柔性缓冲复合间隔织物结构设计与性能表征

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1、学校代码：10255学号：2150102东华大学硕士学位论文柔性缓冲复合间隔织物结构设计与性能表征STRUCTUREDESIGNANDPERFORMANCECHARACTERIZATIONOFFLEXIBLECUSHIONCOMPOSIONSPACERFABRIC学科专业：纺织材料与纺织品设计作者姓名：马明英指导教师：杜赵群（教授）答辩日期：2018年1月东华大学硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称职务工作单位备注孙宝忠教授答辩委员会主席东华大学张瑞云教授答辩委员会委员东华大学辛斌杰教授答辩委员会委员上海工程技术大学刘洪玲副教授答辩委员会委

2、员东华大学姚澜副教授答辩委员会委员东华大学章倩助理研究员答辩委员会秘书东华大学东华大学硕士学位论文摘要柔性缓冲复合间隔织物结构设计与性能表征摘要间隔织物特殊的三维立体结构赋予了其优良的抗压回弹性、阻尼吸能性以及透气透湿等性能，使其成为缓冲防护材料的首选。但由于间隔织物在受外力作用时容易倒伏、抗压防护能力有限。本文以经编间隔织物为基体，以缓冲阻尼性优良的RTV硅橡胶和剪切增稠液（STF）作为填充增强材料，制备柔性缓冲复合间隔织物，研究其缓冲吸能性，期望可用于缓冲用鞋底（中底）材料。主要研究内容包括：（a）加入结构控制剂对RTV硅橡胶填充材料进行

3、改性，通过红外光谱仪分析结构控制剂在调节硅橡胶性能时的微观机制；采用流变仪研究不同SiO2质量分数STF的流变性能。（b）研究填充硅橡胶间隔织物复合材料的静态压缩和低速冲击性能，分析平板、球面和鞋楦三种压头对复合材料压缩行为的影响以及低速冲击下结构控制剂质量分数对其缓冲性能的影响。（c）研究填充剪切增稠液间隔织物复合材料静态压缩及低速冲击性能，分析不同冲击压缩速度下材料的缓冲变形和阻尼、吸能机理。分析结果如下：（1）硅橡胶中加入结构控制剂后，混合溶液的红外光谱图上官能团的吸收峰位与未加结构控制剂的纯硅橡胶的基本一致，说明结构控东华大学硕士学位

4、论文摘要制剂与硅橡胶发生的是物理反应。对于STF,其流变性能测试结果表明可发生剪切增稠效应，并且SiO2质量分数不同，流体发生剪切增稠时的临界速率不同。在相同温度下，流体中SiO2粒子的含量越多，达到临界点的速率越小而粘度越大。在体系SiO2质量分数不变的前提下，升高温度则需要更大的剪切速率才能发生增稠现象，此时体系的粘度变小。因此，在实际应用时应该考虑环境因素的影响。（2）复合材料与纯织物压缩曲线基本一致，包括初始、弹性、平台和压实四个阶段。根据SPSS软件的双变量相关性分析，填充硅橡胶间隔织物复合材料在平板、球面和鞋楦三种压头压缩下的四个

5、特征指标之间在0.01置信水平相关性显著，其中复合材料平板与鞋楦压缩特征指标之间的相关性最高，与球面压缩之间的相关性较差，并且球面与鞋楦压缩的相关性高于平板。多元线性回归分析结果表明，间隔织物的结构参数与其复合材料压缩回弹性和压缩支撑性之间具有显著的线性关系。其中，织物厚度对其性能的影响最大并为正相关，而间隔丝的排列密度的影响最小且为负相关。在压头形状相同时，结构控制剂质量分数越大，硅橡胶复合材料的压缩载荷峰值越小，应变越大，缓冲性能越好。而在压头形状不同时，填充结构控制剂质量分数相同的复合材料，平板压头压缩下的应变最小，球面压头压缩下的应变

6、最大。其中，鞋楦压头压缩下的应变与平板压头比较接近。对于STF填充间隔织物复合材料三种速度下的压缩试验，STF并未达到其临界剪切速率。但随着压缩速度的升高，复合材料整体压缩载荷值和滞后功变大，STF具有显著的应变率效应。东华大学硕士学位论文摘要（3）间隔织物低速冲击曲线与准静态压缩相比，缺少了曲线斜率较小的初始阶段。硅橡胶和剪切增稠液填充经编间隔织物后，其冲击载荷-时间曲线变化基本一致且只存在一个阶段，载荷与时间之间为线性正相关，模量大，应变小，在相同的应变下做的功越多，曲线明显与纯织物不同。结构控制剂的加入对硅橡胶复合材料的缓冲能力起到一定

7、的作用。在相同的冲击高度下，随着结构控制剂质量分数的增大，复合材料的载荷峰值逐渐变小。在不同的冲击高度下，STF表现出不同的缓冲性能。复合材料的冲击弹性模量指数随着冲击高度的升高而增大，剪切增稠液有显著的剪切增稠效应。STF填充间隔织物复合材料准静态压缩和低速冲击之间有一定的关系。通过相关性分析，在0.01置信水平下，静态压缩与低速冲击之间有两个指标相关性显著，即静态压缩模量与低速冲击载荷峰值和低速冲击弹性模量指数之间的相关性显著，其他指标间为相关性不显著。关键词：经编间隔织物；硅橡胶；剪切增稠液；静态压缩；低速冲击东华大学硕士学位论文ABS

8、TRACTSTRUCTUREDESIGNANDPERFORMANCECHARACTERIZATIONOFFLEXIBLECUSHIONCOMPOSIONSPACER