汉麻纤维非织造材料的加工工艺及保温隔热机理研究

【摘要】近年来,我国的建筑行业取得了突飞猛进的发展,除了要满足新增人口的住宅需求之外,还面临着人们对住宅更新换代的巨大需求,因此,我国住宅需求还会持续增多,与此同时,随着节能减排和鼓励绿色建筑的相关政策陆续出台,建筑的能耗问题也引起了人们的重视。我国的建筑存在耗能高,能源利用效率低等问题,背离了我国可持续发展的战略,造成了能源的浪费,由此可见,加强对节能的保温隔热材料的研究具有非常重要的意义。本课题所研究的保温隔热材料采用汉麻纤维和双组份纤维作为原材料,这是由于汉麻纤维的强度好、刚度高,耐热性好,并且纤维内部具有空腔,具备保温隔热材料的潜质。同时,汉麻纤维又是一种天然纤维素纤维,具有环保和绿色低碳的功效,并且在种植的过程中,不需要喷洒农药,是一种较为理想的天然纤维原料。此外,该材料的利用能够大大地减小实际生产的成本。双组份纤维选用PET/PET,具有皮芯结构的共聚酯纤维,皮层为低熔点聚酯。双组份纤维的使用可以让材料在结构上更加蓬松,从而增加材料的保温隔热效果。通过气流成网工艺和热风粘合工艺成功试制出四种面密度相同、配比不同的汉麻纤维非织造材料,这四种材料的汉麻纤维和双组份纤维的配比分别是50/50、75/25、90/10、95/5。采用气流成网技术,克服了汉麻纤维既短又粗,抱合力差等特性的限制。采用热风粘合工艺满足了保温隔热材料的厚度要求,而且实现了对双组份的粘合作用的最大化利用。本文通过对制备的材料进行的厚度、面密度、密度、力学性能等基本性能的测试,并在此基础上讨论了加热时间、热风温度等因素对基本性能的影响。分析了不同汉麻纤维的含量对材料厚度、面密度、密度、力学性能等的影响。研究表明：面密度一定的情况下,随着汉麻纤维含量的增加,非织造材料的厚度和密度均变大,而非织造材料的强力随着汉麻纤维含量的增加而降低；当热风温度在140-150℃之间时,汉麻纤维非织造材料的强力随着温度的升高而加强,超过150℃,强力呈现下降趋势；当加热时间达到160s的时候,材料的强力达到最高值,超过160s材料的强力呈现下降趋势,但是趋势没有温度的影响明显。汉麻纤维非织造材料在热风温度为150℃,加热时间为160s的时候熔融效果好,粘结充分,强力也最好。本课题还着重讨论了汉麻纤维原料、非织造材料的厚度、密度、加热时间、热风温度对汉麻纤维非织造材料的保温隔热性能的影响。经研究得知,在面密度一定的情况下,随着汉麻纤维含量的增加,汉麻纤维非织造材料的导热系数降低,即保温隔热性能提高,汉麻纤维含量95%时,材料的导热系数最低,保温性能最好；对于低密度汉麻纤维非织造材料,汉麻纤维非织造材料的厚度越大,其导热系数越大,保温性能降低；热风温度和加热时间通过对材料粘结效果的影响,也间接影响了汉麻纤维非织造材料的保温隔热性能,温度在150℃,加热时间160s的时候,汉麻纤维非织造材料中点粘合才最充分,否则,在材料的粘结不好的情况下,容易变形,在实际生产生活中,不仅会削弱材料的各种性能,无法达到有效的保温隔热效果,而且也无法实现其在建筑保温隔热材料领域里的应用。此外,本课题还选用了市场上的保温隔热材料,进行了相关性能的测试,与汉麻非织造材料作分析比较。最后,引入Schuhemister、Baxter和Stark-Fricke等传热模型,代入数据,发现预测值与实测值有一定差异,但实测值与Stark-Fricke模型的预测值趋势近似。
【作者】李锐；
【导师】张瑞云；
【作者基本信息】东华大学，纺织工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】非织造；汉麻纤维；保温；建筑；模型；

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