芳綸與超高相對分子質(zhì)量聚乙烯纖維緯編針織增強體

楊燕寧，孟家光，劉曉巧

(西安工程大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710048)

芳綸具有高模高強、耐腐蝕、耐酸堿、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、易加工等特性[1-4]，但其存在橫向拉伸強度低等特點。而超強聚乙烯纖維具有密度低、優(yōu)異的耐磨性和較高的拉伸強度，耐海水、耐腐蝕、耐沖擊和耐低溫等特性[5-6]，但存在耐熱性差、難加工等特點。而緯編針織結(jié)構(gòu)增強體[7-10]，將賦予其良好的成型性、耐沖擊性和能量吸收性能。因此，采用緯編將兩種高性能纖維進行結(jié)合，能夠充分發(fā)揮二者的優(yōu)異性能。

本文通過采用芳綸和超高相對分子質(zhì)量聚乙烯纖維在橫機上編織六種增強體織物，分析每種織物的特點以及工藝參數(shù)，并測試下機后各織物的基本性能，為編織兩種及兩種以上纖維復(fù)合材料增強體提供參考。

1 實驗

1.1 實驗材料及儀器

1.1.1 實驗材料

芳綸(3220dtex/2000f,日本帝人公司),UHMWPE纖維長絲(1600D/1385F,北京特力化纖有限公司)。

1.1.2 實驗儀器

飛虎牌針織橫機(5針/25.4mm,臺灣盛美機械股份有限公司)。

1.2 實驗方法

采用橫機編織芳綸和超高相對分子質(zhì)量聚乙烯纖維，經(jīng)反復(fù)試織，得到較優(yōu)的編織工藝參數(shù)如表1。

表1 不同組織編織時的彎紗深度及織物尺寸

1.3 測試方法

1.3.1 織物的厚度

參照GB/T13761.1-2009土工合成材料規(guī)定壓力下厚度的測定，對織物不同部位進行測量，測試5次，取平均值。

1.3.2 平方米克重

根據(jù)GB/T13762-2009土工合成材料，土工布及土工布有關(guān)產(chǎn)品單位面積質(zhì)量的測定方法，測定織物的平方米克重。

1.3.3 織物的密度

將下機后的針織物靜置達到平衡后，根據(jù)針織物線圈密度測試方法進行測試。

2 芳綸與超強聚乙烯纖維交織增強體

2.1 滿針羅紋組織

滿針羅紋組織編織圖如圖1(a)所示，①②系統(tǒng)循環(huán)編織就可以編織出滿針羅紋組織。編織時需注意，將芳綸和超強聚乙烯纖維不同的導(dǎo)紗孔同時喂入同一個導(dǎo)紗嘴進行編織。由圖1(b)可以看出，滿針羅紋組織比較密實，編織的織物平整、橫向拉伸小，尺寸穩(wěn)定性和保形性好。

(a)滿針羅紋組織編織 (b)滿針羅紋組織實物圖

圖1 滿針羅紋組織

2.2 圓筒形織物

圓筒形織物的基本組織是緯平針。編織圖如圖2(a)所示，采用芳綸編織①②系統(tǒng)，然后采用超強聚乙烯編織③④系統(tǒng)，重復(fù)循環(huán)編織出圓筒形織物實物圖如圖2(b)所示。由圖2(b)可以看出，超強聚乙烯紗線相對芳綸紗線要細(xì)，所以織物呈現(xiàn)的效果是在芳綸線圈的圈弧處疊加了超強聚乙烯線圈，提高了織物的經(jīng)緯向強力。

(a)圓筒形織物編織圖 (b)圓筒形織物實物圖

圖2 圓筒形織物

2.3 羅紋空氣層組織

羅紋空氣層組織的組織結(jié)構(gòu)是緯平針和滿針羅紋，編織圖如圖3(a)所示。其中，① ②系統(tǒng)喂入芳綸纖維，③ ④系統(tǒng)喂入超強聚乙烯纖維，⑤ ⑥系統(tǒng)再喂入芳綸。如此往復(fù)編織，就編織出圖3所示的羅紋空氣層組織。由圖3可以看出，超強聚乙烯纖維構(gòu)成整個線圈與芳綸纖維線圈的圈弧扣在一起結(jié)構(gòu)緊密，橫向延伸性小，尺寸穩(wěn)定性好，織物厚實、挺括、豐滿。超強聚乙烯纖維的加入，增強了織物緯向的拉伸強力。

(a) 羅紋空氣層組織編織圖

(b)羅紋空氣層實物圖

2.4 集圈-平針復(fù)合組織

集圈-平針復(fù)合組織是集圈與成圈的互相組合，基本組織為集圈和緯平針，其編織圖如圖4(a)所示，編織①②系統(tǒng)時喂入芳綸，編織③④系統(tǒng)時喂入超強聚乙烯。從圖4中(b)和(c)可以看出，織物正反兩面材料不同，呈現(xiàn)出不同的性能和風(fēng)格。正面較粗，并以芳綸的性能為主；反面較細(xì)，主要呈現(xiàn)超強聚乙烯的性能。

(a)集圈-平針復(fù)合組織編織圖

(b)集圈-平針復(fù)合織物正面實物圖

(c)集圈-平針復(fù)合織物反面實物圖

2.5 織物工藝參數(shù)測試

對下機后織物的厚度、密度和平方米克重進行測試，測試結(jié)果如表2。由表2可知，這四種芳綸與超強聚乙烯纖維緯編針織增強體織物均滿足作為復(fù)合材料增強體的要求。

表2 各組織工藝參數(shù)

3 結(jié)論

本文設(shè)計并編織了四種芳綸與超強聚乙烯纖維緯編針織增強體織物，經(jīng)過反復(fù)試織，確定各種組織的編織主要參數(shù)，最終按照設(shè)計完成了組織的編織。測試了各種織物的基本參數(shù)，它們均滿足作為復(fù)合材料增強體的要求。