CN110512333A - 一种石墨烯远红外发热保暖席垫的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯远红外发热保暖席垫的制备方法，该方法包含：步骤1，制备石墨烯尼龙纤维；步骤2，制备吸湿发热再生纤维素纤维；步骤3，按比例将步骤1所得的石墨烯尼龙纤维和步骤2所得的吸湿发热再生纤维素纤维混合进行纺纱，控制湿度和温度；步骤4，采用步骤3所纺的纱线织造布料；步骤5，将步骤4所得的布料进行染整，得到成品面料；步骤6，将步骤5所得的成品面料经过设计，再裁剪缝制成具有发热保暖功能的石墨烯远红外席垫。本发明还提供了通过该方法制备的石墨烯远红外发热保暖席垫。本发明制备的发热保暖席垫具有抗菌抑菌、远红外发热、吸湿发热、速干易去污等特性，能够很好地应用在家纺家居席垫领域。

Description

一种石墨烯远红外发热保暖席垫的制备方法
技术领域
本发明涉及一种发热保暖席垫的制备方法，具体地，涉及一种石墨烯远红外发热保暖席垫的制备方法。
背景技术
石墨烯是从石墨中剥离出来的单层碳原子材料，由碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构，它是人类已知的厚度最薄、质地最坚硬、导电性最好的材料。石墨烯具有优异的力学、光学和电学性质，结构非常稳定，迄今为止研究者尚未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况，碳原子之间的链接非常柔韧，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍，如果用石墨烯制成包装袋，它将能承受大约两吨重的物品，几乎完全透明，却极为致密，不透水、不透气，即使原子尺寸最小的氦气也无法通过，导电性能好，石墨烯中电子的运动速度达到了光速的1/300，导电性超过了任何传统的导电材料，化学性质类似石墨表面，可以吸附和脱附各种原子和分子，还有抵御强酸强碱的能力。同时石墨烯还具有优异的远红外功能，能够改善人体血液循环，增强人体新陈代谢以及镇痛作用。
远红外线作用机理主要是以下几点：改善血液循环，远红外线能够深入人体的皮下组织，使皮下深层组织温度上升，扩张微血管，促进血液循环，调节血压，改善心、脑、肝、肾等器官由缺血引起的功能障碍，如高血压，心脑卒中，动脉粥样硬化等。强化血液及细胞组织代谢，改善微循环，提高细胞的解毒、排毒功能，防止癌细胞发生和发展；增强人体新陈代谢，如果人体的新陈代谢发生了紊乱，引起了体内外物质的交换失常，各种疾病将会不约而至。诸如水电解质代谢的紊乱，严重将会危及生命：如糖代谢紊乱所致的糖尿病、脂代谢紊乱引起心血管疾病、肥胖症、蛋白质代谢紊乱引起的痛风等。通过远红外线热效应，可以增加细胞的活力，调节神经体液机制，加强新陈代谢，使体内的物质交换处于平稳状态。镇痛作用，远红外线的热效应，降低了神经末梢的兴奋性；血液循环的改善；水肿的消退；减轻了神经末梢的化学和机械刺激；以上种种，均起到缓解疼痛的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种发热保暖席垫制备方法，利用石墨烯锦纶复合纤维的远红外特性及吸湿发热再生纤维素纤维的发热保暖特性，采用特用的纺纱工艺，结合两种纤维优势，能够很好地应用在家纺家居席垫领域。
为了达到上述目的，本发明提供了一种石墨烯远红外发热保暖席垫的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，制备石墨烯尼龙纤维；步骤2，制备吸湿发热再生纤维素纤维；步骤3，按比例将步骤1所得的石墨烯尼龙纤维和步骤2所得的吸湿发热再生纤维素纤维混合进行纺纱，控制湿度和温度；步骤4，采用步骤3所纺的纱线织造布料；步骤5，将步骤4所得的布料进行染整，得到成品面料；步骤6，将步骤5所得的成品面料经过设计，再裁剪缝制成具有发热保暖功能的石墨烯远红外席垫。
上述的石墨烯远红外发热保暖席垫的制备方法，其中，所述的步骤1中的石墨烯尼龙纤维是采用改性石墨烯与PA6尼龙切片混合，经双螺杆挤出机熔融挤出，干燥，制备出石墨烯复合PA6母粒，再将其与PA6尼龙切片共混喷丝，生产出的石墨烯尼龙长丝和石墨烯尼龙短纤。
上述的石墨烯远红外发热保暖席垫的制备方法，其中，所述的步骤2中的吸湿发热再生纤维素纤维是采用棉籽绒的绒毛部分，制成再生纤维素浆粕，再通过再生纤维素纤维喷丝设备生产出的长纤维和短纤维。
上述的石墨烯远红外发热保暖席垫的制备方法，其中，所述的步骤3中，采用50％的石墨烯尼龙纤维和50％的吸湿发热再生纤维素纤维，按1:1的比例通过赛络紧密纺的方式进行纺纱，并控制湿度和温度。
上述的石墨烯远红外发热保暖席垫的制备方法，其中，所述的步骤3中，控制温度为25℃恒温，控制湿度为65％相对湿度恒湿。
上述的石墨烯远红外发热保暖席垫的制备方法，其中，所述的步骤4中，采用双层双面三明治织法织造布料。
上述的石墨烯远红外发热保暖席垫的制备方法，其中，所述的步骤5中，将所得的布料进行液氨丝光整理、速干整理，以及易去污整理。
本发明还提供了通过上述的方法制备的石墨烯远红外发热保暖席垫。
本发明提供的石墨烯远红外发热保暖席垫的制备方法具有以下优点：
功能性：实现了抗菌抑菌、远红外发热、吸湿发热、速干易去污等特性。
环保性：采用的吸湿发热纤维是再生纤维素，可循环、可降解，于环境友好。
颠覆性：秋冬用的保暖席垫，往往为了更好的保暖性，会采用毛绒类面料制成，其表面容易吸附灰尘，藏污纳垢。而此技术首创的利用生产凉席的工艺，颠覆性的生产保暖发热的席垫，既能保持面料本身细腻、干爽、透气、易去污、易打理，又能赋予多种有益身心健康的功能。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
本发明提供的石墨烯远红外发热保暖席垫的制备方法，其包含：
步骤1，制备石墨烯尼龙纤维；步骤2，制备吸湿发热再生纤维素纤维；步骤3，纺纱工艺：按比例将步骤1所得的石墨烯尼龙纤维和步骤2所得的吸湿发热再生纤维素纤维以混纺的形式，混合进行纺纱，控制湿度和温度；步骤4，织造工艺：采用步骤3所纺的纱线织造布料；步骤5，染整工艺：将步骤4所得的布料进行染整，得到成品面料；步骤6，将步骤5所得的成品面料经过特殊的风格设计，再裁剪缝制，加成生产成具有发热保暖功能的石墨烯远红外席垫。
该方法中未详细说明的具体设备、加工参数等均为本领域中的现有技术；采用的原料和制剂等的种类和要求，以及中间产物的特性等也均为本领域中的技术人员所已知的。
优选地，步骤1中的石墨烯尼龙纤维是采用改性石墨烯与PA6尼龙切片混合，经双螺杆挤出机熔融挤出，干燥，制备出性能优异的石墨烯复合PA6 母粒，再将其与PA6尼龙切片共混喷丝，生产出的石墨烯尼龙长丝和石墨烯尼龙短纤。
尼龙(Nylon)即聚酰胺(Polyamide，简称PA)，又称锦纶，其命名由合成单体具体的碳原子数而定，如尼龙6等。PA6又名尼龙6，PA6尼龙切片是半透明或不透明乳白色的，具有热塑性、轻质、韧性好、耐化学品和耐久性好等特性。
改性石墨烯包含偶联剂改性氧化石墨烯、羧基高分子改性氧化石墨烯、氨基高分子改性氧化石墨烯、阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯等中的任意一种或多种。
步骤2中的吸湿发热再生纤维素纤维是采用棉籽绒的绒毛部分，制成再生纤维素浆粕，再通过再生纤维素纤维喷丝设备生产出的长纤维和短纤维。
再生纤维素纤维(cellulose fiber)是以天然纤维素(棉、麻、竹子、树、灌木等)为原料，不改变它的化学结构，仅仅改变天然纤维素的物理结构，从而制造出来性能更好的再生纤维素纤维。
该吸湿发热再生纤维素纤维，是利用独特的技术，将未被作为纤维使用的棉籽绒的绒毛部分进行去除杂质，精制提纯与溶解，使其成为纯再生纤维浆粕，再通过再生纤维素纤维喷丝设备生产平滑的长纤维和蓬松的短纤维。
步骤3中，采用50％的石墨烯尼龙纤维和50％的吸湿发热再生纤维素纤维，按体积比1:1的比例通过赛络紧密纺的方式进行纺纱，生产纱支50S的赛络紧密纺纱线，并在整个过程中严格控制湿度和温度。
该比例是非常关键的，因为要达到理想的吸湿透气、保暖保健的功效，就需要将石墨烯纤维、吸湿发热纤维的混纺比例调整到一个极佳的点。
纱支是指每克纱的长度，支数越高纱线越细，均匀度越好，反之也就是支数越低纱线越粗。纱支标记为S，30S以上称为高支纱，20S～30S为中支纱，20S以下为低支纱。
赛络紧密纺是一种现有的纺纱方式，结合了赛络纺和紧密纺的优点，所得的纱线光洁、织物品质高。
步骤3中，控制温度为25℃恒温，控制湿度为65％相对湿度恒湿。
步骤4中，采用双层双面三明治织法织造布料。
步骤5中，为了极佳的产品舒适度与体验度，需要将所得的布料进行针织物液氨丝光整理、速干整理，以及易去污整理等。
针织物液氨丝光整理是一种高档的后整理手段，是染整工业发展起来的一种新技术，采用无水液氨进行丝光处理。无水液氨因分子小、纯度高，是一种优良的膨化剂，其丝光处理后的产品手感柔软、尺寸稳定性和抗皱性较高。
该步骤5中还采用了本领域内常见的吸湿排汗速干、易去污、抗静电整理剂等进行速干、易去污等整理。
本发明还提供了通过该方法制备的石墨烯远红外发热保暖席垫。
下面结合实施例对本发明提供的石墨烯远红外发热保暖席垫的制备方法做更进一步描述。
实施例1
一种石墨烯远红外发热保暖席垫的制备方法，其包含：
步骤1，制备石墨烯尼龙纤维。
该石墨烯尼龙纤维是采用改性石墨烯与PA6尼龙切片混合，经双螺杆挤出机熔融挤出，干燥，制备出性能优异的石墨烯复合PA6母粒，再将其与PA6 尼龙切片共混喷丝，生产出的石墨烯尼龙长丝和石墨烯尼龙短纤。
改性石墨烯包含偶联剂改性氧化石墨烯、羧基高分子改性氧化石墨烯、氨基高分子改性氧化石墨烯、阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯等中的任意一种或多种。
该过程的重点主要是石墨烯复合PA6母粒的生产，其工艺流程包含：(1) 混合搅拌：将改性石墨烯和分散剂、融合剂、接枝改性剂等组成成分在高温条件下，经捏合反应混合搅拌；(2)冷却出料：待混合物冷却后出料，采用塑胶破碎机粉碎成粉末备用；(3)熔融挤出：将石墨烯共融组合物与PA6混合，经同向双螺杆挤出机熔融共挤，再依次进行水冷、切粒、干燥、包装，得到石墨烯复合PA6母粒。然后将高浓度石墨烯尼龙母粒与PA6切片共混喷丝，生产石墨烯尼龙长丝和石墨烯尼龙短纤。
石墨烯复合PA6母粒的原料按质量百分比计包含：己内酰胺80％～90％，去离子水5％～10％，石墨烯0.1％～10％，添加剂0.1％～1％。
己内酰胺的分子式是C6H11NO，外观为白色粉末或结晶体，有油性手感。己内酰胺是重要的有机化工原料之一，主要用途是通过聚合生成聚酰胺切片 (通常叫尼龙-6切片，或锦纶-6切片)，可进一步加工成锦纶纤维、工程塑料、塑料薄膜。
添加剂中包含改性剂，以及分散剂、融合剂、接枝改性剂等。改性剂包含聚乙烯醇、羟丙基纤维素、聚乙二醇、木质素磺酸钠、聚乙烯吡络烷酮(PVP)、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺(DMF)、异丙醇等中的任意一种或多种。分散剂、融合剂、接枝改性剂等均采用本技术领域内现有的常见成分。
步骤2，制备吸湿发热再生纤维素纤维。
该吸湿发热再生纤维素纤维是利用独特的技术，将未被作为纤维使用的棉籽绒的绒毛部分进行去除杂质，精制提纯与溶解，使其成为纯再生纤维浆粕，再通过再生纤维素纤维喷丝设备生产平滑的长纤维和蓬松的短纤维。
步骤3，纺纱工艺：采用50％的石墨烯尼龙纤维和50％的吸湿发热再生纤维素纤维，按体积比1:1的比例通过赛络紧密纺的方式进行纺纱，生产纱支50S的赛络紧密纺纱线，并在整个过程中严格控制湿度和温度。控制温度为25℃恒温，控制湿度为65％相对湿度恒湿。
步骤4，织造工艺：采用步骤3所纺的纱线，通过双层双面三明治织法织造布料。
步骤5，染整工艺：将步骤4所得的布料进行针织物液氨丝光整理、速干整理，以及易去污整理等，得到成品面料。
步骤6，将步骤5所得的成品面料经过特殊的风格设计，再裁剪缝制，加成生产成具有发热保暖功能的石墨烯远红外席垫。
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯远红外发热保暖席垫。
本发明提供的石墨烯远红外发热保暖席垫的制备方法，采用50％的石墨烯尼龙纤维和50％的吸湿发热再生纤维素纤维，将两种纤维以混纺的方式，生产纱支50S的赛络紧密纺纱线，再经过织造、染整，制成成品面料，最后将成品面料经过特殊风格设计，生产具有发热保暖的席垫，能够很好地应用在家纺、家居等领域的寝具、坐垫等。该制备方法工艺简单易操作，成本低廉，经济效益高，适合大规模工业化生产。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种石墨烯远红外发热保暖席垫的制备方法，其特征在于，所述的方法包含：
步骤1，制备石墨烯尼龙纤维；
步骤2，制备吸湿发热再生纤维素纤维；
步骤3，按比例将步骤1所得的石墨烯尼龙纤维和步骤2所得的吸湿发热再生纤维素纤维混合进行纺纱，控制湿度和温度；
步骤4，采用步骤3所纺的纱线织造布料；
步骤5，将步骤4所得的布料进行染整，得到成品面料；
步骤6，将步骤5所得的成品面料经过设计，再裁剪缝制成具有发热保暖功能的石墨烯远红外席垫。
2.如权利要求1所述的石墨烯远红外发热保暖席垫的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中的石墨烯尼龙纤维是采用改性石墨烯与PA6尼龙切片混合，经双螺杆挤出机熔融挤出，干燥，制备出石墨烯复合PA6母粒，再将其与PA6尼龙切片共混喷丝，生产出的石墨烯尼龙长丝和石墨烯尼龙短纤。
3.如权利要求1所述的石墨烯远红外发热保暖席垫的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中的吸湿发热再生纤维素纤维是采用棉籽绒的绒毛部分，制成再生纤维素浆粕，再通过再生纤维素纤维喷丝设备生产出的长纤维和短纤维。
4.如权利要求1所述的石墨烯远红外发热保暖席垫的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，采用50％的石墨烯尼龙纤维和50％的吸湿发热再生纤维素纤维，按1:1的比例通过赛络紧密纺的方式进行纺纱，并控制湿度和温度。
5.如权利要求4所述的石墨烯远红外发热保暖席垫的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，控制温度为25℃恒温，控制湿度为65％相对湿度恒湿。
6.如权利要求1所述的石墨烯远红外发热保暖席垫的制备方法，其特征在于，所述的步骤4中，采用双层双面三明治织法织造布料。
7.如权利要求1所述的石墨烯远红外发热保暖席垫的制备方法，其特征在于，所述的步骤5中，将所得的布料进行液氨丝光整理、速干整理，以及易去污整理。
8.一种通过如权利要求1～7中任意一项所述的方法制备的石墨烯远红外发热保暖席垫。
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