CN107142720B - 一种石墨烯防辐射服的制备方法 - Google Patents

一种石墨烯防辐射服的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种防辐射服，提供一种石墨烯防辐射服的制备方法，解决现有技术的防辐射服透气性能差、较厚、制备工艺复杂、制作成本较高的缺陷，包括以下处理步骤：(1)布料基层的预处理：将布料浸渍在带羧基官能团的溶液中处理30～100min；(2)分散石墨烯溶液：将石墨烯粉末与二甲基甲酰胺溶液混合，超声波分散处理；(3)将经过预处理的布料基层浸渍在分散石墨烯溶液中，浸轧处理60～120min，采用一浸二轧的方式；(4)取出步骤(3)处理过的布料基层，在浸渍液中加入烷基苯磺酸钠及阿拉伯胶，搅拌均匀后涂覆在经过步骤(3)处理过的布料基层上，得到湿品；(5)去除二甲基甲酰胺；(6)烘干。

Description

一种石墨烯防辐射服的制备方法
技术领域
本发明涉及一种防辐射服，尤其涉及一种石墨烯防辐射服的制备方法。
背景技术
伴随着电子工业的迅速发展，各种家用电器、办公微机、仪器设备等电子产品得到了广泛的普及与应用。然而它们的工作给人们带来极大便利的同时也释放出大量的电磁辐射，危害着人们的健康。有研究表明，人如果长期暴露在较强的电磁场辐射中会导致细胞状态异常及细胞功能异常，会导致神经衰弱及神经功能紊乱、内分泌失调，严重的甚至诱发癌变。因此，电磁污染的防护与治理也日益受到人们的普遍关注和重视。全世界每年新出生人口约1.3亿，仅孕妇的防辐射服就有非常巨大的市场。目前，世界上普遍采用的防辐射手段是穿着防辐射服。而制备防辐射服的纤维主要有以下几种：1)耐辐射纤维，纤维本身就耐辐射；2)复合型防辐射纤维，通过往纤维中添加其它化合物或元素使该纤维具有耐辐射的性能；3)导电型吸波纤维，即凭借低电阻导电材料对电磁辐射的反射作用，在导体内产生与原电磁辐射相反的电流和磁极化，形成一个屏蔽空间，从而减弱外来电磁辐射的危害。但是目前的防辐射服存在的问题是，洗涤后由于金属纤维或镀层的断裂导致电磁屏蔽性能大大下降。
石墨烯是当前最受瞩目的新型材料。自2004年Novoselov和Geim制备出石墨烯后，石墨烯的出现立刻引起了科学界的广泛关注，这种新型碳材料成为继富勒烯、碳纳米管后材料和物理学领域的又一个研究热点，各国学者都对石墨烯结构和性能展开大量研究。石墨烯是一种结晶度高并且能够稳定存在的单原子厚度碳膜，由碳原子六元环紧密构成的两维晶体，具有重复周期的蜂窝状点阵结构，可以翘曲成零维的富勒烯，卷成一维的碳纳米管或者堆积成三维的石墨。由于这种特殊的结构，石墨烯具备许多优异性能，其电子传输速度是Si的100倍，理论比表面积高达2600m2/g，硬度比钻石大同时不失韧性。石墨烯纳米复合材料所表现出的性能同样突出，石墨烯/环氧树脂复合材料的电磁屏蔽阈值含量仅为0.52vol.％，并且当石墨烯含量为8.8vol.％时，复合材料能对8.2-12.4GHz(X-band)测试条件时获得21dB的屏蔽效率。
中国专利申请号201510379107.6，公开了一种防辐射服装面料的加工方法，步骤如下：1)选择聚酯塑料为主原料，再配合脱脂棉纤维；2)对主原料进行结晶干燥；3)将主原料在300℃的高温下由固态变为液态，经过滤器进行过滤；4)将过滤后的熔体进一步混合均匀；经纺丝组件将熔体喷出；再将纺丝喷出的丝束卷绕成筒，再拉成聚酯纤维丝；5)将聚酯纤维丝和脱脂棉纤维混纺，制成布料，将制备好的布料在38～42℃环境下低温烘烤30～40分钟；6)在烘烤后的布料的两表面喷洒天然抗菌整理剂；7)将布料送入烘干设备；8)将步骤7)中得到的布料两面喷涂防辐射乳胶；9)将步骤8)中得到的布料送入烘干设备；10)对步骤9)中得到的布料进行整形裁剪得到服装面料。该加工方法得到的面料具有一定的防辐射效果，但采用该种方法得到的防辐射面料较厚，即布料的两表面均喷洒了天然抗菌整理剂，又喷涂了防辐射乳液，最终的产品厚度较厚且不透气，另外还喷洒了天然抗菌整理剂，虽然使产品具备了一定的抗菌效果，但所用天然抗菌整理剂涉及多种中草药组分，成分复杂，调制工序麻烦。
中国专利号201310434293.X，公开了一种种防紫外线抗静电石墨烯涂层纺织面料的制备方法，包括依次进行的遮蔽剂混合工序、浸轧工序及高温固着工序；所述遮蔽剂混合工序：将石墨烯溶液震荡分散后加入到水溶性聚氨酯溶液中，混合溶液充分搅拌；其原料的重量百分比为：石墨烯溶液30％～60％，水溶性聚氨酯溶液40％～70％；所述浸轧工序：将石墨烯遮蔽剂溶液置于浸轧机浸液槽中，各类织物基布在室温条件下通过二浸二轧工序，将石墨烯遮蔽剂浸轧到织物上；其中，各类织物的轧余率为60％～80％；所述高温固着工序：将浸轧石墨烯遮蔽剂的各类织物置于高温烘箱中进行烘干，其中高温烘箱温度为75～95℃，高温固着时间为5～30分钟；制得防紫外线防电磁辐射的石墨烯涂层织物。该纺织面料在防紫外线抗静电方面具有较佳的效果，但在防辐射性能较差，且由于石墨烯本身在水中的分散性能并不佳，且采用分散方法又仅仅是震荡分散，因此，实际上石墨烯在水中并没有得到较好的分散，石墨烯的作用没有得到充分的发挥。
再如，中国专利号201310186155.4，公开了一种聚对苯二甲酸乙二酯(PET)基电磁屏蔽复合材料及其制备方法，电磁屏蔽复合材料是用石墨烯和银纳米线为无机纳米填料，以PET为聚合物基体，通过双螺杆挤出机将无机纳米填料和PET混合，最后经过造粒得到石墨烯/银纳米线/PET基电磁屏蔽复合材料。该复合材料直接将石墨烯与PET混合造粒，可使石墨烯与PET结合牢固，耐洗涤，但成本较高，应用到服装领域，需要将该复合材料纺织成面料，整体的成本高，且将石墨烯与PET直接结合的工序较为复杂。
发明内容
因此，针对以上内容，本发明提供一种石墨烯防辐射服的制备方法，解决现有技术的防辐射服透气性能差、较厚、制备工艺复杂、制作成本较高的缺陷。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种石墨烯防辐射服的制备方法，包括以下处理步骤：(1)布料基层的预处理：将布料浸渍在带羧基官能团的溶液中处理30～100min；所述带羧基官能团的溶液为：苯乙酸溶液与二甲基甲酰胺溶液按7～8：2～3的体积比混合；(2)分散石墨烯溶液：将石墨烯粉末与二甲基甲酰胺溶液混合，超声波分散处理30～60min；(3)将经过预处理的布料基层浸渍在分散石墨烯溶液中，浸轧处理60～120min，采用一浸二轧的方式；(4)取出步骤(3)处理过的布料基层，在浸渍液中加入烷基苯磺酸钠及阿拉伯胶，搅拌均匀后涂覆在经过步骤(3)处理过的布料基层上，得到湿品；(5)去除二甲基甲酰胺：将湿品放置在60～70℃、压力为7～10mbar的环境下蒸馏10～20min；(6)烘干：再将去除二甲基甲酰胺后的湿品烘干。
进一步的改进是：步骤(2)中所述二甲基甲酰胺溶液与石墨烯粉末的用量比按重量份计算＝80～150：1。
进一步的改进是：所述苯乙酸溶液与石墨烯粉末的用量比按重量份计算＝30～80：1。
进一步的改进是：所述一浸二轧处理时的车速为1～2m/min。
通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：本发明的石墨烯防辐射服的制备方法，其先对布料基层进行预处理，将布料浸渍在带羧基官能团的溶液中，再将经过分散处理的石墨烯溶液与浸渍的布料混合，并对布料采用一浸二轧的方式，使得布料上附着有经过羧基化反应的石墨烯分散液，石墨烯经过羧基化改性后具有亲水性能，透湿性强，用于制备服装面料手感较为柔软，透气效果也较佳；将附带有改性石墨烯的布料再进行涂覆处理液，处理液中含有烷基苯磺酸及阿拉伯胶以及石墨烯，得到的湿品再去除二甲基甲酰胺，最后再烘干处理，整体处理步骤简单，且经过脱除二甲基甲酰胺，有机溶剂去除后涂覆层的物质对人体没有伤害，且更环保。采用本发明的制备方法，得到的布料透气效果好，防辐射性能佳，且整体厚度较薄，制备工艺简单，相比现有的与纤维直接结合的石墨烯混纺布料成本更低且同样耐洗涤。
具体实施方式
以下将结合具体实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
若未特别指明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。所用试剂的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者，均在首次出现时标明。
本发明的实施例为：
一种石墨烯防辐射服的制备方法，包括以下处理步骤：(1)布料基层的预处理：将布料浸渍在带羧基官能团的溶液中处理30min；所述带羧基官能团的溶液为：苯乙酸溶液与二甲基甲酰胺溶液按7：3的体积比混合；(2)分散石墨烯溶液：将石墨烯粉末与二甲基甲酰胺溶液混合，超声波分散处理30min；所述二甲基甲酰胺溶液与石墨烯粉末的用量比按重量份计算＝80：1。(3)将经过预处理的布料基层浸渍在分散石墨烯溶液中，浸轧处理60min，采用一浸二轧的方式，所述一浸二轧处理时的车速为1～2m/min；(4)取出步骤(3)处理过的布料基层，在浸渍液中加入烷基苯磺酸钠及阿拉伯胶，搅拌均匀后涂覆在经过步骤(3)处理过的布料基层上，得到湿品；(5)去除二甲基甲酰胺：将湿品放置在60℃、压力为7mbar的环境下蒸馏10min；(6)烘干：再将去除二甲基甲酰胺后的湿品烘干。
其中，本发明中，所涉及到的参数在以下范围内均可实现本发明的目的：步骤(1)中布料浸渍在带羧基官能团的溶液中处理30～100min，苯乙酸溶液与二甲基甲酰胺溶液按7～8：2～3的体积比混合，步骤(2)中，超声波分散处理30～60min，步骤(2)中所述二甲基甲酰胺溶液与石墨烯粉末的用量比按重量份计算＝80～150：1，步骤(5)中，将湿品放置在60～70℃、压力为7～10mbar的环境下蒸馏10～20min；所述苯乙酸溶液与石墨烯粉末的用量比按重量份计算＝30～80：1；所述一浸二轧处理时的车速为1～2m/min。
以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (4)

1.一种石墨烯防辐射服的制备方法，其特征在于，包括以下处理步骤：(1)布料基层的预处理：将布料浸渍在带羧基官能团的溶液中处理30～100min；所述带羧基官能团的溶液为：苯乙酸溶液与二甲基甲酰胺溶液按7～8：2～3的体积比混合；(2)分散石墨烯溶液：将石墨烯粉末与二甲基甲酰胺溶液混合，超声波分散处理30～60min；(3)将经过预处理的布料基层浸渍在分散石墨烯溶液中，浸轧处理60～120min，采用一浸二轧的方式；(4)取出步骤(3)处理过的布料基层，在浸渍液中加入烷基苯磺酸钠及阿拉伯胶，搅拌均匀后涂覆在经过步骤(3)处理过的布料基层上，得到湿品；(5)去除二甲基甲酰胺：将湿品放置在60～70℃、压力为7～10mbar的环境下蒸馏10～20min；(6)烘干：再将去除二甲基甲酰胺后的湿品烘干。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯防辐射服的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述二甲基甲酰胺溶液与石墨烯粉末的用量比按重量份计算＝80～150：1。
3.所根据权利要求1或2所述的一种石墨烯防辐射服的制备方法，其特征在于：所述苯乙酸溶液与石墨烯粉末的用量比按重量份计算＝30～80：1。
4.根据权利要求3所述的一种石墨烯防辐射服的制备方法，其特征在于：所述一浸二轧处理时的车速为1～2m/min。
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