТ повећава електричну проводљивост и карактеристике одзива тканине, што се може ефикасно детектовати; Додатак СТФ-а омогућава композитној тканини да издржи веће ударне силе и пружи чвршћу заштиту. Поливинилиден флуорид-хексафлуоропропилен кополимер и флуороалкил силан су премазани потапањем на арамидну тканину, а настала тканина је имала и трајну суперхидрофобност и хемијску заштиту. . Лиу ет ал. Арамидне тканине су импрегниране течношћу за згушњавање смицања (СТФ) и обложене угљеничним наноцевима (ЦНТ) композитним поступком, што је резултирало композитним тканинама са одличном функцијом заштите и сензора. Међу њима, ЦНТ повећава електричну проводљивост и карактеристике одзива тканине, што се може ефикасно детектовати; Додатак СТФ-а омогућава композитној тканини да издржи веће ударне силе и пружи чвршћу заштиту. Арамидне тканине су импрегниране течношћу за згушњавање смицања (СТФ) и обложене угљеничним наноцевима (ЦНТ) композитним поступком, што је резултирало композитним тканинама са одличном функцијом заштите и сензора. Међу њима, ЦНТ повећава електричну проводљивост и карактеристике одзива тканине, што се може ефикасно детектовати; Додатак СТФ-а омогућава композитној тканини да издржи веће ударне силе и пружи чвршћу заштиту. Арамидне тканине су импрегниране течношћу за згушњавање смицања (СТФ) и обложене угљеничним наноцевима (ЦНТ) композитним поступком, што је резултирало композитним тканинама са одличном функцијом заштите и сензора. Међу њима, ЦНТ повећава електричну проводљивост и карактеристике одзива тканине, што се може ефикасно детектовати; Додатак СТФ-а омогућава композитној тканини да издржи веће ударне силе и пружи чвршћу заштиту.

3. УХМВПЕ влакно

Полиетиленска влакна ултра високе молекулске тежине (УХМВПЕ) имају многа одлична својства, као што су висока затезна чврстоћа, високи модул, ниска густина масе, итд., И инертна су у хемијским растварачима.

3.1 Технологија производње

Тренутно је производња УХМВПЕ влакана индустријализована, али овај масовни производни метод се може постићи само центрифугирањем гела. Међутим, овај метод користи велику количину органског растварача и узрокује проблем загађења животне средине са високим трошковима производње. Процес предења талине (мелт спин), који је једноставан у процесу, не захтева органски растварач и има ниску цену, бољи је избор. Какиаге ет ал. Комбиноване методе предења растопа и припреме извлачења талине за побољшање затезне чврстоће УХМВПЕ влакана. Извлачење талине убрзава повећање линеарне оријентације кристала у влакну. На 145 степени, затезна чврстоћа влакна може да достигне 1,1 ГПа под условима вучног односа од 20 и брзине деформације од 40/мин. У поређењу са предењем гела, механичка својства УХМВПЕ влакана добијених центрифугирањем су много слабија. Међутим, у задовољавању потреба тржишта влакана средње чврстоће и масовног тржишта текстила, довољна су УХМВПЕ влакна средње чврстоће направљена од предења талине који загађује светлост.

3.1 Технологија сенчења

Из перспективе низводног тржишта УХМВПЕ влакана, УХМВПЕ влакна са богатим бојама могу повећати додатну вредност производа, проширити тржишну примену и на тај начин повећати конкурентност производа. Међутим, због високе кристалности и недостатка функционалних група УХМВПЕ влакана, традиционалне методе се тешко боје. Ма ет ал. Покушаји бојења УХМВПЕ тканина на 120 степени и 20 МПа суперкритичног угљен-диоксида (сцЦО2). Са повећањем времена бојења и концентрације боје, способност бојења УХМВПЕ тканине се континуирано побољшава, а такође се побољшава и постојаност боје тканине. Време бојења је продужено и повећано. А додавање декалина као ко-растварача у сцЦО2 резултирало је већим приносом боје. Али након додавања декалина,

3.2 Функција

технологије

3.2.1 Електронски материјали са флексибилним влакнима

Високо проводљива флексибилна влакна су важан материјал за комбиновање флексибилности и удобности одеће са функционалношћу паметних електронских уређаја. виши људи. Користећи технологију полимеризације калемљења и технологију активације метала за увођење јона сребра на површину полиетиленских влакана ултра високе молекуларне тежине, а затим бакарно облагање без електронике за припрему проводних полиетиленских влакана ултра високе молекулске тежине са одличном електричном стабилношћу и издржљивошћу, а његова отпорност може бити мали на 1,40×10 -5 Ω·цм. У методи се вода користи као растварач у процесу полимеризације графта, а јони сребра се бирају у процесу активације, што је корисно за смањење трошкова и заштиту животне средине. Друга важна класа флексибилних влакнастих електронских материјала су флексибилне електроде. Ду ет ал. УХМВПЕ влакна су обложена ПДА и сребром без електронике коришћењем комбинације полидопамина за облагање (ПДА) и поли3, 4-етилендиокситиофен:полистирен сулфоната (ПЕДОТ:ПСС). Континуираном модификацијом ПЕДОТ:ПСС таложења, произведене су композитне електроде затезне чврстоће до 3,72 ГПа. Истовремено, век трајања циклуса електроде је дуг, после 20,000 циклуса

Након тога, 90 процената почетног капацитета се и даље може одржати. Међу њима, ПЕДОТ:ПСС је проводљиви полимер са добрим својствима формирања филма, а наношење на површину влакна да би се формирао филм је метода за припрему суперкондензаторских електрода. ПДА премаз може ефикасно побољшати силу везивања између матричних влакана и материјала.

3.2.2 Побољшање перформанси тканине

УХМВПЕ тканина има високу отпорност на удар, али коефицијент трења између влакана је мали, а предиво тканине се лако помера и буши када се удари. Студије су показале да се флексибилност и отпорност на убод УХМВПЕ тканина побољшавају након импрегнације са СТФ, а додавање веће концентрације СиО2 у СТФ је корисно за побољшање отпорности тканина на убод. Даља студија Ли ет ал. Утврђено је да када је величина честица СиО2 била 15 нм и концентрација била 25 процената, отпорност на пробијање СТФ/УХМВПЕ композитне тканине достигла је најбољу. Што се тиче трења између УХМВПЕ предива, Арора ет ал. Експериментима је откривено да повећање трења између предива није нужно погодно за апсорпцију енергије удара. Улога СТФ-а у побољшању отпорности тканине на ударце више зависи од структуре тканине, укључујући густину тканине и предиво. Густина линије линије.

Нанопорозни полиетиленски филм је врста филма отпорног на хабање, инфрацрвеног и видљивог светла, лоше пропустљивости ваздуха и проводљивости влаге, који се не може директно користити за израду одеће и другог текстила. Лиу ет ал. На основу тога, направљена су побољшања за припрему нанопорозног УХМВПЕ/ПЕТ-а који се може применити на текстил коришћењем честица метоксиполиетилен гликол-аминоетил/полидопамина (мППДАП), полиестерских влакана (ПЕТ) и УХМВПЕ. Композитна тканина. Ово је углавном зато што постоји много повезаних пора и неповезаних пора у облику саћа у УХМВПЕ фази тканине како би се осигурала прозрачност и удобност. ПЕТ мрежа која се користи за ојачавање тканине такође помаже да тканина дише; додавање мППДАП повећава хидрофилност тканине. Ова нанопорозна композитна тканина се користи као материјал за текстил за управљање топлотом.

4. у закључку

Истраживања угљеничних влакана, арамидних влакана, полиетиленских влакана ултра високе молекулске тежине и њихових текстила постају све интензивнија, а процес производње све зрелији. У будућности, правац развоја ова три главна влакна и њихов текстил за масовно тржиште је еколошки прихватљива и јефтина производња, богата боја производа, интелигентан, мултифункционалан и развој апликација нановлакна погодних за ниво потрошње људи. и задовољи различите потребе. потребе клијената. Међу њима, предности континуираног смањења трошкова, сталног побољшања функција и повећања функција које доноси иновација процеса омогућиће три главна влакна да добију шири и бржи развој у периоду конкуренције иновативних технологија.