芳纶与超高相对分子质量聚乙烯纤维纬编针织增强体

杨燕宁，孟家光，刘晓巧

(西安工程大学 纺织科学与工程学院，陕西 西安 710048)

芳纶具有高模高强、耐腐蚀、耐酸碱、优异的热稳定性、易加工等特性[1-4]，但其存在横向拉伸强度低等特点。而超强聚乙烯纤维具有密度低、优异的耐磨性和较高的拉伸强度，耐海水、耐腐蚀、耐冲击和耐低温等特性[5-6]，但存在耐热性差、难加工等特点。而纬编针织结构增强体[7-10]，将赋予其良好的成型性、耐冲击性和能量吸收性能。因此，采用纬编将两种高性能纤维进行结合，能够充分发挥二者的优异性能。

本文通过采用芳纶和超高相对分子质量聚乙烯纤维在横机上编织六种增强体织物，分析每种织物的特点以及工艺参数，并测试下机后各织物的基本性能，为编织两种及两种以上纤维复合材料增强体提供参考。

1 实验

1.1 实验材料及仪器

1.1.1 实验材料

芳纶(3220dtex/2000f,日本帝人公司),UHMWPE纤维长丝(1600D/1385F,北京特力化纤有限公司)。

1.1.2 实验仪器

飞虎牌针织横机(5针/25.4mm,台湾盛美机械股份有限公司)。

1.2 实验方法

采用横机编织芳纶和超高相对分子质量聚乙烯纤维，经反复试织，得到较优的编织工艺参数如表1。

表1 不同组织编织时的弯纱深度及织物尺寸

1.3 测试方法

1.3.1 织物的厚度

参照GB/T13761.1-2009土工合成材料规定压力下厚度的测定，对织物不同部位进行测量，测试5次，取平均值。

1.3.2 平方米克重

根据GB/T13762-2009土工合成材料，土工布及土工布有关产品单位面积质量的测定方法，测定织物的平方米克重。

1.3.3 织物的密度

将下机后的针织物静置达到平衡后，根据针织物线圈密度测试方法进行测试。

2 芳纶与超强聚乙烯纤维交织增强体

2.1 满针罗纹组织

满针罗纹组织编织图如图1(a)所示，①②系统循环编织就可以编织出满针罗纹组织。编织时需注意，将芳纶和超强聚乙烯纤维不同的导纱孔同时喂入同一个导纱嘴进行编织。由图1(b)可以看出，满针罗纹组织比较密实，编织的织物平整、横向拉伸小，尺寸稳定性和保形性好。

(a)满针罗纹组织编织 (b)满针罗纹组织实物图

图1 满针罗纹组织

2.2 圆筒形织物

圆筒形织物的基本组织是纬平针。编织图如图2(a)所示，采用芳纶编织①②系统，然后采用超强聚乙烯编织③④系统，重复循环编织出圆筒形织物实物图如图2(b)所示。由图2(b)可以看出，超强聚乙烯纱线相对芳纶纱线要细，所以织物呈现的效果是在芳纶线圈的圈弧处叠加了超强聚乙烯线圈，提高了织物的经纬向强力。

(a)圆筒形织物编织图 (b)圆筒形织物实物图

图2 圆筒形织物

2.3 罗纹空气层组织

罗纹空气层组织的组织结构是纬平针和满针罗纹，编织图如图3(a)所示。其中，① ②系统喂入芳纶纤维，③ ④系统喂入超强聚乙烯纤维，⑤ ⑥系统再喂入芳纶。如此往复编织，就编织出图3所示的罗纹空气层组织。由图3可以看出，超强聚乙烯纤维构成整个线圈与芳纶纤维线圈的圈弧扣在一起结构紧密，横向延伸性小，尺寸稳定性好，织物厚实、挺括、丰满。超强聚乙烯纤维的加入，增强了织物纬向的拉伸强力。

(a) 罗纹空气层组织编织图

(b)罗纹空气层实物图

2.4 集圈-平针复合组织

集圈-平针复合组织是集圈与成圈的互相组合，基本组织为集圈和纬平针，其编织图如图4(a)所示，编织①②系统时喂入芳纶，编织③④系统时喂入超强聚乙烯。从图4中(b)和(c)可以看出，织物正反两面材料不同，呈现出不同的性能和风格。正面较粗，并以芳纶的性能为主；反面较细，主要呈现超强聚乙烯的性能。

(a)集圈-平针复合组织编织图

(b)集圈-平针复合织物正面实物图

(c)集圈-平针复合织物反面实物图

2.5 织物工艺参数测试

对下机后织物的厚度、密度和平方米克重进行测试，测试结果如表2。由表2可知，这四种芳纶与超强聚乙烯纤维纬编针织增强体织物均满足作为复合材料增强体的要求。

表2 各组织工艺参数

3 结论

本文设计并编织了四种芳纶与超强聚乙烯纤维纬编针织增强体织物，经过反复试织，确定各种组织的编织主要参数，最终按照设计完成了组织的编织。测试了各种织物的基本参数，它们均满足作为复合材料增强体的要求。