一种可抗菌的防寒户外面料及其制备方法与流程

1.本发明属于纺织产品制造技术领域，具体涉及一种可抗菌的防寒户外面料及其制备方法。


背景技术：

2.抗菌面料一般指具有抑制表面细菌增殖功能的面料。市场上主流的处理方式有两种：一种是内置的银离子抗菌面料，采用纺丝级抗菌技术把抗菌剂直接做到化学纤维里面；另一种是后处理技术即通过面料后续定型工艺加进去。
3.石墨烯自2004年被英国曼彻斯特大学的教授报道以来，以其奇特的性能引起了科学家的广泛关注和极大的兴趣。石墨烯是一种二维层状、单原子厚度的碳单质，由sp2杂化的碳原子在二维平面上有序排列而成，是一种新型碳纳米结构材料，具有优异的电学、光学、热学、力学等方面的性能。由于石墨烯远红外发热材料的高效辐射传导，应用于面料可提高面料的保暖性。
4.另外，科学研究发现石墨烯对细菌有极强的杀伤效果，无论是临床应用还是商业化的应用都具有广阔的空间。由于纳米级石墨烯是连成一连串的碳原子就像一层很薄很密实的布，主要通过以下三种方式起到杀菌作用：1、物理切割途径，即细菌与石墨烯基材料直接接触后，材料锋利的片层刺穿细菌胞膜，引起细胞内容物的流出而杀死细菌；2、氧化应激途径，即细胞膜与石墨烯基材料直接接触后，通过电荷的转移或 ros 的产生，刺激自由基反应，从而破坏细菌的膜结构及重要的生物大分子而死亡；3、破坏脂质分子途径，即石墨烯纳米片可在短时间内插入细菌胞膜中，抽取其中的磷脂成分，或者直接铺展于胞膜表面引发脂质分子翻转，最终导致细菌裂解死亡。
5.因此，研究一种含有石墨烯的抗菌防寒户外面料，具有重要的现实意义和市场前景。


技术实现要素：

6.基于此，本技术的一个目的是提供一种含有石墨烯的抗菌防寒户外面料，通过设计面料的结构和织造，优化面料纱线的选择，加入石墨烯，获得保暖抗菌效果好的面料。
7.本发明的另一目的是提供所述可抗菌的防寒户外面料的制备方法以及用该可抗菌的防寒户外面料制备的服装用品。
8.为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：一种可抗菌的防寒户外面料，所述防寒户外面料由四种纱线经过三层交织织法制备；所述面料包括底纱、中间层和面纱；所述底纱采用涤纶纱线，所述中间层采用含石墨烯的尼龙纱线，所述面纱采用尼龙氨纶包覆纱线；所述底纱采用摇粒绒的工艺制备；所述底纱、中间层和面纱的重量比为2-3：3-4：4；
所述中间层中，石墨烯含量为5-15%；所述面纱中，尼龙、氨纶的质量比为5-6：1。
9.优选地，所述底纱、中间层和面纱的重量比为13：17：20。
10.优选地，所述面纱中，尼龙、氨纶的质量比为17：3，通过尼龙纱线加上氨纶丝经过加捻的包覆工艺制备而成。
11.优选地，所述底纱的涤纶先去染色，然后再织坯布，后拉毛，梳毛，剪毛，摇粒。
12.优选地，所述含石墨烯的尼龙纱线的制备包括：s1. 将尼龙片材溶于溶剂中，然后加入氧化石墨烯，搅拌均匀，然后进行超声分散，一次过滤，溶剂清洗二次过滤，干燥得混合粉末；s2. 将混合粉末与尼龙树脂加入混合机中进行充分混合，然后进入挤出机中熔融造粒，挤出温度240℃～300℃，获得含石墨烯的尼龙塑料母粒；s3. 将含石墨烯的尼龙塑料母粒和尼龙树脂按5-10：9质量比进行混合纺丝，获得含石墨烯的尼龙纱线。
13.进一步优选地，s1. 将尼龙片材溶于甲酸、苯酚、甲酚中的任一种溶剂，然后加入氧化石墨烯，搅拌均匀，然后进行超声分散，一次过滤，甲醇、乙醇分别清洗二次过滤，干燥得混合粉末；所述尼龙片材与氧化石墨烯的重量比为7：4-7。s2. 将混合粉末与尼龙树脂加入高速混合机中进行充分混合，混合粉末与尼龙树脂的重量比为2：1-2；然后进入挤出机中熔融造粒，挤出温度240℃～300℃，获得含石墨烯的尼龙塑料母粒。
14.本发明公开了所述可抗菌的防寒户外面料的制备方法，包括如下步骤：s1. 穿纱：把筒子纱装上纱架，找出纱头并穿过纱架上的导纱磁眼；将纱线穿过两个张力器装置后下引并穿入输纱轮中；穿纱过中途自停器，并引入主机体喂纱口的磁眼中，将纱线头拉出导入针沟内；将纱线在输轮上绕上几圈，至此，完成一个喂纱口的穿纱工作；其它各喂纱口按照以上步骤顺序完成；s2. 纺纱和织布：利用双面机的交织织法功能原理进行三层交织织造。可选的，纺纱和织布采用34寸，28针，84路的双面大圆机。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果：(1)本发明的面料设置了三层，底纱、中间层和面纱。底纱用摇粒绒的工艺来做，对身体起到第一层的优先保暖作用。中间层采用尼龙石墨烯纱线，石墨烯的主要功能有抗菌，远红外，抗紫外线，阻燃，防螨，凉感，吸汗除臭等，本发明充分利用了石墨烯纱线的抗菌和远红外控温功能，保证了非常高效的保温效果和抗菌作用，另外石墨烯的抗紫外线功能也保证了面料在户外运动时尽可能的减少紫外线的辐射。面纱采用尼龙氨纶包覆纱线，尼龙纱线加上氨纶丝经过加捻的包覆工艺（氨纶包芯纱）保证了客人对户外面料超弹和超回弹力的要求（梭织户外面料没有这种弹力）。
16.(2)本发明尼龙石墨烯纱线，将石墨烯通过与尼龙先混合制成母粒后，再与尼龙树脂进行混合纺丝，石墨烯结合非常牢固，不易脱落。同时，本发明也优化了含石墨烯的尼龙母料的制备工艺。
具体实施方式
17.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本
发明进一步详细说明，但本发明要求的保护范围并不局限于实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
18.本技术实施例提供了一种可抗菌的防寒户外面料，所述防寒户外面料由四种纱线经过三层交织织法制备；所述面料包括底纱、中间层和面纱；所述底纱采用涤纶纱线，所述中间层采用含石墨烯的尼龙纱线，所述面纱采用尼龙氨纶包覆纱线；所述底纱采用摇粒绒的工艺制备；所述底纱、中间层和面纱的重量比为2-3：3-4：4；所述中间层中，石墨烯含量为5-15%；所述面纱中，尼龙、氨纶的质量比为5-6：1。
19.本发明防寒户外面料最外层面纱采用尼龙氨纶包覆纱线：1）：尼龙纱线属于轻型织物，在合成纤维织物中仅列于丙纶和腈纶织物之后，因此适合于制作登山服，冬季服装等；2）尼龙纱线耐磨性能居各类织物之首，比同类产品其它纤维织物高许多倍，因此，其耐用性极佳；3）：尼龙纱线弹性及弹性恢复性极好，有效回弹在85%左右；4）尼龙纱线加上氨纶丝经过加捻的包覆工艺（氨纶包芯纱）保证了客人对户外面料超弹和超回弹力的要求（梭织户外面料没有这种弹力）。中间层采用尼龙石墨烯纱线，石墨烯的主要功能有抗菌，远红外，抗紫外线，阻燃，防螨，凉感，吸汗除臭等，本发明充分利用了石墨烯纱线的抗菌和远红外控温功能，保证了非常高效的保温效果和抗菌作用，另外石墨烯的抗紫外线功能也保证了面料在户外运动时尽可能的减少紫外线的辐射。底纱用摇粒绒的工艺来做，摇粒绒由于其表面的毛绒颗粒可以形成一个比一般面料稍厚的空气层，静态保暖性非常好，因此在这款面料的底层用摇粒绒的工艺来做，对我们身体起到第一层的优先保暖作用。
20.优选地，所述底纱、中间层和面纱的重量比为13：17：20。调整底纱、中间层和面纱的重量比，底纱和中间层稍轻，但能获得良好的保暖和抗菌性能。面纱的材质选择使其耐磨，适用于户外。经过综合优选，使成本和性能达到一个平衡。
21.优选地，所述面纱中，尼龙、氨纶的质量比为17：3，通过尼龙纱线加上氨纶丝经过加捻的包覆工艺制备而成。氨纶包芯纱是以氨纶为纱芯，外包一种或几种非弹力的短纤维而纺成的纱线。包芯纱的芯丝被外纤维包围其中，两者结合较为紧密。芯丝氨纶提供优良的弹性，外包纤维尼龙提供耐磨性和拉伸弹性。用这种纱线织成的织物柔软、舒适、贴身、运动自由。
22.具体地，本发明面料中尼龙选用本领域常规的尼龙树脂，对此不作限定。比如尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010等。
23.优选地，所述底纱的涤纶先去染色，然后再织坯布，后拉毛，梳毛，剪毛，摇粒。底纱采用涤纶，柔软亲肤，通气透湿性能非常好。
24.优选地，所述含石墨烯的尼龙纱线的制备包括：s1. 将尼龙片材溶于溶剂中，然后加入氧化石墨烯，搅拌均匀，然后进行超声分散，一次过滤，溶剂清洗二次过滤，干燥得混合粉末；s2. 将混合粉末与尼龙树脂加入混合机中进行充分混合，然后进入挤出机中熔融造粒，挤出温度240℃～300℃，获得含石墨烯的尼龙塑料母粒；s3. 将含石墨烯的尼龙塑料母粒和尼龙树脂按5-10：9质量比进行混合纺丝，获得
含石墨烯的尼龙纱线。
25.在本发明中，为了提高石墨烯的结合牢度，先将石墨烯与尼龙混合，再与尼龙树脂造粒得含石墨烯的尼龙塑料母粒，再与尼龙树脂混合纺丝，通过造粒以及纺丝的工艺优化，石墨烯与尼龙的相容性提高，能够均匀分散于尼龙纱线中，紧密结合。石墨烯的牢固性提高，使得面料的抗菌保暖效果的使用寿命加长。
26.进一步优选地，s1. 将尼龙片材溶于甲酸、苯酚、甲酚中的任一种溶剂，然后加入氧化石墨烯，搅拌均匀，然后进行超声分散，一次过滤，甲醇、乙醇分别清洗二次过滤，干燥得混合粉末；所述尼龙片材与氧化石墨烯的重量比为7：4-7。s2. 将混合粉末与尼龙树脂加入高速混合机中进行充分混合，混合粉末与尼龙树脂的重量比为2：1-2；然后进入挤出机中熔融造粒，挤出温度240℃～300℃，获得含石墨烯的尼龙塑料母粒。本发明在制备含石墨烯的尼龙塑料母粒时，研究优化了石墨烯在尼龙树脂中的分散性能，本领域周知，石墨烯在尼龙树脂中非常容易团聚，通过常规的分散工艺很难达到均匀分散的效果。本发明选择了溶剂甲酸、苯酚、甲酚中的任一种溶解尼龙片材，再加入氧化石墨烯，能够使两者分散均匀，然后与尼龙树脂熔融挤出造粒，调整了熔融挤出的温度，使石墨烯的流动性好，分散均匀。另外，本发明经过大量实验调整了每一步中各组分的用量，在提高石墨烯用量的同时混合均匀性也不会降低。
27.在本技术具体实施方式中，本发明公开了所述可抗菌的防寒户外面料的制备方法，包括如下步骤：s1. 穿纱：把筒子纱装上纱架，找出纱头并穿过纱架上的导纱磁眼；将纱线穿过两个张力器装置后下引并穿入输纱轮中；穿纱过中途自停器，并引入主机体喂纱口的磁眼中，将纱线头拉出导入针沟内；将纱线在输轮上绕上几圈，至此，完成一个喂纱口的穿纱工作；其它各喂纱口按照以上步骤顺序完成；s2. 纺纱和织布：利用双面机的交织织法功能原理进行三层交织织造。可选的，纺纱和织布采用34寸，28针，84路的双面大圆机。
28.以下通过多个实施例来举例说明。下述实施例中所用的原料均为市售。
29.实施例1：可抗菌的防寒户外面料，包括底纱、中间层和面纱；所述底纱采用涤纶纱线，所述中间层采用含石墨烯的尼龙纱线，所述面纱采用尼龙氨纶包覆纱线；所述底纱的涤纶先去染色，然后再织坯布，后拉毛，梳毛，剪毛，摇粒。所述底纱、中间层和面纱的重量比为2：3：4；所述面纱中，尼龙、氨纶的质量比为5：1。
30.所述含石墨烯的尼龙纱线的制备包括：s1. 将尼龙片材溶于甲酸，然后加入氧化石墨烯，搅拌均匀，然后进行超声分散，一次过滤，甲醇、乙醇分别清洗二次过滤，干燥得混合粉末；所述尼龙片材与氧化石墨烯的重量比为7：4。
31.s2. 将混合粉末与尼龙树脂加入高速混合机中进行充分混合，混合粉末与尼龙树脂的重量比为2：1；然后进入挤出机中熔融造粒，挤出温度240℃，获得含石墨烯的尼龙塑料母粒。
32.s3. 将含石墨烯的尼龙塑料母粒和尼龙树脂按5：9质量比进行混合纺丝，获得含石墨烯的尼龙纱线。
33.具体地，可抗菌的防寒户外面料的制备，包括如下步骤：
s1. 穿纱：把筒子纱装上纱架，找出纱头并穿过纱架上的导纱磁眼；将纱线穿过两个张力器装置后下引并穿入输纱轮中；穿纱过中途自停器，并引入主机体喂纱口的磁眼中，将纱线头拉出导入针沟内；将纱线在输轮上绕上几圈，至此，完成一个喂纱口的穿纱工作；其它各喂纱口按照以上步骤顺序完成；s2. 纺纱和织布：利用双面机的交织织法功能原理进行三层交织织造。纺纱和织布采用34寸，28针，84路的双面大圆机。
34.实施例2：可抗菌的防寒户外面料，包括底纱、中间层和面纱；所述底纱采用涤纶纱线，所述中间层采用含石墨烯的尼龙纱线，所述面纱采用尼龙氨纶包覆纱线；所述底纱的涤纶先去染色，然后再织坯布，后拉毛，梳毛，剪毛，摇粒。所述底纱、中间层和面纱的重量比为3：4：4；所述面纱中，尼龙、氨纶的质量比为6：1。
35.所述含石墨烯的尼龙纱线的制备包括：s1. 将尼龙片材溶于甲酸，然后加入氧化石墨烯，搅拌均匀，然后进行超声分散，一次过滤，甲醇、乙醇分别清洗二次过滤，干燥得混合粉末；所述尼龙片材与氧化石墨烯的重量比为1：1。
36.s2. 将混合粉末与尼龙树脂加入高速混合机中进行充分混合，混合粉末与尼龙树脂的重量比为1：1；然后进入挤出机中熔融造粒，挤出温度300℃，获得含石墨烯的尼龙塑料母粒。
37.s3. 将含石墨烯的尼龙塑料母粒和尼龙树脂按10：9质量比进行混合纺丝，获得含石墨烯的尼龙纱线。
38.具体地，可抗菌的防寒户外面料的制备，包括如下步骤：s1. 穿纱：把筒子纱装上纱架，找出纱头并穿过纱架上的导纱磁眼；将纱线穿过两个张力器装置后下引并穿入输纱轮中；穿纱过中途自停器，并引入主机体喂纱口的磁眼中，将纱线头拉出导入针沟内；将纱线在输轮上绕上几圈，至此，完成一个喂纱口的穿纱工作；其它各喂纱口按照以上步骤顺序完成；s2. 纺纱和织布：利用双面机的交织织法功能原理进行三层交织织造。纺纱和织布采用34寸，28针，84路的双面大圆机。
39.实施例3：可抗菌的防寒户外面料，包括底纱、中间层和面纱；所述底纱采用涤纶纱线，所述中间层采用含石墨烯的尼龙纱线，所述面纱采用尼龙氨纶包覆纱线；所述底纱的涤纶先去染色，然后再织坯布，后拉毛，梳毛，剪毛，摇粒。所述底纱、中间层和面纱的重量比为13：17：20；所述面纱中，尼龙、氨纶的质量比为17：3。
40.所述含石墨烯的尼龙纱线的制备包括：s1. 将尼龙片材溶于甲酸，然后加入氧化石墨烯，搅拌均匀，然后进行超声分散，一次过滤，甲醇、乙醇分别清洗二次过滤，干燥得混合粉末；所述尼龙片材与氧化石墨烯的重量比为7：6。
41.s2. 将混合粉末与尼龙树脂加入高速混合机中进行充分混合，混合粉末与尼龙树脂的重量比为2：1.5；然后进入挤出机中熔融造粒，挤出温度280℃，获得含石墨烯的尼龙塑料母粒。
42.s3. 将含石墨烯的尼龙塑料母粒和尼龙树脂按8：9质量比进行混合纺丝，获得含石墨烯的尼龙纱线。
43.具体地，可抗菌的防寒户外面料的制备，包括如下步骤：s1. 穿纱：把筒子纱装上纱架，找出纱头并穿过纱架上的导纱磁眼；将纱线穿过两个张力器装置后下引并穿入输纱轮中；穿纱过中途自停器，并引入主机体喂纱口的磁眼中，将纱线头拉出导入针沟内；将纱线在输轮上绕上几圈，至此，完成一个喂纱口的穿纱工作；其它各喂纱口按照以上步骤顺序完成；s2. 纺纱和织布：利用双面机的交织织法功能原理进行三层交织织造。纺纱和织布采用34寸，28针，84路的双面大圆机。
44.实施例4：可抗菌的防寒户外面料，包括底纱、中间层和面纱；所述底纱采用涤纶纱线，所述中间层采用含石墨烯的尼龙纱线，所述面纱采用尼龙氨纶包覆纱线；所述底纱的涤纶先去染色，然后再织坯布，后拉毛，梳毛，剪毛，摇粒。所述底纱、中间层和面纱的重量比为2.5：3.5：4；所述面纱中，尼龙、氨纶的质量比为5.5：1。
45.所述含石墨烯的尼龙纱线的制备包括：s1. 将尼龙片材溶于苯酚，然后加入氧化石墨烯，搅拌均匀，然后进行超声分散，一次过滤，甲醇、乙醇分别清洗二次过滤，干燥得混合粉末；所述尼龙片材与氧化石墨烯的重量比为7：5。
46.s2. 将混合粉末与尼龙树脂加入高速混合机中进行充分混合，混合粉末与尼龙树脂的重量比为2：1.5；然后进入挤出机中熔融造粒，挤出温度260℃，获得含石墨烯的尼龙塑料母粒。
47.s3. 将含石墨烯的尼龙塑料母粒和尼龙树脂按7：9质量比进行混合纺丝，获得含石墨烯的尼龙纱线。
48.具体地，可抗菌的防寒户外面料的制备，包括如下步骤：s1. 穿纱：把筒子纱装上纱架，找出纱头并穿过纱架上的导纱磁眼；将纱线穿过两个张力器装置后下引并穿入输纱轮中；穿纱过中途自停器，并引入主机体喂纱口的磁眼中，将纱线头拉出导入针沟内；将纱线在输轮上绕上几圈，至此，完成一个喂纱口的穿纱工作；其它各喂纱口按照以上步骤顺序完成；s2. 纺纱和织布：利用双面机的交织织法功能原理进行三层交织织造。纺纱和织布采用34寸，28针，84路的双面大圆机。
49.对比例1：与实施例1相比，不同之处在于含石墨烯的尼龙纱线的制备工艺不同。具体制备步骤如下：将尼龙纱线浸渍在氧化石墨烯的分散液中，浸渍时间1小时，浸渍温度80摄氏度左右。其获得的含石墨烯的尼龙纱线中石墨烯含量与实施例1相同。
50.性能测试：将实施例1-4和对比例1最终制备得到的可抗菌的防寒户外面料进行以下性能测试。
51.抗菌性测试，根据gb/t 20944.1-2007纺织品抗菌性能的评价第1部分：琼脂平皿扩散法对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌的抗菌性能进行测试。
52.保温性能测试：采用平板式保温仪，建立一个只能向上散热的检测系统，恒定试验板、底板、保护板温度为36
±
0.5℃，环境温度20
±
2℃，以通断电方式保温，获得对试验板加热的起停率，随后以《热工学》中材料的传热系数：u＝p/a (tp-ta)为基础；按纺织品保温性
能检测标准gb11048-89有关公式计算；得出纺织品的保温率、传热系数、克罗值。
53.表1是对刚制备出来的面料进行性能测试得到的结果，表2是对面料水洗50次后进行性能测试所得的结果。
54.由表1可看出，本发明制备得到的可抗菌的防寒户外面料，能够有效的抑制金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌，且导热性能良好，保暖效果好。对比例1与本发明相比，氧化石墨烯仅简单附着于纤维表面，因此很容易脱落，水洗50次后抗菌性和保暖性能显著下降。
55.根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。