一种石墨烯多功能面料及其制备方法、应用与流程

1.本发明涉及石墨烯面料技术领域，尤其涉及一种石墨烯多功能面料及其制备方法、应用。


背景技术：

2.面料就是用来制作服装的材料。作为服装三要素之一，面料不仅可以诠释服装的风格和特性，而且直接左右着服装的色彩、造型的表现效果。针织面料用织针将纱线或长丝构成线圈，再把线圈相互串套而成，由于针织物的线圈结构特征，单位长度内储纱量较多，因此大多有很好的弹性。针织面料有单面和双面之分。主要有汗布、天鹅绒、鸟眼布、网眼布等。
3.现有的石墨烯面料抗菌性能稳定性差，经过喷涂石墨烯料，降低了其透气性能，基于此，二者改进，提高透气、抗菌稳定性。
4.中国专利文献cn202111017687.6公开了一种基于石墨烯的持久抗菌复合面料，包括亲肤层、吸汗层、抗菌层、抗紫外线层；用水溶性酚醛树脂对竹纤维进行改性处理，使改性后的竹纤维具有高比表面积，大幅提高竹纤维的吸附性、抗菌、防臭和抗紫外线性，该面料采用多层复合，降低了面料的透气功能。
5.中国专利文献cn201811256859.3公开了棉感针织面料。该面料为棉感涤纶长丝线圈形成的经编物，线圈的高度为0.10～1.50mm、宽度为0.10～2.00mm，且高度和宽度的变异系数均为30％～60％，其中，棉感涤纶长丝具有融着部a和非融着部b，该面料抗菌性能一般，同时透气性能一般。
6.中国专利文献cn113136729a公开了种抗菌单向导水网眼布织造及染整工艺，包括以下步骤：准备康纶、索罗娜以及捆绑纱，并且采用长丝机以经纬织造法对其进行编织，采用8*4纬二重的交织规律编织形成坯布，该文献中的网眼布性能较为常规，基于此，需进一步的改进处理。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种石墨烯多功能面料及其制备方法、应用，以解决上述背景技术中提出的问题；
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.本发明提出的一种石墨烯多功能面料，所述面料包括以下重量份原料：
10.石墨烯改性纤维10-50份、改性涤纶丝20-30份；
11.所述石墨烯改性纤维的制备方法为：
12.步骤一，将石墨烯纤维先送入到去离子水中分散，然后加入盐酸调节ph至4.5，随后再加入石墨烯纤维总量1-5％的柠檬酸钠，继续以100-500r/min的转速搅拌10-20min，随后加入石墨烯纤维总量1-5％的纳米二氧化硅，继续搅拌10-20min，搅拌结束，水洗、干燥，得到纳米二氧化硅负载石墨烯纤维；
13.步骤二：将膨润土先于100-300℃下煅烧15-25min，然后以1-3℃/min的速率升温至500℃，然后自然冷却至室温，再置于1-5℃下反应10-20min，反应结束，得到柔性膨润土；
14.步骤三：柔性膨润土送入到硅灰石液中超声分散处理，超声功率为100-300w，超声10-20min，然后水洗、离心、干燥，得到改性膨润土；
15.步骤四：将改性膨润土、步骤一的纳米二氧化硅负载石墨烯纤维按照重量比1:9混合，送入到拉丝炉中进行拉丝，拉丝结束，得到石墨烯改性纤维。
16.优选地，所述硅灰石液的制备方法为：
17.将硅灰石送入到质量分数1-3％的盐酸溶液中搅拌处理，搅拌转速为100-500r/min，搅拌时间为20-30min；然后再加入质量分数1-5％的十二烷基硫酸钠溶液，以500-1000r/min的转速继续搅拌15-25min，搅拌结束，得到硅灰石液。
18.优选地，所述改性涤纶丝的改性方法为：
19.将混入2～5％的改性粒于涤纶丝中，控制纺丝计量泵供量为650-850g/min，纺丝温度为290℃-300℃，纺丝速度为800-1000m/min，牵伸倍数为2.7-3.0倍，制得改性涤纶丝。
20.优选地，所述改性粒的制备方法为：将碳酸钙送入到研磨机中进行研磨，研磨转速为1000-1500r/min，研磨时间为10-20min，研磨结束，送入到十二烷基硫酸钠溶液中搅拌分散25-35min，分散转速为1000-1500r/min，分散结束，干燥，得到改性粒。
21.优选地，所述十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为10-20％。
22.一种石墨烯多功能面料的制备方法，包括以下步骤：
23.步骤一：将石墨烯改性纤维进行混纺，得到混纺纱，然后将改性涤纶丝与混纺纱进行针织编织，得到织造面料；
24.步骤二：织造面料送入到浸渍剂中浸透处理，浸透压力为1-5mpa，浸透时间为10-20min，浸透结束，水洗、干燥。
25.优选地，所述浸渍剂包括以下重量份原料：纳米二氧化钛10-20份、壳聚糖1-5份、去离子水20-30份、聚乙二醇1-5份。
26.优选地，所述浸渍剂包括以下重量份原料：纳米二氧化钛15份、壳聚糖3份、去离子水25份、聚乙二醇3份。
27.优选地，所述针织排列采用针织编织处理中高低脚一隔一排针或三角排列图排列处理；
28.具体的针织方法为：第1,3,5
……
路穿入11.8tex石墨烯改性纤维，30/30/10混纺纱；第2,4,6
……
路穿入9.5tex改性涤纶丝；
29.进线长度为第1,3,5
……
路450mm/80针；第2,4,6
……
路510mm/80针，平方米干燥重量：130g/m2，下机幅宽：32cm
±
3cm。
30.一种石墨烯多功能面料在透气、抗菌服装上的应用。
31.本发明中的有益效果为：
32.1、本发明石墨烯改性纤维采用石墨烯纤维经过盐酸浸泡，软化处理，表面结构发生稀疏变化，通过高比表面积的纳米二氧化硅配合，从而起到承载的效果，便于改性的膨润土与石墨烯纤维进行结合，膨润土片层状结构经过煅烧、冷却，柔韧性增强，同时通过氯化铁处理后，通透性增强，进而提高纤维结构的稳定性、柔韧性和透气效果，配合改性的涤纶丝，经过针织编织后，形成的石墨烯面料，具有优异的抗菌稳定性和透气性能。
33.2、涤纶丝在改性后引入碳酸钙的改性粒，碳酸钙经过研磨、分散，能够更好的分散在涤纶丝中，从而有利于涤纶丝与石墨烯纤维更好的混纺针织，从而提高了产品的整体性能。
34.3、硅灰石液采用硅灰石经过改性后，硅灰石的针状结构穿透力增强，从而提高层状的膨润土的通透性，提高产品的透气性能。
35.4、本发明浸渍剂采用纳米二氧化钛、壳聚糖、去离子水、聚乙二醇组成，便于对面料浸渍，提高面料的耐候使用性能。
附图说明
36.图1为本发明的结构示意图；
37.图2为本发明sem电镜下面料的结构示意图。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
39.参照图1-2，本实施例的一种石墨烯多功能面料，所述面料包括以下重量份原料：
40.石墨烯改性纤维10-50份、改性涤纶丝20-30份；
41.所述石墨烯改性纤维的制备方法为：
42.步骤一，将石墨烯纤维先送入到去离子水中分散，然后加入盐酸调节ph至4.5，随后再加入石墨烯纤维总量1-5％的柠檬酸钠，继续以100-500r/min的转速搅拌10-20min，随后加入石墨烯纤维总量1-5％的纳米二氧化硅，继续搅拌10-20min，搅拌结束，水洗、干燥，得到纳米二氧化硅负载石墨烯纤维；
43.步骤二：将膨润土先于100-300℃下煅烧15-25min，然后以1-3℃/min的速率升温至500℃，然后自然冷却至室温，再置于1-5℃下反应10-20min，反应结束，得到柔性膨润土；
44.步骤三：柔性膨润土送入到硅灰石液中超声分散处理，超声功率为100-300w，超声10-20min，然后水洗、离心、干燥，得到改性膨润土；
45.步骤四：将改性膨润土、步骤一的纳米二氧化硅负载石墨烯纤维按照重量比1:9混合，送入到拉丝炉中进行拉丝，拉丝结束，得到石墨烯改性纤维。
46.本实施例的硅灰石液的制备方法为：
47.将硅灰石送入到质量分数1-3％的盐酸溶液中搅拌处理，搅拌转速为100-500r/min，搅拌时间为20-30min；然后再加入质量分数1-5％的十二烷基硫酸钠溶液，以500-1000r/min的转速继续搅拌15-25min，搅拌结束，得到硅灰石液。
48.本实施例的改性涤纶丝的改性方法为：
49.将混入2～5％的改性粒于涤纶丝中，控制纺丝计量泵供量为650-850g/min，纺丝温度为290℃-300℃，纺丝速度为800-1000m/min，牵伸倍数为2.7-3.0倍，制得改性涤纶丝。
50.本实施例的改性粒的制备方法为：将碳酸钙送入到研磨机中进行研磨，研磨转速为1000-1500r/min，研磨时间为10-20min，研磨结束，送入到十二烷基硫酸钠溶液中搅拌分散25-35min，分散转速为1000-1500r/min，分散结束，干燥，得到改性粒。
51.本实施例的十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为10-20％。
52.一种石墨烯多功能面料的制备方法，包括以下步骤：
53.步骤一：将石墨烯改性纤维进行混纺，得到混纺纱，然后将改性涤纶丝与混纺纱进行针织编织，得到织造面料；
54.步骤二：织造面料送入到浸渍剂中浸透处理，浸透压力为1-5mpa，浸透时间为10-20min，浸透结束，水洗、干燥。
55.本实施例的浸渍剂包括以下重量份原料：纳米二氧化钛10-20份、壳聚糖1-5份、去离子水20-30份、聚乙二醇1-5份。
56.本实施例的浸渍剂包括以下重量份原料：纳米二氧化钛15份、壳聚糖3份、去离子水25份、聚乙二醇3份。
57.本实施例的针织排列采用针织编织处理中高低脚一隔一排针或三角排列图排列处理；
58.具体的针织方法为：第1,3,5
……
路穿入11.8tex石墨烯改性纤维，30/30/10混纺纱；第2,4,6
……
路穿入9.5tex改性涤纶丝；
59.进线长度为第1,3,5
……
路450mm/80针；第2,4,6
……
路510mm/80针，平方米干燥重量：130g/m2，下机幅宽：32cm
±
3cm。
60.一种石墨烯多功能面料在透气、抗菌服装上的应用。
61.实施例1：
62.本实施例的一种石墨烯多功能面料，所述面料包括以下重量份原料：
63.石墨烯改性纤维10份、改性涤纶丝20份；
64.所述石墨烯改性纤维的制备方法为：
65.步骤一，将石墨烯纤维先送入到去离子水中分散，然后加入盐酸调节ph至4.5，随后再加入石墨烯纤维总量1-5％的柠檬酸钠，继续以100r/min的转速搅拌10min，随后加入石墨烯纤维总量1％的纳米二氧化硅，继续搅拌10min，搅拌结束，水洗、干燥，得到纳米二氧化硅负载石墨烯纤维；
66.步骤二：将膨润土先于100℃下煅烧15min，然后以1℃/min的速率升温至500℃，然后自然冷却至室温，再置于1℃下反应10min，反应结束，得到柔性膨润土；
67.步骤三：柔性膨润土送入到硅灰石液中超声分散处理，超声功率为100w，超声10min，然后水洗、离心、干燥，得到改性膨润土；
68.步骤四：将改性膨润土、步骤一的纳米二氧化硅负载石墨烯纤维按照重量比1:9混合，送入到拉丝炉中进行拉丝，拉丝结束，得到石墨烯改性纤维。
69.本实施例的硅灰石液的制备方法为：
70.将硅灰石送入到质量分数1％的盐酸溶液中搅拌处理，搅拌转速为100r/min，搅拌时间为20min；然后再加入质量分数1％的十二烷基硫酸钠溶液，以5-0r/min的转速继续搅拌15min，搅拌结束，得到硅灰石液。
71.本实施例的改性涤纶丝的改性方法为：
72.将混入2％的改性粒于涤纶丝中，控制纺丝计量泵供量为650g/min，纺丝温度为290℃，纺丝速度为800m/min，牵伸倍数为2.7倍，制得改性涤纶丝。
73.本实施例的改性粒的制备方法为：将碳酸钙送入到研磨机中进行研磨，研磨转速为1000r/min，研磨时间为10min，研磨结束，送入到十二烷基硫酸钠溶液中搅拌分散25min，
分散转速为1000r/min，分散结束，干燥，得到改性粒。
74.本实施例的十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为10％。
75.一种石墨烯多功能面料的制备方法，包括以下步骤：
76.步骤一：将石墨烯改性纤维进行混纺，得到混纺纱，然后将改性涤纶丝与混纺纱进行针织编织，得到织造面料；
77.步骤二：织造面料送入到浸渍剂中浸透处理，浸透压力为1mpa，浸透时间为10min，浸透结束，水洗、干燥。
78.本实施例的浸渍剂包括以下重量份原料：纳米二氧化钛10份、壳聚糖1份、去离子水20份、聚乙二醇1份。
79.本实施例的针织排列采用针织编织处理中高低脚一隔一排针或三角排列图排列处理；
80.具体的针织方法为：第1,3,5
……
路穿入11.8tex石墨烯改性纤维，30/30/10混纺纱；第2,4,6
……
路穿入9.5tex改性涤纶丝；
81.进线长度为第1,3,5
……
路450mm/80针；第2,4,6
……
路510mm/80针，平方米干燥重量：130g/m2，下机幅宽：32cm
±
3cm。
82.一种石墨烯多功能面料在透气、抗菌服装上的应用。
83.实施例2：
84.本实施例的一种石墨烯多功能面料，所述面料包括以下重量份原料：
85.石墨烯改性纤维50份、改性涤纶丝30份；
86.所述石墨烯改性纤维的制备方法为：
87.步骤一，将石墨烯纤维先送入到去离子水中分散，然后加入盐酸调节ph至4.5，随后再加入石墨烯纤维总量5％的柠檬酸钠，继续以500r/min的转速搅拌20min，随后加入石墨烯纤维总量5％的纳米二氧化硅，继续搅拌20min，搅拌结束，水洗、干燥，得到纳米二氧化硅负载石墨烯纤维；
88.步骤二：将膨润土先于300℃下煅烧25min，然后以3℃/min的速率升温至500℃，然后自然冷却至室温，再置于5℃下反应20min，反应结束，得到柔性膨润土；
89.步骤三：柔性膨润土送入到硅灰石液中超声分散处理，超声功率为300w，超声20min，然后水洗、离心、干燥，得到改性膨润土；
90.步骤四：将改性膨润土、步骤一的纳米二氧化硅负载石墨烯纤维按照重量比1:9混合，送入到拉丝炉中进行拉丝，拉丝结束，得到石墨烯改性纤维。
91.本实施例的硅灰石液的制备方法为：
92.将硅灰石送入到质量分数1-3％的盐酸溶液中搅拌处理，搅拌转速为500r/min，搅拌时间为30min；然后再加入质量分数5％的十二烷基硫酸钠溶液，以1000r/min的转速继续搅拌25min，搅拌结束，得到硅灰石液。
93.本实施例的改性涤纶丝的改性方法为：
94.将混入5％的改性粒于涤纶丝中，控制纺丝计量泵供量为850g/min，纺丝温度为300℃，纺丝速度为1000m/min，牵伸倍数为3.0倍，制得改性涤纶丝。
95.本实施例的改性粒的制备方法为：将碳酸钙送入到研磨机中进行研磨，研磨转速为1500r/min，研磨时间为20min，研磨结束，送入到十二烷基硫酸钠溶液中搅拌分散35min，
分散转速为1500r/min，分散结束，干燥，得到改性粒。
96.本实施例的十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为20％。
97.一种石墨烯多功能面料的制备方法，包括以下步骤：
98.步骤一：将石墨烯改性纤维进行混纺，得到混纺纱，然后将改性涤纶丝与混纺纱进行针织编织，得到织造面料；
99.步骤二：织造面料送入到浸渍剂中浸透处理，浸透压力为5mpa，浸透时间为20min，浸透结束，水洗、干燥。
100.本实施例的浸渍剂包括以下重量份原料：纳米二氧化钛20份、壳聚糖5份、去离子水30份、聚乙二醇5份。
101.本实施例的针织排列采用针织编织处理中高低脚一隔一排针或三角排列图排列处理；
102.具体的针织方法为：第1,3,5
……
路穿入11.8tex石墨烯改性纤维，30/30/10混纺纱；第2,4,6
……
路穿入9.5tex改性涤纶丝；
103.进线长度为第1,3,5
……
路450mm/80针；第2,4,6
……
路510mm/80针，平方米干燥重量：130g/m2，下机幅宽：32cm
±
3cm。
104.一种石墨烯多功能面料在透气、抗菌服装上的应用。
105.实施例3：
106.本实施例的一种石墨烯多功能面料，所述面料包括以下重量份原料：
107.石墨烯改性纤维30份、改性涤纶丝25份；
108.所述石墨烯改性纤维的制备方法为：
109.步骤一，将石墨烯纤维先送入到去离子水中分散，然后加入盐酸调节ph至4.5，随后再加入石墨烯纤维总量3％的柠檬酸钠，继续以1300r/min的转速搅拌15min，随后加入石墨烯纤维总量3％的纳米二氧化硅，继续搅拌15min，搅拌结束，水洗、干燥，得到纳米二氧化硅负载石墨烯纤维；
110.步骤二：将膨润土先于200℃下煅烧20min，然后以2℃/min的速率升温至500℃，然后自然冷却至室温，再置于3℃下反应15min，反应结束，得到柔性膨润土；
111.步骤三：柔性膨润土送入到硅灰石液中超声分散处理，超声功率为200w，超声15min，然后水洗、离心、干燥，得到改性膨润土；
112.步骤四：将改性膨润土、步骤一的纳米二氧化硅负载石墨烯纤维按照重量比1:9混合，送入到拉丝炉中进行拉丝，拉丝结束，得到石墨烯改性纤维。
113.本实施例的硅灰石液的制备方法为：
114.将硅灰石送入到质量分数2％的盐酸溶液中搅拌处理，搅拌转速为300r/min，搅拌时间为25min；然后再加入质量分数1-5％的十二烷基硫酸钠溶液，以750r/min的转速继续搅拌20min，搅拌结束，得到硅灰石液。
115.本实施例的改性涤纶丝的改性方法为：
116.将混入3.5％的改性粒于涤纶丝中，控制纺丝计量泵供量为700g/min，纺丝温度为295℃，纺丝速度为900m/min，牵伸倍数为2.8倍，制得改性涤纶丝。
117.本实施例的改性粒的制备方法为：将碳酸钙送入到研磨机中进行研磨，研磨转速为1250r/min，研磨时间为150min，研磨结束，送入到十二烷基硫酸钠溶液中搅拌分散
30min，分散转速为1250r/min，分散结束，干燥，得到改性粒。
118.本实施例的十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为15％。
119.一种石墨烯多功能面料的制备方法，包括以下步骤：
120.步骤一：将石墨烯改性纤维进行混纺，得到混纺纱，然后将改性涤纶丝与混纺纱进行针织编织，得到织造面料；
121.步骤二：织造面料送入到浸渍剂中浸透处理，浸透压力为3mpa，浸透时间为15min，浸透结束，水洗、干燥。
122.本实施例的浸渍剂包括以下重量份原料：纳米二氧化钛15份、壳聚糖3份、去离子水25份、聚乙二醇3份。
123.本实施例的针织排列采用针织编织处理中高低脚一隔一排针或三角排列图排列处理；
124.具体的针织方法为：第1,3,5
……
路穿入11.8tex石墨烯改性纤维，30/30/10混纺纱；第2,4,6
……
路穿入9.5tex改性涤纶丝；
125.进线长度为第1,3,5
……
路450mm/80针；第2,4,6
……
路510mm/80针，平方米干燥重量：130g/m2，下机幅宽：32cm
±
3cm。
126.一种石墨烯多功能面料在透气、抗菌服装上的应用。
[0127][0128]
对比例1.
[0129]
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是石墨烯改性纤维改性中未加入膨润土。
[0130]
对比例2.
[0131]
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是改性涤纶丝采用常规的涤纶丝。
[0132]
采用gb/t30706-2014标准进行试验，测试产品的杀菌率；测试结果取平均值：
[0133] 金黄色葡萄球菌杀菌率(％)实施例198.0实施例298.1
实施例398.2对比例197.2对比例297.8
[0134]
从实施例1-3及对比例1-2可看出，本发明的产品具有优异的杀菌性能。
[0135]
加速试验
[0136]
通过对面料采用水洗20次，进行抗菌性能测试；
[0137] 金黄色葡萄球菌杀菌率(％)实施例197.4实施例297.5实施例397.7对比例184.4对比例288.1
[0138]
从实施例1-3及对比例1-2可看出，本发明实施例1-3产品经过水洗12次后抗菌性能稳定，对比例1中石墨烯改性纤维改性中未加入膨润土，抗菌性能稳定性显著变差。
[0139]
透气性能测试(实施例3测试)：
[0140][0141][0142]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。