不同参数高强高模针织物拉伸性能研究.docx

? ? 不同参数高强高模针织物拉伸性能研究 ? ? 文/赵凯敏 刘 夙 高强高模纺织复合材料具备良好的物理及化学稳定性，并且质轻、柔韧，已成功应用于军事、航空航天、通信、电子和防护等高科技领域。目前这类材料多采用芳纶纤维制成，具有高强高模、耐酸碱性强、密度低、阻燃及热稳定性好等优异特性。但芳纶纤维价格昂贵，生产成本较高。涤纶网络丝具有良好的力学性能、尺寸稳定性，以及较强的承载能力和优良的抗疲劳性能，近年来逐渐受到研究者们的关注，并使其在汽车工业、建筑工程等领域逐步开展应用。芳纶纤维与高强涤纶网络丝都具有高强高模的特点，但两者价格差距较大，力学性能方面也存在差距。本文采用上述两种纤维在电脑横机上编织成不同参数的针织物，探究原料、织造密度及织物组织对针织物拉伸性能的影响规律。本研究将对产业用高强高模针织物的设计开发具有一定的指导意义。 1 试验 1.1 试验原料及仪器 试验原料见表1，试验所用仪器信息见表2。 表1 纱线基本规格 表2 试验仪器信息 1.2 影响织物力学性能的指标 影响针织物力学性能的主要指标为：原料、弯纱深度（电脑横机上，弯纱深度用NP值表示，NP值越大，弯纱深度越大，所形成的线圈长度也相应越大）、组织结构。 原料：芳纶1313、芳纶1313+2根尼龙热熔丝、5根涤纶网络丝、5根涤纶网络丝+2根尼龙热熔丝。 NP值：12、12.5。 组织结构：平针、变化平针1、变化平针2，编织图如图1所示。 图1 平针及变化平针针织物编织示意图 1.3 不同参数针织物设计 结合实际生产情况，对针织物的参数进行设计，共设计出24种不同类型的织物，如表3所示。其中，A表示的是由芳纶1313织成的织物，B表示的是由芳纶1313＋2根尼龙热熔丝织成的织物，C表示的是由5根涤纶网络丝织成的织物，D表示的是由5根涤纶网络丝＋2根尼龙热熔丝织成的织物。 表3 不同参数针织物设计 2 纱线性能测试 2.1 纱线拉伸性能测试 纱线的拉伸性能是衡量织物拉伸性能的一个重要指标，它对织物的加工过程以及织物质量都会造成一定的影响。本文对芳纶1313纱线以及涤纶网络丝进行了拉伸强力测试。 测试标准：GB/T 14344—2008《化学纤维 长丝拉伸性能试验方法》。 试验参数如下：预加张力为0.2 cN/dtex，夹持距离为250 mm，速度为500 mm/min。将这两种纱线重复测试20次，所测得平均值见表4。 表4 纱线拉伸性能测试结果 从表4中可以看出，细度相同时，芳纶1313的断裂强度要远远高于涤纶网络丝，而涤纶网络丝的断裂伸长率要高于芳纶1313。 2.2 纱线摩擦性能测试 纱线的摩擦性能对织物的加工过程以及成品质量有着重要影响。如果纱线的摩擦系数过大，则会影响织物的上机编织，进而影响织物的质量和外观效果。 测试标准：ASTM D3108—2001《纱线与固体材料之间摩擦系数的标准试验方法》。 试验参数如下：包围角为180°，速度为100mm/min，时间为15s。每种纱线重复测试3次，测试平均值如表5所示。 表5 纱线摩擦性能测试结果 从表5中可以看出，同样细度的涤纶网络丝的摩擦系数低于芳纶1313，纱线的摩擦系数不会影响织物的上机编织。 3 织物拉伸测试及分析 在测试织物拉伸性能之前，先对织物的密度进行测试，测试结果见表6。 表6 织物密度参数 3.1 织物拉伸性能测试方法 参考标准：GB/T 3923.1—2013《纺织品 第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定（条样法）》。 试验参数：设定隔距长度为200mm，拉伸速度为100mm/min。在夹钳中心位置夹持试样，启动试验仪，将试样拉伸至断脱，记录断裂强度与断裂伸长。 3.2 测试结果分析 将含有不同参数的织物进行拉伸测试，测试所得的经纬向断裂强度与断裂伸长率平均值。由测试结果可以看出：芳纶1313的强度大概是涤纶网络丝所织成织物的1.6～2.6倍。当组织结构、纱线相同时，NP值越小，织物强度越大，断裂伸长越小。这是由于NP值越小（即针织物纵横密越密），织物中纱线间的接触点越多，这时纱线间的切向滑动阻力会增大，从而导致织物的断裂强度增大，断裂伸长减小。此外，NP值为12.5时的织物拉伸规律与NP值为12时的织物拉伸规律大致相同，为此，本文只对NP值为12时的织物拉伸规律进行分析。 3.2.1 原料对织物强力的影响 不同原料对织物强力的影响见图2。 图2 原料对织物强力的影响 由图2可见，当NP=12，组织结构为纬平针时，经向断裂强度：A1＞B1＞C1＞D1，纬向断裂强度：A1＞B1＞C1＞D1；经向断裂伸长：A1＞D1＞B1＞C1，纬向断裂伸长：A1＞B1＞C1＞D1。当组织结构为1隔1变化平针及2隔2变化平针时，经纬向断裂强度和伸长与纬平针相同，即经向断裂强度：A＞B＞C＞D，纬向断