CN106149359A - 一种阻燃抗紫外线窗帘及其制备方法 - Google Patents

一种阻燃抗紫外线窗帘及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种阻燃抗紫外线窗帘制备方法，包括如下步骤：(1)以天然鳞片石墨为原料，制备氧化石墨烯；(2)洗涤步骤(1)制得的氧化石墨烯，透析除去其中残留的强酸直至pH为5‑6，然后制得浓度为10‑20mg/mL的氧化石墨烯水溶胶；(3)将步骤(2)制得的氧化石墨烯水溶胶涂覆于窗帘织物表面，得到阻燃抗紫外线窗帘。本发明提供的涂层剂氧化石墨烯水溶胶的合成工艺简单，适合大批量生产；涂层剂氧化石墨烯水溶胶具有绿色环保，无毒无卤等特点；制得的阻燃抗紫外线窗帘一方面可以大大提高窗帘织物的阻燃性能和氧化石墨烯对织物的阻燃效率，另一方面涂层后的窗帘织物还拥有极佳的抗紫外线性能。

Description

一种阻燃抗紫外线窗帘及其制备方法
技术领域
本发明属于纺织化学技术领域，具体涉及一种阻燃抗紫外线窗帘及其制备方法。
背景技术
窗帘广泛应用于人们的生活中，无论是普通家用窗帘还是飞机、房车上所使用的高档蚕丝窗帘都需要拥有一定的阻燃性能。由于窗帘织物本身属于易燃物，所以有可能引起火灾，给人类带来巨大损失。因此，通过窗帘纺织品后整理技术引入阻燃剂，使窗帘纺织品具有一定的阻燃性能，已成为纺织化学领域的重要课题。
石墨烯是由碳原子以sp2杂化连接的单原子层构成的，其基本结构单元为有机材料中最稳定的六元环结构。作为一种新兴的碳材料，石墨烯因为优异的力学，电学，热学性能使其在能源、电子、材料等领域有着广泛的应用和巨大的前景。同时，石墨烯及其衍生物氧化石墨烯也是一种优良的绿色环保阻燃剂，具有无毒无卤，阻燃性能高等特点。
如何将石墨烯整理到传统纺织品上赋予纺织品阻燃性能是当前纺织化学领域的热点问题，由碳原子组成的石墨烯的二维片层结构能够在织物表面层层叠加形成一层致密的薄膜，起到隔绝空气的作用，增强织物的阻燃性能。目前利用石墨烯优异的阻燃性能对纺织品进行阻燃整理的报道可分为两类：一类是将氧化石墨烯和其他阻燃剂如磷系阻燃剂利用层层自组装技术整理到织物上；另一类则是利用石墨烯与纳米颗粒的协同阻燃作用，采用溶液共混法制备石墨烯—纳米颗粒协同阻燃体系对纺织品进行阻燃整理。但上述两类利用石墨烯阻燃性能对纺织品的阻燃整理方法，皆不能将石墨烯的阻燃性能发挥到最大化。因此，如何将石墨烯的优异阻燃特性高效的用于功能性纺织品，这是纺织化学领域亟待解决的技术问题。
人体皮肤若是长时间受到紫外线的照射，会导致黑色素沉积，皮肤干痛、表皮皱缩，甚至起泡脱落等严重的后果。因此，开发出具有抗紫外线性能的窗帘纺织品，减少紫外线对人体皮肤的伤害，是一个十分重要的研究课题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种阻燃性能较强和拥有极佳的抗紫外线性能的窗帘及其制备方法，这种窗帘绿色环保，应用广泛，生产方法工艺简单，适合大批量生产。
本发明所采用的技术方案是：
一种阻燃抗紫外线窗帘制备方法，包括如下步骤：
(1)以天然鳞片石墨为原料，制备氧化石墨烯；
(2)洗涤步骤(1)制得的氧化石墨烯，除去残留强酸直至pH为5-6，然后制得浓度为10-20mg/mL的氧化石墨烯水溶胶；
(3)将步骤(2)制得的氧化石墨烯水溶胶涂覆于窗帘织物表面，得到阻燃抗紫外线窗帘。
进一步地，在步骤(1)中，以天然鳞片石墨为原料，采用改进Hummers法制备氧化石墨烯，采用这种方法，能够更好的提高反应效率，更有效的获得高质量的氧化石墨烯。
进一步地，在步骤(2)中，采用透析的方法除去残留的强酸，这种方法在操作过程中更加便捷和简单。
进一步地，在步骤(2)中，采用超声分散制得浓度为10-20mg/mL的氧化石墨烯水溶胶。
在上述一种阻燃抗紫外线窗帘制备方法中，步骤(3)进一步包括步骤：
(1)将需要涂层的窗帘织物固定在涂层机的托架上，把氧化石墨烯水溶胶均匀的置于刮刀的一端；
(2)通过刮刀的运动将氧化石墨烯水溶胶均匀涂覆于窗帘织物的表面；
(3)烘干涂覆后的窗帘织物，得到阻燃抗紫外线窗帘。
更进一步地，对窗帘织物进行双面涂层。
更进一步地，刮刀的运动速度(涂覆速度)为0.5cm/s-2cm/s，涂层厚度为0.25cm-1.25cm，刮刀采用这样的速度，更加稳定有效的对窗帘织物进行涂覆。
更进一步地，窗帘织物在50℃-120℃的温度下烘干，这样的温度范围在工业生产中很容易获得，从而便于生产加工。
另外，本发明还提供一种阻燃抗紫外线窗帘，采用上述的方法制备而成。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
本发明提供的涂层剂氧化石墨烯水溶胶的合成工艺简单，适合大批量生产。同时涂层剂氧化石墨烯水溶胶具有绿色环保，无毒无卤等特点。采用涂层的方法使氧化石墨烯整理到窗帘织物表面，一方面可以大大提高窗帘织物的阻燃性能和氧化石墨烯对织物的阻燃效率，另一方面涂层后的窗帘织物还拥有极佳的抗紫外线性能。
附图说明
图1为实施例4制备的氧化石墨烯涂层棉窗帘织物放大30倍的扫描电镜照片；
图2为实施例4制备的氧化石墨烯涂层棉窗帘织物放大1000倍后断裂界面的扫描电镜照片。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
一种阻燃抗紫外线窗帘的制备方法，包括如下步骤：
1.氧化石墨烯水溶胶的合成工艺：
(1)以天然鳞片石墨为原料，采用改进Hummers法制备氧化石墨烯；
(2)将上述得到的氧化石墨烯通过去离子水，稀盐酸，乙醇，去离子水，连续洗涤，将洗涤后得到的产物透析直至pH为5-6，将透析后的产物通过高速离心后去除上清液即得到氧化石墨烯水溶胶；
(3)通过搅拌、超声分散后使上述氧化石墨烯水溶胶分散均匀。
2.涂层整理：
(1)将普通涤棉窗帘织物裁剪成30cm×40cm大小固定于涂层小样机的托架上，通过刮刀的运动将氧化石墨烯水溶胶均匀涂覆于窗帘织物的表面，其中刮刀运动的速度即涂覆速度为1cm/s，调节涂层厚度为0.25mm，将涂层后的织物置于鼓风干燥箱120℃烘干10min；
(2)将上述单面涂层后的涤棉窗帘织物正反倒置后置于涂层小样机托架上，调节涂层厚度为0.25mm，将氧化石墨烯水溶胶均匀的倒置于刮刀一端，选择涂层速度为1cm/s，烘干工艺为：将涂层后的织物置于鼓风干燥箱120℃烘干10min。这样就得到涂层厚度为0.25mm的阻燃抗紫外线氧化石墨烯涂层涤棉窗帘织物。
实施例2
一种阻燃抗紫外线窗帘的制备方法，包括如下步骤：
1.氧化石墨烯水溶胶合成工艺与实施例1中的第1步工艺相同；
2.所述涂层厚度为0.75mm。其余工艺同实施例1中第2步工艺，烘干后得到涂层厚度为0.75mm的阻燃抗紫外线氧化石墨烯涂层涤棉窗帘织物。
实施例3
一种阻燃抗紫外线窗帘的制备方法，包括如下步骤：
1.氧化石墨烯水溶胶合成工艺与实施例1中的第1步工艺相同；
2.所述涂层厚度为1.25mm。其余工艺同实施例1中第2步工艺，烘干后得到涂层厚度为1.25mm的阻燃抗紫外线氧化石墨烯涂层涤棉窗帘织物。
实施例4
一种阻燃抗紫外线窗帘的制备方法，包括如下步骤：
1.氧化石墨烯水溶胶合成工艺与实施例1中的第1步工艺相同；
2.所述涂层厚度为1.0mm，所述织物为棉，所述烘干工艺为：将涂层后的织物置于普通烘箱中50℃烘干3h。其余工艺同实施例1中第2步工艺，烘干后得到涂层厚度为1.0mm的阻燃抗紫外线氧化石墨烯涂层棉窗帘织物。
参见附图1和附图2，它们分别是实施例4制备的氧化石墨烯涂层棉窗帘织物放大30倍的扫描电镜照片和放大1000倍后断裂界面的扫描电镜照片。由图可明显观察到，在棉织物的表面形成了氧化石墨烯包覆层。
实施例5
1.氧化石墨烯水溶胶合成工艺与实施例1中的第1步工艺相同；
2.所述涂层厚度为1.0mm，所述织物为棉，所述烘干工艺为：将涂层后的织物置于鼓风干燥箱中120℃烘干10min。其余工艺同实施例1中第2步工艺，烘干后得到涂层厚度为1.0mm的阻燃抗紫外线氧化石墨烯涂层棉窗帘织物。
实施例6
1.氧化石墨烯水溶胶合成工艺与实施例1中的第1步工艺相同；
2.所述涂层厚度为0.25mm，所述织物为蚕丝，其余工艺同实施例1中第2步工艺，烘干后得到涂层厚度为0.25mm的阻燃抗紫外线氧化石墨烯涂层蚕丝窗帘织物。
实施例7
1.氧化石墨烯水溶胶合成工艺与实施例1中的第1步工艺相同；
2.所述涂层厚度为0.75mm，所述织物为蚕丝，所述烘干工艺为：将涂层后的织物置于普通烘箱中80℃烘干2h。其余工艺同实施例1中第2步工艺，烘干后得到涂层厚度为0.75mm的阻燃抗紫外线氧化石墨烯涂层蚕丝窗帘织物。
实施例8
1.氧化石墨烯水溶胶合成工艺与实施例1中的第1步工艺相同；
2.所述涂层厚度为1.25mm，所述织物为蚕丝，所述烘干工艺为：将涂层后的织物置于普通烘箱中60℃烘干3h。其余工艺同实施例1中第2步工艺，烘干后得到涂层厚度为1.25mm的阻燃抗紫外线氧化石墨烯涂层蚕丝窗帘织物。
通过极限氧指数仪测试上述得到的各阻燃抗紫外线窗帘的阻燃性能，通过纺织品紫外测试仪测得阻燃抗紫外线窗帘织物的抗紫外线性能，各实施例测试结果如下表所示：
表1 阻燃抗紫外线窗帘的性能
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种阻燃抗紫外线窗帘制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)以天然鳞片石墨为原料，制备氧化石墨烯；
(2)洗涤步骤(1)制得的氧化石墨烯，除去其中残留的强酸直至pH为5-6，然后制得浓度为10-20mg/mL的氧化石墨烯水溶胶；
(3)将步骤(2)制得的氧化石墨烯水溶胶涂覆于窗帘织物表面，得到阻燃抗紫外线窗帘。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃抗紫外线窗帘制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，以天然鳞片石墨为原料，采用改进Hummers法制备氧化石墨烯。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃抗紫外线窗帘制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，采用透析的方法除去残留的强酸。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃抗紫外线窗帘制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，采用超声分散制得浓度为10-20mg/mL的氧化石墨烯水溶胶。
5.根据权利要求1所述的一种阻燃抗紫外线窗帘制备方法，其特征在于，步骤(3)进一步包括步骤：
(1)将待涂覆的窗帘织物固定在涂层机的托架上，把氧化石墨烯水溶胶置于刮刀的一端；
(2)通过刮刀的运动将氧化石墨烯水溶胶均匀涂覆于窗帘织物的表面；
(3)烘干涂覆后的窗帘织物，得到阻燃抗紫外线窗帘。
6.根据权利要求5所述的一种阻燃抗紫外线窗帘制备方法，其特征在于：对窗帘织物进行双面涂层。
7.根据权利要求5所述的一种阻燃抗紫外线窗帘制备方法，其特征在于：涂覆速度为0.5cm/s-2cm/s，涂层厚度为0.25cm-1.25cm。
8.根据权利要求5所述的一种阻燃抗紫外线窗帘制备方法，其特征在于：在50℃-120℃的温度下烘干。
9.一种阻燃抗紫外线窗帘，其特征在于：采用权利要求1-8中任一项所述的方法制备而成。
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