CN110453494A - 一种石墨烯抗菌面料及其制备方法 - Google Patents

一种石墨烯抗菌面料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种石墨烯抗菌面料的制备方法，包括如下步骤：S1、将抗菌剂和粘合剂均匀混合后涂覆在织物表面，然后烘干；S2、将烘干后的织物放入还原剂和去离子水的混合溶液中进行还原处理，然后取出织物烘干；所述抗菌剂为石墨烯、氧化石墨烯、氨基改性石墨烯中的一种或几种。本发明采用新型的石墨烯抗菌原料结合粘合和化学结合的方式在单层面料上实现抗菌功能，即保证了面料抗菌性能和水洗牢度，提高织物的抗菌耐水洗性。

Description

一种石墨烯抗菌面料及其制备方法
技术领域
本发明涉及抗菌涂料领域，具体地，涉及一种石墨烯抗菌面料及其制备方法。
背景技术
抗菌面料具有良好的安全性，它可以高效完全去除织物上的细菌、真菌和霉菌，保持织物清洁，并能防止细菌再生和繁殖。
传统抗菌面料采用抗菌剂后整理到织物表面，其缺点是，采用银离子等抗菌剂现已全面禁用，而有机类的抗菌剂效果不好，牢度差，耐洗行不好。目前面料上的抗菌问题，主要需解决：1、面料使用的抗菌剂牢度不好，耐洗性差；2、使用涂层透气性不好的问题。因此，如何获得一种抗菌性高、牢度好、透气性佳的面料是目前亟需解决的问题。
公开为CN 107629663 A公开了一种石墨烯涂料及其制备方法，该石墨烯涂料的配方按重量份数包括：胶粘剂20～50份，固含量0.3～8％的石墨烯分散液2～15份，表面活性剂0.01～0.5份，去离子水5～20份；该石墨烯涂料涂布成膜后具有极高的硬度、极低的阻抗和高性能的隔热性、抗划伤能力强，自洁能力好，隔热保温效果更强的特点。但该专利由于只采用胶黏剂粘合，存在牢度不好的缺点，不耐水洗牢度。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种石墨烯抗菌面料及其制备方法。本发明提供的一种新型石墨烯抗菌面料的制备方法，包括采用石墨烯抗菌剂，采用特殊花纹的印花形式，印花在织物单层表面，既保证了织物的透气性，同时保证了抗菌。
本发明使用粘合和还原结合的方式将氧化石墨烯、氨基改性石墨烯还原结合到纤维上与纤维化学键结合，更高结合牢度。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供一种石墨烯抗菌面料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将抗菌剂和粘合剂均匀混合后涂覆在织物表面，然后烘干；
S2、将烘干后的织物放入还原剂和去离子水的混合溶液中进行还原处理，然后取出织物烘干；
所述抗菌剂为石墨烯、氧化石墨烯、氨基改性石墨烯中的一种或几种。
优选地，步骤S1和步骤S2中，所述烘干的温度为60℃-80℃。
优选地，步骤S2中，所述还原处理的温度为80℃，时间为60-90min。还原温度过高会导致还原太快，不利于与纤维的结合。
优选地，所述抗菌剂、粘合剂、还原剂和去离子水的质量比为(0.1～1.5)：(4.6～6)：(2.6～4)：(88.5～89.9)。
优选地，所述抗菌剂为石墨烯、氧化石墨烯、氨基改性石墨烯中的一种或几种的组合。
优选地，所述氨基改性石墨烯的表面带有氨基基团，所述氨基基团的质量占所述氨基改性石墨烯质量的10-20％。
优选地，所述氨基改性石墨烯的制备方法包括：将氧化石墨烯和季铵盐混合，以1-2℃/min水浴加热至90℃-100℃后恒温60-90min，得到氨基改性石墨烯。
优选地，所述氧化石墨烯和季铵盐的质量比为0.05:1。选择该比例可大大提高抗菌效果和抗菌时效。
优选地，所述季铵盐选自聚季铵盐-11、季铵盐336、季铵盐1622、二甲基十八烷基氯化铵中的一种或几种。更优选季铵盐336、二甲基双十八烷基氯化铵或两者的组合物进行改性，得到的抗菌效果最好。
优选地，所述粘合剂为MS改性硅烷、聚氨酯、聚硅酮中的一种或几种的组合。
优选地，所述还原剂包括保险粉(连二亚硫酸钠)、水合肼中的至少一种。以上还原剂可以充分还原氧化石墨烯，效率最高。
本发明还提供一种根据所述方法制备的石墨烯抗菌面料，所述抗菌面料的印花层为单层印花，印花花纹为正六边形，所述正六边形的边长为5-10mm，所述正六边形的边长的宽度为1-2mm。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明采用的新型的石墨烯抗菌剂，其抗菌原理是物理行抗菌，安全。同时采用染色印花工艺粘合和化学结合的方式将石墨烯抗菌剂粘合到织物表面同时采用特殊的花纹，保证了织物透气性和抗菌性，耐洗性也大大提高。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明石墨烯抗菌面料的印花花纹的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1-5
实施例1-5分别涉及一种石墨烯抗菌面料的制备方法，具体操作步骤如下：
S1、将抗菌剂和粘合剂按表1中质量分数进行混合，在混合均匀后，采用涂层的方式均匀的涂层到织物表面，后60°烘干30min后取出；
S2、按照表1中种类和质量分数配置还原剂溶液，将烘干的布料放入还原剂中80°进行水浴还原60min，烘干。所得石墨烯抗菌面料的印花花纹的结构示意图如图1所示。
实施例1-5涉及的原料种类及含量如下表1所示：
表1
上表1中，单季铵盐改性石墨烯和双季铵盐改性石墨烯的制备步骤为：将氧化石墨烯和季铵盐336或二甲基双十八烷基氯化铵按0.05:1的比例混合，以1-2℃/min水浴加热至90℃-100℃后恒温60-90min，分别得到单季铵盐改性石墨烯和双季铵盐改性石墨烯。
实施例6
本实施例提供一种石墨烯抗菌面料的制备方法，具体操作步骤与实施例2基本一致，不同之处仅在于：本对比例中，选用聚季铵盐-11对氧化石墨烯进行改性来制得氨基改性石墨烯。
对比例1
本对比例提供一种石墨烯抗菌面料的制备方法，具体操作步骤与实施例2基本一致，不同之处仅在于：本对比例中，选用四甲基脲四氟硼酸季铵盐对氧化石墨烯进行改性来制得氨基改性石墨烯。
对比例2
本对比例提供一种石墨烯抗菌面料的制备方法，具体操作步骤与实施例2基本一致，不同之处仅在于：本对比例中，选用实施例2的季铵盐对还原后的石墨烯进行改性得到氨基改性石墨烯。
对比例3
本对比例提供一种石墨烯抗菌面料的制备方法，具体操作步骤与实施例2基本一致，不同之处仅在于：本对比例中，在制备改性氨基改性石墨烯中，氧化石墨烯和季铵盐的质量比为1:1。
对比例4
本对比例提供一种石墨烯抗菌面料的制备方法，具体操作步骤与实施例2基本一致，不同之处仅在于：本对比例中，还原剂采用过氧化氢。
性能测试
采用ASTM-2149的抗菌测试方法和透气性测试、耐水牢度测试、耐汗渍牢度测试，对各实施例和各对比例制备的石墨烯抗菌面料进行测试，测试结果如下表2所示。
表2
备注：汗渍牢度等级越高说明耐汗渍效果越好，就是汗液对抗菌效果的影响越小。
由表2结果可知，石墨烯具有非常好的抗菌效果，完全优于其他抗菌剂，同时具有很好的牢度。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种石墨烯抗菌面料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将抗菌剂和粘合剂均匀混合后涂覆在织物表面，然后烘干；
S2、将烘干后的织物放入还原剂和去离子水的混合溶液中进行还原处理，然后取出织物烘干；
所述抗菌剂为石墨烯、氧化石墨烯、氨基改性石墨烯中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的石墨烯抗菌面料的制备方法，其特征在于，步骤S1和步骤S2中，所述烘干的温度为60℃-80℃。
3.根据权利要求1所述的石墨烯抗菌面料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述还原处理的温度为80℃，时间为60-90min。
4.根据权利要求1所述的石墨烯抗菌面料的制备方法，其特征在于，所述抗菌剂、粘合剂、还原剂和去离子水的质量比为(0.1～1.5)：(4.6～6)：(2.6～4)：(88.5～89.9)。
5.根据权利要求1所述的石墨烯抗菌面料的制备方法，其特征在于，所述氨基改性石墨烯的表面带有氨基基团，所述氨基基团的质量占所述氨基改性石墨烯质量的10-20％。
6.根据权利要求1或5所述的石墨烯抗菌面料的制备方法，其特征在于，所述氨基改性石墨烯的制备方法包括：将氧化石墨烯和季铵盐混合，以1-2℃/min水浴加热至90℃-100℃后恒温60-90min，得到氨基改性石墨烯。
7.根据权利要求6所述的石墨烯抗菌面料的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯和所述季铵盐的质量比为0.05:1。
8.根据权利要求6所述的石墨烯抗菌面料的制备方法，其特征在于，所述季铵盐选自聚季铵盐-11、季铵盐336、季铵盐1622、二甲基十八烷基氯化铵中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的石墨烯抗菌面料的制备方法，其特征在于，所述粘合剂为MS改性硅烷、聚氨酯、聚硅酮中的一种或几种的组合；所述还原剂包括保险粉、水合肼中的至少一种。
10.一种根据权利要求1所述方法制备的石墨烯抗菌面料，其特征在于，所述抗菌面料的印花层为单层印花，印花花纹为正六边形；所述正六边形的边长为5-10mm，所述正六边形的边长的宽度为1-2mm。
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