面向3D打印的脱脂棉半溶解工艺及面料制备与性能研究

摘要

3D打印技术是当今时代一种先进的制造加工技术，本课题借鉴现有3D打印技术快速成型制造的优点，同时保持纺织面料柔软、透气、舒适等特点，研究开发采用离子液体和脱脂棉纤维制备面料的新技术。在本研究开发的新技术中，棉纤维的半溶解技术是重要环节。而在这其中，选择和确定合适的棉纤维溶剂和工艺又是关键。
　　离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子组成的一种液态有机盐，具有非挥发性，低熔点，良好的导电和导热性，高的热稳定性，宽的电化学窗口，选择性溶解能力和可设计性等优点。并且，离子液体不仅是纤维的良好溶剂，而且还是纤维素的非衍生溶剂，作为绿色溶剂的离子液体在溶解纤维素的实验研究中，大多数都体现出了溶解条件温和、简单、周期短、易回收等显著优点，所以近年来在纤维溶解方面受到了广泛的关注。
　　本论文首先探究了棉纤维在氯化1-丁基-3甲基咪唑离子液体中达到最佳半溶解状态时的条件，即利用生物显微镜观察纤维在不同实验条件下溶解状态，通过对比分析纤维在电镜下的溶解状态图以及综合材料和时间成本得出能使纤维达到最佳半溶解状态的工艺条件，最后得出棉纤维和离子液体的浴比为1:43和离子液体的浓度为99％为最佳的工艺条件。
　　然后，在半溶解实验最佳工艺的基础上进行了面料的制备实验，并且设计了单因子实验和正交实验，探究温度、浓度、时间和添加剂对面料性能包括厚度、透气性、透湿性、硬挺度和强力的影响，最终的实验结果表明：在单因子实验中，随着温度、浓度和时间的增加，面料的厚度和硬挺度逐渐增加，透气性和透湿性逐渐减小，强力值和伸长值随着浓度的增加而增加，随着时间和温度的增加先增加后减小，实验数据还表明，添加剂包括聚氨酯、NaOH溶液和甘油等对面料的性能都有不同程度的影响，同一种添加剂采用不同的处理方式对面料处理进行处理，最终所得面料的性能也有些差异，另外，通过三因子正交实验对每一种性能进行了九组实验，可以得出浓度、温度和时间的不同组合对面料性能的综合影响。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 纤维素纤维

1.3离子液体

1.4 纤维素在离子液体中的溶解

1.5 研究内容与意义

第二章 棉纤维在[BMIM]Cl中半溶解最佳浓度的确定

2.1实验材料与仪器

2.2实验前的预处理

2.3 离子液体的配制

2.4 棉纤维与离子液体浴比范围的初步缩小

2.5 棉纤维与离子液体最佳浴比的确定

2.6 离子液体溶解棉纤维最佳浓度的确定

2.7结果与分析

2.8 本章小节

第三章 3D打印面料的制备及其性能研究

3.1 实验材料与仪器

3.2 3D打印面料的制备

3.3 单因子实验

3.4 正交实验

3.5 面料的厚度性能测试

3.6面料的透气性测试

3.7 面料的透湿性测试

3.8 面料的硬挺度

3.9 面料的断裂强力

3.10 小结

第四章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢