CN116080163B - 一种功能性复合石墨烯面料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及功能面料技术领域，具体公开一种功能性复合石墨烯面料，包括：基布；隔离层，覆盖设置在基布表面；以及石墨烯印刷层，由石墨烯表面处理胶浆凹版印刷设置在隔离层的一侧表面；石墨烯表面处理胶浆包括酚醛树脂、石墨烯分散浆液、极性溶剂、环己酮、防水剂、流平剂、固化剂；控制粘度；石墨烯印刷层中的石墨烯微片有序排列设置。本发明通过隔离层将石墨烯印刷层和基布隔离开，黑色的石墨烯对布面颜色影响比较小，而纺丝法和石墨烯膜复合法则对布面颜色影响很大或者颜色局限性比较大；另通过凹版印刷形成的石墨烯印刷层，石墨烯材料更多的集中附着于隔离层，最大程度的发挥其功能，还能保持复合材料的拉伸韧性不受影响。

Description

一种功能性复合石墨烯面料
技术领域
本发明涉及功能面料技术领域，具体涉及一种功能性复合石墨烯面料。
背景技术
石墨烯是单层碳原子紧密堆积而成的二维蜂窝状结构的材料，由于具有高的比表面积、优异的导电率、良好的机械性能、热稳定性、化学稳定性及易功能化等引起广泛关注。
石墨烯在纺织品技术领域中的应用主要有：
1）、用石墨烯和纺织纤维纺丝用聚合物或者原液混合，制得母粒后再纺丝；具体来说是，是把石墨烯粉体直接加入纺丝基材树脂中熔融造粒再纺丝，或者用有机溶剂分散石墨烯粉体后再加入纺丝基材树脂中熔融造粒再纺丝。但是从石墨烯独特的共轭结构和石墨烯的超轻特性，决定一般的混合工艺很难做到将石墨烯在纤维中很好的相容、很好的分散；容易造成纺丝纤维因石墨烯团聚造成性能不均，纤维容易断头、不耐水洗、断裂强度低、难直接高效纺丝、纺纱；同时，因石墨烯外观为黑色，纱线的颜色也因其改变，染色有大局限性。
2）、将石墨烯分散于极性溶剂中制得石墨烯分散浆料，然后加入水性聚氨酯树脂和增稠剂等助剂配置成石墨烯涂料。但在涂料之中添加的石墨烯，有大部分石墨烯是被包覆在涂料内部，也无法充分发挥石墨烯的功能。
3）、将石墨烯分散于极性溶剂中制得石墨烯分散浆料，然后与高分子聚合物例如聚乙烯以及填料等助剂熔融共混制成石墨烯薄膜，再复合在基布上，而由于石墨烯本身没有官能团与高分子有机材料结合，是以分散的形式混合于聚合物之中且用量大才可以发挥石墨烯性能，做成的石墨烯单膜厚度达0.15mm-0.2mm，在面料随运动屈折拉伸过程中容易破裂。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种功能性复合石墨烯面料，降低石墨烯对基布颜色影响和力学影响，并充分发挥石墨烯功能。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种功能性复合石墨烯面料，包括：
基布；
隔离层，覆盖设置在基布表面；以及
石墨烯印刷层，由石墨烯表面处理胶浆凹版印刷设置在隔离层的远离基布的一侧表面，覆盖量1g/m2-3g/m2，厚度1μm-5μm；
所述石墨烯表面处理胶浆包括如下重量份数组分：酚醛树脂100份、石墨烯分散浆液80-120份、极性溶剂40-50份、环己酮20-30份、防水剂0.5-2份、流平剂0.5-1份、固化剂8-15份；粘度控制在800CPS-1500CPS；
所述石墨烯印刷层中的石墨烯微片有序排列设置。
优选地，所述隔离层为PU涂层、PU膜或TPU膜。
优选地，所述PU涂层、PU膜或TPU膜的厚度为0.1mm～0.2mm。
优选地，所述PU涂层采用直接涂层或转移涂层工艺成型在基布表面。
优选地，所述石墨烯分散浆液由石墨烯微片5-11份、DMF 85-95份和苄基缩水甘油醚0.5-4份混合搅拌至石墨烯微片全部分散再经200目尼龙过滤网过滤而得。
优选地，所述石墨烯表面处理胶浆的配制方法为：酚醛树脂、极性溶剂、环己酮、防水剂、流平剂以及石墨烯分散浆液依次按配比加入后搅拌，然后再加入固化剂继续搅拌2min-4min，过滤。
优选地，所述凹版印刷具体为采用100-150目凹版处理辊，把石墨烯表面处理胶浆置于浆槽浸到凹版处理辊，然后转移印到基布与隔离层构成的二层复合材料的隔离层表面，再烘干固化而在隔离层表面覆盖粘着石墨烯微片。
优选地，所述过滤采用200目尼龙过滤网。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明面料在基布上依次设置隔离层和石墨烯印刷层，其中通过隔离层将石墨烯印刷层和基布隔离开，黑色的石墨烯对布面颜色影响比较小，而纺丝法和石墨烯膜复合法则对布面颜色影响很大或者颜色局限性比较大；另通过凹版印刷形成的石墨烯印刷层，石墨烯材料更多的集中附着于隔离层表面，最大程度的发挥其功能，还能保持复合材料的拉伸韧性不受影响，而石墨烯膜复合法或涂层法而制成的二层复合成品，大部分的石墨烯被包覆于膜层或涂层之内。
而且，本申请的隔离层优选采用PU涂层，在热烘时既实现石墨烯印刷层内树脂交联固化又与PU涂层中的聚氨酯树脂牢固结合，而以PU涂层作为石墨烯的印刷载体和柔韧受力点，石墨烯微片有序排列并控制印刷厚度在5微米以下，可以减少石墨烯印刷层破裂现象。
本发明石墨烯分散浆液采用苄基缩水甘油醚作为分散剂，利用苄基缩水甘油醚的苯环上的大π键与石墨烯进行π-π非共价键作用，很大程度上改善石墨烯微片的分散稳定性，再协同结合表面处理胶浆配制中采用的酚醛树脂作为石墨烯分散载体以及极性溶剂作为主要稀释剂，把悬浮分散在胶浆中的石墨烯微片进行有序排列，尽可能把石墨烯微片集中、有序排列于涂层表面，让石墨烯功能充分发挥作用。而粘度控制在800CPS-1500CPS则有利于实现凹版印刷的正常转印。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种功能性复合石墨烯面料，包括基布、隔离层和石墨烯印刷层，所述隔离层采用转移涂层工艺在基布表面形成PU涂层（在其他示例中，隔离层也可以采用直接涂层方式形成PU涂层），该PU涂层覆盖基布表面，厚度0.2mm。所述石墨烯印刷层由石墨烯表面处理胶浆凹版印刷设置在隔离层的远离基布的一侧表面，覆盖量1.5g/m2，厚度3μm。
PU涂层为由底胶和面胶构成的双层构造，面胶的原料组成为：PU聚氨酯树脂100份、DMF50-70份、TOL30-50份、流平剂0.2-0.5份，开稀后的作业粘度2000-4000CPS；底胶的原料组成为：PU聚氨酯粘剂100、DMF20-40、TOL20-40、交联剂5-7、交联催化剂0.5-2，开稀后的作业粘度3000-5000CPS。转移涂层工艺具体为：在离型纸上涂布面胶，各区烘干温度为80℃、100℃、120℃、140℃，烘干冷却后涂布底胶，预烘后与基布贴合，各区烘干温度为100℃、120℃、140℃、150℃，然后冷却剥离离型纸即获得基布与PU涂层的二层复合材料。
在本实施例中，所述石墨烯表面处理胶浆包括如下重量份数组分：酚醛树脂100份、石墨烯分散浆液100份、极性溶剂DMF 50份、环己酮25份、反应性硅酮化合物防水剂1份、有机硅流平剂0.8份、异氰酸酯类固化剂10份；所述石墨烯分散浆液由石墨烯微片6份、DMF90份和苄基缩水甘油醚2份混合搅拌至石墨烯微片全部分散再经200目尼龙过滤网过滤而得。
所述石墨烯表面处理胶浆的配制方法为：酚醛树脂、极性溶剂、环己酮、防水剂、流平剂以及石墨烯分散浆液依次按配比加入后搅拌，粘度控制在800CPS-1500CPS，然后再加入固化剂继续搅拌2min，采用200目尼龙过滤网过滤。
所述凹版印刷具体为采用100-150目凹版处理辊，把石墨烯表面处理胶浆置于浆槽浸到凹版处理辊，然后转移印到基布与隔离层构成的二层复合材料的隔离层表面，再于80℃-100℃-120℃-140℃各区温度下烘干固化而在隔离层表面覆盖粘着石墨烯微片，所述石墨烯印刷层中的石墨烯微片有序排列设置。
实施例2
本实施例提供一种功能性复合石墨烯面料，包括基布、隔离层和石墨烯印刷层，所述隔离层采用PU膜并通过干式复合工艺贴合于基布表面（在其他示例中，隔离层也可以采用TPU膜），该PU膜覆盖基布表面，厚度0.15mm。所述石墨烯印刷层由石墨烯表面处理胶浆凹版印刷设置在隔离层的远离基布的一侧表面，覆盖量2g/m2，厚度5μm。
在本实施例中，所述石墨烯表面处理胶浆包括如下重量份数组分：酚醛树脂100份、石墨烯分散浆液80份、极性溶剂DMF 40份、环己酮30份、反应性硅酮化合物防水剂1.5份、有机硅流平剂1份、异氰酸酯类固化剂12份；所述石墨烯分散浆液由石墨烯微片8份、DMF90份和苄基缩水甘油醚2.5份混合搅拌至石墨烯微片全部分散再经200目尼龙过滤网过滤而得。
所述石墨烯表面处理胶浆的配制方法为：酚醛树脂、极性溶剂、环己酮、防水剂、流平剂以及石墨烯分散浆液依次按配比加入后搅拌，粘度控制在800CPS-1500CPS，然后再加入固化剂继续搅拌3min，采用200目尼龙过滤网过滤。
所述凹版印刷具体为采用100-150目凹版处理辊，把石墨烯表面处理胶浆置于浆槽浸到凹版处理辊，然后转移印到基布与隔离层构成的二层复合材料的隔离层表面，再于80℃-100℃-120℃-140℃各区温度下烘干固化而在隔离层表面覆盖粘着石墨烯微片，所述石墨烯印刷层中的石墨烯微片有序排列设置。
上述实施例1和2制得的石墨烯面料经测试：1.抗菌功能：能99%灭除表面大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌；2.远红外性能：发射率大于0.9，辐照温升2℃以上；3.抗静电：电阻率10的4次方以下。
以上显示和描述了本发明创造的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明创造精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种功能性复合石墨烯面料，其特征在于，包括：
基布；
隔离层，覆盖设置在基布表面；以及
石墨烯印刷层，由石墨烯表面处理胶浆凹版印刷设置在隔离层的远离基布的一侧表面，覆盖量1g/m2-3g/m2，厚度1μm-5μm；
所述石墨烯表面处理胶浆包括如下重量份数组分：酚醛树脂100份、石墨烯分散浆液80-120份、极性溶剂40-50份、环己酮20-30份、防水剂0.5-2份、流平剂0.5-1份、固化剂8-15份；粘度控制在800CPS-1500CPS；
所述石墨烯印刷层中的石墨烯微片有序排列设置；
所述石墨烯分散浆液由石墨烯微片5-11份、DMF 85-95份和苄基缩水甘油醚0.5-4份混合搅拌至石墨烯微片全部分散再经200目尼龙过滤网过滤而得；
所述凹版印刷具体为采用100-150目凹版处理辊，把石墨烯表面处理胶浆置于浆槽浸到凹版处理辊，然后转移印到基布与隔离层构成的二层复合材料的隔离层表面，再烘干固化而在隔离层表面覆盖粘着石墨烯微片。
2.根据权利要求1所述的功能性复合石墨烯面料，其特征在于：所述隔离层为PU涂层、PU膜或TPU膜。
3.根据权利要求2所述的功能性复合石墨烯面料，其特征在于：所述PU涂层、PU膜或TPU膜的厚度为0.1mm～0.2mm。
4.根据权利要求2所述的功能性复合石墨烯面料，其特征在于：所述PU涂层采用直接涂层或转移涂层工艺成型在基布表面。
5.根据权利要求1所述的功能性复合石墨烯面料，其特征在于：所述石墨烯表面处理胶浆的配制方法为：酚醛树脂、极性溶剂、环己酮、防水剂、流平剂以及石墨烯分散浆液依次按配比加入后搅拌，然后再加入固化剂继续搅拌2min-4min，过滤。
6.根据权利要求5所述的功能性复合石墨烯面料，其特征在于：所述过滤采用200目尼龙过滤网。
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