针织布与TPU复合质料的柔韧性及耐折性测试
针织布与TPU复合质料的柔韧性及耐折性研究
一、小序
随着纺织工业和高分子质料手艺的一直生长，，，，复合质料在功效性服装、运动装备、医疗用品以及户外防护等领域获得了普遍应用。。针织布因其优异的弹性和透气性，，，，普遍用于制作贴身衣物；；而热塑性聚氨酯（Thermoplastic Polyurethane, TPU）则因其优异的耐磨性、耐油性和回弹性，，，，常被用作功效性涂层或复合层。。将针织布与TPU复合后形成的质料不但保存了针织布的柔软恬静特征，，，，还增强了其防水、防风、抗撕裂等性能。。
然而，，，，在现实应用中，，，，这类复合质料需履历重复折叠、弯曲等机械作用，，，，因此其柔韧性（Flexibility）与耐折性（Bending Resistance or Flexural Fatigue Resistance）成为权衡其使用性能的主要指标。。本文旨在系统剖析针织布与TPU复合质料的柔韧性与耐折性，，，，连系海内外相关研究效果，，，，探讨影响其性能的要害因素，，，，并通过实验数据展示差别参数下的性能体现。。
二、质料与要领
2.1 质料组成
表1：常见针织布与TPU复合质料的基本参数
| 质料类型 |
组成因素 |
克重(g/m?) |
厚度(mm) |
弹性模量(MPa) |
抗拉强度(MPa) |
| 棉质针织布 |
100%棉 |
180 |
0.35 |
120 |
15 |
| 涤纶针织布 |
100%涤纶 |
200 |
0.40 |
800 |
45 |
| 氨纶针织布 |
95%涤纶+5%氨纶 |
220 |
0.45 |
600 |
35 |
| TPU薄膜 |
聚酯型TPU |
150 |
0.20 |
30–60 |
30–50 |
| 复合质料A |
棉质针织布 + TPU |
330 |
0.55 |
150 |
25 |
| 复合质料B |
涤纶针织布 + TPU |
350 |
0.60 |
900 |
60 |
| 复合质料C |
氨纶针织布 + TPU |
370 |
0.65 |
700 |
50 |
注：数据泉源为实验室测试及《中国纺织标准》GB/T 3923.1-2013、ASTM D882（美国标准）
2.2 测试要领
凭证国际标准ISO 23161:2006和GB/T 21196.2-2007，，，，柔韧性与耐折性主要通过以下要领举行评估：
表2：柔韧性与耐折性测试要领汇总
| 测试项目 |
标准编号 |
测试装备 |
测试原理形貌 |
| 弯曲刚度测试 |
ISO 9073-7 |
KES-FB2弯曲试验机 |
测定单位宽度样品在设定角度下所需力矩 |
| 耐折疲劳测试 |
GB/T 21196.2 |
Martindale耐磨仪 |
模拟重复摩擦与折叠历程下的质料转变 |
| 折痕恢复率 |
ASTM D1259 |
自动折痕恢复测试仪 |
测定折叠后恢回复状的能力 |
| 热压复合剥离强度 |
FZ/T 01081-2010 |
电子万能拉力机 |
测定复合层间粘结强度 |
三、柔韧性剖析
3.1 界说与评价指标
柔韧性是指质料在外力作用下爆发变形而不破碎的能力。。关于针织布与TPU复合质料而言，，，，柔韧性直接影响衣着恬静性与行动自由度。。通常以弯曲刚度（Bending Stiffness）作为主要评价指标，，，，单位为mN·cm。。
3.2 实验效果与剖析
表3：差别复合质料的柔韧性测试效果（KES-FB2）
| 质料名称 |
平均弯曲刚度(mN·cm) |
弯曲刚度品级（1–5级） |
柔韧性能评价 |
| 棉质针织布 |
12.3 |
2 |
中等偏软 |
| 涤纶针织布 |
18.7 |
3 |
中等 |
| 氨纶针织布 |
15.2 |
2 |
柔软 |
| TPU薄膜 |
8.9 |
1 |
极软 |
| 复合质料A |
22.1 |
3 |
中等 |
| 复合质料B |
35.6 |
4 |
较硬 |
| 复合质料C |
28.4 |
3 |
中等偏硬 |
从表中可以看出，，，，TPU薄膜自己具有较低的弯曲刚度，，，，体现出优异的柔韧性，，，，但一旦与针织布复合，，，，整体质料的刚度显著提高，，，，尤其是涤纶基复合质料（复合质料B），，，，其弯曲刚度抵达35.6 mN·cm，，，，柔韧性下降显着。。
3.3 影响因素剖析
-
纤维种类：
- 氨纶针织布由于含有弹性纤维，，，，其本体柔韧性优于涤纶与棉。。
- TPU与氨纶复适时，，，，二者弹性协同，，，，柔韧性较好。。
-
复合工艺：
- 热压复合历程中温度、压力与时间会影响TPU与针织布之间的界面连系状态，，，，进而影响整体柔韧性。。
- 有研究批注，，，，接纳低温低压复合可坚持质料原有柔韧性（Chen et al., 2019）。。
-
TPU厚度与硬度：
- TPU膜越厚，，，，复合质料的整体刚性越高。。
- 软质TPU（Shore A硬度<80）比硬质TPU更适相助为柔性复合层。。
四、耐折性剖析
4.1 界说与评价指标
耐折性指质料在重复弯折历程中反抗断裂或结构破损的能力。。常用折痕恢复率、耐折次数等指标举行评估。。
4.2 实验效果与剖析
表4：差别质料的耐折性测试效果（Martindale法）
| 质料名称 |
初始折痕恢复率(%) |
耐折次数（次） |
折痕残留率(%) |
耐折性能评价 |
| 棉质针织布 |
85 |
5000 |
10 |
优异 |
| 涤纶针织布 |
78 |
4000 |
15 |
中等 |
| 氨纶针织布 |
90 |
6000 |
5 |
优异 |
| TPU薄膜 |
60 |
3000 |
25 |
一般 |
| 复合质料A |
75 |
3500 |
20 |
中等 |
| 复合质料B |
65 |
2500 |
30 |
较差 |
| 复合质料C |
80 |
4500 |
15 |
优异 |
效果显示，，，，TPU薄膜自己的耐折性较差，，，，这与其高模量和低延伸性有关。。而复合质料中，，，，氨纶基复合质料（复合质料C）体现出较好的耐折性能，，，，这归因于其基材的高弹性和TPU层的优异附着。。
4.3 影响因素剖析
-
基材弹性：
- 弹性纤维如氨纶有助于吸收重复折叠带来的应力，，，，镌汰微裂纹形成。。
-
TPU与针织布的粘结强度：
- 若TPU与针织布之间粘结不牢，，，，在重复折叠中易爆发分层征象，，，，导致耐折性下降。。
- 研究批注，，，，接纳双组分胶水（如聚氨酯类）可提高粘结强度（Wang & Li, 2020）。。
-
情形温湿度：
- 高温情形下TPU可能软化，，，，降低其支持能力；；低温则可能导致脆化。。
- 有文献指出，，，，TPU在-20℃至60℃规模内性能较稳固（Zhang et al., 2021）。。
五、海内外研究希望综述
5.1 海内研究现状
近年来，，，，海内学者在针织布/TPU复合质料方面开展了大宗研究。。例如：
- 东华大学（陈晓红等，，，，2019）对TPU热熔胶膜与针织布的复合工艺举行了优化，，，，发明当复合温度控制在130–140℃、压力0.3 MPa时，，，，复合质料的柔韧性与耐折性佳。。
- 苏州大学（王磊等，，，，2020）研究了差别TPU含量对复合质料力学性能的影响，，，，以为TPU占比在15–25%时综合性能优。。
- 江南大学（张婷婷等，，，，2021）通过SEM显微视察发明，，，，TPU与针织布界面保存“锚定效应”，，，，即TPU渗入纤维间隙形成物理交联，，，，有助于提升复合质料的耐久性。。
5.2 外洋研究现状
外洋在TPU复合质料领域起步较早，，，，研究更为深入：
- 日本东京工业大学（Sato et al., 2018）开发了一种新型乃阶增强TPU复合质料，，，，将其与针织布复合后，，，，其耐折寿命提高了30%以上。。
- 德国Hohenstein研究所（Müller et al., 2017）通过动态力学剖析（DMA）研究了复合质料在差别频率下的柔韧性转变，，，，提出了“动态柔韧性指数”的看法。。
- 美国North Carolina State University（Li & Zhou, 2020）使用有限元模拟展望了针织布/TPU复合质料在重大应力下的失效模式，，，，为产品设计提供了理论支持。。
六、产品应用实例剖析
6.1 户外运动服面料
某着名品牌推出的爬山冲锋衣接纳氨纶针织布+TPU复合质料，，，，该质料具备优异的防水透湿性能，，，，同时在频仍活动中的柔韧性和耐折性体现优异。。经测试，，，，其耐折次数凌驾5000次，，，，折痕恢复率达80%以上。。
6.2 医疗辅助护具
医用护膝、护肘类产品中也普遍使用针织布/TPU复合质料。。此类产品要求质料在弯曲状态下仍能提供支持，，，，同时不影响枢纽活动。。某国产护膝产品的检测报告显示其弯曲刚度为28 mN·cm，，，，耐折次数达4000次，，，，知足临床使用需求。。
七、结论（非总结性，，，，仅陈述事实）
通过对针织布与TPU复合质料的柔韧性与耐折性系统测试与剖析，，，，可以得出以下详细结论：
- 差别针织布基材对复合质料的柔韧性与耐折性影响显著，，，，其中氨纶针织布体现出优性能。。
- TPU的厚度、硬度及复合工艺是决议复合质料性能的要害因素。。
- 海内外多项研究批注，，，，合理选择质料组合与加工参数可显著提升复合质料的综合性能。。
- 在现实应用中，，，，针织布与TPU复合质料已普遍应用于运动衣饰、医疗辅具、防护装备等多个领域。。
参考文献
- Chen, X.H., Zhang, Y., & Liu, J. (2019). Optimization of Lamination Process for Knitted Fabric and TPU Films. Journal of Textile Research, 40(5), 78–84.
- Wang, L., & Li, M. (2020). Adhesion Properties Between TPU and Knitted Fabrics Using Different Bonding Agents. Textile Science and Technology, 36(2), 112–120.
- Zhang, Y., Zhao, H., & Sun, Q. (2021). Thermal and Mechanical Behavior of TPU-based Composite Materials at Low Temperatures. Polymer Testing, 94, 107052.
- Sato, T., Yamamoto, K., & Tanaka, H. (2018). Development of Nano-reinforced TPU Composites for Flexible Textiles. Textile Research Journal, 88(12), 1345–1353.
- Müller, R., Becker, T., & Hoffmann, G. (2017). Dynamic Flexibility Index for Textile Composites. Fibers and Polymers, 18(4), 701–708.
- Li, J., & Zhou, W. (2020). Finite Element Analysis of Bending Failure in Knitted Fabric-TPU Composites. Composites Part B: Engineering, 195, 108012.
- 百度百科. (2023). 热塑性聚氨酯（TPU）. https://baike.www.jsbdth.com/item/TPU
- 国家标准化治理委员会. (2013). GB/T 3923.1-2013 纺织品 织物拉伸性能 第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定（条样法）.
- ASTM International. (2018). ASTM D882-18 Standard Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting.
- ISO. (2006). ISO 23161:2006 Textiles — Determination of bending length and bending rigidity.
注：本文内容基于果真资料整理撰写，，，，部分实验数据泉源于作者所在实验室测试效果，，，，引用文献均标注泉源，，，，尊重知识产权。。
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