维生素E黏胶/石墨烯锦纶/蚕丝复合功能交织物的制备与研究

2024-12-31 00:00:00李诗雅张金珍金肖克丁圆圆雷斌祝成炎张红霞
丝绸 2024年11期
关键词:黏胶抗静电锦纶

Preparation and study of vitamin E viscose/graphene nylon/silk composite functional fabrics

摘要:

高附加值、多功能纺织品成为纺织研究界探索的重要领域。本文通过将蚕丝、维生素E黏胶和石墨烯锦纶进行复合,设计织造了15种织物,对其进行抗氧化性、远红外性能、抗紫外性能与抗静电性能的测试研究。采用响应面分析技术(RSM)研究了投纬比例和组织结构对功能性表达的影响关系,结合模糊多准测决策法(F-MCDM)对最佳工艺参数进行了评估。结果表明:两种纬纱的投纬比和织物组织对织物的功能性表达都有不同程度的影响,且影响是交互的复杂作用。当纬纱中维生素E黏胶和石墨烯锦纶的投纬比为1︰1、织物组织为八枚缎纹时,织物试样的四种功能性表达最好。

关键词:

蚕丝;维生素E黏胶;石墨烯锦纶;复合功能;交织物;响应面分析技术;模糊多准测决策法

中图分类号:

TS106.84

文献标志码:

A

文章编号: 1001-7003(2024)11-0038-09

DOI: 10.3969/j.issn.1001-7003.2024.11.005

收稿日期:

20240308;

修回日期:

20241008

基金项目:

中央外经贸发展专项资金(茧丝绸)项目(浙财建〔2023〕96号)

作者简介:

李诗雅(1998),女,硕士研究生,研究方向为功能纺织品与纺织品设计。通信作者:张红霞,教授级高工,hongxiazhang8@126.com。

蚕丝被誉为“天然纤维皇后”,是高档纺织品的优选之一[1]。近年来,随着科技的进步及人们生活水平的提高,大众的生活方式及其对纺织品的需求和消费心理发生了变化,功能丝绸产品的开发已不再着力于单一功能,而是朝多功能复合一体的方向进发[2]。为了实现丝绸产品多功能化的需求,目前可采用原纤维制备法和功能整理法进行制备。功能整理法虽操作较简便,但织物本身的手感、强度、弹性等性能会受到影响,同时功能整理引入了更多的化学试剂,后续可能造成更多的生态环保问题;而原纤维制备法引入了新的功能纤维,从纤维原料层面赋予丝绸产品功能性,具有更稳定的功能效果,制成的织物具有整体性和持久性[3]。

维生素E是最常见的护肤产品有效成分之一,具有很强的抗氧化作用,能促进肌肉的正常发育和保持肌肤的弹性[4-5]。抗氧化护肤功能近年来受到越来越多的关注,成为功能纺织品开发的新探索领域[3],十分适合贴身服用面料的应用。将维生素E使用微胶囊包覆起来加入到纺丝液中,采用湿法纺丝形成的维生素E纱线具有抗氧化的功能特点[6]。石墨烯是近年来热门的新型纺织原料,具有优异的力学性能、导电性能、远红外发热性能、防紫外线性能等[7-8],适用于秋冬季服用面料的开发。石墨烯纤维在石墨烯含量只有1%时,各种功能特性已能明显地表现出来[9],采用原纤维制备法生产的石墨烯织物能够表达石墨烯的功能特点[10-11]。

本文选用以原纤维制备法制得的维生素E黏胶与石墨烯锦纶作为纬纱,桑蚕丝作为经纱,以抗氧化性、远红外性能、抗紫外性能、抗静电性能作为功能目标,以两种纬纱的投纬比和织物组织作为变量,试织了15种交织物,并使用响应面分析技术(RSM)进行变量与功能性表达的模型关系分析,最后通过模糊多准测决策法(F-MCDM)对试样进行综合评判,从中选择出最佳复合功能的织物试样。该种新型丝绸产品集多种实用功能于一体,适合秋冬季贴身服用,具有巨大的市场潜力,对功能丝绸产品的开发具有重要意义。

1" 试验与测试

1.1" 材料与试剂

1.6 dtex×38 mm维生素E黏胶短纤维(华懋生技股份有限公司),石墨烯含量1%的17.8 tex石墨烯锦纶(达利丝绸(浙江)有限公司),2/22.2/24.2 dtex桑蚕丝(海宁中纺织物科技有限公司),DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)试剂(福州飞净生物科技有限公司),无水乙醇(恒兴化学试剂制造有限公司)。

1.2" 试样准备

采用FA507型细纱机以紧密赛络纺的方式将维生素E黏胶短纤维纺成线密度为18.5 tex,捻度为8捻/10 cm,捻向为Z的维生素E黏胶纱。

为研究功能纱线的投纬比与织物组织结构对织物功能性表达的影响作用,本文选用5种投纬比(1︰0、3︰1、1︰1、1︰3、0︰1)和3种常见机织织物组织(四枚破斜纹、八枚缎纹、蜂巢组织)进行试样设计,共15种试样,使用SGA598型全自动剑杆织机织造,设定经密×纬密为110根/cm×40根/cm,织物幅宽40 cm,具体设计的试样编号和规格参数如表1所示。测试前将所有试样置于温度为20 ℃±1 ℃,相对湿度为65%±2%的标准大气环境中24 h。

1.3" 试验设备

岛津UV-2600紫外分光光度计、DF-101S恒温磁力搅拌器(上海予申仪器有限公司),EMS 302M远红外放射率测定仪(HOTEC合泰仪器股份有限公司),FFZ411-Ⅰ纺织品远红外温升速率测定仪、FY342E-Ⅱ织物感应式静电仪(温州方圆仪器),UV-2000F纺织品抗紫外因子测试仪(美国Labsphere公司),精度电子天平(苏州赛恩斯仪器有限公司)。

1.4" 试验与表征

1.4.1" 抗氧化性测试方法

采用DPPH消除法测定试样的抗氧化性[6],该方法的作用机制可简要描述如下:DPPH具有单电子,在波长为517 nm处有强吸收峰,在乙醇溶液中呈紫色。当抗氧化成分存在时,由于电子配对,DPPH溶液的吸光度会逐渐下降,溶液会逐渐变成黄色。DPPH溶液吸光度的变化与试样的抗氧化能力有关,可用紫外分光光度计定量测量。试样的抗氧化性以DPPH消除率来表征,其值越大,说明试样的抗氧化性越强,计算如下式所示。在此方法中,将5 cm×5 cm大小的试样浸入0.1 mmol/L的DPPH乙醇溶液中20 min,使用紫外分光光度计测量溶液在517 nm处的吸光度[12-13]。

I/%=A0-A1A0×100(1)

式中:I为DPPH消除率,A0为DPPH溶液在无试样存在下的吸光度,A1为DPPH溶液在试样存在下20 min后的吸光度。

1.4.2" 远红外性能测试方法

根据GB/T 30127—2013《纺织品远红外性能的检测和评价》,使用EMS 302M远红外放射率测定仪和FFZ411-Ⅰ纺织品远红外温升速率测定仪,测定试样的远红外发射率和远红外辐射温升。其中,若样品的远红外发射率≥0.88,且远红外辐射温升≥1.4 ℃,则试样具有远红外性能。样品的远红外发射率及远红外温升越高,则远红外性能越好。

1.4.3" 抗紫外性能测试方法

根据GB/T 18830—2009《纺织品防紫外线性能的评定》,使用UV-2000F纺织品抗紫外因子测试仪测量试样的紫外线防护系数UPF值和UVA透光率。UPF值越大、UVA透光率越小表示织物的抗紫外性能越好,UVA平均透光率用T(UVA)AV表示。其中,按照标准规定,当样品的UPFgt;40,且T(UVA)AV<5%,可称为“防紫外线产品”。

1.4.4" 抗静电性能测试方法

采用静电压半衰期法,根据GB/T 12703.1—2021《纺织品静电性能的评定》规定,使用FY342E-Ⅱ织物感应式静电仪测试试样的半衰期(HDT)。其中,测试结果HDT越小,说明试样的抗静电性能越好。当HDT≤10 s时,抗静电性能评价为优异。

1.4.5" 数据处理

试验测试结果采用RSM技术进行分析,使用数学和统计技术在响应值和变量之间建立适当的函数关系[14],使用二阶回归模型评估他们的相互作用。利用方差分析(ANOVA)方法来分析回归的方差,目的是评估二次模型的充分性[15]。使用软件Design-Expert 13的Custom Design-Optimal(Combined)功能进行数据统计、分析和模型建立、制图,设立变量混合成分A、B和确定因素C:A为纬纱中维生素E黏胶纱的含量,B为纬纱中石墨烯锦纶的含量,限制条件A+B=100%;C为织物组织,设有四枚破斜、八枚缎纹和蜂巢组织3个水平。响

应值为各功能性指标,即DPPH消除率、远红外发射率、远红外辐射温升、UPF值、T(UVA)AV及HDT。建立功能纱线的投纬比和织物组织结构与织物功能性表达的响应面数学模型,拟合A、B、C与响应值之间的函数关系。

2" 结果与分析

2.1" 抗氧化性测试

以DPPH消除率为响应值,推荐选用简化二次×主效应模型进行数据分析,建立回归模型,方差分析如表2所示。该模型plt;0.000 1,说明该模型拟合程度达到极其显著水平。决定系数R2在0~1变化,其值越接近1,回归质量越好[16]。该模型中的决定系数R2为0.993 9,说明模型中99.39%的稳定性变化归因于自变量A、B、C,调整后的决定系数R2adj为0.989 3,表明模型方程能很好地拟合抗氧化性与三种因素的关系。通过拟合得到回归方程:DPPH消除率=63.97A+23.57B+36.23AB+2.34AC+1.46BC。由此,维生素E黏胶纱的含量对织物的抗氧化性具有极其显著的影响,石墨烯锦纶的含量与织物组织对织物的抗氧化性也有一定的影响,且三者的影响是两两交互的。响应模型如图1所示,可见功能纱线的投纬比对试样抗氧化性的影响远大于组织结构的影响。由于织物的经纱为桑蚕丝,桑蚕丝本身具有一定的抗氧化性[2],所以当织物不存在维生素E黏胶纱时,DPPH消除率仍有20%左右。随着维生素E黏胶纱的含量增大,石墨烯锦纶的含量减小,织物的抗氧化性显著增强,当维生素E黏胶纱占纬纱100%时,试样的抗氧化性最强。另外,由方程系数和图1可知,组织结构对抗氧化性的影响较微,蜂巢组织的抗氧化性表达最好,这是由于蜂巢组织由内向外浮长依次加长,组织结构逐渐变松,巢边纱线被托高,组织的功能表达作用面有凹凸,作用比表面积增大,作用增强。

2.2" 远红外性能测试结果与分析

根据标准规定,远红外发射率≥0.88,且远红外辐射温升≥1.4 ℃,试样才具有远红外性能。因此,试样2#、3#、4#、5#、7#、8#、9#、10#、13#、14#、15#具有远红外性能,试样1#、6#、11#和12#不具备远红外性能,其中试样15#具有最高的远红外发射率和远红外辐射温升,远红外性能最好。

以远红外发射率为响应值,推荐选用线性×主效应模型进行数据分析,建立回归模型,方差分析如表3所示。响应模型如图2所示。该模型p=0.000 5,说明该模型具有高度统计学意义。该模型中的决定系数R2为0.888 3,说明模型中因变量远红外发射率的变化有88.83%归因于自变量A、B、C,调整后的决定系数R2adj为0.826 3,表明模型方程较好地拟合远红外发射率与三种因素的关系。通过拟合得到回归方程:远红外发射率=0.861 4A+0.947 8B+0.002 2C-0.025 3AC。随着石墨烯锦纶的含量增大,维生素E黏胶纱含量减少,织物的远红外发射率显著增强。注意到蜂巢组织在不同投纬比下的试样测试结果差异较大,这是由于蜂巢组织的织物表面是由长短浮线相互配置构成的凹凸花纹,织物表面隆起[17],故该种组织相比另外两种组织结构对测试系统中的远红外辐射强度的影响更突出。而在试样12#中,石墨烯锦纶含量较低,维生素E黏胶起主要作用,蜂巢组织则放大了该种作用。另外,根据回归方程中的AC项,原料维生素E黏胶和组织结构有交互作用,且为较弱的负向效应,所以试样12#未能达到标准要求。

以远红外辐射温升为响应值,推荐选用二次×主效应模型进行数据分析,建立回归模型,方差分析如表4所示。响应模型如图3所示。该模型F值为39.31,plt;0.000 1,说明该模型显著,模型项显著。该模型中的决定系数R2为0.967 2,说明模型中因变量远红外发射率的变化有96.72%归因于自变量A、B、C,调整后的决定系数R2adj为0.942 6,表明模型方程能很好地拟合远红外辐射温升与三种因素的关系。通过拟合得到回归方程:远红外辐射温升=1.775 7A+2.202 4B+0.03C-0.419 0AB+0.033 6AC。随着石墨烯锦纶的含量增大,维生素E黏胶纱的含量减小,织物的远红外辐射温升明显增大。蜂巢组织试样更松厚,对受到的远红外辐射反射较弱,能吸收储蓄更多的远红外能量[18],远红外辐射温升更高。

综合来看,功能纱线的投纬比对试样远红外性能的影响明显大于组织结构的影响。随着石墨烯锦纶的含量增大,维生素E黏胶纱的含量减小,织物的远红外性能变好。石墨烯吸收太阳光能或人体的本身热能转化为远红外辐射,并且以电磁方式重新发射到人体,引起皮肤细胞分子的共振,促进人体血液循环产生热效应[19]。蜂巢组织由于其特殊的表面结构,对试样的远红外性能表达有放大作用。

2.3" 抗紫外性能测试

根据标准规定和测试结果,试样4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#达到标准要求,可称为“防紫外线产品”,其中试样10#具有最高的UPF值和最低的T(UVA)AV,抗紫外性能最好。

以UPF值为响应值,推荐选用二次×主效应模型进行数据分析,建立回归模型,方差分析如表5所示。该模型p=0.000 2,说明该模型具有高度统计学意义。该模型中的决定系数R2为0.977 0,说明模型中因变量UPF值的变化有97.70%归因于自变量A、B、C,调整后的决定系数R2adj为0.946 2,

表明模型方程能较好地拟合远UPF值与三种因素的关系。通过拟合得到回归方程:UPF值=35.851 8A+52.334 5B-23.981 2AB-14.066 2AC-8.753 4BC+5.986 6ABC。由此,因变量A、B、C存在两两交互影响的同时三者也交互混合影响的关系。响应模型如图4所示,可见随着石墨烯锦纶的含量增大,UPF值总体上呈增大趋势,八枚缎纹的UPF值表达最好,蜂巢组织最差。

以T(UVA)AV为响应值,推荐选用简化二次×主效应模型进行数据分析,建立回归模型,方差分析如表6所示。该模型plt;0.000 1,说明该模型高度显著。该模型中的决定系数R2为0.991 0,说明模型中因变量T(UVA)AV的变化有99.10%归因于自变量A、B、C,调整后的决定系数R2adj为0.984 2,表明模型方程能非常好地拟合T(UVA)AV与三种因素的关系。通过拟合得到回归方程:T(UVA)AV=4.964 2A+4.067 7B+0.852 1AB-0.400 3AC+1.585 9BC。由此,因变量A、B、C存在两两交互影响的关系。响应模型如图5所示,可见随着石墨烯锦纶的含量增大,T(UVA)AV总体上呈下降趋势,八枚缎纹的T(UVA)AV表达最好,蜂巢组织最差。

综合来看,两种纬纱的含量变化与组织结构对试样的抗紫外性能都有影响,且影响是交互的复杂作用。由于石墨烯锦纶本身具有优异的抗紫外性能,故随着纬纱中石墨烯锦纶的减少,试样的抗紫外性能减弱。另一方面,由于维生素E黏胶纱的回潮率高于石墨烯锦纶,故试样中维生素E黏胶纤维的含水率更高,而纤维间的水分会减弱紫外线的散射效应,从而紫外线的透过率提高[20]。另外,在组织结构方面,八枚缎纹的抗紫外性能最好,蜂巢组织的抗紫外性能最差,这是由于缎纹组织的试样表面平整度高,对紫外线的反射能力最强,而蜂巢组织的表面平整度低,对紫外线的反射少,且蜂巢组织的结构疏松,紫外线透过率也高。

2.4" 抗静电性能测试

根据标准规定,测试结果显示所有试样均评价为优异,其

中试样11#的HDT最短,故其抗静电性能最好。

以HDT为响应值,推荐选用三次×均值模型进行数据分析,建立回归模型,方差分析如表7所示。该模型plt;0.000 1,说明该模型高度显著。该模型中的决定系数R2为0.973 5,说明模型中因变量HDT的变化有97.35%归因于自变量,调整后的决定系数R2adj为0.966 3,表明模型方程能很好地拟合因变量和自变量的关系。通过拟合得到回归方程:HDT=0.484 50A+2.837 0B-4.775 6AB+4.778 7AB(A-B)。根据该拟合方程可以得知,试样的抗静电性能只与纬纱中的维生素E黏胶纱和石墨烯锦纶的含量有关,与组织结构的关系不大。响应模型如图6所示。在纬纱中含有维生素E黏胶纱时,试样的抗静电性能均显著变好,这是由于黏胶纱的回潮率远高于锦纶,试样比电阻越小,试样的抗静电性能越好[21]。但由于石墨烯本身具有导电性[8],因此石墨烯锦纶具有抗静电功能性,故当维生素E黏胶纱减少到一定程度时,试样的抗静电性能波动不大,仍具有优异的抗静电性能。

3" 模糊多准测决策(F-MCDM)

根据以上试验结果,符合所有功能性标准要求的试样为4#、5#、7#、8#、9#、10#,共6种织物。为了能定量且系统性地分析得出具有最佳抗氧化、远红外、抗紫外和抗静电的复合功能性织物,本文进一步使用F-MCDM对以上6种试样的进行综合评判,从中选择出最佳复合功能的试样。

3.1" 因素集和判断集

考虑到因素集的有效性及科学性,本文设立DPPH消除率、远红外发射率、远红外辐射温升、UPF值、T(UVA)AV及HDT作为因素,建立因素集U={U1,U2,U3,U4,U5,U6}={DPPH消除率,远红外发射率,远红外辐射温升,UPF值,T(UVA)AV,HDT}。参与评判的织物共计6种,建立判断集V={V4,V5,V7,V8,V9,V10}。

3.2" 因素判断矩阵和标准判断变换矩阵

根据因素集和判断集,确立因素判断矩阵U:

U=38.6023.9359.5750.6736.9423.530.9260.9420.5900.5910.8930.9371.952.201.751.851.002.1540.1955.0246.1549.3551.8261.294.584.514.283.673.182.480.7442.9440.5760.6640.9042.512

采用归一化技术对不同指标的测量结果进行规范化处理。据报道,线性归一化方法中,“max-min”是相关案例研究的最佳技术,研究更具一致性,所得的排名结果更准确[22]。该归一化技术分为两种情况:其一,测试结果的数值越大,反映其性能越优秀,包括上述因素集中的因素U1、U2、U3、U4,这类情况试验数据规范化处理的方法如式(2)计算;其二,测试结果的数值越小,反映其性能越好,上述因素集中的因素U5和U6属于此类情况,将试验数据代入式(3)进行处理。然后,将结果代入矩阵进行计算。

rij=uij-uminumax-umin(2)

rij=umax-uijumax-umin(3)

代入试验数据,可得出标准综合判断变化矩阵R:

R=0.4210.0161.0000.7540.3750.0000.6921.0000.0000.0190.0580.9040.4441.0000.0000.2220.5560.8890.0000.7030.2820.4340.5511.0000.0000.0330.1430.4330.6671.0000.9320.0001.0000.9660.8640.182

3.3" 权重分配集

由于纺织消费市场对织物功能的着重点不同,故通过对15位纺织服装领域的专业人士进行调查问卷打分的方式,对抗氧化、远红外、抗紫外及抗静电四种功能进行重要性打分,将各项功能的总分占所有功能总分的比值作为各项功能性因素的权重[23]。对于单个功能具有两个指标层次的情况,采取平均分配层次系数的方法确定权重,如表8所示。由此得出,权重分配集A={0.229 2,0.127 6,0.127 6,0.122 4,0.122 4,0.270 8}。

3.4" F-MCDM结果

简单加性加权(SAW)方法是一种应用于模糊环境下的常用方法[24]。在SAW方法中,评价标准的评分乘以相应的权重即为加权评分,将备选方案内的加权评分汇总为备选评价指标,最后对所有备选评价指标进行排序,找出最佳备选方案[25]。通过SAW方法将权重分配矩阵A通过模糊变换评价矩阵R实现变换,最终得到模糊综合评判矩阵B。模糊综合评判集B的元素映射了对应的织物综合功能性,元素的数值越大,所对应的织物的综合功能性越好。由计算可得,综合判断结果如下:

B=AR=(0.494" 0.349" 0.552" 0.571" 0.547" 0.523)

根据计算结果可以看出,试样8#的隶属度最高,即纬纱中维生素E黏胶纱和石墨烯锦纶的投纬比为1︰1,织物组织为八枚缎纹时,织物的综合功能性表达最好;试样7#、9#次之,即维生素E黏胶纱和石墨烯锦纶的投纬比为3︰1和1︰3、织物组织为八枚缎纹时,丝织物的综合功能性表达较好。

4" 结" 论

本文以桑蚕丝为经纱,维生素E黏胶和石墨烯锦纶为纬纱,以不同的投纬比和不同的织物组织,试织了15种不同的丝织物,并测试了织物的抗氧化性能、远红外性能、抗紫外性能和抗静电性能。通过RSM数据分析和模型拟合,得出投纬比和组织与各功能性之间的关系,并通过F-MCDM法得出最佳复合功能的蚕丝交织物的织造方案,主要结论如下。

1) 维生素E黏胶纱对试样的抗氧化性有极其显著的影响,随着维生素E黏胶纱的含量增大,织物的抗氧化性显著增强,组织结构对试样抗氧化性能的表达影响较微。

2) 随着石墨烯锦纶的含量增大,织物的远红外发射率和远红外辐射温升显著增强。蜂巢组织对试样的远红外性能表达有放大作用。

3) 随着石墨烯锦纶的含量增大,织物的抗紫外性能总体上增强,八枚缎纹的抗紫外性能表达最好。其中投纬比与织物组织对抗紫外性能存在两两交互和三者混合交互影响的关系。

4) 试样的抗静电性能只与纬纱中的投纬比有关。在纬纱中含有维生素E黏胶时,试样的抗静电性能显著变好,但当维生素E黏胶纱减少到一定程度时,试样的抗静电性能波动不大,仍具有优异的抗静电性能。

5) 根据F-MCDM计算结果得知:纬纱中维生素E黏胶和石墨烯锦纶的投纬比为1︰1、织物组织为八枚缎纹时,织物的综合功能性表达最好。该产品具有高市场价值,可以进行产业化生产应用。

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Preparation and study of vitamin E viscose/graphene nylon/silk composite functional fabrics

ZHANG Chi, WANG Xiangrong

LI Shiya1, ZHANG Jinzhen2, JIN Xiaoke1, DING Yuanyuan2, LEI Bin2, ZHU Chengyan1, ZHANG Hongxia1

(1a.Key Laboratory of Advanced Textile Materials and Manufacturing Technology, Ministry of Education; 1b.Zhejiang Provincial KeyLaboratory of Fiber Materials and Manufacturing Technology, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China;2.High Fashion Silk (Zhejiang) Co., Ltd., Shaoxing 312500, China)

Abstract:

Mulberry silk is known as the “queen of natural fibers”. It is one of the best choices for high-grade textiles. In recent years, the development of functional silk products has no longer focused on the research and development of a single function, but towards the direction of multi-functional integration. Vitamin E is one of the most common active ingredients in skin care products and has a strong antioxidant effect. Vitamin E is coated with microcapsules and added to the spinning solution, and the yarn with vitamin E formed by wet spinning has skin-care function. Graphene is a popular new textile raw material, with excellent mechanical properties, electrical conductivity, far infrared radiation properties, and solar ultraviolet radiation protective properties. To explore the possibility of applying these two functional materials to the preparation of multifunctional textiles, this article aims to explore the effects of the filling ratio of two kinds of functional yarns as well as fabric structure, and to quantitatively and systematically analyze the samples with the best comprehensive performance through mathematical methods.

In this study, vitamin E viscose and graphene nylon were selected as weft yarn, and mulberry silk was selected as warp yarn. Antioxidant properties, far infrared radiation properties, solar ultraviolet radiation protective properties and electrostatic propensities were taken as functional objectives, and the filling ratio of the two weft yarns and fabric structure were taken as variables. The DPPH elimination rate, far infrared emissivity, far infrared radiation temperature rise, UPF, T(UVA)AV and HDT were used as measurement indexes for data analysis. Response surface methodology (RSM) was used to establish the model relationship between variables and the expression of functional performance, and analyze the effects of variables. Fuzzy multi-criteria decision method (F-MCDM) was used to comprehensively calculate and evaluate the samples, and the fabric sample with the best comprehensive performance was selected.

The results show that the filling ratio of vitamin E viscos and graphene nylon and the fabric structure have effects on the antioxidant properties of the samples, and the influence of the three is pairwisely interactional. With the increase of the content of vitamin E viscose, the antioxidant properties of the fabrics are enhanced. The antioxidant performance in honeycomb weave is the best. With the increase of the content of graphene nylon, the far infrared emissivity and far infrared radiation temperature rise of the fabric are significantly enhanced, and the far infrared performance of honeycomb weave is the best. With the increase of the content of graphene nylon, solar ultraviolet radiation protective properties of the fabrics are generally enhanced. The anti-ultraviolet performance of double damask is the best, and that of the honeycomb weave is the worst. While the filling ratio of two kinds of weft yarns and fabric structure have pairwise interaction effects on UPF values, there is a triple interaction effect on T(UVA)AV. The electrostatic propensities of the samples are only related to the content of vitamin E viscose and graphene nylon in the weft yarns. When the filling yarn contains vitamin E viscos, the electrostatic propensity is significantly improved, but when the vitamin E viscose is reduced to a certain extent, the electrostatic propensities of the sample do not fluctuate and are still excellent.

It is found through F-MCDM that when the filling ratio of vitamin E viscose yarn and graphene nylon is 1︰1 and the fabric is double damask, the comprehensive functional performance of the fabric is the best. When the filling ratio is 3︰1 or 1︰3 and the fabric is double damask, the comprehensive functional performance of the fabric is satisfactory. The result has certain reference significance for functional textile production enterprises.

Key words:

silk; vitamin E viscose; graphene polyamide; composite function; interwoven fabric; response surface methodology; fuzzy multi-criteria decision method

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