CN111607892A - 一种石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉 - Google Patents

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Abstract

本发明属于纺织材料领域，公开了一种石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉。所述混纺专用棉由以下质量百分含量的组分混纺制成：石墨烯多功能聚酯纤维30％～60％，剑麻纤维10％～20％，椰壳纤维5％～20％，羊毛纤维10％～30％，低溶点纤维5％～15％。本发明采用特定的方法将剑麻纤维、椰壳纤维、羊毛纤维与聚酯纤维进行良好的结合，所得棉料具有高强度、高质感的优点，并赋予其健康、保健功能，特别适用于作为床垫、沙发、汽车座椅专用棉。

Description

一种石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉
技术领域
本发明属于纺织材料领域，具体涉及一种石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉。
背景技术
床垫、沙发、汽车座椅是人们在家居、生活中常用的生活日用品，现有床垫、沙发、汽车座椅的主要纺织材料为聚酯纤维。聚酯纤维是由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维，我们常称它为涤纶。聚酯纤维具有较好的蓬松度、耐光性、耐热性、耐磨擦、耐皱、耐腐蚀性，因此在纺织品、家具材料、酒店装饰、汽车材料等方面具有广泛的应用。但纯聚酯纤维产品吸湿性能较差，在干燥气候下容易积聚电荷形成静电，使用时产生静电，舒适感难于与天然纤维相媲美。因此，如何采用特定的方法，将聚酯纤维与天然动植物纤维进行良好的结合，协同集成两者的优点，将具有良好的市场优势。
且随着生活水平的提高，人们对健康、保健、环保和安全有着越来越强烈的渴望，因此开发相应的功能性纤维面料越来越受到关注。比如通过加入石墨烯以提升相应的纤维强度或抗静电性能；加入负离子粉、远红外粉、抗菌防螨粉、磁性粉、除甲醛粉、除异味粉、抗辐射防紫外线粉等来赋予纤维面料相应的负离子功能、远红外保暖功能、抗菌防螨功能、磁性功能、除甲醛功能、除异味功能、抗辐射防紫外线功能等。但现有技术主要是通过直接添加相应的功能添加剂到聚酯纤维中，通常会由于功能添加剂与聚酯材料的相容性较差而导致分散性差，容易团聚，从而影响功能的发挥。或者是为了改善纳米功能添加剂的分散效果，需要采用额外的材料对其进行包覆或负载处理，制备步骤复杂、成本较高。因此，亟需开发一种制备方法简单、不改变原有织造工艺、成本较低的适合于床垫、沙发、汽车座椅使用的混纺专用棉，以适应市场需求。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉。
本发明的另一目的在于提供上述石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉的制备方法。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉，由以下质量百分含量的组分混纺制成：
Figure BDA0002518726410000021
所述石墨烯多功能聚酯纤维包括如下重量份的组分：聚酯85～99份，球磨侵蚀打孔预处理的石墨烯0.5～5份，球磨侵蚀打孔预处理的功能性纳米粒子0.5～10份。
进一步地，所述功能性纳米粒子包括纳米负离子粉、纳米远红外粉、纳米抗菌防螨粉、纳米磁性粉、无机纳米除甲醛粉、无机纳米除异味粉、无机纳米抗辐射防紫外线粉中的至少一种。
进一步地，所述纳米负离子粉包括电气石负离子粉、天然蛋白石矿粉、二氧化钛纳米粒子中的至少一种；所述纳米远红外粉包括蛭石原矿石粉、麦饭石原矿石粉、远红外陶瓷粉、氧化锆纳米粉体、太极石粉体、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米氧化锰、纳米氧化钙中的至少一种；所述纳米抗菌防螨粉包括氧化镧纳米粉体、氧化锌纳米粉体、二氧化钛纳米粉体、沸石纳米粉体、二氧化硅纳米粉体、氧化铝纳米粉体、氧化铜纳米粉体、氧化镁纳米粉体、碘化银纳米粉体中的至少一种；所述纳米磁性粉包括灵磁石纳米粉体；所述无机纳米除甲醛粉包括纳米矿晶、纳米二氧化钛中的至少一种；所述无机纳米除异味粉包括纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米硅藻土中的至少一种；所述无机纳米抗辐射防紫外线粉包括纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米二氧化硅中的至少一种。
进一步地，所述石墨烯多功能聚酯纤维的纤维长度为32mm～71mm，纤度为0.5D～1.5D。
进一步地，所述低溶点纤维的纤度为2D～4D。
进一步地，所述低溶点纤维是指4080低熔点纤维。
进一步地，所述球磨侵蚀打孔预处理的石墨烯和球磨侵蚀打孔预处理的功能性纳米粒子的粒径范围为50～600nm。
上述石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)石墨烯多功能聚酯纤维的制备：
将石墨烯及功能纳米粒子加入到高能球磨机中，以乙醇为分散剂，以氢氧化钠为侵蚀剂进行高能球磨处理，产物经中和、洗涤、干燥，得到球磨侵蚀打孔预处理的的石墨烯及功能性纳米粒子，然后与聚酯切片通过挤出机混合挤出，得到石墨烯多功能聚酯母粒；将所得石墨烯多功能聚酯母粒与聚酯切片按比例充分混合后进行熔融共混纺丝，得到石墨烯多功能聚酯纤维；
(2)石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉的制备：
分别将石墨烯多功能聚酯纤维、剑麻纤维、椰壳纤维、羊毛纤维和低溶点纤维经自动开包称重后送至变频针布开松机进行一次开松；然后将一次开松后的纤维料送至风力混合机中进行二次风混开松，得到混合纤维料；将混合纤维料送至梳理机中梳理成网，收集后经物理碾压预黏连成纤维网，然后送至热粘合机定型，得到所述石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉。
进一步地，步骤(1)中所述石墨烯多功能聚酯母粒的制备过程中还加入阻燃剂、稳定剂、抗氧剂等常用功能组分。
本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：
(1)本发明采用人工合成的石墨烯多功能聚酯纤维与天然动植物纤维如剑麻纤维、椰壳纤维、羊毛纤维进行混纺复合，能够结合人工合成纤维与天然纤维的优点，所得棉料具有高强度、高质感的优点。
(2)本发明分别将石墨烯多功能聚酯纤维、剑麻纤维、椰壳纤维、羊毛纤维和低溶点纤维经自动开包称重后送至变频针布开松机进行一次开松可实现人造纤维与天然动植物纤维的良好混合；然后在低溶点纤维的作用下，通过物理碾压预黏连成纤维网和热粘合机定型，可实现人造纤维与天然动植物纤维的良好结合，所得棉料强度高、质量好，特别适用于作为床垫、沙发、汽车座椅专用棉。
(3)本发明通过球磨侵蚀打孔预处理，即可显著提高石墨烯及功能纳米粒子在聚酯基体中的分散效果，从而保证相应的功能效果如负离子、远红外、抗菌防螨、磁性、除甲醛、除异味、抗辐射防紫外线等功能能够持久、稳定的发挥，提高产品质量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例的一种石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉，通过如下方法制备得到：
(1)石墨烯远红外聚酯纤维的制备：
将30重量份石墨烯及70重量份纳米远红外陶瓷粉加入到高能球磨机中，加入乙醇分散，然后加入20重量份侵蚀剂氢氧化钠进行高能球磨处理1h，球磨完成后加入盐酸中和至中性，去离子水洗，干燥，得到球磨侵蚀打孔预处理的石墨烯及远红外纳米粒子(粒径为50～600nm)。取34重量份球磨侵蚀打孔预处理的石墨烯及远红外纳米粒子与65重量份聚酯纤维切片在高速混合机中混合均匀，然后加入0.5重量份热稳定剂季戊四醇硬酯酸酯、0.5重量份磷系阻燃剂充分搅拌分散均匀，再将混合物用双螺杆挤出机挤出得到石墨烯远红外聚酯母粒。将20重量份所得石墨烯远红外聚酯母粒与80重量份聚酯纤维切片混合后进行熔融共混纺丝，得到石墨烯远红外聚酯纤维。
(2)石墨烯远红外混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉的制备：
分别按质量分数将50％的石墨烯远红外聚酯纤维(短纤及中长纤32mm～51mm，纤度1.0D)、15％的剑麻纤维、10％的椰壳纤维、15％的羊毛纤维和10％的4080低溶点纤维(110℃，4D*51MM)经自动开包称重后送至变频针布开松机进行一次开松；然后将一次开松后的纤维料送至风力混合机中进行二次风混开松，得到混合纤维料；将混合纤维料送至梳理机中梳理成网，收集后经物理碾压预黏连成纤维网，然后送至热粘合机定型，得到所述石墨烯远红外混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉。
实施例2
本实施例的一种石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉，通过如下方法制备得到：
(1)石墨烯负离子聚酯纤维的制备：
将20重量份石墨烯及80重量份纳米电气石负离子粉加入到高能球磨机中，加入乙醇分散，然后加入15重量份侵蚀剂氢氧化钠进行高能球磨处理1h，球磨完成后加入盐酸中和至中性，去离子水洗，干燥，得到球磨侵蚀打孔预处理的石墨烯及负离子纳米粒子(粒径为50～600nm)。取24重量份球磨侵蚀打孔预处理的石墨烯及负离子纳米粒子与75重量份聚酯纤维切片在高速混合机中混合均匀，然后加入1重量份热稳定剂季戊四醇硬酯酸酯，再将混合物用双螺杆挤出机挤出得到石墨烯负离子聚酯母粒。将30重量份所得石墨烯负离子聚酯母粒与70重量份聚酯纤维切片混合后进行熔融共混纺丝，得到石墨烯负离子聚酯纤维。
(2)石墨烯负离子混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉的制备：
分别按质量分数将40％的石墨烯负离子聚酯纤维(短纤32mm～38mm，纤度0.5D)、20％的剑麻纤维、5％的椰壳纤维、20％的羊毛纤维和15％的4080低溶点纤维(110℃，4D*51MM)经自动开包称重后送至变频针布开松机进行一次开松；然后将一次开松后的纤维料送至风力混合机中进行二次风混开松，得到混合纤维料；将混合纤维料送至梳理机中梳理成网，收集后经物理碾压预黏连成纤维网，然后送至热粘合机定型，得到所述石墨烯负离子混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉。
实施例3
本实施例的一种石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉，通过如下方法制备得到：
(1)石墨烯磁性聚酯纤维的制备：
将40重量份石墨烯及60重量份灵磁石纳米粉体加入到高能球磨机中，加入乙醇分散，然后加入10重量份侵蚀剂氢氧化钠进行高能球磨处理2h，球磨完成后加入盐酸中和至中性，去离子水洗，干燥，得到球磨侵蚀打孔预处理的石墨烯及磁性纳米粒子。取29.5重量份球磨侵蚀打孔预处理的石墨烯及磁性纳米粒子与70重量份聚酯纤维切片在高速混合机中混合均匀，然后加入0.5重量份热稳定剂季戊四醇硬酯酸酯，再将混合物用双螺杆挤出机挤出得到石墨烯磁性聚酯母粒。将10重量份所得石墨烯磁性聚酯母粒与90重量份聚酯纤维切片混合后进行熔融共混纺丝，得到石墨烯磁性聚酯纤维。
(2)石墨烯磁性混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉的制备：
分别按质量分数将30％的石墨烯磁性聚酯纤维(短纤32mm～38mm，纤度0.5D)、20％的剑麻纤维、15％的椰壳纤维、20％的羊毛纤维和15％的4080低溶点纤维(110℃，4D*51MM)经自动开包称重后送至变频针布开松机进行一次开松；然后将一次开松后的纤维料送至风力混合机中进行二次风混开松，得到混合纤维料；将混合纤维料送至梳理机中梳理成网，收集后经物理碾压预黏连成纤维网，然后送至热粘合机定型，得到所述石墨烯磁性混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉。
实施例4
本实施例的一种石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉，通过如下方法制备得到：
(1)石墨烯除甲醛负离子聚酯纤维的制备：
将30重量份石墨烯、30重量份纳米矿晶除甲醛粉和40重量份电气石负离子粉加入到高能球磨机中，加入乙醇分散，然后加入5重量份侵蚀剂氢氧化钠进行高能球磨处理4h，球磨完成后加入盐酸中和至中性，去离子水洗，干燥，得到球磨侵蚀打孔预处理的石墨烯及除甲醛负离子纳米粒子。取25重量份球磨侵蚀打孔预处理的石墨烯及除甲醛负离子纳米粒子与75重量份聚酯纤维切片在高速混合机中混合均匀，然后加入0.5重量份热稳定剂季戊四醇硬酯酸酯、0.1重量份磷系阻燃剂，再将混合物用双螺杆挤出机挤出得到石墨烯除甲醛负离子聚酯母粒。将40重量份所得石墨烯除甲醛负离子聚酯母粒与60重量份聚酯纤维切片混合后进行熔融共混纺丝，得到石墨烯除甲醛负离子聚酯纤维。
(2)石墨烯除甲醛负离子混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉的制备：
分别按质量分数将60％的石墨烯除甲醛负离子聚酯纤维(短纤及中长纤32mm～51mm，纤度1.0D)、10％的剑麻纤维、10％的椰壳纤维、10％的羊毛纤维和10％的4080低溶点纤维(110℃，4D*51MM)经自动开包称重后送至变频针布开松机进行一次开松；然后将一次开松后的纤维料送至风力混合机中进行二次风混开松，得到混合纤维料；将混合纤维料送至梳理机中梳理成网，收集后经物理碾压预黏连成纤维网，然后送至热粘合机定型，得到所述石墨烯除甲醛负离子混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉。
实施例5
本实施例的一种石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉，通过如下方法制备得到：
(1)石墨烯除甲醛除异味聚酯纤维的制备：
将40重量份石墨烯、30重量份纳米矿晶除甲醛粉、30重量份纳米硅藻土、加入到高能球磨机中，加入乙醇分散，然后加入2重量份侵蚀剂氢氧化钠进行高能球磨处理8h，球磨完成后加入盐酸中和至中性，去离子水洗，干燥，得到球磨侵蚀打孔预处理的石墨烯及除甲醛除异味纳米粒子。取30重量份预处理后的石墨烯及除甲醛除异味纳米粒子与70重量份聚酯纤维切片在高速混合机中混合均匀，然后加入0.5重量份热稳定剂季戊四醇硬酯酸酯、0.1重量份磷系阻燃剂，再将混合物用双螺杆挤出机挤出得到石墨烯除甲醛除异味聚酯母粒。将30重量份所得石墨烯除甲醛除异味聚酯母粒与70重量份聚酯纤维切片混合后进行熔融共混纺丝，得到石墨烯除甲醛除异味聚酯纤维。
(2)石墨烯除甲醛除异味混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉的制备：
分别按质量分数将50％的石墨烯除甲醛除异味聚酯纤维(短纤及中长纤32mm～51mm，纤度1.0D)、15％的剑麻纤维、15％的椰壳纤维、15％的羊毛纤维和5％的4080低溶点纤维(110℃，4D*51MM)经自动开包称重后送至变频针布开松机进行一次开松；然后将一次开松后的纤维料送至风力混合机中进行二次风混开松，得到混合纤维料；将混合纤维料送至梳理机中梳理成网，收集后经物理碾压预黏连成纤维网，然后送至热粘合机定型，得到所述石墨烯除甲醛除异味混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉。
对比例
与实施例2相比，石墨烯及纳米电气石负离子粉未经高能球磨预处理，其余完全相同。
(1)按照GBTGBT16604-2008聚酯纤维工业长丝的方法测定对比例及实施例2所得多功能聚酯纤维的断裂强度。
(2)采用如下方法测定石墨烯多功能混纺专用棉的负离子性能：
采用大气离子浓度相对标准测量装置进行检测，将实施例2得到的石墨烯负离子混纺专用棉和对比例所得混纺棉分别剪裁成10×10cm2大小，距离上述检测装置6.5cm2的吸风口2mm左右，测量空气中负离子浓度。
以上测试结果显示，相比对比例所得多功能聚酯纤维，实施例2所得石墨烯负离子多功能聚酯纤维的断裂强度提高31％，负离子浓度增加18％。纤维强度的提高及负离子性能的提升得益于经球磨侵蚀打孔预处理后的石墨烯及功能纳米粒子与聚酯纤维基体具有更好的相容性和分散性。同时长期的负离子产生浓度测定结果表明，本发明石墨烯负离子混纺专用棉的负离子产生量衰减更慢，说明本发明聚酯纤维功能性的发挥具有更好的稳定性。
以上对发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改做出若干简单推演、变形或替换，这并不影响发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉，其特征在于由以下质量百分含量的组分混纺制成：
Figure FDA0002518726400000011
所述石墨烯多功能聚酯纤维包括如下重量份的组分：聚酯85～99份，球磨侵蚀打孔预处理的石墨烯0.5～5份，球磨侵蚀打孔预处理的功能性纳米粒子0.5～10份。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉，其特征在于：所述功能性纳米粒子包括纳米负离子粉、纳米远红外粉、纳米抗菌防螨粉、纳米磁性粉、无机纳米除甲醛粉、无机纳米除异味粉、无机纳米抗辐射防紫外线粉中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的一种石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉，其特征在于：所述纳米负离子粉包括电气石负离子粉、天然蛋白石矿粉、二氧化钛纳米粒子中的至少一种；所述纳米远红外粉包括蛭石原矿石粉、麦饭石原矿石粉、远红外陶瓷粉、氧化锆纳米粉体、太极石粉体、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米氧化锰、纳米氧化钙中的至少一种；所述纳米抗菌防螨粉包括氧化镧纳米粉体、氧化锌纳米粉体、二氧化钛纳米粉体、沸石纳米粉体、二氧化硅纳米粉体、氧化铝纳米粉体、氧化铜纳米粉体、氧化镁纳米粉体、碘化银纳米粉体中的至少一种；所述纳米磁性粉包括灵磁石纳米粉体；所述无机纳米除甲醛粉包括纳米矿晶、纳米二氧化钛中的至少一种；所述无机纳米除异味粉包括纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米硅藻土中的至少一种；所述无机纳米抗辐射防紫外线粉包括纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米二氧化硅中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉，其特征在于：所述石墨烯多功能聚酯纤维的纤维长度为32mm～71mm，纤度为0.5D～1.5D。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉，其特征在于：所述低溶点纤维的纤度为2D～4D。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉，其特征在于：所述低溶点纤维是指4080低熔点纤维。
7.根据权利要求1所述的一种石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉，其特征在于：所述球磨侵蚀打孔预处理的石墨烯和球磨侵蚀打孔预处理的功能性纳米粒子的粒径范围为50～600nm。
8.权利要求1～7任一项所述的一种石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：
(1)石墨烯多功能聚酯纤维的制备：
将石墨烯及功能纳米粒子加入到高能球磨机中，以乙醇为分散剂，以氢氧化钠为侵蚀剂进行高能球磨处理，产物经中和、洗涤、干燥，得到球磨侵蚀打孔预处理的的石墨烯及功能性纳米粒子，然后与聚酯切片通过挤出机混合挤出，得到石墨烯多功能聚酯母粒；将所得石墨烯多功能聚酯母粒与聚酯切片按比例充分混合后进行熔融共混纺丝，得到石墨烯多功能聚酯纤维；
(2)石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉的制备：
分别将石墨烯多功能聚酯纤维、剑麻纤维、椰壳纤维、羊毛纤维和低溶点纤维经自动开包称重后送至变频针布开松机进行一次开松；然后将一次开松后的纤维料送至风力混合机中进行二次风混开松，得到混合纤维料；将混合纤维料送至梳理机中梳理成网，收集后经物理碾压预黏连成纤维网，然后送至热粘合机定型，得到所述石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉。
9.根据权利要求8所述的一种石墨烯多功能混纺床垫、沙发、汽车座椅专用棉的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述石墨烯多功能聚酯母粒的制备过程中还加入阻燃剂、稳定剂或抗氧剂功能组分。
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