CN106835352B - 一种耐腐蚀面料及由其制得的防护服 - Google Patents

Abstract

一种耐腐蚀面料及由其制得的防护服。所述面料按重量份数计，包括以下成分：碳纤维30‑100份；阻燃粘胶20‑80份；纳米二氧化钛1‑10份；润滑剂0.5‑5份；尼龙纤维2‑50份；醇酸树脂0.01‑0.1份；增韧剂2‑15份；石墨烯碳纳米管浆料15‑60份，其中石墨烯碳纳米管浆料中碳纳米管的浓度为30‑50mg/mL，石墨烯的浓度为2‑3mg/mL。本发明提供的面料质轻柔韧，耐腐蚀，耐油，使用寿命长，能够满足特定的使用环境条件。

Description

一种耐腐蚀面料及由其制得的防护服

技术领域

本发明属于衣物面料领域，具体公开了一种耐腐蚀面料及由其制得的防护服。

背景技术

防护服种类包括消防防护服、工业用防护服、医疗款防护服、军用防护服和特殊人群使用防护服。防护服主要应用于消防、军工、船舶、石油、化工、喷漆、清洗消毒、实验室等行业与部门。尤其是在很多高温环境中都需要穿戴防护服，其目的是减少高温环境对人体热能的辐射，避免烫伤操作人员，同事降低操作人员周围的温度，减少操作人员的不适之感。耐高温防护服经常被用于上述场合，耐高温防护服要求达到很好的隔离热量的作用，能够耐高温。

如CN 101397710公开了一种工业用阻燃防护服织物及其制造方法和防护服，所述工业用阻燃防护服织物用纱由阻燃粘胶、羊毛纤维及尼龙纤维混纺而成，所述阻燃粘胶、羊毛纤维及尼龙纤维的混纺比例(重量)分别为45-55％，35-45％，5-15％。该发明提供的防护服在用于低温环境时，效果差，基本不能起到耐低温的作用，而且耐酸、耐碱性也不好，吸湿性较差，用在高温环境中，不能吸走人体产生的汗水，给人带来严重的不适之感。

CN 201640555U公开了一种隔热防护服面料，尤其是涉及一种专用于高温作业的复合防护服面料，所述的防护服面料由复合阻燃纱线织造而成，所述的复合阻燃纱线由芳纶纤维和阻燃粘胶纤维混纺并包覆于玻璃纤维芯纱的外表面构成。该发明同样不能用于低温环境和酸碱环境中，吸湿性较差，用在高温环境中，不能吸走人体产生的汗水，给人带来严重的不适之感。

CN 106280624A公开了一种耐酸碱服装面料，在麻布面料上粘合有防护涂层，该涂层由以下组分组成：溴化丁基橡胶、氯醇橡胶、氯化聚乙烯、牛脂基二羟乙基氧化胺、坚果油、松油醇、丙酸乙酯、卡波树脂、大蒜提取物、丙环唑、单氟磷酸钠、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、重铬酸钠、硅酸钠粉、无水石膏、醋酸钙、焦磷酸钠、铬酸锌、薄荷脑、钼酸钠、锑酸钠粉末、三乙二醇二异辛酸酯、硬脂酸铝、羟基锡酸锌、癸二酸二丁酯、邻苯二甲酸二异辛酯、羊毛脂、十二烷基苯磺酸钠、二乙烯基苯、羧甲基纤维素钠。该发明的面料组成复杂，成本高，耐腐蚀性能还有待进一步提高。

目前，同时具有耐高温、耐腐蚀并且穿着舒适柔软的面料仍有待进一步研究开发。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题之一在于提供一种耐腐蚀面料。本发明提供的面料质轻柔韧，耐腐蚀，使用寿命长，能够满足特定的使用环境条件。

为达上述目的，本发明采用如下技术手段：

一种耐腐蚀面料，按重量份数计，包括以下组分：

其中石墨烯碳纳米管浆料中碳纳米管的浓度为10-60mg/mL，例如为13mg/mL、16mg/mL、20mg/mL、25mg/mL、32mg/mL、38mg/mL、45mg/mL、51mg/mL、58mg/mL等，石墨烯的浓度为0.5-5mg/mL，例如为0.8mg/mL、1.2mg/mL、1.5mg/mL、2.3mg/mL、3.4mg/mL、3.9mg/mL、4.3mg/mL、4.9mg/mL等。

所述碳纤维例如为33份、36份、40份、45份、51份、57份、65份、72份、78份、85份、90份、95份等。

所述阻燃粘胶例如为23份、26份、30份、35份、41份、47份、55份、62份、68份、75份、79份等。

所述纳米二氧化钛例如为2份、6份、9份等。

所述碳纳米管例如为0.7份、0.9份、1.1份、1.5份、2.1份、2.7份、3.5份、4.2份、4.8份等。

所述润滑剂例如为0.7、1.5、2.2、2.9、3.5、4.0、4.5等。

所述尼龙纤维例如为4份、8份、13份、18份、23份、26份、31份、35份、41份、47份等。

所述醇酸树脂例如为0.03、0.05、0.08等。

所述增韧剂例如为4份、7份、10份、12份、14份等。

所述石墨烯碳纳米管浆料例如为18份、23份、26份、31份、35份、41份、47份、55份、58份等。

纳米二氧化钛具有抗菌、自洁净、抗老化性能，本发明使用的纳米二氧化钛优选为金红石型二氧化钛，更优选粒径30-60nm，可以获得更好的耐腐蚀效果。

醇酸树脂的加入可提高面料的光泽度和柔软性。按脂肪酸在树脂中的含量可分为长油度、中油度、短油度醇酸树脂。油度是指醇酸树脂中油或脂肪酸的含量。本发明的面料中优选使用含油或脂肪酸量40％～60％的中油度醇酸树脂。

增韧剂能增加面料的柔韧性，使其不易断裂，优选使用聚氨酯类、苯乙烯类、聚烯烃类增韧剂。

由于碳纳米管中碳原子采取SP2杂化，相比SP3杂化，SP2杂化中S轨道成分比较大，使碳纳米管具有高模量和高强度。碳纳米管具有良好的力学性能，CNTs抗拉强度达到50～200GPa，是钢的100倍，密度却只有钢的1/6，至少比常规石墨纤维高一个数量级；它的弹性模量可达1TPa，与金刚石的弹性模量相当，约为钢的5倍。碳纳米管的结构虽然与高分子材料的结构相似，但其结构却比高分子材料稳定得多。本发明中优选使用单层壁的碳纳米管，由其制得的面料抗拉强度更大且更质轻柔韧。

石墨烯抗拉强度和弹性模量分别为125GPa和1.1TPa，杨氏模量约为42N/m²，面积为1m²的石墨烯层片可承受4kg的质量。因此，加入石墨烯使面料机械性能如抗拉强度得到很大提高，而且石墨烯在面料中会形成一层致密的薄膜，增强面料表面的硬度和耐划伤性能。

采用上述组分及含量的特定组合，可以使制得的面料不仅具有优异的耐腐蚀性能，同时质轻柔韧且具有良好的力学性能。

作为优选，本发明所述的面料按重量份数计，包括以下成分：

其中石墨烯碳纳米管浆料中碳纳米管的浓度为30-50mg/mL，石墨烯的浓度为2-3mg/mL。

优选地，所述润滑剂为聚丙烯酰胺。

优选地，所述阻燃粘胶含有含氢硅油，优选含有5-15wt％，例如为7wt％、9wt％、10wt％、11wt％、13wt％、14wt％等的含氢硅油。

优选地，所述含氢硅油为全含氢硅油。

作为优选，所述石墨烯碳纳米管浆料通过如下方法制备：将石墨烯、碳纳米管、表面活性剂溶解在水与有机溶剂的混合物中搅拌。

优选地，所述表面活性剂为月桂酸二乙醇酰胺和/或二辛基琥珀酸磺酸钠。

优选地，所述表面活性剂为摩尔比1:0.5-2的月桂酸二乙醇酰胺和二辛基琥珀酸磺酸钠的混合物。

优选地，所述表面活性剂的量为2-6wt％，例如为2.5wt％、3wt％、4wt％、5wt％等。

优选地，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺和/或N,N-二甲基乙酰胺。

优选地，所述石墨烯碳纳米管浆料中还含有氯代苯并三唑类化合物，优选为5-氯代苯并三唑，例如添加浆料总质量1-2％的5-氯代苯并三唑。可以取得尤其好的耐腐蚀性和机械性能。

作为优选，本发明所述的面料按重量份数计，包括以下成分：

本发明面料可采用本领域已知的方法进行制备。优选采用如下方法进行制备：将石墨烯碳纳米管浆料与碳纤维母料及其他组分混合后加热熔融。

本发明的目的之一还在于提供一种防护服，其里料是由连续玄武岩纤维制成，面料为本发明所述的面料。

本发明所达到的有益效果是：

本发明的通过石墨烯碳纳米管浆料与碳纤维的配合使用，使得制得的面料不仅具有很好的机械强度，同时具有优异的耐腐蚀性能，质轻柔韧，防水防潮，耐撕裂，耐化学试剂，耐油阻燃，使用寿命长。

制备过程中通过采取将石墨烯碳纳米管浆料与碳纤维母料混合后加热熔融，借助碳纤维的耐候性，石墨烯碳纳米管浆料不容易迁移，大大的延长防护服散热功能的时效性。

本发明提供的耐腐蚀工装防护服，不仅具有很好的机械强度，同时具有优异的耐腐蚀性能，经久耐用；且质轻柔韧，防水防潮，耐撕裂，耐化学试剂，耐油阻燃，使用寿命长，能够满足特定的使用环境条件，市场应用前景广阔。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

一种耐腐蚀面料，按重量份数计，包括以下成分：碳纤维50；阻燃粘胶纤维30；纳米二氧化钛3；润滑剂1；尼龙纤维5；醇酸树脂0.02；增韧剂5；石墨烯碳纳米管浆料30，其中石墨烯碳纳米管浆料中碳纳米管的浓度为60mg/mL，石墨烯的浓度为0.5mg/mL；

润滑剂为聚丙烯酰胺；

阻燃粘胶纤维含有8wt％的全含氢硅油

石墨烯碳纳米管浆料通过如下方法制备：将石墨烯、碳纳米管、表面活性剂溶解在水与有机溶剂的混合物中搅拌；

表面活性剂为二辛基琥珀酸磺酸钠；

优选地，所述表面活性剂为二辛基琥珀酸磺酸钠；

所述表面活性剂的量为3wt％；

有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺。

实施例2

一种耐腐蚀面料，按重量份数计，包括以下成分：碳纤维70；阻燃粘胶50纤维；纳米二氧化钛5；润滑剂2；尼龙纤维30；醇酸树脂0.05；增韧剂8；石墨烯碳纳米管浆料40，其中石墨烯碳纳米管浆料中碳纳米管的浓度为10mg/mL，石墨烯的浓度为5mg/mL；

润滑剂为聚丙烯酰胺；

阻燃粘胶纤维含有10wt％的全含氢硅油；

石墨烯碳纳米管浆料通过如下方法制备：将石墨烯、碳纳米管、表面活性剂溶解在水与有机溶剂的混合物中搅拌；

表面活性剂为摩尔比1:1.5的月桂酸二乙醇酰胺和二辛基琥珀酸磺酸钠的混合物；

所述表面活性剂的量为3wt％；

有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。

实施例3

一种耐腐蚀面料，按重量份数计，包括以下成分：碳纤维60；阻燃粘胶纤维40；纳米二氧化钛4；润滑剂1.5；尼龙纤维18；醇酸树脂0.04；增韧剂6；石墨烯碳纳米管浆料35，其中石墨烯碳纳米管浆料中碳纳米管的浓度为30mg/mL，石墨烯的浓度为2mg/mL。

润滑剂为聚丙烯酰胺；

阻燃粘胶纤维含有10wt％的全含氢硅油

石墨烯碳纳米管浆料通过如下方法制备：将石墨烯、碳纳米管、表面活性剂溶解在水与有机溶剂的混合物中搅拌；

表面活性剂为摩尔比1:1的月桂酸二乙醇酰胺和二辛基琥珀酸磺酸钠的混合物；

所述表面活性剂的量为4wt％；

有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。

实施例4

一种耐腐蚀面料，按重量份数计，包括以下成分：碳纤维30；阻燃粘胶纤维60；纳米二氧化钛1；润滑剂5；尼龙纤维2；醇酸树脂0.1；增韧剂2；石墨烯碳纳米管浆料60，其中石墨烯碳纳米管浆料中碳纳米管的浓度为50mg/mL，石墨烯的浓度为4mg/mL；

润滑剂为聚丙烯酰胺；

阻燃粘胶纤维含有6wt％的全含氢硅油；

石墨烯碳纳米管浆料通过如下方法制备：将石墨烯、碳纳米管、表面活性剂溶解在水与有机溶剂的混合物中搅拌；

表面活性剂为二辛基琥珀酸磺酸钠；

所述表面活性剂的量为5wt％；

有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺。

实施例5

一种耐腐蚀面料，按重量份数计，包括以下成分：碳纤维100；阻燃粘胶纤维20；纳米二氧化钛10；润滑剂0.5；尼龙纤维50；醇酸树脂0.01；增韧剂15；石墨烯碳纳米管浆料15，其中石墨烯碳纳米管浆料中碳纳米管的浓度为20mg/mL，石墨烯的浓度为1mg/mL；

润滑剂为聚丙烯酰胺；

阻燃粘胶纤维含有15wt％的全含氢硅油；

石墨烯碳纳米管浆料通过如下方法制备：将石墨烯、碳纳米管、表面活性剂溶解在水与有机溶剂的混合物中搅拌；

表面活性剂为二辛基琥珀酸磺酸钠；

所述表面活性剂的量为4wt％；

有机溶剂为体积比1:1的N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺混合物。

实施例6

一种耐腐蚀面料，按重量份数计，包括以下成分：碳纤维80；阻燃粘胶纤维80；纳米二氧化钛7；润滑剂3；尼龙纤维40；醇酸树脂0.07；增韧剂10；石墨烯碳纳米管浆料45，其中石墨烯碳纳米管浆料中碳纳米管的浓度为40mg/mL，石墨烯的浓度为3mg/mL；

润滑剂为聚丙烯酰胺；

阻燃粘胶纤维含有5wt％的全含氢硅油；

石墨烯碳纳米管浆料通过如下方法制备：将石墨烯、碳纳米管、表面活性剂溶解在水与有机溶剂的混合物中搅拌；

表面活性剂为摩尔比1:2的月桂酸二乙醇酰胺和二辛基琥珀酸磺酸钠的混合物；

所述表面活性剂的量为6wt％；

有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺。

实施例7

一种耐腐蚀面料，按重量份数计，包括以下成分：碳纤维60；阻燃粘胶纤维40；纳米二氧化钛4；润滑剂1.5；尼龙纤维20；醇酸树脂0.03；增韧剂6；石墨烯碳纳米管浆料30，其中石墨烯碳纳米管浆料中碳纳米管的浓度为25mg/mL，石墨烯的浓度为2.5mg/mL；

润滑剂为聚丙烯酰胺；

阻燃粘胶纤维含有10wt％的全含氢硅油；

石墨烯碳纳米管浆料通过如下方法制备：将石墨烯、碳纳米管、表面活性剂溶解在水与有机溶剂的混合物中搅拌；

表面活性剂为摩尔比1:0.5的月桂酸二乙醇酰胺和二辛基琥珀酸磺酸钠的混合物；

所述表面活性剂的量为2wt％；

有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。

实施例8

与实施例1相同，除了表面活性剂为摩尔比1:1的月桂酸二乙醇酰胺和二辛基琥珀酸磺酸钠的混合物；

实施例9

与实施例1相同，除了浆料中另外添加了1wt％的5-氯代苯并三唑。

实施例10

与实施例1相同，除了浆料中另外添加了2wt％的5-氯代苯并三唑。

上述实施例制得的面料不仅具有很好的机械强度，同时具有良好的耐腐蚀性能，质轻柔韧，防水防潮，耐撕裂，耐化学试剂，耐油，使用寿命长。

对比例1

与实施例3相同，除了不含石墨烯碳纳米管浆料。

对比例2

与实施例3相同，除了表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。

对比例3

与实施例3相同，除了溶剂为丙酮。

对实施例1-7和对比例1-3制得的面料进行如下性能测试。

腐蚀率测试：将面积为20cm*20cm的面料在表1中所述环境下浸泡48小时计算面料的腐蚀率＝腐蚀面积/总面积。

拉伸强度：按照标准GB/T1040-2006进行检验，拉伸速度为5mm/s。

所得结果如表1中所示。

表1

由表中可见，本发明通过各组分的配合使用及合适的量的选择使制得的面料具有优异的耐酸碱湿气及力学性能，尤其是添加了氯代苯并三唑类的化合物制得的面料。本发明实施例制得面料按照UL94标准测试防火等级均可达到V-0级。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

申请人声明，所属技术领域的技术人员在上述实施例的基础上，将上述实施例某组分的具体含量点值，与发明内容部分的技术方案相组合，从而产生的新的数值范围，也是本发明的记载范围之一，本申请为使说明书简明，不再罗列这些数值范围。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种耐腐蚀面料，其特征在于，按重量份数计，包括以下成分：

其中石墨烯碳纳米管浆料中碳纳米管的浓度为10-60mg/mL，石墨烯的浓度为0.5-5mg/mL；

所述石墨烯碳纳米管浆料通过如下方法制备：将石墨烯、碳纳米管、表面活性剂溶解在水与有机溶剂的混合物中搅拌；

所述表面活性剂为月桂酸二乙醇酰胺和/或二辛基琥珀酸磺酸钠的混合物；

所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺和/或N,N-二甲基乙酰胺。

2.根据权利要求1所述的面料，其特征在于，按重量份数计，包括以下成分：

其中石墨烯碳纳米管浆料中碳纳米管的浓度为30-50mg/mL，石墨烯的浓度为2-3mg/mL。

3.根据权利要求1或2所述的面料，其特征在于，所述润滑剂为聚丙烯酰胺。

4.根据权利要求1或2所述的面料，其特征在于，所述阻燃粘胶纤维含有含氢硅油。

5.根据权利要求4所述的面料，其特征在于，所述阻燃粘胶纤维含有5-15wt％的含氢硅油。

6.根据权利要求4所述的面料，其特征在于，所述含氢硅油为全含氢硅油。

7.根据权利要求1所述的面料，其特征在于，所述表面活性剂为摩尔比1:0.5-2的月桂酸二乙醇酰胺和二辛基琥珀酸磺酸钠的混合物。

8.根据权利要求1所述的面料，其特征在于，所述表面活性剂的量为2-6wt％。

9.根据权利要求1所述的面料，其特征在于，按重量份数计，包括以下成分：

10.一种防护服，其特征在于，所述防护服的里料是由连续玄武岩纤维制成，面料为权利要求1-9任一项所述的面料。