石墨烯在涤棉面料中的开发应用
2020-06-01 16:46阅读：
纺织服装面料产品的创新研发方向是智能及高性能材料。其中石墨烯服装面料就是研发方向之一，我们对石墨烯进行产品设计、测试，石墨烯涤纶纤维作为研发的高性能纤维材料，石墨烯含量不同，功能效果不同，根据需要设计梭织石墨烯面料。石墨烯材料是从碳材料中剥离出来、由碳原子组成的材料，有光、电、磁、机械等物理性能和化学性能。生物质石墨烯将植物秸秆中的半纤维素、木质素、纤维素进行分离、纯化。以植物秸秆为原料，根据基团配位组装析碳原理制造石墨烯，然后与涤纶以不同比例进行生产，设计不同效果的石墨烯服装面料。设计的石墨烯服装面料具有远红外功能，对波长6～14
μm的远红外线法向发射率达88%；抑菌率达到99%；可吸收人体皮肤散发的湿气及汗液，使人体的肌肤保持干爽；具有低的表面电阻率，能将静电荷迅速释放，抑制和减少静电荷。根据以上功能做产品实验。
墨烯石代石墨烯功能纤维的优异抗菌抑菌性能可以显著消除因细菌产生的异味,同时在一定程度上可以避免细菌繁殖，起到降低再次传播的风险。从而降低皮肤疾病发病风险，加速皮肤创伤恢复速度，改善个人卫生条件，为健康保驾护航。
1 实验
1.1
材料与仪器
织物：加入1%的功能化石墨烯涤纶36.8 tex，石墨烯涤纶59 tex；全棉36.8 tex，全棉59 tex。规格：CVC
36.8 tex×59 tex，密度102×54，织法3/1，幅宽63。
染化料：分散深蓝HGL 200%，分散红玉S-5BL 100%，分散黑S-3BL 100%，分散黑S-3BL 100%，活性黑ED
200%，活性红SBE 100%；助剂：NaOH，退浆剂，双氧水（H
2O
2），双氧水稳定剂，氧漂剂，分散螯合剂HF-1，氯化钠（NaCl），碳酸氢钠（NaHCO
3），防染盐S，防沾皂洗剂DL-106。
仪器：烧毛机，退浆机，定型机，丝光机，打底机，焙烘机，还原皂洗机，拉幅机，预缩机，SF600PLUS-CT电脑测色配色仪，Y571B型摩擦牢度测试仪，SW-12A耐洗色牢度试验机。
1.2
石墨烯涤棉梭织产品处理工艺流程
烧毛→退浆→氧漂→定型→丝光→打底机→焙烘→还原皂洗→拉幅→预缩。
1.3
石墨烯涤棉染整工艺
烧毛：两正一反（车速110 m/min，火焰温度900）。
退浆：烧碱28～30 g/L，退浆剂6 g/L，分散螯合剂HF-1 2 g/L，102×50 min。
氧漂：烧碱3～4 g/L，双氧水5～6 g/L，双氧水稳定剂 5～6 g/L，氧漂剂 6 g/L，分散螯合剂 HF-1 2
g/L，95×40 min。
定型：210 ，20～30 s，幅宽为成品幅宽加5 cm。
丝光：烧碱210～220 g/L，50～60 s，成品幅宽。
1.4
前处理半成品指标
石墨烯涤纶36.8 tex，CVC 36.8 tex×59.0 tex前处理流程半成品测试结果见表1。
表1 半成品测试与质量判定
2 结果与讨论
2.1
染色工艺
2.1.1 打底机染色
打底机染色后半成品测试结果见表2。
表2 打底机染色后半成品测试与质量判定
颜色：藏蓝；工艺配方：100%分散黑S-3BL 3 g/L，200%分散深蓝HGL 4 g/L，100%分散红玉S-5BL 0.55
g/L，200%活性黑ED 4.5%，100%活性红SBE 0.78%，分散螯合剂HF-1 2
g/L；工艺条件：轧染（轧余率45%～50%），烘干温度80～100。
2.1.2 焙烘
工艺条件：205 ，90 s。
2.1.3 还原皂洗机汽蒸固色
工艺配方：氯化钠200 g/L，碳酸氢钠30 g/L，烧碱3～6 g/L，防染盐S 1 g/L，防沾皂洗剂DL-106 3
g/L；工艺条件：102 汽蒸70～80 s；皂洗工艺：95 ，5 min。染色固色后半成品测试结果见表3。
表3 染色固色后半成品测试和质量判定
2.2
后整理工艺
拉幅工艺：柔软剂20 g/L，140～150 ，50 s，幅宽为成品幅宽。预缩工艺：缩率3%，105。成品测试结果见表4。
表4 成品测试和质量判定
2.3
石墨烯涤棉混纺织物的抑菌性能
将涤棉混纺织物进行石墨烯功能化后的抑菌性能如表5所示。检验依据为GB/T 20944.3—2008。
表5 石墨烯涤棉混纺织物的抑菌性能
2.4
石墨烯涤棉混纺织物的远红外性能
生物质石墨烯涤棉混纺织物的远红外性能见表6。检测依据为GB/T 30127—2013《纺织品远红外性能的检测和评价》。
表6 生物质石墨烯涤棉混纺织物的远红外性能
3 结论
（1）石墨烯涤纶在前处理工艺中，原料或半成品测试数据与经烧碱、双氧水处理后相比无明显变化。
（2）石墨烯的加入在染色前、染料固色及后整理工序后对半成品或成品的质量影响不大。
（3）石墨烯梭织面料的开发、印染加工按设定工艺流程运行正常，具有远红外功能、抑菌功能。
