CN109868546A - 一种环保型石墨烯纳米纺织面料及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保型石墨烯纳米纺织面料，其原料按重量份比包括：石墨粉10‑20份、强氧化混合液20‑40份、双氧水30‑60份、莫代尔纤维30‑40份、纳米纤维60‑80份、涤纶纤维30‑50份、棉纤维40‑60份、有机硅烷20‑30份、乙醇30‑50份，环保型石墨烯纳米纺织面料的制备工艺，具体包括以下步骤：S1、首先分别选取相应比份的莫代尔纤维、纳米纤维、涤纶纤维和棉纤维，本发明涉及纺织面料技术领域。该环保型石墨烯纳米纺织面料及其制备工艺，通过在纺织面料中加入石墨烯，可以提高纺织面料最终成品的韧性和强度，提高穿着的寿命，将纺织面料在有机硅烷溶于中进行浸渍处理，提高纺织面料的抗菌性，采用环保型的加工方式，反应过程简单，易于操作。

Description

一种环保型石墨烯纳米纺织面料及其制备工艺

技术领域

本发明涉及纺织面料技术领域，具体为一种环保型石墨烯纳米纺织面料及其制备工艺。

背景技术

针织面料，按织造方法分，有纬编针织面料和经编针织面料两类，纬编针织面料常以低弹涤纶丝或异型涤纶丝、锦纶丝、棉纱、毛纱等为原料，采用平针组织，变化平针组织，罗纹平针组织，双罗纹平针组织、提花组织，毛圈组织等，在各种纬编机上编织而成，石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料，石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp杂化轨道成键，并有如下的特点:碳原子有4个价电子，其中3个电子生成sp键，即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子，近邻原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键，新形成的π键呈半填满状态，研究证实，石墨烯中碳原子的配位数为3，每两个相邻碳原子间的键长为1.42×10米，键与键之间的夹角为120°，除了o键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外，每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键(与苯环类似)，因而具有优良的导电和光学性能。

现有的纺织面料的抗菌性不是很好，导致布料容易受到外界细菌的感染，而且纺织面料的强度不强，不耐穿，穿着寿命较短，布料的导热性能较低，在穿着纺织面料做成的衣物时，就会感到不透气，穿着舒适性较低。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种环保型石墨烯纳米纺织面料及其制备工艺，解决了抗菌性不是很好，穿着寿命较短，布料的导热性能较低，穿着舒适性较低的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种环保型石墨烯纳米纺织面料及其制备工艺，其原料按重量份比包括：石墨粉10-20份、强氧化混合液20-40份、双氧水30-60份、莫代尔纤维30-40份、纳米纤维60-80份、涤纶纤维30-50份、棉纤维40-60份、有机硅烷20-30份、乙醇30-50份。

本发明还公开了一种环保型石墨烯纳米纺织面料的制备工艺，具体包括以下步骤：

S1、首先分别选取相应比份的莫代尔纤维、纳米纤维、涤纶纤维和棉纤维，然后将选取的莫代尔纤维、纳米纤维、涤纶纤维和棉纤维进行依次进行煮练、漂白和丝光前处理，然后将莫代尔纤维、纳米纤维、涤纶纤维和棉纤维进行清洗、烘干和纺纱后处理工艺，即可得到所需的莫代尔纤维纱线、纳米纤维纱线、涤纶纤维纱线和棉纤维纱线，之后将莫代尔纤维纱线、纳米纤维纱线、涤纶纤维纱线和棉纤维纱线通过混纺机进行纺织，即可得到混纺面料；

S2、取得一定量的石墨粉与强氧化混合液倒入混合器中，使其在常温状态下进行混合，设定混合时间15～20min，搅拌速率为58r/min,得到初级液，然后将混合器中加入一定量的双氧水并搅拌均匀，使其与初级液进行充分的混合，搅拌时间为20～30min，搅拌速率为120r/min,得到石墨烯添加液；

S3、将有机硅烷投入搅拌器中，然后倒入一定量的乙醇，启动搅拌器，使得有机硅烷完全融于乙醇中，形成浸渍液；

S4、将混纺面料放入搅拌器中，并将搅拌器中加入S2中制得的石墨烯添加液，启动搅拌器，搅拌时间为1～2H，搅拌速率为130～150r/mi，然后关闭搅拌器，于室温下反应2～5小时后加热搅拌器至90～120℃，反应1～2小时后，降至室温，取出纺织面料；

S5、将纺织面料置于烘干机中进行烘干，保持烘干温度在55℃-65℃，烘干时间为1-2h,然后冷却至室温，再次将纺织面料放入浸泡器中，倒入S3中制成的浸渍液，于40～90℃温度下处理20～50min，然后取出置于烘箱中干燥，得到环保型石墨烯纳米纺织面料。

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，强氧化混合液为浓硝酸溶液与浓硫酸溶液的混合液。

优选的，所述步骤S1中混合质量比例为石墨粉：强氧化混合液＝2:4，初级液与双氧水的体积比为9:7。

优选的，所述步骤S3中，搅拌时间为20～30min，搅拌速率为120r/min。

优选的，所述步骤S5中，每隔30min翻动反应器中的纺织面料一次。

(三)有益效果

本发明提供了一种环保型石墨烯纳米纺织面料及其制备工艺。与现有技术相比具备以下有益效果：该环保型石墨烯纳米纺织面料及其制备工艺，其原料按重量份比包括：石墨粉10-20份、强氧化混合液20-40份、双氧水30-60份、莫代尔纤维30-40份、纳米纤维60-80份、涤纶纤维30-50份、棉纤维40-60份、有机硅烷20-30份、乙醇30-50份，环保型石墨烯纳米纺织面料的制备工艺，具体包括以下步骤：S1、首先分别选取相应比份的莫代尔纤维、纳米纤维、涤纶纤维和棉纤维，然后将选取的莫代尔纤维、纳米纤维、涤纶纤维和棉纤维进行依次进行煮练、漂白和丝光前处理，然后将莫代尔纤维、纳米纤维、涤纶纤维和棉纤维进行清洗、烘干和纺纱后处理工艺，即可得到所需的莫代尔纤维纱线、纳米纤维纱线、涤纶纤维纱线和棉纤维纱线，之后将莫代尔纤维纱线、纳米纤维纱线、涤纶纤维纱线和棉纤维纱线通过混纺机进行纺织，即可得到混纺面料，S2、取得一定量的石墨粉与强氧化混合液倒入混合器中，使其在常温状态下进行混合，得到初级液，然后将混合器中加入一定量的双氧水并搅拌均匀，使其与初级液进行充分的混合，得到石墨烯添加液，S3、将有机硅烷投入搅拌器中，然后倒入一定量的乙醇，形成浸渍液，S4、将混纺面料放入搅拌器中，并将搅拌器中加入S2中制得的石墨烯添加液，启动搅拌器，降至室温，取出纺织面料，S5、将纺织面料置于烘干机中进行烘干，然后冷却至室温，再次将纺织面料放入浸泡器中，倒入S3中制成的浸渍液，然后取出置于烘箱中干燥，得到环保型石墨烯纳米纺织面料，通过在纺织面料中加入石墨烯，可以提高纺织面料最终成品的韧性和强度，提高穿着的寿命，将纺织面料在有机硅烷溶于中进行浸渍处理，提高纺织面料的抗菌性，采用环保型的加工方式，反应过程简单，易于操作，提高了整体纺织面料加工的效率。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供三种技术方案：一种环保型石墨烯纳米纺织面料的制备工艺，具体包括以下实施例：

实施例1

S1、首先分别选取35份莫代尔纤维、70份纳米纤维、40份涤纶纤维和50份棉纤维，然后将选取的35份莫代尔纤维、70份纳米纤维、40份涤纶纤维和50份棉纤维进行依次进行煮练、漂白和丝光前处理，然后将35份莫代尔纤维、70份纳米纤维、40份涤纶纤维和50份棉纤维进行清洗、烘干和纺纱后处理工艺，即可得到所需的35份莫代尔纤维纱线、70份纳米纤维纱线、40份涤纶纤维纱线和50份棉纤维纱线，之后将35份莫代尔纤维纱线、70份纳米纤维纱线、40份涤纶纤维纱线和50份棉纤维纱线通过混纺机进行纺织，即可得到混纺面料；

S2、取得15份石墨粉与30份强氧化混合液倒入混合器中，使其在常温状态下进行混合，设定混合时间18min，搅拌速率为58r/min,得到初级液，然后将混合器中加入35份双氧水并搅拌均匀，使其与初级液进行充分的混合，搅拌时间为25min，搅拌速率为120r/min,得到石墨烯添加液；

S3、将25份有机硅烷投入搅拌器中，然后倒入40份乙醇，启动搅拌器，使得25份有机硅烷完全融于40份乙醇中，形成浸渍液；

S4、将混纺面料放入搅拌器中，并将搅拌器中加入S2中制得的石墨烯添加液，启动搅拌器，搅拌时间为1.5H，搅拌速率为140r/mi，然后关闭搅拌器，于室温下反应3小时后加热搅拌器至110℃，反应1.5小时后，降至室温，取出纺织面料；

S5、将纺织面料置于烘干机中进行烘干，保持烘干温度在60℃，烘干时间为1.5h,然后冷却至室温，再次将纺织面料放入浸泡器中，倒入S3中制成的浸渍液，于60℃温度下处理30min，然后取出置于烘箱中干燥，得到环保型石墨烯纳米纺织面料。

实施例2

S1、首先分别选取30份莫代尔纤维、60份纳米纤维、30份涤纶纤维和40份棉纤维，然后将选取的30份莫代尔纤维、60份纳米纤维、30份涤纶纤维和40份棉纤维进行依次进行煮练、漂白和丝光前处理，然后将30份莫代尔纤维、60份纳米纤维、30份涤纶纤维和40份棉纤维进行清洗、烘干和纺纱后处理工艺，即可得到所需的30份莫代尔纤维纱线、60份纳米纤维纱线、30份涤纶纤维纱线和40份棉纤维纱线，之后将30份莫代尔纤维纱线、60份纳米纤维纱线、30份涤纶纤维纱线和40份棉纤维纱线通过混纺机进行纺织，即可得到混纺面料；

S2、取得10份石墨粉与20份强氧化混合液倒入混合器中，使其在常温状态下进行混合，设定混合时间15min，搅拌速率为58r/min,得到初级液，然后将混合器中加入35份双氧水并搅拌均匀，使其与初级液进行充分的混合，搅拌时间为20min，搅拌速率为120r/min,得到石墨烯添加液；

S3、将20份有机硅烷投入搅拌器中，然后倒入30份乙醇，启动搅拌器，使得20份有机硅烷完全融于30份乙醇中，形成浸渍液；

S4、将混纺面料放入搅拌器中，并将搅拌器中加入S2中制得的石墨烯添加液，启动搅拌器，搅拌时间为1H，搅拌速率为130r/mi，然后关闭搅拌器，于室温下反应2小时后加热搅拌器至90℃，反应1小时后，降至室温，取出纺织面料；

S5、将纺织面料置于烘干机中进行烘干，保持烘干温度在55℃，烘干时间为1h,然后冷却至室温，再次将纺织面料放入浸泡器中，倒入S3中制成的浸渍液，于40℃温度下处理20min，然后取出置于烘箱中干燥，得到环保型石墨烯纳米纺织面料。

实施例3

S1、首先分别选取40份莫代尔纤维、80份纳米纤维、50份涤纶纤维和60份棉纤维，然后将选取的40份莫代尔纤维、80份纳米纤维、50份涤纶纤维和60份棉纤维进行依次进行煮练、漂白和丝光前处理，然后将40份莫代尔纤维、80份纳米纤维、50份涤纶纤维和60份棉纤维进行清洗、烘干和纺纱后处理工艺，即可得到所需的40份莫代尔纤维纱线、80份纳米纤维纱线、50份涤纶纤维纱线和60份棉纤维纱线，之后将40份莫代尔纤维纱线、80份纳米纤维纱线、50份涤纶纤维纱线和60份棉纤维纱线通过混纺机进行纺织，即可得到混纺面料；

S2、取得20份石墨粉与40份强氧化混合液倒入混合器中，使其在常温状态下进行混合，设定混合时间20min，搅拌速率为58r/min,得到初级液，然后将混合器中加入60份双氧水并搅拌均匀，使其与初级液进行充分的混合，搅拌时间为30min，搅拌速率为120r/min,得到石墨烯添加液；

S3、将30份有机硅烷投入搅拌器中，然后倒入50份乙醇，启动搅拌器，使得30份有机硅烷完全融于50份乙醇中，形成浸渍液；

S4、将混纺面料放入搅拌器中，并将搅拌器中加入S2中制得的石墨烯添加液，启动搅拌器，搅拌时间为2H，搅拌速率为150r/mi，然后关闭搅拌器，于室温下反应5小时后加热搅拌器至120℃，反应2小时后，降至室温，取出纺织面料；

S5、将纺织面料置于烘干机中进行烘干，保持烘干温度在65℃，烘干时间为2h,然后冷却至室温，再次将纺织面料放入浸泡器中，倒入S3中制成的浸渍液，于90℃温度下处理50min，然后取出置于烘箱中干燥，得到环保型石墨烯纳米纺织面料。

效果实施例

某布料制造厂使用本发明实施例1-3对环保型石墨烯纳米纺织面料进行加工，使用实施例1进行生产的时候，布料的强度最佳，导热性能最佳，舒适度较佳，使用实施例2和实施例3进行加工的时候，布料的强度较好，但是导热性能比实施例1中所生产的布料低，因此实施例1生产的环保型石墨烯纳米纺织面料最佳。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种环保型石墨烯纳米纺织面料，其特征在于：其原料按重量份比包括：石墨粉10-20份、强氧化混合液20-40份、双氧水30-60份、莫代尔纤维30-40份、纳米纤维60-80份、涤纶纤维30-50份、棉纤维40-60份、有机硅烷20-30份、乙醇30-50份。

2.根据权利要求1所述的一种环保型石墨烯纳米纺织面料，其特征在于：其制备工艺具体包括以下步骤：

S1、首先分别选取相应比份的莫代尔纤维、纳米纤维、涤纶纤维和棉纤维，然后将选取的莫代尔纤维、纳米纤维、涤纶纤维和棉纤维进行依次进行煮练、漂白和丝光前处理，然后将莫代尔纤维、纳米纤维、涤纶纤维和棉纤维进行清洗、烘干和纺纱后处理工艺，即可得到所需的莫代尔纤维纱线、纳米纤维纱线、涤纶纤维纱线和棉纤维纱线，之后将莫代尔纤维纱线、纳米纤维纱线、涤纶纤维纱线和棉纤维纱线通过混纺机进行纺织，即可得到混纺面料；

S2、取得一定量的石墨粉与强氧化混合液倒入混合器中，使其在常温状态下进行混合，设定混合时间15～20min，搅拌速率为58r/min,得到初级液，然后将混合器中加入一定量的双氧水并搅拌均匀，使其与初级液进行充分的混合，搅拌时间为20～30min，搅拌速率为120r/min,得到石墨烯添加液；

S3、将有机硅烷投入搅拌器中，然后倒入一定量的乙醇，启动搅拌器，使得有机硅烷完全融于乙醇中，形成浸渍液；

S4、将混纺面料放入搅拌器中，并将搅拌器中加入S2中制得的石墨烯添加液，启动搅拌器，搅拌时间为1～2H，搅拌速率为130～150r/mi，然后关闭搅拌器，于室温下反应2～5小时后加热搅拌器至90～120℃，反应1～2小时后，降至室温，取出纺织面料；

S5、将纺织面料置于烘干机中进行烘干，保持烘干温度在55℃-65℃，烘干时间为1-2h,然后冷却至室温，再次将纺织面料放入浸泡器中，倒入S3中制成的浸渍液，于40～90℃温度下处理20～50min，然后取出置于烘箱中干燥，得到环保型石墨烯纳米纺织面料。

3.根据权利要求2所述的一种环保型石墨烯纳米纺织面料的制备工艺，其特征在于：所述步骤S1中混合质量比例为石墨粉：强氧化混合液＝2:4，初级液与双氧水的体积比为9:7。

4.根据权利要求2所述的一种环保型石墨烯纳米纺织面料的制备工艺，其特征在于：所述步骤S3中，搅拌时间为20～30min，搅拌速率为120r/min。

5.根据权利要求2所述的一种环保型石墨烯纳米纺织面料的制备工艺，其特征在于：所述步骤S5中，每隔30min翻动反应器中的纺织面料一次。