維生素E黏膠/石墨烯錦綸/蠶絲復(fù)合功能交織物的制備與研究

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

摘要：

高附加值、多功能紡織品成為紡織研究界探索的重要領(lǐng)域。本文通過將蠶絲、維生素E黏膠和石墨烯錦綸進行復(fù)合，設(shè)計織造了15種織物，對其進行抗氧化性、遠(yuǎn)紅外性能、抗紫外性能與抗靜電性能的測試研究。采用響應(yīng)面分析技術(shù)（RSM）研究了投緯比例和組織結(jié)構(gòu)對功能性表達的影響關(guān)系，結(jié)合模糊多準(zhǔn)測決策法（F-MCDM）對最佳工藝參數(shù)進行了評估。結(jié)果表明：兩種緯紗的投緯比和織物組織對織物的功能性表達都有不同程度的影響，且影響是交互的復(fù)雜作用。當(dāng)緯紗中維生素E黏膠和石墨烯錦綸的投緯比為1︰1、織物組織為八枚緞紋時，織物試樣的四種功能性表達最好。

關(guān)鍵詞：

蠶絲;維生素E黏膠;石墨烯錦綸;復(fù)合功能;交織物;響應(yīng)面分析技術(shù);模糊多準(zhǔn)測決策法

中圖分類號：

TS106.84

文獻標(biāo)志碼：

A

文章編號： 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

基金項目：

中央外經(jīng)貿(mào)發(fā)展專項資金（繭絲綢）項目（浙財建〔2023〕96號）

作者簡介：

李詩雅（1998），女，碩士研究生，研究方向為功能紡織品與紡織品設(shè)計。通信作者：張紅霞，教授級高工，hongxiazhang8@126.com。

蠶絲被譽為“天然纖維皇后”，是高檔紡織品的優(yōu)選之一［1］。近年來，隨著科技的進步及人們生活水平的提高，大眾的生活方式及其對紡織品的需求和消費心理發(fā)生了變化，功能絲綢產(chǎn)品的開發(fā)已不再著力于單一功能，而是朝多功能復(fù)合一體的方向進發(fā)［2］。為了實現(xiàn)絲綢產(chǎn)品多功能化的需求，目前可采用原纖維制備法和功能整理法進行制備。功能整理法雖操作較簡便，但織物本身的手感、強度、彈性等性能會受到影響，同時功能整理引入了更多的化學(xué)試劑，后續(xù)可能造成更多的生態(tài)環(huán)保問題;而原纖維制備法引入了新的功能纖維，從纖維原料層面賦予絲綢產(chǎn)品功能性，具有更穩(wěn)定的功能效果，制成的織物具有整體性和持久性［3］。

維生素E是最常見的護膚產(chǎn)品有效成分之一，具有很強的抗氧化作用，能促進肌肉的正常發(fā)育和保持肌膚的彈性［4-5］。抗氧化護膚功能近年來受到越來越多的關(guān)注，成為功能紡織品開發(fā)的新探索領(lǐng)域［3］，十分適合貼身服用面料的應(yīng)用。將維生素E使用微膠囊包覆起來加入到紡絲液中，采用濕法紡絲形成的維生素E紗線具有抗氧化的功能特點［6］。石墨烯是近年來熱門的新型紡織原料，具有優(yōu)異的力學(xué)性能、導(dǎo)電性能、遠(yuǎn)紅外發(fā)熱性能、防紫外線性能等［7-8］，適用于秋冬季服用面料的開發(fā)。石墨烯纖維在石墨烯含量只有1%時，各種功能特性已能明顯地表現(xiàn)出來［9］，采用原纖維制備法生產(chǎn)的石墨烯織物能夠表達石墨烯的功能特點［10-11］。

本文選用以原纖維制備法制得的維生素E黏膠與石墨烯錦綸作為緯紗，桑蠶絲作為經(jīng)紗，以抗氧化性、遠(yuǎn)紅外性能、抗紫外性能、抗靜電性能作為功能目標(biāo)，以兩種緯紗的投緯比和織物組織作為變量，試織了15種交織物，并使用響應(yīng)面分析技術(shù)（RSM）進行變量與功能性表達的模型關(guān)系分析，最后通過模糊多準(zhǔn)測決策法（F-MCDM）對試樣進行綜合評判，從中選擇出最佳復(fù)合功能的織物試樣。該種新型絲綢產(chǎn)品集多種實用功能于一體，適合秋冬季貼身服用，具有巨大的市場潛力，對功能絲綢產(chǎn)品的開發(fā)具有重要意義。

1" 試驗與測試

1.1" 材料與試劑

1.6 dtex×38 mm維生素E黏膠短纖維（華懋生技股份有限公司），石墨烯含量1%的17.8 tex石墨烯錦綸（達利絲綢（浙江）有限公司），2/22.2/24.2 dtex桑蠶絲（海寧中紡織物科技有限公司），DPPH（1，1-二苯基-2-三硝基苯肼）試劑（福州飛凈生物科技有限公司），無水乙醇（恒興化學(xué)試劑制造有限公司）。

1.2" 試樣準(zhǔn)備

采用FA507型細(xì)紗機以緊密賽絡(luò)紡的方式將維生素E黏膠短纖維紡成線密度為18.5 tex，捻度為8捻/10 cm，捻向為Z的維生素E黏膠紗。

為研究功能紗線的投緯比與織物組織結(jié)構(gòu)對織物功能性表達的影響作用，本文選用5種投緯比（1︰0、3︰1、1︰1、1︰3、0︰1）和3種常見機織織物組織（四枚破斜紋、八枚緞紋、蜂巢組織）進行試樣設(shè)計，共15種試樣，使用SGA598型全自動劍桿織機織造，設(shè)定經(jīng)密×緯密為110根/cm×40根/cm，織物幅寬40 cm，具體設(shè)計的試樣編號和規(guī)格參數(shù)如表1所示。測試前將所有試樣置于溫度為20 ℃±1 ℃，相對濕度為65%±2%的標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境中24 h。

1.3" 試驗設(shè)備

島津UV-2600紫外分光光度計、DF-101S恒溫磁力攪拌器（上海予申儀器有限公司），EMS 302M遠(yuǎn)紅外放射率測定儀（HOTEC合泰儀器股份有限公司），F(xiàn)FZ411-Ⅰ紡織品遠(yuǎn)紅外溫升速率測定儀、FY342E-Ⅱ織物感應(yīng)式靜電儀（溫州方圓儀器），UV-2000F紡織品抗紫外因子測試儀（美國Labsphere公司），精度電子天平（蘇州賽恩斯儀器有限公司）。

1.4" 試驗與表征

1.4.1" 抗氧化性測試方法

采用DPPH消除法測定試樣的抗氧化性［6］，該方法的作用機制可簡要描述如下：DPPH具有單電子，在波長為517 nm處有強吸收峰，在乙醇溶液中呈紫色。當(dāng)抗氧化成分存在時，由于電子配對，DPPH溶液的吸光度會逐漸下降，溶液會逐漸變成黃色。DPPH溶液吸光度的變化與試樣的抗氧化能力有關(guān)，可用紫外分光光度計定量測量。試樣的抗氧化性以DPPH消除率來表征，其值越大，說明試樣的抗氧化性越強，計算如下式所示。在此方法中，將5 cm×5 cm大小的試樣浸入0.1 mmol/L的DPPH乙醇溶液中20 min，使用紫外分光光度計測量溶液在517 nm處的吸光度［12-13］。

I/%=A0-A1A0×100（1）

式中：I為DPPH消除率，A0為DPPH溶液在無試樣存在下的吸光度，A1為DPPH溶液在試樣存在下20 min后的吸光度。

1.4.2" 遠(yuǎn)紅外性能測試方法

根據(jù)GB/T 30127—2013《紡織品遠(yuǎn)紅外性能的檢測和評價》，使用EMS 302M遠(yuǎn)紅外放射率測定儀和FFZ411-Ⅰ紡織品遠(yuǎn)紅外溫升速率測定儀，測定試樣的遠(yuǎn)紅外發(fā)射率和遠(yuǎn)紅外輻射溫升。其中，若樣品的遠(yuǎn)紅外發(fā)射率≥0.88，且遠(yuǎn)紅外輻射溫升≥1.4 ℃，則試樣具有遠(yuǎn)紅外性能。樣品的遠(yuǎn)紅外發(fā)射率及遠(yuǎn)紅外溫升越高，則遠(yuǎn)紅外性能越好。

1.4.3" 抗紫外性能測試方法

根據(jù)GB/T 18830—2009《紡織品防紫外線性能的評定》，使用UV-2000F紡織品抗紫外因子測試儀測量試樣的紫外線防護系數(shù)UPF值和UVA透光率。UPF值越大、UVA透光率越小表示織物的抗紫外性能越好，UVA平均透光率用T（UVA）AV表示。其中，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，當(dāng)樣品的UPFgt;40，且T（UVA）AV＜5%，可稱為“防紫外線產(chǎn)品”。

1.4.4" 抗靜電性能測試方法

采用靜電壓半衰期法，根據(jù)GB/T 12703.1—2021《紡織品靜電性能的評定》規(guī)定，使用FY342E-Ⅱ織物感應(yīng)式靜電儀測試試樣的半衰期（HDT）。其中，測試結(jié)果HDT越小，說明試樣的抗靜電性能越好。當(dāng)HDT≤10 s時，抗靜電性能評價為優(yōu)異。

1.4.5" 數(shù)據(jù)處理

試驗測試結(jié)果采用RSM技術(shù)進行分析，使用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計技術(shù)在響應(yīng)值和變量之間建立適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)關(guān)系［14］，使用二階回歸模型評估他們的相互作用。利用方差分析（ANOVA）方法來分析回歸的方差，目的是評估二次模型的充分性［15］。使用軟件Design-Expert 13的Custom Design-Optimal（Combined）功能進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析和模型建立、制圖，設(shè)立變量混合成分A、B和確定因素C：A為緯紗中維生素E黏膠紗的含量，B為緯紗中石墨烯錦綸的含量，限制條件A+B=100%;C為織物組織，設(shè)有四枚破斜、八枚緞紋和蜂巢組織3個水平。響

應(yīng)值為各功能性指標(biāo)，即DPPH消除率、遠(yuǎn)紅外發(fā)射率、遠(yuǎn)紅外輻射溫升、UPF值、T（UVA）AV及HDT。建立功能紗線的投緯比和織物組織結(jié)構(gòu)與織物功能性表達的響應(yīng)面數(shù)學(xué)模型，擬合A、B、C與響應(yīng)值之間的函數(shù)關(guān)系。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 抗氧化性測試

以DPPH消除率為響應(yīng)值，推薦選用簡化二次×主效應(yīng)模型進行數(shù)據(jù)分析，建立回歸模型，方差分析如表2所示。該模型plt;0.000 1，說明該模型擬合程度達到極其顯著水平。決定系數(shù)R2在0～1變化，其值越接近1，回歸質(zhì)量越好［16］。該模型中的決定系數(shù)R2為0.993 9，說明模型中99.39%的穩(wěn)定性變化歸因于自變量A、B、C，調(diào)整后的決定系數(shù)R2adj為0.989 3，表明模型方程能很好地擬合抗氧化性與三種因素的關(guān)系。通過擬合得到回歸方程：DPPH消除率=63.97A+23.57B+36.23AB+2.34AC+1.46BC。由此，維生素E黏膠紗的含量對織物的抗氧化性具有極其顯著的影響，石墨烯錦綸的含量與織物組織對織物的抗氧化性也有一定的影響，且三者的影響是兩兩交互的。響應(yīng)模型如圖1所示，可見功能紗線的投緯比對試樣抗氧化性的影響遠(yuǎn)大于組織結(jié)構(gòu)的影響。由于織物的經(jīng)紗為桑蠶絲，桑蠶絲本身具有一定的抗氧化性［2］，所以當(dāng)織物不存在維生素E黏膠紗時，DPPH消除率仍有20%左右。隨著維生素E黏膠紗的含量增大，石墨烯錦綸的含量減小，織物的抗氧化性顯著增強，當(dāng)維生素E黏膠紗占緯紗100%時，試樣的抗氧化性最強。另外，由方程系數(shù)和圖1可知，組織結(jié)構(gòu)對抗氧化性的影響較微，蜂巢組織的抗氧化性表達最好，這是由于蜂巢組織由內(nèi)向外浮長依次加長，組織結(jié)構(gòu)逐漸變松，巢邊紗線被托高，組織的功能表達作用面有凹凸，作用比表面積增大，作用增強。

2.2" 遠(yuǎn)紅外性能測試結(jié)果與分析

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，遠(yuǎn)紅外發(fā)射率≥0.88，且遠(yuǎn)紅外輻射溫升≥1.4 ℃，試樣才具有遠(yuǎn)紅外性能。因此，試樣2#、3#、4#、5#、7#、8#、9#、10#、13#、14#、15#具有遠(yuǎn)紅外性能，試樣1#、6#、11#和12#不具備遠(yuǎn)紅外性能，其中試樣15#具有最高的遠(yuǎn)紅外發(fā)射率和遠(yuǎn)紅外輻射溫升，遠(yuǎn)紅外性能最好。

以遠(yuǎn)紅外發(fā)射率為響應(yīng)值，推薦選用線性×主效應(yīng)模型進行數(shù)據(jù)分析，建立回歸模型，方差分析如表3所示。響應(yīng)模型如圖2所示。該模型p=0.000 5，說明該模型具有高度統(tǒng)計學(xué)意義。該模型中的決定系數(shù)R2為0.888 3，說明模型中因變量遠(yuǎn)紅外發(fā)射率的變化有88.83%歸因于自變量A、B、C，調(diào)整后的決定系數(shù)R2adj為0.826 3，表明模型方程較好地擬合遠(yuǎn)紅外發(fā)射率與三種因素的關(guān)系。通過擬合得到回歸方程：遠(yuǎn)紅外發(fā)射率=0.861 4A+0.947 8B+0.002 2C-0.025 3AC。隨著石墨烯錦綸的含量增大，維生素E黏膠紗含量減少，織物的遠(yuǎn)紅外發(fā)射率顯著增強。注意到蜂巢組織在不同投緯比下的試樣測試結(jié)果差異較大，這是由于蜂巢組織的織物表面是由長短浮線相互配置構(gòu)成的凹凸花紋，織物表面隆起［17］，故該種組織相比另外兩種組織結(jié)構(gòu)對測試系統(tǒng)中的遠(yuǎn)紅外輻射強度的影響更突出。而在試樣12#中，石墨烯錦綸含量較低，維生素E黏膠起主要作用，蜂巢組織則放大了該種作用。另外，根據(jù)回歸方程中的AC項，原料維生素E黏膠和組織結(jié)構(gòu)有交互作用，且為較弱的負(fù)向效應(yīng)，所以試樣12#未能達到標(biāo)準(zhǔn)要求。

以遠(yuǎn)紅外輻射溫升為響應(yīng)值，推薦選用二次×主效應(yīng)模型進行數(shù)據(jù)分析，建立回歸模型，方差分析如表4所示。響應(yīng)模型如圖3所示。該模型F值為39.31，plt;0.000 1，說明該模型顯著，模型項顯著。該模型中的決定系數(shù)R2為0.967 2，說明模型中因變量遠(yuǎn)紅外發(fā)射率的變化有96.72%歸因于自變量A、B、C，調(diào)整后的決定系數(shù)R2adj為0.942 6，表明模型方程能很好地擬合遠(yuǎn)紅外輻射溫升與三種因素的關(guān)系。通過擬合得到回歸方程：遠(yuǎn)紅外輻射溫升=1.775 7A+2.202 4B+0.03C-0.419 0AB+0.033 6AC。隨著石墨烯錦綸的含量增大，維生素E黏膠紗的含量減小，織物的遠(yuǎn)紅外輻射溫升明顯增大。蜂巢組織試樣更松厚，對受到的遠(yuǎn)紅外輻射反射較弱，能吸收儲蓄更多的遠(yuǎn)紅外能量［18］，遠(yuǎn)紅外輻射溫升更高。

綜合來看，功能紗線的投緯比對試樣遠(yuǎn)紅外性能的影響明顯大于組織結(jié)構(gòu)的影響。隨著石墨烯錦綸的含量增大，維生素E黏膠紗的含量減小，織物的遠(yuǎn)紅外性能變好。石墨烯吸收太陽光能或人體的本身熱能轉(zhuǎn)化為遠(yuǎn)紅外輻射，并且以電磁方式重新發(fā)射到人體，引起皮膚細(xì)胞分子的共振，促進人體血液循環(huán)產(chǎn)生熱效應(yīng)［19］。蜂巢組織由于其特殊的表面結(jié)構(gòu)，對試樣的遠(yuǎn)紅外性能表達有放大作用。

2.3" 抗紫外性能測試

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和測試結(jié)果，試樣4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#達到標(biāo)準(zhǔn)要求，可稱為“防紫外線產(chǎn)品”，其中試樣10#具有最高的UPF值和最低的T（UVA）AV，抗紫外性能最好。

以UPF值為響應(yīng)值，推薦選用二次×主效應(yīng)模型進行數(shù)據(jù)分析，建立回歸模型，方差分析如表5所示。該模型p=0.000 2，說明該模型具有高度統(tǒng)計學(xué)意義。該模型中的決定系數(shù)R2為0.977 0，說明模型中因變量UPF值的變化有97.70%歸因于自變量A、B、C，調(diào)整后的決定系數(shù)R2adj為0.946 2，

表明模型方程能較好地擬合遠(yuǎn)UPF值與三種因素的關(guān)系。通過擬合得到回歸方程：UPF值=35.851 8A+52.334 5B-23.981 2AB-14.066 2AC-8.753 4BC+5.986 6ABC。由此，因變量A、B、C存在兩兩交互影響的同時三者也交互混合影響的關(guān)系。響應(yīng)模型如圖4所示，可見隨著石墨烯錦綸的含量增大，UPF值總體上呈增大趨勢，八枚緞紋的UPF值表達最好，蜂巢組織最差。

以T（UVA）AV為響應(yīng)值，推薦選用簡化二次×主效應(yīng)模型進行數(shù)據(jù)分析，建立回歸模型，方差分析如表6所示。該模型plt;0.000 1，說明該模型高度顯著。該模型中的決定系數(shù)R2為0.991 0，說明模型中因變量T（UVA）AV的變化有99.10%歸因于自變量A、B、C，調(diào)整后的決定系數(shù)R2adj為0.984 2，表明模型方程能非常好地擬合T（UVA）AV與三種因素的關(guān)系。通過擬合得到回歸方程：T（UVA）AV=4.964 2A+4.067 7B+0.852 1AB-0.400 3AC+1.585 9BC。由此，因變量A、B、C存在兩兩交互影響的關(guān)系。響應(yīng)模型如圖5所示，可見隨著石墨烯錦綸的含量增大，T（UVA）AV總體上呈下降趨勢，八枚緞紋的T（UVA）AV表達最好，蜂巢組織最差。

綜合來看，兩種緯紗的含量變化與組織結(jié)構(gòu)對試樣的抗紫外性能都有影響，且影響是交互的復(fù)雜作用。由于石墨烯錦綸本身具有優(yōu)異的抗紫外性能，故隨著緯紗中石墨烯錦綸的減少，試樣的抗紫外性能減弱。另一方面，由于維生素E黏膠紗的回潮率高于石墨烯錦綸，故試樣中維生素E黏膠纖維的含水率更高，而纖維間的水分會減弱紫外線的散射效應(yīng)，從而紫外線的透過率提高［20］。另外，在組織結(jié)構(gòu)方面，八枚緞紋的抗紫外性能最好，蜂巢組織的抗紫外性能最差，這是由于緞紋組織的試樣表面平整度高，對紫外線的反射能力最強，而蜂巢組織的表面平整度低，對紫外線的反射少，且蜂巢組織的結(jié)構(gòu)疏松，紫外線透過率也高。

2.4" 抗靜電性能測試

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，測試結(jié)果顯示所有試樣均評價為優(yōu)異，其

中試樣11#的HDT最短，故其抗靜電性能最好。

以HDT為響應(yīng)值，推薦選用三次×均值模型進行數(shù)據(jù)分析，建立回歸模型，方差分析如表7所示。該模型plt;0.000 1，說明該模型高度顯著。該模型中的決定系數(shù)R2為0.973 5，說明模型中因變量HDT的變化有97.35%歸因于自變量，調(diào)整后的決定系數(shù)R2adj為0.966 3，表明模型方程能很好地擬合因變量和自變量的關(guān)系。通過擬合得到回歸方程：HDT=0.484 50A+2.837 0B-4.775 6AB+4.778 7AB（A-B）。根據(jù)該擬合方程可以得知，試樣的抗靜電性能只與緯紗中的維生素E黏膠紗和石墨烯錦綸的含量有關(guān)，與組織結(jié)構(gòu)的關(guān)系不大。響應(yīng)模型如圖6所示。在緯紗中含有維生素E黏膠紗時，試樣的抗靜電性能均顯著變好，這是由于黏膠紗的回潮率遠(yuǎn)高于錦綸，試樣比電阻越小，試樣的抗靜電性能越好［21］。但由于石墨烯本身具有導(dǎo)電性［8］，因此石墨烯錦綸具有抗靜電功能性，故當(dāng)維生素E黏膠紗減少到一定程度時，試樣的抗靜電性能波動不大，仍具有優(yōu)異的抗靜電性能。

3" 模糊多準(zhǔn)測決策（F-MCDM）

根據(jù)以上試驗結(jié)果，符合所有功能性標(biāo)準(zhǔn)要求的試樣為4#、5#、7#、8#、9#、10#，共6種織物。為了能定量且系統(tǒng)性地分析得出具有最佳抗氧化、遠(yuǎn)紅外、抗紫外和抗靜電的復(fù)合功能性織物，本文進一步使用F-MCDM對以上6種試樣的進行綜合評判，從中選擇出最佳復(fù)合功能的試樣。

3.1" 因素集和判斷集

考慮到因素集的有效性及科學(xué)性，本文設(shè)立DPPH消除率、遠(yuǎn)紅外發(fā)射率、遠(yuǎn)紅外輻射溫升、UPF值、T（UVA）AV及HDT作為因素，建立因素集U={U1，U2，U3，U4，U5，U6}={DPPH消除率，遠(yuǎn)紅外發(fā)射率，遠(yuǎn)紅外輻射溫升，UPF值，T（UVA）AV，HDT}。參與評判的織物共計6種，建立判斷集V={V4，V5，V7，V8，V9，V10}。

3.2" 因素判斷矩陣和標(biāo)準(zhǔn)判斷變換矩陣

根據(jù)因素集和判斷集，確立因素判斷矩陣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

采用歸一化技術(shù)對不同指標(biāo)的測量結(jié)果進行規(guī)范化處理。據(jù)報道，線性歸一化方法中，“max-min”是相關(guān)案例研究的最佳技術(shù)，研究更具一致性，所得的排名結(jié)果更準(zhǔn)確［22］。該歸一化技術(shù)分為兩種情況：其一，測試結(jié)果的數(shù)值越大，反映其性能越優(yōu)秀，包括上述因素集中的因素U1、U2、U3、U4，這類情況試驗數(shù)據(jù)規(guī)范化處理的方法如式（2）計算;其二，測試結(jié)果的數(shù)值越小，反映其性能越好，上述因素集中的因素U5和U6屬于此類情況，將試驗數(shù)據(jù)代入式（3）進行處理。然后，將結(jié)果代入矩陣進行計算。

rij=uij-uminumax-umin（2）

rij=umax-uijumax-umin（3）

代入試驗數(shù)據(jù)，可得出標(biāo)準(zhǔn)綜合判斷變化矩陣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" 權(quán)重分配集

由于紡織消費市場對織物功能的著重點不同，故通過對15位紡織服裝領(lǐng)域的專業(yè)人士進行調(diào)查問卷打分的方式，對抗氧化、遠(yuǎn)紅外、抗紫外及抗靜電四種功能進行重要性打分，將各項功能的總分占所有功能總分的比值作為各項功能性因素的權(quán)重［23］。對于單個功能具有兩個指標(biāo)層次的情況，采取平均分配層次系數(shù)的方法確定權(quán)重，如表8所示。由此得出，權(quán)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結(jié)果

簡單加性加權(quán)（SAW）方法是一種應(yīng)用于模糊環(huán)境下的常用方法［24］。在SAW方法中，評價標(biāo)準(zhǔn)的評分乘以相應(yīng)的權(quán)重即為加權(quán)評分，將備選方案內(nèi)的加權(quán)評分匯總為備選評價指標(biāo)，最后對所有備選評價指標(biāo)進行排序，找出最佳備選方案［25］。通過SAW方法將權(quán)重分配矩陣A通過模糊變換評價矩陣R實現(xiàn)變換，最終得到模糊綜合評判矩陣B。模糊綜合評判集B的元素映射了對應(yīng)的織物綜合功能性，元素的數(shù)值越大，所對應(yīng)的織物的綜合功能性越好。由計算可得，綜合判斷結(jié)果如下：

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

根據(jù)計算結(jié)果可以看出，試樣8#的隸屬度最高，即緯紗中維生素E黏膠紗和石墨烯錦綸的投緯比為1︰1，織物組織為八枚緞紋時，織物的綜合功能性表達最好;試樣7#、9#次之，即維生素E黏膠紗和石墨烯錦綸的投緯比為3︰1和1︰3、織物組織為八枚緞紋時，絲織物的綜合功能性表達較好。

4" 結(jié)" 論

本文以桑蠶絲為經(jīng)紗，維生素E黏膠和石墨烯錦綸為緯紗，以不同的投緯比和不同的織物組織，試織了15種不同的絲織物，并測試了織物的抗氧化性能、遠(yuǎn)紅外性能、抗紫外性能和抗靜電性能。通過RSM數(shù)據(jù)分析和模型擬合，得出投緯比和組織與各功能性之間的關(guān)系，并通過F-MCDM法得出最佳復(fù)合功能的蠶絲交織物的織造方案，主要結(jié)論如下。

1） 維生素E黏膠紗對試樣的抗氧化性有極其顯著的影響，隨著維生素E黏膠紗的含量增大，織物的抗氧化性顯著增強，組織結(jié)構(gòu)對試樣抗氧化性能的表達影響較微。

2） 隨著石墨烯錦綸的含量增大，織物的遠(yuǎn)紅外發(fā)射率和遠(yuǎn)紅外輻射溫升顯著增強。蜂巢組織對試樣的遠(yuǎn)紅外性能表達有放大作用。

3） 隨著石墨烯錦綸的含量增大，織物的抗紫外性能總體上增強，八枚緞紋的抗紫外性能表達最好。其中投緯比與織物組織對抗紫外性能存在兩兩交互和三者混合交互影響的關(guān)系。

4） 試樣的抗靜電性能只與緯紗中的投緯比有關(guān)。在緯紗中含有維生素E黏膠時，試樣的抗靜電性能顯著變好，但當(dāng)維生素E黏膠紗減少到一定程度時，試樣的抗靜電性能波動不大，仍具有優(yōu)異的抗靜電性能。

5） 根據(jù)F-MCDM計算結(jié)果得知：緯紗中維生素E黏膠和石墨烯錦綸的投緯比為1︰1、織物組織為八枚緞紋時，織物的綜合功能性表達最好。該產(chǎn)品具有高市場價值，可以進行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)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