CN107142593A - 抗菌蚕丝面料的制备方法 - Google Patents

抗菌蚕丝面料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种抗菌蚕丝面料的制备方法，以聚氨酯纺丝原液为基体，通过添加石墨烯分散液采用经干法纺丝或湿法纺丝制成聚氨酯‑石墨烯复合纤维；再以聚氨酯‑石墨烯复合纤维加捻作经线，以蚕丝加捻作纬线进行织造加工，得到抗菌蚕丝面料。本发明方法制备的蚕丝面料有效避免蚕丝织物在潮湿环境下滋生细菌，采用本发明方法可制备出高科技、高抗菌性的纯棉织物，拓展了石墨烯在纺织界的发展领域。

Description

抗菌蚕丝面料的制备方法
技术领域
本发明属于纺织技术领域，具体涉及一种抗菌蚕丝面料的制备方法。
背景技术
桑蚕丝手感细腻、光滑，有一股淡淡的动物纤维特有的气味。桑蚕丝面料特别柔软、贴身，富含有人体必需的18种氨基酸和天然多孔性蛋白纤维成分，能极好调节人体的血液循环和新陈代谢并能增强皮肤的细胞活力，从而达到延缓皮肤老化和滋养皮肤的作用。在国际上，纯桑蚕丝制品被誉为“人的第二皮肤”，是其他纤维无法替代的高档用品。
桑蚕丝的缺点是不太好打理，容易挂丝，洗涤比较讲究。大部分桑蚕丝制品价格比较昂贵。桑蚕丝制成的衣物和家纺不能脚踩，洗涤完不能再阳光下暴晒，要阴干，并且不能揉搓，是比较娇气的面料，而且蚕丝织物在潮湿环境下特别容易滋生细菌。
所谓石墨烯纺织品，是指石墨烯材料与普通纺织品有效结合，在保持纺织品各项基本性能的同时，具有石墨烯某一种或几种独特性质的纺织产品。石墨烯纺织品在导电、防辐射、防紫外、热电、特殊防护和智能织物等领域有巨大的应用前景，目前，石墨烯纺织品的制备方法主要包括直接制备法和后整理法。
目前，通过混纺和交织制备功能纺织品的方法在纺织行业广泛应用，比如市场上常见的弹力织物和防辐射服等，而国内外关于石墨烯纤维经纺纱和织造制备得到石墨烯织物的研究仍鲜有报道。虽然石墨烯纤维制备方法多样，石墨烯纤维机械性能和功能性优良，但是，制备得到的石墨烯纤维的可纺性较差，限制了其在传统纺纱和织造领域的应用。
目前，关于石墨烯纤维材料的研究主要集中在石墨烯纤维的制备以及如何改善石墨烯纤维的力学性能，将石墨烯纳米片层优异的电学、热学和光学性能赋予宏观石墨烯纤维，而关于石墨烯纤维可纺性的研究较少。制备得到的石墨烯纤维虽然综合性能优异，但是，纤维可纺性较差，限制了石墨烯纤维在民用纺织服装领域的进一步开发利用。
那么如何将桑蚕丝与石墨烯相结合，提升桑蚕丝的性能，成为纺织服装领域的发展趋势。
发明内容
技术问题：本发明的目的在于提供的一种抗菌蚕丝面料的制备方法，以聚氨酯纺丝原液为基体，通过添加石墨烯分散液制备石墨烯复合纤维可以有效解决石墨烯纤维可纺性差的问题。
技术方案：为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供的一种抗菌蚕丝面料的制备方法，以聚氨酯纺丝原液为基体，通过添加石墨烯分散液经经干法纺丝或湿法纺丝制成聚氨酯-石墨烯复合纤维；再以聚氨酯-石墨烯复合纤维加捻作经线，以蚕丝加捻作纬线进行织造加工，得到抗菌蚕丝面料。
优选地，所述以聚氨酯纺丝原液为基体，通过添加石墨烯分散液制备聚氨酯-石墨烯复合纤维的具体制备步骤如下：
a.将聚氨酯溶于有机溶剂中，得到聚氨酯纺丝原液；
b.将改进的Hummers方法制备的氧化石墨加入蒸馏水中，超声，得到氧化石墨分散液；
c.将步骤b所得氧化石墨分散液加入到步骤a得到的纺丝溶液中，磁力搅拌均匀，再经干法纺丝或湿法纺丝得到复合纤维；
d.将步骤b得到的复合纤维用氢碘酸还原0.5～1h，再通过含有脂肪二胺扩链剂的水溶液，清洗，晾干，得到具有弹性的复合聚氨酯-石墨烯纤维；其中，氢碘酸的质量浓度为55％；
其中，氧化石墨分散液的浓度为10～20mg/mL。
优选地，所述聚氨酯-石墨烯复合纤维中的质量百分含量为：
聚氨酯：85wt.％～99.9wt.％，
石墨烯：0.1wt.％～15wt.％。
优选地，所述步骤a中有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或二甲基亚砜。
优选地，所述步骤b中超声的时间为3～5h。
优选地，所述步骤c中磁力搅拌的时间为12～24h。
有益效果：与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明方法通过将石墨烯粉末制备成氧化石墨烯分散液，并添加到聚氨酯纺丝原液中，使改性后的聚氨酯-石墨烯复合纤维具有石墨烯和聚氨酯两种材料的独特性能，能很好地改善聚氨酯-石墨烯复合纤维的力学性能和耐热性，同时石墨烯分散液能够与聚氨酯中的氨酯基发生作用，促进了有机与无机之间的交联，提高无机材料在复合材料中的分散性。
(2)本发明方法制备的蚕丝面料，因面料含有蚕丝对人体的亲和性好，手感细腻舒适。因聚氨酯-石墨烯复合纤维的加入使面料具有优异的抗菌性能、防紫外性能和远红外性能等，两者结合使面料经久耐穿，在功能纺织品领域展示出良好的应用前景。
(3)本发明方法制备的蚕丝面料有效避免蚕丝织物在潮湿环境下滋生细菌，采用本发明方法可制备出高科技、高抗菌性的纯棉织物，拓展了石墨烯在纺织界的发展领域。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
(1)首先制备聚氨酯纺丝原液：将2.5g聚氨酯溶于25mL二甲基甲酰胺溶剂中，得到聚氨酯纺丝原液；
(2)制备氧化石墨烯分散液：在室温下，称取用改进的Hummers方法制备的氧化石墨200mg，置于100mL的烧杯中，然后加入去离子水20mL配成浓度为10mg/mL的分散液，然后将烧杯放入超声池中处理3h将氧化石墨剥离为氧化石墨烯，得到均匀分散的氧化石墨烯溶液；
(3)将上述氧化石墨烯分散液加入到聚氨酯纺丝原液中，磁力搅拌12h，直至搅拌均匀，再经干法纺丝或湿法纺丝得到复合纤维；用质量浓度为55％的氢碘酸还原0.5～1h，再通过含有脂肪二胺扩链剂的水溶液，清洗，晾干，得到具有弹性的聚氨酯-石墨烯复合纤维。
(4)聚氨酯-石墨烯复合纤维的纤度为27D，加低捻作为经线；将3/20/22D的桑蚕丝加捻作纬线进行织造加工，得到高弹性蚕丝面料，面料的经密为90根/厘米，纬密为50根/厘米。
将本实施例中蚕丝面料按GB/T 20944-2007标准，用吸收法对样品的抑菌率进行测试，抑菌率>99.9％。紫外线防护系数UPF>90，且UVA的透过率T(UVA)AV＜5％。
实施例2
(1)首先制备聚氨酯纺丝原液：将2.3g聚氨酯溶于23mL二甲基乙酰溶剂中，得到聚氨酯纺丝原液；
(2)制备氧化石墨烯分散液：在室温下，称取用改进的Hummers方法制备的氧化石墨250mg，置于100mL的烧杯中，然后加入去离子水20mL配成浓度为10mg/mL的分散液，然后将烧杯放入超声池中处理5h将氧化石墨剥离为氧化石墨烯，得到均匀分散的氧化石墨烯溶液；
(3)将上述氧化石墨烯分散液加入到聚氨酯纺丝原液中，磁力搅拌24h，直至搅拌均匀，再经湿法纺丝得到复合纤维；用质量浓度为55％的氢碘酸还原0.5～1h，再通过含有脂肪二胺扩链剂的水溶液，清洗，晾干，得到具有弹性的聚氨酯-石墨烯复合纤维。
(4)聚氨酯-石墨烯复合纤维的纤度为27D，加低捻作为经线；将3/20/22D的桑蚕丝加捻作纬线进行织造加工，得到高弹性蚕丝面料，面料的经密为90根/厘米，纬密为50根/厘米。
将本实施例中蚕丝面料按GB/T 20944-2007标准，用吸收法对样品的抑菌率进行测试，抑菌率>99.9％。紫外线防护系数UPF>91，且UVA的透过率T(UVA)AV＜5％。
实施例3
(1)首先制备聚氨酯纺丝原液：将2.5g聚氨酯溶于25mL二甲基亚砜溶剂中，得到聚氨酯纺丝原液；
(2)制备氧化石墨烯分散液：在室温下，称取用改进的Hummers方法制备的氧化石墨200mg，置于100mL的烧杯中，然后加入去离子水10mL配成浓度为20mg/mL的分散液，然后将烧杯放入超声池中处理4h将氧化石墨剥离为氧化石墨烯，得到均匀分散的氧化石墨烯溶液；
(3)将上述氧化石墨烯分散液加入到聚氨酯纺丝原液中，磁力搅拌12h，直至搅拌均匀，再经干法纺丝得到复合纤维；用质量浓度为55％的氢碘酸还原0.5～1h，再通过含有脂肪二胺扩链剂的水溶液，清洗，晾干，得到具有弹性的聚氨酯-石墨烯复合纤维。
(4)聚氨酯-石墨烯复合纤维的纤度为27D，加低捻作为经线；将3/20/22D的桑蚕丝加捻作纬线进行织造加工，得到高弹性蚕丝面料，面料的经密为90根/厘米，纬密为50根/厘米。
将本实施例中蚕丝面料按GB/T 20944-2007标准，用吸收法对样品的抑菌率进行测试，抑菌率>99.9％。紫外线防护系数UPF>90，且UVA的透过率T(UVA)AV＜5％。
本发明不同于以往石墨烯纺织产品，本发明以聚氨酯纺丝原液为基体，通过添加石墨烯分散液制备石墨烯复合纤维有效解决现有技术中石墨烯纤维可纺性差的技术问题。

Claims (6)

1.一种抗菌蚕丝面料的制备方法，其特征在于：以聚氨酯纺丝原液为基体，通过添加石墨烯分散液经经干法纺丝或湿法纺丝制成聚氨酯-石墨烯复合纤维；再以聚氨酯-石墨烯复合纤维加捻作经线，以蚕丝加捻作纬线进行织造加工，得到抗菌蚕丝面料。
2.根据权利要求1所述的抗菌蚕丝面料的制备方法，其特征在于：所述以聚氨酯纺丝原液为基体，通过添加石墨烯分散液经干法纺丝成聚氨酯-石墨烯复合纤维的具体制备步骤如下：
a.将聚氨酯溶于有机溶剂中，得到聚氨酯纺丝原液；
b.将改进的Hummers方法制备的氧化石墨烯加入蒸馏水中，超声，得到氧化石墨烯分散液；
c.将步骤b所得氧化石墨烯分散液加入到步骤a得到聚氨酯纺丝原液中，磁力搅拌均匀，再经干法纺丝或湿法纺丝得到复合纤维；
d.将步骤b得到的复合纤维用氢碘酸还原0.5～1h，再通过含有脂肪二胺扩链剂的水溶液，清洗，晾干，得到具有弹性的聚氨酯-石墨烯复合纤维；其中，氢碘酸的质量浓度为55％；
其中，氧化石墨分散液的浓度为10～20mg/mL。
3.根据权利要求1或2所述的抗菌蚕丝面料的制备方法，其特征在于：所述聚氨酯-石墨烯复合纤维中的质量百分含量为：
聚氨酯：85 wt.%～99.9 wt.%，
石墨烯：0.1 wt.%～15wt.%。
4.根据权利要求2所述的抗菌蚕丝面料的制备方法，其特征在于：所述步骤a中有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或二甲基亚砜。
5.根据权利要求2所述的抗菌蚕丝面料的制备方法，其特征在于，所述步骤b中超声的时间为3～5h。
6.根据权利要求2所述的抗菌蚕丝面料的制备方法，其特征在于，所述步骤c中磁力搅拌的时间为12～24h。
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