CN108677325B - 基于石墨烯的保温网格布及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于石墨烯的保温网格布及其制备方法，属于网格布技术领域。本发明的基于石墨烯的保温网格布的制备方法，包括如下步骤：第一处理剂的制备、第二处理剂的制备、网格料制备、聚酯单丝的制备和制备网格布。通过本方法制得的基于石墨烯的保温网格布，手感好，透气性强，色牢度高，使用寿命长，具有很强的保温效果。
Description
技术领域
本发明属于网格布技术领域，具体涉及一种基于石墨烯的保温网格布及其制备方法。
背景技术
网格布作为一种特殊材料，广泛应用于墙体增强材料、窗帘布料、鞋面布料、无纺布、地毯和服饰等领域，是一种适用于各个领域的“万金油”，然而，在一些特殊领域，例如企业高温的生产车间、消防设备等场所，这类场所使用的网格布往往需要具有保温甚至阻燃性能，而一般的网格布属于可燃性物质，要使其不仅具有保温或者阻燃性能的同时，还具有很强的透气性能，具有较大难度。
申请号为201710783540.5的中国发明专利申请，公开一种节能保温网格布及其制备方法，且特别涉及节能保温网格布及其制备方法；该制备方法包括制备第一保温层、网格层和第二保温层，将第一保温层、网格层和第二保温层叠加粘接，其中，第一保温层的制备方法包括编织网格布，在网格布涂抹保温基料，并烘制，保温基料包括乳胶、陶粒和硅酸盐；制得的节能保温网格布的网格层的两侧叠加粘接有第一保温层和第二保温层，第一保温层的网格布的网眼中有保温填充颗粒；该保温网格布具有良好的保温效果。其主要以粘黏剂、乳胶、陶粒和硅酸盐作为保温材料，通过粘接的方式使得网格布具有保温性能，如果粘接效果不好的话，会严重影响网格布的保温效果。
因此，需要提供一种具有优异保温效果，且具有高透气性能，使用寿命长，且强度大的基于石墨烯的保温网格布及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有高透气性能，使用寿命长，且强度大的基于石墨烯的保温网格布及其制备方法。
本发明采用如下技术方案：
基于石墨烯的保温网格布的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、第一处理剂的制备：
S1.1、一次备料：
第一处理剂包括按照质量份数计的如下组份：甲基纤维素醚9~15份，萜烯树脂7~10份，腰果酚6~9份，石墨烯粉10~15份，按照所述配比称量备料；
S1.2、一次混料：
将步骤S1.1备好的料混合均匀，得第一处理剂；
步骤二、第二处理剂制备：
S2.1、二次备料：
第二处理剂包括按照质量份数计的如下组份：羟基硅油8~11份，十二烷基三甲基溴化铵6~8份，尿素2~3份，按照所述配比称量备料；
S2.2、二次混料：
将步骤S2.1备好的料混合均匀，得第二处理剂；
步骤三、网格料制备：
将步骤一所述第一处理剂和聚酯熔融液进行一次混合搅拌，得第一混合料，然后将步骤二所得第二处理剂添加至所得第一混合料中，进行二次混合搅拌，后得网格料；
步骤四、聚酯单丝的制备：
通过熔融纺丝的方法，将步骤三所得网格料进行纺丝，得聚酯单丝；
步骤五、制备网格布：
将步骤四所得聚酯单丝通过整经、织造和后整理处理后，得基于石墨烯的保温网格布。
进一步的，步骤一所述一次混料的温度为80~100℃。
进一步的，步骤二所述二次混料的温度为40~50℃。
进一步的，步骤三所述一次混合搅拌时，所述第一处理剂和所述聚酯熔融液的质量比为：0.10~0.15:1。
进一步的，步骤三所述二次混合搅拌时，所述第二处理剂和第一混合料的质量比为0.08~0.13:1。
进一步的，步骤四所述熔融纺丝过程中，纺丝温度为300~310℃，纺丝速度为700~900m/min，环形冷却吹风风速为1.3~1.6m/s，风温为25~28℃，环形吹风区高度为135~145cm。
进一步的，步骤四所述熔融纺丝包括一次牵伸和二次牵伸，所述一次牵伸过程中，一次牵伸倍数为1.6~1.9倍，热辊温度为140~150℃，牵伸辊速度为1000~1700m/min，所述二次牵伸过程中，二次牵伸倍数为2.2~2.4倍，所述热辊温度为180~210℃，牵伸辊的速度为2900~3200m/min。
用所述的基于石墨烯的保温网格布的制备方法制得基于石墨烯的保温网格布。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
第一、用本发明的方法制得的基于石墨烯的保温网格布，第一处理剂中的萜烯树脂具有提高聚酯强度和热稳定性的作用，从而提高了网格布的耐高温性能，与此同时，本发明制得的网格布具有很强的吸附力，在后处理的染色过程中，网格布的着色能力强，制得的网格布成品色牢度高；不仅如此，腰果酚同样具有提高聚酯耐高温的作用，但是，和作为保湿剂的甲基纤维素醚和柔软剂的羟基硅油混合使用后，还提高了网格布的柔软度、手感及其透气性；
第二、十二烷基三甲基溴化铵作为表面活性剂，可有效提高聚酯和第一处理剂的反应速率，通过作为架桥作用的尿素，将第一处理剂、第二处理剂和聚酯熔融液充分混合在一起，使制得的网格布在具有柔软度的同时，还具有很强的热稳定性和保温效果。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。
其中，甲基纤维素醚购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司的纤维素甲基醚 ，其CAS号：9004-67-5。
实施例1
基于石墨烯的保温网格布的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、第一处理剂的制备：
S1.1、一次备料：
第一处理剂包括按照质量份数计的如下组份：甲基纤维素醚9份，萜烯树脂7份，腰果酚6份，石墨烯粉10份，按照所述配比称量备料。
S1.2、一次混料：
将步骤S1.1备好的料混合均匀，得第一处理剂，所述一次混料的温度为80℃。
步骤二、第二处理剂制备：
S2.1、二次备料：
第二处理剂包括按照质量份数计的如下组份：羟基硅油8份，十二烷基三甲基溴化铵6份，尿素2份，按照所述配比称量备料；
S2.2、二次混料：
将步骤S2.1备好的料混合均匀，得第二处理剂，所述二次混料的温度为40℃。
步骤三、网格料制备：
将步骤一所述第一处理剂和聚酯熔融液进行一次混合搅拌，得第一混合料，然后将步骤二所得第二处理剂添加至所得第一混合料中，进行二次混合搅拌，后得网格料。
其中，所述一次混合搅拌时，所述第一处理剂和所述聚酯熔融液的质量比为：0.1:1，所述二次混合搅拌时，所述第二处理剂和第一混合料的质量比为0.08:1。
步骤四、聚酯单丝的制备：
通过熔融纺丝的方法，将步骤三所得网格料进行纺丝，得聚酯单丝。
所述熔融纺丝过程中，纺丝温度为300℃，纺丝速度为700m/min，环形冷却吹风风速为1.3m/s，风温为25℃，环形吹风区高度为135cm。
步骤四所述熔融纺丝包括一次牵伸和二次牵伸，所述一次牵伸过程中，一次牵伸倍数为1.6倍，热辊温度为140℃，牵伸辊速度为1000m/min，所述二次牵伸过程中，二次牵伸倍数为2.2倍，所述热辊温度为180℃，牵伸辊的速度为2900m/min。
步骤五、制备网格布：
将步骤四所得聚酯单丝通过整经、织造和后整理处理后，得基于石墨烯的保温网格布。
实施例2
基于石墨烯的保温网格布的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、第一处理剂的制备：
S1.1、一次备料：
第一处理剂包括按照质量份数计的如下组份：甲基纤维素醚11份，萜烯树脂8份，腰果酚7份，石墨烯粉11份，按照所述配比称量备料。
S1.2、一次混料：
将步骤S1.1备好的料混合均匀，得第一处理剂，所述一次混料的温度为90℃。
步骤二、第二处理剂制备：
S2.1、二次备料：
第二处理剂包括按照质量份数计的如下组份：羟基硅油9份，十二烷基三甲基溴化铵7份，尿素2份，按照所述配比称量备料；
S2.2、二次混料：
将步骤S2.1备好的料混合均匀，得第二处理剂，所述二次混料的温度为45℃。
步骤三、网格料制备：
将步骤一所述第一处理剂和聚酯熔融液进行一次混合搅拌，得第一混合料，然后将步骤二所得第二处理剂添加至所得第一混合料中，进行二次混合搅拌，后得网格料。
其中，所述一次混合搅拌时，所述第一处理剂和所述聚酯熔融液的质量比为：0.12:1，所述二次混合搅拌时，所述第二处理剂和第一混合料的质量比为0.10:1。
步骤四、聚酯单丝的制备：
通过熔融纺丝的方法，将步骤三所得网格料进行纺丝，得聚酯单丝。
所述熔融纺丝过程中，纺丝温度为305℃，纺丝速度为800m/min，环形冷却吹风风速为1.5m/s，风温为26℃，环形吹风区高度为140cm。
步骤四所述熔融纺丝包括一次牵伸和二次牵伸，所述一次牵伸过程中，一次牵伸倍数为1.7倍，热辊温度为145℃，牵伸辊速度为1500m/min，所述二次牵伸过程中，二次牵伸倍数为2.3倍，所述热辊温度为200℃，牵伸辊的速度为3000m/min。
步骤五、制备网格布：
将步骤四所得聚酯单丝通过整经、织造和后整理处理后，得基于石墨烯的保温网格布。
实施例3
基于石墨烯的保温网格布的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、第一处理剂的制备：
S1.1、一次备料：
第一处理剂包括按照质量份数计的如下组份：甲基纤维素醚10份，萜烯树脂10份，腰果酚9份，石墨烯粉15份，按照所述配比称量备料。
S1.2、一次混料：
将步骤S1.1备好的料混合均匀，得第一处理剂，所述一次混料的温度为100℃。
步骤二、第二处理剂制备：
S2.1、二次备料：
第二处理剂包括按照质量份数计的如下组份：羟基硅油11份，十二烷基三甲基溴化铵8份，尿素3份，按照所述配比称量备料；
S2.2、二次混料：
将步骤S2.1备好的料混合均匀，得第二处理剂，所述二次混料的温度为50℃。
步骤三、网格料制备：
将步骤一所述第一处理剂和聚酯熔融液进行一次混合搅拌，得第一混合料，然后将步骤二所得第二处理剂添加至所得第一混合料中，进行二次混合搅拌，后得网格料。
其中，所述一次混合搅拌时，所述第一处理剂和所述聚酯熔融液的质量比为：0.15:1，所述二次混合搅拌时，所述第二处理剂和第一混合料的质量比为0.13:1。
步骤四、聚酯单丝的制备：
通过熔融纺丝的方法，将步骤三所得网格料进行纺丝，得聚酯单丝。
所述熔融纺丝过程中，纺丝温度为310℃，纺丝速度为900m/min，环形冷却吹风风速为1.6m/s，风温为28℃，环形吹风区高度为145cm。
步骤四所述熔融纺丝包括一次牵伸和二次牵伸，所述一次牵伸过程中，一次牵伸倍数为1.9倍，热辊温度为150℃，牵伸辊速度为1700m/min，所述二次牵伸过程中，二次牵伸倍数为2.4倍，所述热辊温度为210℃，牵伸辊的速度为3200m/min。
步骤五、制备网格布：
将步骤四所得聚酯单丝通过整经、织造和后整理处理后，得基于石墨烯的保温网格布。
对照例1
基于石墨烯的保温网格布的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、第一处理剂的制备：
S1.1、一次备料：
第一处理剂包括按照质量份数计的如下组份：萜烯树脂7份，腰果酚6份，石墨烯粉10份，按照所述配比称量备料。
S1.2、一次混料：
将步骤S1.1备好的料混合均匀，得第一处理剂，所述一次混料的温度为80℃。
步骤二、第二处理剂制备：
S2.1、二次备料：
第二处理剂包括按照质量份数计的如下组份：十二烷基三甲基溴化铵6份，尿素2份，按照所述配比称量备料；
S2.2、二次混料：
将步骤S2.1备好的料混合均匀，得第二处理剂，所述二次混料的温度为40℃。
步骤三、网格料制备：
将步骤一所述第一处理剂和聚酯熔融液进行一次混合搅拌，得第一混合料，然后将步骤二所得第二处理剂添加至所得第一混合料中，进行二次混合搅拌，后得网格料。
其中，所述一次混合搅拌时，所述第一处理剂和所述聚酯熔融液的质量比为：0.1:1，所述二次混合搅拌时，所述第二处理剂和第一混合料的质量比为0.08:1。
步骤四、聚酯单丝的制备：
通过熔融纺丝的方法，将步骤三所得网格料进行纺丝，得聚酯单丝。
所述熔融纺丝过程中，纺丝温度为300℃，纺丝速度为700m/min，环形冷却吹风风速为1.3m/s，风温为25℃，环形吹风区高度为135cm。
步骤四所述熔融纺丝包括一次牵伸和二次牵伸，所述一次牵伸过程中，一次牵伸倍数为1.6倍，热辊温度为140℃，牵伸辊速度为1000m/min，所述二次牵伸过程中，二次牵伸倍数为2.2倍，所述热辊温度为180℃，牵伸辊的速度为2900m/min。
步骤五、制备网格布：
将步骤四所得聚酯单丝通过整经、织造和后整理处理后，得基于石墨烯的保温网格布。
对照例2
基于石墨烯的保温网格布的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、第一处理剂的制备：
S1.1、一次备料：
第一处理剂包括按照质量份数计的如下组份：甲基纤维素醚10份，萜烯树脂10份，石墨烯粉15份，按照所述配比称量备料。
S1.2、一次混料：
将步骤S1.1备好的料混合均匀，得第一处理剂，所述一次混料的温度为100℃。
步骤二、第二处理剂制备：
S2.1、二次备料：
第二处理剂为羟基硅油，称量备料；
S2.2、二次混料：
将步骤S2.1备好的料混合均匀，得第二处理剂，所述二次混料的温度为50℃。
步骤三、网格料制备：
将步骤一所述第一处理剂和聚酯熔融液进行一次混合搅拌，得第一混合料，然后将步骤二所得第二处理剂添加至所得第一混合料中，进行二次混合搅拌，后得网格料。
其中，所述一次混合搅拌时，所述第一处理剂和所述聚酯熔融液的质量比为：0.15:1，所述二次混合搅拌时，所述第二处理剂和第一混合料的质量比为0.13:1。
步骤四、聚酯单丝的制备：
通过熔融纺丝的方法，将步骤三所得网格料进行纺丝，得聚酯单丝。
所述熔融纺丝过程中，纺丝温度为310℃，纺丝速度为900m/min，环形冷却吹风风速为1.6m/s，风温为28℃，环形吹风区高度为145cm。
步骤四所述熔融纺丝包括一次牵伸和二次牵伸，所述一次牵伸过程中，一次牵伸倍数为1.9倍，热辊温度为150℃，牵伸辊速度为1700m/min，所述二次牵伸过程中，二次牵伸倍数为2.4倍，所述热辊温度为210℃，牵伸辊的速度为3200m/min。
步骤五、制备网格布：
将步骤四所得聚酯单丝通过整经、织造和后整理处理后，得基于石墨烯的保温网格布。
将实施例1~3和对照例1~2所得基于石墨烯的保温网格布进行性能测试，其中：
1、按照GB/T 3920、GB/T 3921-2008和GB/T3922进行色牢度测试。
2、透湿性能的测试：
透湿量：在织物两面分别存在恒定的水蒸气压的条件下，规定时间内通过单位面积织物的水蒸气质量，以g/(m2·d)表示。
环境条件：温度20℃，相对湿度65%。
透湿箱条件：温度38℃，相对湿度90%，气流速度0.3~0.5m/s。
实验标准：GB/T 12704-1991《织物透湿量测定法》。
试验采用方法透湿，即把盛有吸湿剂或水、并封以织物试样的透湿杯放置于规定温度和相对湿度的密封环境中，根据一定时间内透湿杯包括试样和吸湿剂或水的质量变化计算出透湿量。实验仪器材料实验箱，透湿杯，天平，吸湿剂，标准筛, 干燥剂，量筒。
试样透湿量按下式计算
WVT=24×△m/（S·t）
式中：WVT——24h透湿量，g/（m2·d）
△m——同一实验组合体两次称量只差，g；
S——试样实验面积，m2；
t——实验时间，h。
3、采用温州方圆仪器有限公司生产的YG606D型平板式织物保温仪对所得基于石墨烯的保温网格布进行保温性能测试，按照GB/T 11048-2008规定进行检测，仪器是由微电脑进行控制和数据处理，通过测试可直接计算出织物试样的保温率Q、传热系数 U 和克罗值 CLO。
采用GB/T 3923.1-2013 测试断裂强度。
从表1中可知，用本发明的制备方法制得的基于石墨烯的保温网格布的保温率达到70%以上，具有优异的保温效果，同时，透湿量达到7321 g·m-2·d-1以上，具有很强的透气性，且色牢度高，径向断裂强度达到1366N，纬向断裂强度达到970N，而对比例1~2的保湿率、透湿量、色牢度和断裂强度均比实施例1~3所得的基于石墨烯的保温网格布差，因此，本发明所使用的配方及工艺对提高网格布性能具有很大作用。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.基于石墨烯的保温网格布的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、第一处理剂的制备：
S1.1、一次备料：
第一处理剂包括按照质量份数计的如下组份：甲基纤维素醚9~15份，萜烯树脂7~10份，腰果酚6~9份，石墨烯粉10~15份，按照配比称量备料；
S1.2、一次混料：
将步骤S1.1备好的料混合均匀，得第一处理剂；
步骤二、第二处理剂的制备：
S2.1、二次备料：
第二处理剂包括按照质量份数计的如下组份：羟基硅油8~11份，十二烷基三甲基溴化铵6~8份，尿素2~3份，按照配比称量备料；
S2.2、二次混料：
将步骤S2.1备好的料混合均匀，得第二处理剂；
步骤三、网格料制备：
将步骤一所述第一处理剂和聚酯熔融液进行一次混合搅拌，得第一混合料，然后将步骤二所得第二处理剂添加至所得第一混合料中，进行二次混合搅拌，后得网格料；
所述一次混合搅拌时，所述第一处理剂和所述聚酯熔融液的质量比为：0.10~0.15:1；
步骤四、聚酯单丝的制备：
通过熔融纺丝的方法，将步骤三所得网格料进行纺丝，得聚酯单丝；
步骤五、制备网格布：
将步骤四所得聚酯单丝通过整经、织造和后整理处理后，得基于石墨烯的保温网格布。
2.根据权利要求1所述的基于石墨烯的保温网格布的制备方法，其特征在于，步骤一所述一次混料的温度为80~100℃。
3.根据权利要求1所述的基于石墨烯的保温网格布的制备方法，其特征在于，步骤二所述二次混料的温度为40~50℃。
4.根据权利要求1所述的基于石墨烯的保温网格布的制备方法，其特征在于，步骤三所述二次混合搅拌时，所述第二处理剂和第一混合料的质量比为0.08~0.13:1。
5.根据权利要求1所述的基于石墨烯的保温网格布的制备方法，其特征在于，步骤四所述熔融纺丝过程中，纺丝温度为300~310℃，纺丝速度为700~900m/min，环形冷却吹风风速为1.3~1.6m/s，风温为25~28℃，环形吹风区高度为135~145cm。
6.根据权利要求1所述的基于石墨烯的保温网格布的制备方法，其特征在于，步骤四所述熔融纺丝包括一次牵伸和二次牵伸，所述一次牵伸过程中，一次牵伸倍数为1.6~1.9倍，热辊温度为140~150℃，牵伸辊速度为1000~1700m/min，所述二次牵伸过程中，二次牵伸倍数为2.2~2.4倍，热辊温度为180~210℃，牵伸辊的速度为2900~3200m/min。
7.用权利要求1~6任一所述的基于石墨烯的保温网格布的制备方法制得基于石墨烯的保温网格布。
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