CN106245183A - 一种基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料及其制备方法 - Google Patents

一种基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料的制备方法，包括以下步骤：将聚合物纤维先后经氧化石墨烯溶液和水合肼喷雾处理后得到石墨烯泡沫改性聚合物纤维；将石墨烯泡沫改性聚合物纤维和聚乳酸纤维经牵拉，并条、加捻和定捻得到聚乳酸纤维包芯纱；将蚕丝纤维和聚合物纤维作为表纬表经，棉纤维和聚合物纤维作为里经里纬，结接线为聚乳酸纤维包芯纱，填充线为石墨烯泡沫改性聚合物纤维，采用填芯接结组织作为双层组织结构，在机织机上织造形成面料，再经后整理得到基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料。

Description

一种基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料及其制备方法
技术领域
本发明属于纺织材料技术领域，具体涉及一种基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料及其制备方法。
背景技术
随着科技水平的日新月异，人们对保暖面料的要求不断提高，单一材料组成的保暖面料很难满足人们的需求，同时面料本身的保暖性也收到限制，因此，目前市面上各种多功能的新型保暖面料在不断出现，如可水洗保暖面料、羽绒型保暖面料和轻薄型保暖面料等。
轻薄型保暖材料是使用功能性原料与传统原料相结合，利用新型复合技术形成的复合保暖面料。轻薄型保暖面料主要是通过阻断热传导来减少热量的散失，通常选用导热系数小且质地轻薄的材料作为主要的保暖层，还要综合考虑面料的舒适性、耐久性和弹性。中国专利CN 104738821A公开的一种轻薄保暖包芯中空针织面料，面料包括24S棉涤皮芯混纺中空纱和30D杜邦氨纶，经织造、高温预定型、前处理、中和和染色定型得到轻薄保暖包芯中空针织面料。中国专利CN 104413965A公开的一种轻薄保暖和吸湿排汗的多功能面料，面料为双层面料，里层的原料为中空远红外保暖纤维、亲水性吸湿排汗纤维、棉或粘胶纤维，表层的原料为弹性纤维、棉或粘胶纤维，表里接结形成空气隔热腔，提高面料的保暖性能，里层和表层的原料使面料具有舒适、导湿快干、尺寸稳定的性能。中国专利CN 102605523A公开的一种轻薄透气保暖面料及其制造方法，面料包括表层和里层，里层由吸湿发热EKS纤维和锦纶纤维混纺构成，表层由膨体腈纶、超细腈纶和莫代尔纤维构成，制备的面料舒适性好，轻薄透气，抗掉毛，抗静电以及保暖性好的特点。由上述现有技术可知，目前开发的轻薄型保暖面料主要利用现有的功能性纤维结合表里结接双层组织构成，使面料具有轻薄保暖的功效，但是由于原料都为市面上已有的纤维，其保暖性的提高不明显。
本发明将石墨烯泡沫运用到纺织领域，将石墨烯泡沫附着与聚合物纤维表面，并进一步制备形成包芯纱，与天然纤维一起作为原料制备出新型的轻薄保暖面料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料，将蚕丝纤维作为表纬，聚合物纤维作为表经，表组织结构为凸条组织，棉纤维作为里纬，聚合物纤维作为里经，里组织结构为平纹或者斜纹组织，结接线为聚乳酸纤维包芯纱，填充线为石墨烯泡沫改性聚合物纤维，采用填芯接结组织作为双层组织结构，在机织机上织造形成面料。本发明制备的面料双层组织结构，将含石墨烯泡沫的纤维填充到面料中，不影响面料的轻薄保暖舒适亲肤的性能，还赋予面料优质的性能，高导热，抗静电等功能。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料，所述基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料为双层结构，所述双层结构包括表纬、表经、里纬、里经、结接线和填充线，所述表纬为蚕丝纤维，所述里纬为棉纤维，所述表经和里经为聚合物纤维，所述结接线为聚乳酸纤维包芯纱，填充线为石墨烯泡沫改性聚合物纤维。
作为上述技术方案的优选，所述石墨烯泡沫改性聚合物纤维为表面包覆石墨烯泡沫的聚合物纤维，所述聚合物纤维为涤纶、锦纶或者聚乳酸纤维。
本发明还提供一种基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚合物纤维浸渍于氧化石墨烯溶液中，振荡，取出，甩干，经水合肼喷雾处理后，密封加热反应，取出，降温至室温，得到石墨烯泡沫改性聚合物纤维；
(2)将步骤(1)制备的石墨烯泡沫改性聚合物纤维和聚乳酸纤维作为原料，经牵拉，并条、加捻和定捻得到聚乳酸纤维包芯纱；
(3)将蚕丝纤维作为表纬，聚合物纤维作为表经，表组织结构为凸条组织，棉纤维作为里纬，聚合物纤维作为里经，里组织结构为平纹或者斜纹组织，结接线为步骤(2)制备的聚乳酸纤维包芯纱，填充线为步骤(1)制备的石墨烯泡沫改性聚合物纤维，采用填芯接结组织作为双层组织结构，在机织机上织造形成面料；
(4)将步骤(3)制备的面料经预定型后，经染色，脱水，烘干，定型得到基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，氧化石墨烯溶液的质量分数为5-8％。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，振荡的温度为50-80℃，频率为15-20kHz，时间为30-60min。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，水合肼喷雾的处理时间为10-15s。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，密封加热反应的温度为150-165℃，时间为3-4h。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，并条中石墨烯泡沫改性聚合物纤维和聚乳酸纤维的纤维根数比为2-3:6-8，牵拉倍数为3.5-4。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，加捻的捻数为30-50捻/T，定捻的温度为80-85℃，定捻时间为15-20min。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，面料的克重为284-326g/m2。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料中含有石墨烯泡沫，石墨烯泡沫是由石墨烯片形成的三维孔洞结构，表面富含石墨烯泡沫的聚合物纤维不仅保留了本身的特质，还具有石墨烯泡沫的导电、吸附、自清洁等功效，赋予了面料新的性能，而且将含石墨烯泡沫的聚合物纤维作为填充线和包芯纱的芯层，可以提高石墨烯泡沫的使用率，而且不与皮肤直接接触，降低了风险性。
(2)本发明制备的基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料中含有蚕丝纤维、棉纤维和聚合物纤维，所述蚕丝纤维和棉纤维分别作为两个面料的表面，蚕丝纤维滑爽，表组织为凸条组织更加凸显了蚕丝的般的手感和光泽，棉纤维保暖，里组织为平纹组织或者斜纹组织，凸显了棉纤维的厚实，可以根据自身的需要选择与皮肤接触的面料，而且面料的两个表面都具有亲肤舒适性的性能，并且面料的两个表面都含有聚合物纤维，保证了面料的机械强度，提高了面料的耐用性能。
(3)本发明制备的基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料采用了填芯接结组织作为双层织物的组织结构，填芯接结提高了面料的厚重度和保暖度，而且将表面富含石墨烯泡沫的聚合物纤维作为填芯结构，降低了表面富含石墨烯泡沫的聚合物纤维所受的应力，此外还用聚乳酸包芯纱作为结接线，充分利用了聚乳酸包芯纱优良的弹性和保暖性，提高了面料的尺寸稳定性。
(4)本发明制备的基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料采用一体织造的技术制备得到轻薄保暖的面料，与传统的棉絮型保暖面料相比更加轻薄，而且还具有导电、吸附、自清洁等功效，特别适合作为夏季床用面料。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
(1)以浴比1:20，将涤纶纤维浸渍于质量分数为5％的氧化石墨烯溶液中，在50℃和15kHz下振荡30min，取出，甩干，经水合肼喷雾处理10s后，在150℃下密封加热反应3h，取出，降温至室温，得到石墨烯泡沫改性聚合物纤维。
(2)将2根的石墨烯泡沫改性聚合物纤维和6根的聚乳酸纤维作为原料，经3.5倍数的牵拉后并条，加30捻/T，在80℃下定捻15min，得到聚乳酸纤维包芯纱。
(3)将蚕丝纤维作为表纬，聚合物纤维作为表经，表组织结构为凸条组织，棉纤维作为里纬，聚合物纤维作为里经，里组织结构为斜纹组织，结接线为聚乳酸纤维包芯纱，填充线为石墨烯泡沫改性聚合物纤维，采用填芯接结组织作为双层组织结构，在机织机上织造形成面料。
(4)将面料经预定型后，经染色，脱水，烘干，定型得到基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料。
实施例2：
(1)以浴比1:30，将锦纶纤维浸渍于质量分数为8％的氧化石墨烯溶液中，在80℃和20kHz下振荡60min，取出，甩干，经水合肼喷雾处理15s后，在165℃下密封加热反应4h，取出，降温至室温，得到石墨烯泡沫改性聚合物纤维。
(2)将3根的石墨烯泡沫改性聚合物纤维和8根的聚乳酸纤维作为原料，经4倍数的牵拉后并条，加50捻/T，在85℃下定捻20min，得到聚乳酸纤维包芯纱。
(3)将蚕丝纤维作为表纬，聚合物纤维作为表经，表组织结构为凸条组织，棉纤维作为里纬，聚合物纤维作为里经，里组织结构为平纹组织，结接线为聚乳酸纤维包芯纱，填充线为石墨烯泡沫改性聚合物纤维，采用填芯接结组织作为双层组织结构，在机织机上织造形成面料。
(4)将面料经预定型后，经染色，脱水，烘干，定型得到基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料。
实施例3：
(1)以浴比1:25，将聚乳酸纤维浸渍于质量分数为6％的氧化石墨烯溶液中，在65℃和17kHz下振荡40min，取出，甩干，经水合肼喷雾处理12s后，在155℃下密封加热反应3.5h，取出，降温至室温，得到石墨烯泡沫改性聚合物纤维。
(2)将2根的石墨烯泡沫改性聚合物纤维和7根的聚乳酸纤维作为原料，经3.8倍数的牵拉后并条，加35捻/T，在82℃下定捻18min，得到聚乳酸纤维包芯纱。
(3)将蚕丝纤维作为表纬，聚合物纤维作为表经，表组织结构为凸条组织，棉纤维作为里纬，聚合物纤维作为里经，里组织结构为斜纹组织，结接线为聚乳酸纤维包芯纱，填充线为石墨烯泡沫改性聚合物纤维，采用填芯接结组织作为双层组织结构，在机织机上织造形成面料。
(4)将面料经预定型后，经染色，脱水，烘干，定型得到基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料。
实施例4：
(1)以浴比1:23，将聚乳酸纤维浸渍于质量分数为7％的氧化石墨烯溶液中，在70℃和20kHz下振荡50min，取出，甩干，经水合肼喷雾处理10s后，在160℃下密封加热反应4h，取出，降温至室温，得到石墨烯泡沫改性聚合物纤维。
(2)将3根的石墨烯泡沫改性聚合物纤维和7根的聚乳酸纤维作为原料，经4倍数的牵拉后并条，加50捻/T，在85℃下定捻15min，得到聚乳酸纤维包芯纱。
(3)将蚕丝纤维作为表纬，聚合物纤维作为表经，表组织结构为凸条组织，棉纤维作为里纬，聚合物纤维作为里经，里组织结构为平纹组织，结接线为聚乳酸纤维包芯纱，填充线为石墨烯泡沫改性聚合物纤维，采用填芯接结组织作为双层组织结构，在机织机上织造形成面料。
(4)将面料经预定型后，经染色，脱水，烘干，定型得到基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料。
实施例5：
(1)以浴比1:30，将聚乳酸纤维浸渍于质量分数为8％的氧化石墨烯溶液中，在50℃和15kHz下振荡60min，取出，甩干，经水合肼喷雾处理10s后，在165℃下密封加热反应3h，取出，降温至室温，得到石墨烯泡沫改性聚合物纤维。
(2)将2根的石墨烯泡沫改性聚合物纤维和8根的聚乳酸纤维作为原料，经3.5-4倍数的牵拉后并条，加35捻/T，在80℃下定捻15min，得到聚乳酸纤维包芯纱。
(3)将蚕丝纤维作为表纬，聚合物纤维作为表经，表组织结构为凸条组织，棉纤维作为里纬，聚合物纤维作为里经，里组织结构为斜纹组织，结接线为聚乳酸纤维包芯纱，填充线为石墨烯泡沫改性聚合物纤维，采用填芯接结组织作为双层组织结构，在机织机上织造形成面料。
(4)将面料经预定型后，经染色，脱水，烘干，定型得到基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料。
实施例6：
(1)以浴比1:25，将涤纶、锦纶或者聚乳酸纤维浸渍于质量分数为8％的氧化石墨烯溶液中，在80℃和15kHz下振荡40min，取出，甩干，经水合肼喷雾处理15s后，在150℃下密封加热反应3-4h，取出，降温至室温，得到石墨烯泡沫改性聚合物纤维。
(2)将3根的石墨烯泡沫改性聚合物纤维和6根的聚乳酸纤维作为原料，经4倍数的牵拉后并条，加30捻/T，在85℃下定捻15min，得到聚乳酸纤维包芯纱。
(3)将蚕丝纤维作为表纬，聚合物纤维作为表经，表组织结构为凸条组织，棉纤维作为里纬，聚合物纤维作为里经，里组织结构为平纹或者斜纹组织，结接线为聚乳酸纤维包芯纱，填充线为石墨烯泡沫改性聚合物纤维，采用填芯接结组织作为双层组织结构，在机织机上织造形成面料。
(4)将面料经预定型后，经染色，脱水，烘干，定型得到基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料。
经检测，实施例1-6制备的基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料的克重、保暖性、透气性能、催化性能的结果如下所示：
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
克重(g/m2) 284 326 304 317 298 320
保暖率(％) 59 69 61 63 67 65
热阻克罗值(CLO) 1.3 1.5 1.3 1.3 1.2 1.3
透气量(L/m2·S) 1204 1007 1167 1123 1049 1128
由上表可见，本发明制备的基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料轻薄保暖，透气性也好。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料，其特征在于：所述基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料为双层结构，所述双层结构包括表纬、表经、里纬、里经、结接线和填充线，所述表纬为蚕丝纤维，所述里纬为棉纤维，所述表经和里经为聚合物纤维，所述结接线为聚乳酸纤维包芯纱，填充线为石墨烯泡沫改性聚合物纤维。
2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料，其特征在于：所述石墨烯泡沫改性聚合物纤维为表面包覆石墨烯泡沫的聚合物纤维，所述聚合物纤维为涤纶、锦纶或者聚乳酸纤维。
3.一种基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚合物纤维浸渍于氧化石墨烯溶液中，振荡，取出，甩干，经水合肼喷雾处理后，密封加热反应，取出，降温至室温，得到石墨烯泡沫改性聚合物纤维；
(2)将步骤(1)制备的石墨烯泡沫改性聚合物纤维和聚乳酸纤维作为原料，经牵拉，并条、加捻和定捻得到聚乳酸纤维包芯纱；
(3)将蚕丝纤维作为表纬，聚合物纤维作为表经，表组织结构为凸条组织，棉纤维作为里纬，聚合物纤维作为里经，里组织结构为平纹或者斜纹组织，结接线为步骤(2)制备的聚乳酸纤维包芯纱，填充线为步骤(1)制备的石墨烯泡沫改性聚合物纤维，采用填芯接结组织作为双层组织结构，在机织机上织造形成面料；
(4)将步骤(3)制备的面料经预定型后，经染色，脱水，烘干，定型得到基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料。
4.根据权利要求3所述的一种基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，氧化石墨烯溶液的质量分数为5-8％。
5.根据权利要求3所述的一种基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，振荡的温度为50-80℃，频率为15-20kHz，时间为30-60min。
6.根据权利要求3所述的一种基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，水合肼喷雾的处理时间为10-15s。
7.根据权利要求3所述的一种基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，密封加热反应的温度为150-165℃，时间为3-4h。
8.根据权利要求3所述的一种基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，并条中石墨烯泡沫改性聚合物纤维和聚乳酸纤维的纤维根数比为2-3:6-8，牵拉倍数为3.5-4。
9.根据权利要求3所述的一种基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，加捻的捻数为30-50捻/T，定捻的温度为80-85℃，定捻时间为15-20min。
10.根据权利要求3所述的一种基于石墨烯泡沫的轻薄保暖床用面料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，面料的克重为284-326g/m2。
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