CN117702344A - 一种高强耐切割户外面料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强耐切割户外面料及其制备方法，通过将纤维进行超声波处理后，在纤维表面结合有若干金属纳米线，并将结合金属纳米线后的纤维进行织造成面料，超声波处理后纤维表面产生小凸起，金属纳米线与纤维之间产生纳米锯齿效应，能够对外力作用的方向和大小进行改变，并能够分散应力，提高纤维面对应力的抗性，增强了纤维的耐切割能力；金属纳米线与纤维直径的比例为1:10‑1:60，金属纳米线在纤维上的结合覆盖率为10%‑40%，金属纳米线在纤维外表面与纤维进行结合，并对纤维起到了支撑和防护的作用，能够在满足金属纳米线与纤维进行结合的前提下使得纤维具有更高的纳米锯齿效应，增强了纤维的耐切割性。
Description
技术领域
本发明涉及一种机织织物技术领域，尤其涉及一种以经纬纱特定速度为特征的机织织物或多组分纤维的机织织物，具体为一种高强耐切割户外面料及其制备方法。
背景技术
机织织物是由存在交叉关系的纱线构成的织物，在织机上由经纬纱按一定的规律交织而成的织物，又称梭织物。机织织物可以使用各种不同的纱线和织造技术，以生产出各种不同的纹理、图案和厚度的织物。
在户外运动繁多的当下，诸如登山、丛林探险等项目深受人们喜爱，在登山以及丛林探险等项目的进行中，常常会出现山峦或灌木丛等，使用者的衣着以及相关纺织品会与山峦或灌木丛等进行移动性接触，在移动性接触的过程中，使用者的衣着以及相关纺织品会发生相对性摩擦，容易被切割造成损坏，并在损坏时容易使得使用者的身体健康受到威胁，且损坏的衣着以及相关纺织品在损坏后容易与与周边发生缠绕，阻碍甚至限制使用者的行动，因此，需要设计一种高强耐切割户外面料。
高强耐切割面料指的是具有高强度和耐切割性能的材料，通常用于制作防护服、工作服、军用装备等需要抗切割性能的产品。这些面料通常采用特殊的纺织工艺和材料组合，以提供更高的耐磨损和耐切割性能，从而保护穿着者免受尖锐物体的伤害，由于机织织物具有优异的强度，高强耐切割面料通常为机织织物。
现有技术CN 107090634 A公开了一种耐切割纱线及耐切割耐刺面料，耐切割纱线由超高分子量聚乙烯纤维、涤纶低弹丝、玻璃纤维组成，通过超高分子量聚乙烯纤维、涤纶低弹丝、玻璃纤维包覆而成，并将耐切割纱线进行织造，得到耐切割面料，但在耐切割纱线和耐切割面料的使用过程中，超高分子量聚乙烯纤维、涤纶低弹丝、玻璃纤维之间会进行相互摩擦，使得这些纤维之间的协同效应减弱，耐切割能力减弱，且由于这些纤维具有高强度，在长时间摩擦后会发生断裂脱落，使得耐切割面料的性能下降。
因此，有必要对现有技术中的耐切割面料制备方法进行改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种高强耐切割户外面料及其制备方法，旨在解决现有技术中耐切割面料的结构稳定性和耐切割性容易降低的缺陷。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种高强耐切割户外面料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将纤维表面进行超声波处理，增加纤维表面粗糙度并在进行超声波处理的同时，将金属纳米线与纤维表面进行结合，所述金属纳米线在纤维表面圆周均匀分布，结合方式为热处理结合；
S2：在所述S1中所述金属纳米线与纤维进行热处理结合后，在纤维冷却固化过程中，对纤维进行拉伸，拉伸方向与纤维轴向一致，且保证纤维粗细一致；
S3：在所述S2中纤维彻底冷却后，将纤维用作经线，进行面料的织造，并在织造过程中，纬线织造速度大于经线织造速度；
S4：对所述S3中得到的所述面料进行后整理，得到高强度耐切割面料。
本发明一个较佳实施例中，所述S1中使用的纤维能够为聚酯纤维和尼龙纤维中的一种，所述S1中使用的金属纳米线能够为钛纳米线。
本发明一个较佳实施例中，所述S1中的金属纳米线直径为5nm-15nm，纤维直径为150nm-300nm，金属纳米线与纤维直径的比例为1:10-1:60，金属纳米线在纤维上的结合覆盖率为10%-40%。
本发明一个较佳实施例中，所述S1中的超声波处理频率为30kHz-40kHz，处理时长为30min-60min。
本发明一个较佳实施例中，所述S1中热处理温度小于纤维熔点，热处理方式包括热压处理和热粘合处理中的一种或多种。
本发明一个较佳实施例中，所述S2中在纤维冷却固化后，纤维拉伸增加长度为10%-20%。
本发明一个较佳实施例中，所述S3中的织造速度采用高纬低经的方式，经纬纱的细度比为1:1。
本发明一个较佳实施例中，所述S3中的织造方式采用双面织造，面料两面分别具有经纱效应和纬纱效应，具有经纱效应的一面采用平纹织造，具有纬纱效应的一面采用斜纹织造。
本发明一个较佳实施例中，所述S3中的织造方式采用3D CSRM技术进行辅助织造。
为达到上述目的，本发明采用的第二套技术方案为：一种高强耐切割户外面料，基于一种高强耐切割户外面料的制备方法制备而得。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
（1）本发明提供了一种高强耐切割户外面料及其制备方法，通过将纤维进行超声波处理后，在纤维表面结合有若干金属纳米线，并将结合金属纳米线后的纤维进行织造成面料，相比于现有技术中的耐切割面料制备方法，超声波处理后纤维表面产生小凸起，金属纳米线与纤维之间产生纳米锯齿效应，能够对外力作用的方向和大小进行改变，并能够分散应力，提高纤维面对应力的抗性，增强了纤维的耐切割能力，解决现有技术中耐切割面料的结构稳定性和耐切割性容易降低的缺陷。
（2）本发明中金属纳米线与纤维直径的比例为1:10-1:60，金属纳米线在纤维上的结合覆盖率为10%-40%，金属纳米线在纤维外表面与纤维进行结合，并对纤维起到了支撑和防护的作用，相比于现有技术，能够保证纤维的外表结合有足够比例的金属纳米线，提高了纤维的耐切割性，能够在满足金属纳米线与纤维进行结合的前提下使得纤维具有更高的纳米锯齿效应，增强了纤维的耐切割性。
（3）本发明中面料织造过程中的织造速度采用高纬低经的方式，在较高的纬织速度和较低的经织速度下，纬纱在织造过程中受到拉伸，相比于现有技术，能够使纤维内部保持一定的预应力状态，使得面料纬线具备更加紧凑的结构，能够使得面料整体的结构更加稳定和牢固，提高了耐切割性能，增强耐切割能力。
（4）本发明中，纤维在织造前进行预应力处理，对纤维进行拉伸，拉伸方向与纤维轴线一致，将纤维拉伸10%-20%，相比于现有技术，能够使得纤维织造前处于预张紧状态，产生预张紧力，保证纤维织造过程中始终保持张紧状态，能够提高面料的织造效果，提高面料的耐切割性能。
（5）本发明中，面料织造过程中采用双面织造的形式，经纱效应的一面采用平纹织造，纬纱效应的一面采用斜纹织造，面料两面分别具有经纱效应和纬纱效应，相比于现有技术，平纹织造有助于提高经纱效应的耐切割性，斜纹织造有助于提高纬纱效应的柔软性，能够同时使面料两面具备耐磨性以及柔软性，在具备耐切割功能的同时，使得内侧使用效果更佳。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
图1是本发明的优选实施例的方法步骤图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，一种高强耐切割户外面料及其制备方法，包括以下步骤：
S1：将纤维表面进行超声波处理，增加纤维表面粗糙度并在进行超声波处理的同时，将金属纳米线与纤维表面进行结合，金属纳米线在纤维表面圆周均匀分布，结合方式为热处理结合。
S2：在S1中金属纳米线与纤维进行热处理结合后，在纤维冷却固化过程中，对纤维进行拉伸，拉伸方向与纤维轴向一致，且保证纤维粗细一致。在纤维的固化过程中，对纤维进行拉伸能够使得纤维内部产生预张力，使得纤维内部处于预张紧状态，纤维内部的预张紧状态提高了纤维的耐切割能力。
S3：在S2中纤维彻底冷却后，将纤维用作经线，进行面料的织造，并在织造过程中，纬线织造速度大于经线织造速度。当纬织速度高于经织速度时，纬纱在通过经纱的过程中会受到一定程度的拉伸。
S4：对S3中得到的面料进行后整理，得到高强度耐切割面料。后整理包括压延、超声波处理、覆盖涂层和演织等方法，能够使得织造的面料进行压实，结构增加紧凑，增加表面强度，并能够具备防刮、防水和防氧化等功能。
通过将纤维进行超声波处理后，在纤维表面结合有若干金属纳米线，并将结合金属纳米线后的纤维进行织造成面料，超声波处理后纤维表面产生小凸起，金属纳米线与纤维之间产生纳米锯齿效应，能够对外力作用的方向和大小进行改变，并能够分散应力，提高纤维面对应力的抗性，增强了纤维的耐切割能力，解决现有技术中耐切割面料的结构稳定性和耐切割性容易降低的缺陷。
S1中的超声波处理频率为30kHz-40kHz，处理时长为30min-60min。超声波处理频率为30kHz-40kHz时，能够使得纤维表面生成凸起，凸起尺寸与超声波频率负系数相关，当超声波处理频率小于30kHz时，超声波处理的速率和效率均较低，超声波处理生成的凸起数量较少，与金属线生成的纳米锯齿效应减弱；超声波处理频率大于40kHz时，超声波处理生成的凸起尺寸较小，与金属线之间的结合能力减弱，且凸起尺寸过小会导致纳米锯齿效应无法形成，导致纤维耐切割性减弱。
S1中热处理温度小于纤维熔点，热处理方式包括热压处理和热粘合处理中的一种或多种。热处理温度小于纤维熔点时，纤维会进行软化但并未进行融化，使得纤维与金属线之间发生化学反应或者物理吸附，形成化学键或物理锚定，纤维与金属线进行紧密贴合，能够在纤维不产生过量形变的前提下实现纤维与金属线的结合。热处理温度范围为210℃-230℃，不仅能够促进纤维与金属纳米线的结合，还能够保持纤维形状，避免纤维产生形变和超声波处理下纤维表面小凸起的消失。
S1中的金属纳米线直径为5nm-15nm，纤维直径为150nm-300nm，金属纳米线与纤维直径的比例为1:10-1:60，金属纳米线在纤维上的结合覆盖率为10%-40%。金属纳米线与纤维均位于纳米尺寸，均表现出纳米效应，结合后能够使得刚度提高。金属纳米线与纤维直径的比例为1:10-1:60时，金属纳米线与纤维结合时，能够保证金属纳米线与纤维上的凸起之间的凹陷处吻合。金属线在纤维表面上的覆盖率越高，纳米锯齿效应会更明显，但会使得金属纳米线与纤维之间结合困难。
利用超声波表面处理技术对纤维进行表面处理，超声波表面处理会使纤维表面受到高频振动，产生微小的物理和化学效应，部分破坏纤维表面的光滑度，这会形成提高纤维表面的粗糙度。
使用的纤维能够为聚酯纤维和尼龙纤维中的一种，聚酯纤维和尼龙纤维具有强度高、耐磨性好、弹性好和耐腐蚀性，并且易于加工，能够作为高强耐切割面料的基底纤维。尼龙中的尼龙66纤维具有出色的抗拉伸和耐磨损性能，能够承受高强度的拉伸和切割力，并具有一定的耐高温和耐腐蚀能力，能够作为耐切割面料的基底纤维。
金属纳米线能够为钛纳米线，钛纳米线具有高强度、高刚度和耐腐蚀性，将钛纳米线与聚酯纤维和尼龙纤维中的一种进行结合，能够使得复合纤维的刚度和耐切割性增加。
与纤维进行结合的金属纳米线尺寸在纳米级别，纳米线会在纤维表面形成锚定点，纳米线的尺寸小于超声波产生的表面粗糙结构尺寸，使得金属线与纤维表面形成锯齿形纳米结构，产生纳米锯齿效应，能够使得纤维切割物之间的接触面积增大，产生更大的摩擦力，具有阻碍切割物对纤维切割的能力，提高纤维的耐切割性。
金属纳米线在纤维外表面与纤维进行结合，并对纤维起到了支撑和防护的作用，能够保证纤维的外表结合有足够比例的金属纳米线，提高了纤维的耐切割性，能够在满足金属纳米线与纤维进行结合的前提下使得纤维具有更高的纳米锯齿效应，增强了纤维的耐切割性。
S2中在纤维冷却固化后，纤维拉伸增加长度为10%-20%。将纤维拉伸10%-20%时，纤维内部结构会进行绷紧，产生预张力。预张紧状态是在纤维制备过程中形成的，通过预应力处理和实时调节张力，在纤维固化的过程中就使纤维内部形成预张紧状态。在制备过程中形成的预张紧状态，决定了纤维固化后的内部应力状态。在纤维受到外界切割力时，由于内部已经处于预张紧状态，会产生更好的应力响应，更有利于吸收和减弱外力，从而提高实际使用中的耐切割性能。纤维拉伸阶段温度为160℃-190℃，在此温度下，纤维兼具可拉伸性和应力保持性，能够在拉伸过程中保证纤维预应力的产生以及保证纤维与金属纳米线的结合稳定性。牵伸力度为100N-250N，在保证能够对复合纤维进行牵伸的作用前提下，能够保证复合纤维的粗细均匀。
纤维拉伸过程采用差速拉伸法进行对纤维进行的拉伸，对纤维拉伸的速度变化由快转慢，且转变过程缓慢平稳，能够在拉伸中改变纤维内部形状，为纤维提供预应力，且纤维拉伸过程中平稳缓慢，能够使得纤维粗细一致，保证纤维与金属纳米线之间的紧密结合，防止在结合过程中存在粗细不匀的情况，维持了纤维的耐切割性。
S3中将与金属纳米线结合后的纤维用作经线进行织造，能够提高面料的整体强度。面料织造过程中的纬纱选用超高分子量聚乙烯，超高分子量聚乙烯具有优异的柔软性和弹性，这使得它在许多领域中都有广泛的应用。它的柔软性主要来源于其分子链的长度和结构，以及其高分子量和高交联度。这些特性使得超高分子量聚乙烯在制造各种类型的弹性材料、弹性体和高性能纤维时表现出色。它还具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，用于经线能够同时增加面料的柔软度和户外使用能力。超高分子量聚乙烯具有非常高的分子量，分子量在300万至6000万之间，这种极高的分子量使得超高分子量聚乙烯具有出色的耐磨性、耐冲击性和化学稳定性。
当经线为高强度纤维时，纬线选用超高分子量聚乙烯纤维等柔软性纤维的原因是柔软性纤维可以更好地与经线配合，使织物表面更加光滑、平整，提高织物的品质和舒适性，且由于经线主要承受拉力，使用高强度纤维可以提供更好的耐用性，而纬线主要起到固定和支撑的作用，使用柔软性纤维可以更好地适应不同的形状和尺寸，使织物更加稳定和耐用。当经线和纬线均为高强度纤维时，织造面料结构不紧凑，使得经纬线之间存在发生滑移的可能性，而使用柔软性纤维为纬线进行织造时，柔软性纤维的柔软性使得经纬线之间能够进行紧密贴合，保证了面料的紧凑性。
S3中的织造方式采用双面织造，面料两面分别具有经纱效应和纬纱效应。具有经纱效应的一面采用平纹织造，具有纬纱效应的一面采用斜纹织造。双面织造指的是面料的正反面通过异种织造方式进行织造，使得面料的两面具有异种性能与效果的一种织造方式，进行双面机织织造。
经纱效应是指织物中纱线的纵向排列方式，它决定了织物的纹理和表面的光泽。经纱效应可以产生相应的纹理效果，比如平纹、斜纹、提花等。经纱效应还可以影响织物的强度和耐磨性，经纱效应会使织物的表面光滑或者粗糙，从而影响其耐磨性能。纬纱效应是指织物中纱线的横向排列方式，它决定了织物的弹性和柔软度。纬纱效应可以产生相应的手感效果，比如柔软、蓬松、有弹性等。纬纱效应还可以影响织物的透气性和吸湿性，纬纱效应会使织物具有透气性和吸湿性能。
平纹织造有助于提高经纱效应的耐切割性，斜纹织造有助于提高纬纱效应的柔软性，能够同时使面料两面具备耐磨性以及柔软性，在具备耐切割功能的同时，使得内面使用效果更佳。
S3中的织造速度采用高纬低经的方式，经纬纱的细度比为1:1。织造速度采用高纬低经的形式指的是纬线织造速度高，经线织造速度低。高纬织速度和低经织速度使得织造周期内纬纱受拉的时间更长，能使纬纱上的纤维在拉伸状态下固定定型，更易形成内部张力。纬纱在拉伸状态下与经纱交织固定后，纬纱内部会保留一定程度的拉伸应力状态，拉伸应力状态相当于在织造过程中对纬纱施加了预应力，使得整个面料具有一定的预应力结构。预应力可以增加面料的强度和弹性，从而提高其耐切割和使用性能。
而在高纬低经的织造速度下，采用经纬纱的细度比为1:1，能够使得织造过程中经纬纱之间保持张力均衡，在保证面料结构稳定的同时能够防止断纱和起球等问题出现。经纱和纬纱的织造速度比为1:2-1:3，保证经纬纱速度比例保持一致时，能够使得纬线保持张紧力状态，保证了整个面料的紧绷程度。
纬纱在拉伸状态下与经纱交织固定后，纬纱内部会保留一定程度的拉伸应力状态。这种拉伸应力状态相当于在织造过程中对纬纱施加了预应力，使得整个面料具有一定的预应力结构。预应力可以增加面料的强度和弹性，从而提高其耐切割和使用性能。
S3中织造过程中采用超声波处理和聚氨酯涂层中的一种或多种进行辅助织造。超声波处理和聚氨酯涂层均能够增加纤维间的摩擦力，能够使得织造过程中经纬纱结构更加紧凑，能够防止纬线断纱情况的出现。聚氨酯涂层具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，用作涂层能够提高面料的功能。
S3中的织造方式采用3D CSRM技术进行辅助织造。3D CSRM技术，也称为三维连续穿越加固技术，是一种制造工艺技术，这种技术主要用于织物的增强和加固，以提高其机械性能，如抗切割、抗穿刺等能力。
在3D CSRM技术中，纱线被引入并穿过织物的厚度方向，从而在织物中形成三维连续的网络结构。这种结构可以提供更好的支撑和层间机械传递性能，使织物能够更好地分散外部的切割和穿刺能量。通过优化纱线的类型、数量和分布，可以进一步增强织物的机械性能。
S4中的压延通过压延辊筒间隙对物料进行挤压、剪切和塑化，使其成为薄型制品。在压延过程中，面料会受到剪切力和拉伸应力的同时作用，纤维就会沿着压延方向作定向排列，从而使制品在物理力学上有各向异性的特点。压延能够对面料的耐切割性起到促进作用，提高面料的耐切割性。
S4中的超声波处理能够使得面料上经线和纬线之间的关系变得紧密，提高经纬线之间的紧凑度，使得面料的强度和刚度提高，使得面料的耐切割性能增强。
S4中的覆盖涂层等方法为在织造过后的的面料上进行功能性涂层的覆盖，包括抗氧化性涂层、防水透气涂层等，能够通过涂层的覆盖使得面料具备功能性，使得面料具备在户外使用的能力，满足了面料户外使用的需求。
实施例一
选用直径为300nm的尼龙66纤维和直径为5nm的钛纳米线，将尼龙66纤维表面进行35kHz的超声波处理40min，并在进行超声波处理的同时，将钛纳米线与纤维表面进行热压处理结合，结合覆盖率为10%，金属纳米线在纤维表面圆周均匀分布。在纤维冷却固化过程中，对纤维进行拉伸增长10%，拉伸方向与纤维轴向一致。将尼龙66纤维与钛纳米线的复合纤维用作经线，以纤维直径为300nm的超高分子量聚乙烯纤维为纬线，进行双面机织织造，并在织造过程中，织造速度采用高纬低经的方式进行织造，经线织造速度和纬线织造速度比为1:2.5，织造后进行压延处理10min和抗氧化涂层处理30min，得到高强耐切割户外面料。
实施例二
选用直径为300nm的尼龙66纤维和直径为8nm的钛纳米线，将尼龙66纤维表面进行35kHz的超声波处理40min，并在进行超声波处理的同时，将钛纳米线与纤维表面进行热压处理结合，结合覆盖率为10%，金属纳米线在纤维表面圆周均匀分布。在纤维冷却固化过程中，对纤维进行拉伸增长10%，拉伸方向与纤维轴向一致。将尼龙66纤维与钛纳米线的复合纤维用作经线，以纤维直径为300nm的超高分子量聚乙烯纤维为纬线，进行双面机织织造，并在织造过程中，织造速度采用高纬低经的方式进行织造，经线织造速度和纬线织造速度比为1:2.5，织造后进行压延处理10min和抗氧化涂层处理30min，得到高强耐切割户外面料。
实施例三
选用直径为300nm的尼龙66纤维和直径为12nm的钛纳米线，将尼龙66纤维表面进行35kHz的超声波处理40min，并在进行超声波处理的同时，将钛纳米线与纤维表面进行热压处理结合，结合覆盖率为10%，金属纳米线在纤维表面圆周均匀分布。在纤维冷却固化过程中，对纤维进行拉伸增长10%，拉伸方向与纤维轴向一致。将尼龙66纤维与钛纳米线的复合纤维用作经线，以纤维直径为300nm的超高分子量聚乙烯纤维为纬线，进行双面机织织造，并在织造过程中，织造速度采用高纬低经的方式进行织造，经线织造速度和纬线织造速度比为1:2.5，织造后进行压延处理10min和抗氧化涂层处理30min，得到高强耐切割户外面料。
实施例四
选用直径为300nm的尼龙66纤维和直径为15nm的钛纳米线，将尼龙66纤维表面进行35kHz的超声波处理40min，并在进行超声波处理的同时，将钛纳米线与纤维表面进行热压处理结合，结合覆盖率为10%，金属纳米线在纤维表面圆周均匀分布。在纤维冷却固化过程中，对纤维进行拉伸增长10%，拉伸方向与纤维轴向一致。将尼龙66纤维与钛纳米线的复合纤维用作经线，以纤维直径为300nm的超高分子量聚乙烯纤维为纬线，进行双面机织织造，并在织造过程中，织造速度采用高纬低经的方式进行织造，经线织造速度和纬线织造速度比为1:2.5，织造后进行压延处理10min和抗氧化涂层处理30min，得到高强耐切割户外面料。
实施例五
选用直径为300nm的尼龙66纤维和直径为12nm的钛纳米线，将尼龙66纤维表面进行35kHz的超声波处理40min，并在进行超声波处理的同时，将钛纳米线与纤维表面进行热压处理结合，结合覆盖率为20%，金属纳米线在纤维表面圆周均匀分布。在纤维冷却固化过程中，对纤维进行拉伸增长10%，拉伸方向与纤维轴向一致。将尼龙66纤维与钛纳米线的复合纤维用作经线，以纤维直径为300nm的超高分子量聚乙烯纤维为纬线，进行双面机织织造，并在织造过程中，织造速度采用高纬低经的方式进行织造，经线织造速度和纬线织造速度比为1:2.5，织造后进行压延处理10min和抗氧化涂层处理30min，得到高强耐切割户外面料。
实施例六
选用直径为300nm的尼龙66纤维和直径为12nm的钛纳米线，将尼龙66纤维表面进行35kHz的超声波处理40min，并在进行超声波处理的同时，将钛纳米线与纤维表面进行热压处理结合，结合覆盖率为30%，金属纳米线在纤维表面圆周均匀分布。在纤维冷却固化过程中，对纤维进行拉伸增长10%，拉伸方向与纤维轴向一致。将尼龙66纤维与钛纳米线的复合纤维用作经线，以纤维直径为300nm的超高分子量聚乙烯纤维为纬线，进行双面机织织造，并在织造过程中，织造速度采用高纬低经的方式进行织造，经线织造速度和纬线织造速度比为1:2.5，织造后进行压延处理10min和抗氧化涂层处理30min，得到高强耐切割户外面料。
实施例七
选用直径为300nm的尼龙66纤维和直径为12nm的钛纳米线，将尼龙66纤维表面进行35kHz的超声波处理40min，并在进行超声波处理的同时，将钛纳米线与纤维表面进行热压处理结合，结合覆盖率为40%，金属纳米线在纤维表面圆周均匀分布。在纤维冷却固化过程中，对纤维进行拉伸增长10%，拉伸方向与纤维轴向一致。将尼龙66纤维与钛纳米线的复合纤维用作经线，以纤维直径为300nm的超高分子量聚乙烯纤维为纬线，进行双面机织织造，并在织造过程中，织造速度采用高纬低经的方式进行织造，经线织造速度和纬线织造速度比为1:2.5，织造后进行压延处理10min和抗氧化涂层处理30min，得到高强耐切割户外面料。
实施例八
选用直径为300nm的尼龙66纤维和直径为12nm的钛纳米线，将尼龙66纤维表面进行35kHz的超声波处理40min，并在进行超声波处理的同时，将钛纳米线与纤维表面进行热压处理结合，结合覆盖率为10%，金属纳米线在纤维表面圆周均匀分布。将尼龙66纤维与钛纳米线的复合纤维用作经线，以纤维直径为300nm的超高分子量聚乙烯纤维为纬线，进行双面机织织造，并在织造过程中，织造速度采用高纬低经的方式进行织造，经线织造速度和纬线织造速度比为1:2.5，织造后进行压延处理10min和抗氧化涂层处理30min，得到高强耐切割户外面料。
实施例九
选用直径为300nm的尼龙66纤维和直径为12nm的钛纳米线，将尼龙66纤维表面进行35kHz的超声波处理40min，并在进行超声波处理的同时，将钛纳米线与纤维表面进行热压处理结合，结合覆盖率为10%，金属纳米线在纤维表面圆周均匀分布。在纤维冷却固化过程中，对纤维进行拉伸增长5%，拉伸方向与纤维轴向一致。将尼龙66纤维与钛纳米线的复合纤维用作经线，以纤维直径为300nm的超高分子量聚乙烯纤维为纬线，进行双面机织织造，并在织造过程中，织造速度采用高纬低经的方式进行织造，经线织造速度和纬线织造速度比为1:2.5，织造后进行压延处理10min和抗氧化涂层处理30min，得到高强耐切割户外面料。
实施例十
选用直径为300nm的尼龙66纤维和直径为12nm的钛纳米线，将尼龙66纤维表面进行35kHz的超声波处理40min，并在进行超声波处理的同时，将钛纳米线与纤维表面进行热压处理结合，结合覆盖率为10%，金属纳米线在纤维表面圆周均匀分布。在纤维冷却固化过程中，对纤维进行拉伸增长15%，拉伸方向与纤维轴向一致。将尼龙66纤维与钛纳米线的复合纤维用作经线，以纤维直径为300nm的超高分子量聚乙烯纤维为纬线，进行双面机织织造，并在织造过程中，织造速度采用高纬低经的方式进行织造，经线织造速度和纬线织造速度比为1:2.5，织造后进行压延处理10min和抗氧化涂层处理30min，得到高强耐切割户外面料。
实施例十一
选用直径为300nm的尼龙66纤维和直径为12nm的钛纳米线，将尼龙66纤维表面进行35kHz的超声波处理40min，并在进行超声波处理的同时，将钛纳米线与纤维表面进行热压处理结合，结合覆盖率为10%，金属纳米线在纤维表面圆周均匀分布。在纤维冷却固化过程中，对纤维进行拉伸增长20%，拉伸方向与纤维轴向一致。将尼龙66纤维与钛纳米线的复合纤维用作经线，以纤维直径为300nm的超高分子量聚乙烯纤维为纬线，进行双面机织织造，并在织造过程中，织造速度采用高纬低经的方式进行织造，经线织造速度和纬线织造速度比为1:2.5，织造后进行压延处理10min和抗氧化涂层处理30min，得到高强耐切割户外面料。
实施例十二
选用直径为300nm的尼龙66纤维和直径为12nm的钛纳米线，将尼龙66纤维表面进行35kHz的超声波处理40min，并在进行超声波处理的同时，将钛纳米线与纤维表面进行热压处理结合，结合覆盖率为10%，金属纳米线在纤维表面圆周均匀分布。在纤维冷却固化过程中，对纤维进行拉伸增长10%，拉伸方向与纤维轴向一致。将尼龙66纤维与钛纳米线的复合纤维用作经线，以纤维直径为300nm的超高分子量聚乙烯纤维为纬线，进行双面机织织造，并在织造过程中，经线织造速度和纬线织造速度比为1:1，织造后进行压延处理10min和抗氧化涂层处理30min，得到高强耐切割户外面料。
实施例十三
选用直径为300nm的尼龙66纤维和直径为12nm的钛纳米线，将尼龙66纤维表面进行35kHz的超声波处理40min，并在进行超声波处理的同时，将钛纳米线与纤维表面进行热压处理结合，结合覆盖率为10%，金属纳米线在纤维表面圆周均匀分布。在纤维冷却固化过程中，对纤维进行拉伸增长10%，拉伸方向与纤维轴向一致。将尼龙66纤维与钛纳米线的复合纤维用作经线，以纤维直径为300nm的超高分子量聚乙烯纤维为纬线，进行双面机织织造，并在织造过程中，织造速度采用高纬低经的方式进行织造，经线织造速度和纬线织造速度比为1:2，织造后进行压延处理10min和抗氧化涂层处理30min，得到高强耐切割户外面料。
实施例十四
选用直径为300nm的尼龙66纤维和直径为12nm的钛纳米线，将尼龙66纤维表面进行35kHz的超声波处理40min，并在进行超声波处理的同时，将钛纳米线与纤维表面进行热压处理结合，结合覆盖率为10%，金属纳米线在纤维表面圆周均匀分布。在纤维冷却固化过程中，对纤维进行拉伸增长10%，拉伸方向与纤维轴向一致。将尼龙66纤维与钛纳米线的复合纤维用作经线，以纤维直径为300nm的超高分子量聚乙烯纤维为纬线，进行双面机织织造，并在织造过程中，织造速度采用高纬低经的方式进行织造，经线织造速度和纬线织造速度比为1:3，织造后进行压延处理10min和抗氧化涂层处理30min，得到高强耐切割户外面料。
对比例一
选用直径为300nm的尼龙66纤维作为经线，纤维直径为300nm的超高分子量聚乙烯纤维为纬线，进行双面机织织造，经纬织造速度一致，得到尼龙面料。
性能实验
将实施例一到十四和对比例一中的面料裁剪成长宽均为10cm的样品，分别将样品进行强度和耐切割性能检测，面料强度通过强力测试仪进行面料强度检测，分别对面料的经向和纬向施加拉力直至断裂，面料耐切割性能检测通过切割测试仪进行面料耐切割性能检测，使用切割刀具对样品进行切割，刀具的压力和速度应符合ASTM F1790标准的要求，检测结果如表1所示。
表1 实施例一到十四和对比例一的强度和耐切割等级
| 样品 | 经向拉伸断裂强度（N） | 纬向拉伸断裂强度（N） | 耐切割等级 |
| 实施例一 | 256.17 | 181.35 | 4 |
| 实施例二 | 259.83 | 182.02 | 4 |
| 实施例三 | 264.26 | 184.64 | 4 |
| 实施例四 | 262.49 | 183.75 | 4 |
| 实施例五 | 267.12 | 185.47 | 5 |
| 实施例六 | 269.87 | 187.59 | 5 |
| 实施例七 | 272.28 | 189.13 | 5 |
| 实施例八 | 253.58 | 179.39 | 4 |
| 实施例九 | 259.37 | 181.61 | 4 |
| 实施例十 | 266.46 | 185.29 | 5 |
| 实施例十一 | 268.32 | 186.52 | 5 |
| 实施例十二 | 254.27 | 180.33 | 4 |
| 实施例十三 | 262.43 | 183.66 | 5 |
| 实施例十四 | 263.98 | 184.25 | 5 |
| 对比例一 | 169.52 | 140.28 | 3 |
表1中，实施例一到七的样品强度和耐切割等级均大于对比例一的样品强度和耐切割等级，样品强度和耐切割等级与织物的强度以及耐切割能力正相关，高强耐切割户外面料的强度和耐切割能力均强于尼龙66面料，具备更加优异的耐切割能力。
实施例一到四中，随着钛纳米线的直径增加，面料的强度也增加，但实施例四的强度小于实施例三的强度，实施例三处为强度峰值，钛纳米线的直径为12nm时复合纤维具有的强度最佳；实施例三、实施例五到七的面料强度随着钛纳米线在纤维上的覆盖率的增加而逐渐增加，且实施例五到七的耐切割等级达到5，面料上的强度和耐切割性能随着钛纳米线在纤维上的覆盖率的增加而逐渐增加。
实施例八中的样品未经冷却固化拉伸过程，经向断裂强度和纬向断裂强度相较于实施例三中的样品均有所下降，但高于对比例一中的样品，且耐切割等级也高于对比例一中的样品，在纤维制备过程中进行拉伸使其具备预应力对提高纤维和面料的耐切割性能有所帮助。实施例九到十一的纤维拉伸度逐渐增大，随着纤维拉伸程度的增加，面料的经纬向断裂强度也随之增加，纤维的耐切割能力也随之增强，在纤维热处理后固化过程中对纤维进行拉伸能够增加纤维以及面料的强度和耐切割性能。
实施例十二到十四的样品中，经纬向织造速度比逐渐改变，纬向织造速度逐渐增大，在纬向织造速度占比逐渐提高的同时，面料的经纬向断裂强度也随之增加，纤维的耐切割能力也随之增强，使用高纬低经的织造速度形式能够提高织造面料的强度和耐切割能力。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。
Claims (10)
1.一种高强耐切割户外面料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将纤维表面进行超声波处理，增加纤维表面粗糙度并在进行超声波处理的同时，将金属纳米线与纤维表面进行结合，所述金属纳米线在纤维表面圆周均匀分布，结合方式为热处理结合；
S2：在所述S1中所述金属纳米线与纤维进行热处理结合后，在纤维冷却固化过程中，对纤维进行拉伸，拉伸方向与纤维轴向一致，且保证纤维粗细一致；
S3：在所述S2中纤维彻底冷却后，将纤维用作经线，进行面料的织造，并在织造过程中，纬线织造速度大于经线织造速度；
S4：对所述S3中得到的所述面料进行后整理，得到高强度耐切割面料。
2.根据权利要求1所述的一种高强耐切割户外面料的制备方法，其特征在于：所述S1中使用的纤维能够为聚酯纤维和尼龙纤维中的一种，所述S1中使用的金属纳米线能够为钛纳米线。
3.根据权利要求1所述的一种高强耐切割户外面料的制备方法，其特征在于：所述S1中的金属纳米线直径为5nm-15nm，纤维直径为150nm-300nm，金属纳米线与纤维直径的比例为1:10-1:60，金属纳米线在纤维上的结合覆盖率为10%-40%。
4.根据权利要求1所述的一种高强耐切割户外面料的制备方法，其特征在于：所述S1中的超声波处理频率为30kHz-40kHz，处理时长为30min-60min。
5.根据权利要求1所述的一种高强耐切割户外面料的制备方法，其特征在于：所述S1中热处理温度小于纤维熔点，热处理方式包括热压处理和热粘合处理中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种高强耐切割户外面料的制备方法，其特征在于：所述S2中在纤维冷却固化后，纤维拉伸增加长度为10%-20%。
7.根据权利要求1所述的一种高强耐切割户外面料的制备方法，其特征在于：所述S3中的织造速度采用高纬低经的方式，经纬纱的细度比为1:1。
8.根据权利要求1所述的一种高强耐切割户外面料的制备方法，其特征在于：所述S3中的织造方式采用双面织造，面料两面分别具有经纱效应和纬纱效应，具有经纱效应的一面采用平纹织造，具有纬纱效应的一面采用斜纹织造。
9. 根据权利要求8所述的一种高强耐切割户外面料的制备方法，其特征在于：所述S3中的织造方式采用3D CSRM技术进行辅助织造。
10.一种高强耐切割户外面料，其特征在于，基于权利要求1-9中任一项所述的一种高强耐切割户外面料的制备方法制备而得。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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