一种氧化石墨烯单分子涂层的抗紫外棉织物的制备方法与流程

本发明属于功能纺织品制备领域，特别涉及一种抗紫外棉织物的制备方法。

背景技术：

近年来，由于大气臭氧层破坏严重，紫外线辐射对人体的危害问题日益受到人们的重视。作为夏季最主要的服饰面料，棉以其吸湿性强、透气性好、无静电、穿着舒适等优点，深受人们的青睐。但夏季紫外线最强，且棉的抗紫外辐射能力较差，因此，对棉织物进行有效的抗紫外功能整理显得尤为重要。

目前常见的有机类紫外线吸收剂，存在不同程度的毒性或刺激性等缺点，而无机紫外线屏蔽剂既无毒副作用，又具有良好的光谱屏蔽作用，,且具有较好的化学稳定性和热稳定性，具有比较好的应用前景，但是，由于无机紫外屏蔽剂不溶于水，且对棉等天然纤维织物缺乏亲和力，只能将其制成稳定的分散体系，通过胶黏剂用浸轧的方法将其整理到织物上。常用的丙烯酸酯类胶黏剂存在手感发硬，透气性差而影响了织物的服用性能。

对于“改变21 世纪”的材料”—石墨烯，因其优异的力学和传导等性能，成为材料科学研究领域的热点之一。以石墨烯优异的力学性能为例，其模量可达1 Tpa，拉伸强度高达240 Gpa，是现阶段已知最强的材料。最近，我们发现氧化石墨烯具有良好的抗紫外性能，同时通过新型的LB自组装技术，可以实现单分子层的氧化石墨烯在棉织物的涂层，由于是1纳米厚的单分子层覆盖，避免了粘合剂的使用，同时因为是单分子层覆盖，结合力非常牢固，其水洗牢度较好。本发明实现了氧化石墨烯在棉织物表面的单分子涂层，避免了粘合剂的使用，耐洗涤性能和服用性能得到提高，有着很好的实用价值。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的涂层棉织物的方法，避免了粘合剂和有毒试剂的使用，操作简单、条件温和，制备过程中，没有使用有毒试剂，避免了环境污染，具有较好的市场应用前景。

一种氧化石墨烯单分子涂层的抗紫外棉织物的制备方法，包括：

步骤1：氧化石墨烯铺展溶液的制备；

步骤2：单分子层氧化石墨烯的制备：将氧化石墨烯铺展溶液通过注射器小心的铺展在水面，得到漂浮在水面的稀疏的单分子层氧化石墨烯，通过压缩滑障，减少水面面积，压缩水面的氧化石墨烯，以形成致密的薄膜，得到漂浮在水面单分子层排列的氧化石墨烯薄膜；

步骤3：单分子层氧化石墨烯涂层棉织物：利用LB技术，通过拉膜机将漂浮在LB水槽水面的致密的氧化石墨烯薄膜转移到棉织物上，得到氧化石墨烯单分子层涂层的棉织物。

优选地，所述的步骤1中所述的铺展溶剂为纯水和甲醇的混合溶液：

优选的，所述的步骤1中所述的铺展溶剂为纯水和甲醇的体积比为2：1~3：1。

优选地，所述的步骤2中所述的配制的氧化石墨烯的浓度为0.5mg/ml~1.0 mg/ml。

优选地，所述的步骤2中所述的配制的氧化石墨烯的体积为30~40 ml。

优选地，所述的步骤2中所述的滑障的移动速度为1.5 mm/min~2.0mm/min。

优选地，所述的步骤3中所述的提拉速度为3.0 mm/min~5.0 mm/min。

优选地，所述的步骤3中所述的提LB水槽的大小为10*30cm。

优选地，所述的步骤3中所述的棉织物的大小为8*5cm。

有益效果：

（1）本发明利用LB法制备了氧化石墨烯单分子层涂层棉织物，制备方法简单、条件温和；

（2）制备过程中，没有使用有毒试剂，避免了使用粘合剂。

附图说明

图1 为涂层后棉织物抗紫外性能随洗涤次数的变化图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

氧化石墨烯铺展溶液的制备，包括如下步骤：

首先，配置1.0 mg/ml的氧化石墨烯水溶液25 ml，然后在上述溶液中加入10 ml 乙醇，搅拌20 min，得到终浓度为0.714mg/ml的氧化石墨烯铺展溶液。

实施例2

单分子层氧化石墨烯的制备，包括如下步骤：

取35.0 ml上述氧化石墨烯铺展溶液，用注射剂一滴一滴小心铺展在在LB水槽中的水面，水槽面积为10*30cm，静置20分钟，待水面的乙醇挥发完全后，移动滑障，速度为1.8 mm/min，当移动到滑障的距离为1cm时，停止移动，静置，等待单分子层氧化石墨烯薄膜自组装形成。

实施例3

棉织物的亲水处理包括如下步骤：

为提高棉织物和氧化石墨烯的亲水能力，首先对棉织物进行亲水处理，包括如下步骤：首先配制量取氨水和去离子水的混合溶液60 ml，氨水和去离子水的体积比为1：5，加热到80℃，然后加入10 ml双氧水，放入大小为8*5cm的棉织物10块，每块质量为1.5g，持续加热搅拌20分钟后，取出，充分水洗，室温干燥，保存备用。

实施例4

氧化石墨烯单分子层涂层的棉织物的制备，包括如下步骤：

取实施例3中亲水处理后的棉织物1块，大小为8*5cm，通过控制拉膜机参数，设置浸渍速度为1.0 mm/min将棉织物浸渍在LB水槽中，棉织物的浸入液面以下的长度为4cm，等待液面稳定20分钟后，以4 mm/min的提拉速度提拉碳纤维，实现水面单分子层氧化石墨烯转移到棉织物表面。进行后续抗紫外性能测试和耐洗涤性测试。

实施例5

涂层棉织物的抗紫外性能评价：

采用 UPF 值作为织物抗紫外性能的主要评价指标。UPF 值是指不加防护措施时推算出的中长波紫外线 UVR(280nm～400nm)辐射效应与采用检测织物作为防护品时推算出的UVR紫外辐射效应之比。用UVA区(320nm～400nm)和UVB区(280nm～320nm)的平均透过率来计算。UPF 值越大，织物的防紫外能力越强。实验发现，单分子氧化石墨烯涂层后的UPF值约为146.7，UVA 透过率（%）为0.8%，其 UPF 等级已为 50+，织物的抗紫外能力已达到了国家标准。

实施例6

织物的耐洗涤性能测试，步骤如下：

将整理后的织物用 2g/L 皂洗液机洗 10min，自来水漂洗 2min，作为洗涤一次，测定洗涤若干次后的抗紫外性能。为了探讨涂层处理后织物抗紫外性能的耐久性，本发明将单层氧化石墨烯涂层处理后的织物，对未经洗涤和分别洗涤5次和 10 次的试样进行紫外性能评价，结果如图1所示。 由图1 可以看出，棉织物的UPF值随洗涤次数的增加而下降，但总体下降幅度并不大，洗涤 10次和 30 次之后棉织物的UPF值仍然在130以上，织物的抗紫外性能也达到国家标准。这就证明了，在本实验的工艺条件下,单层氧化石墨烯均匀而牢固地附着在了织物上，整理后的织物具有良好的耐水洗性。