本发明属于纺织产品制造
技术领域：
，具体涉及一种石墨烯用于涤纶制品整理的方法。
背景技术：
：随着科技的快速发展和人们生活品质的逐步提升，人们对于纺织面料的功能化需求日益强烈，传统的功能化整理已经不能满足市场需求。涤纶纤维结晶度高，分子间结构十分紧密。其染色体系需要具备两个特征：单分子状态的染料和涤纶内部瞬间微隙。因此涤纶的染色通常需要在其玻璃化温度以上的高温高压或热熔状态下进行。高温时聚酯分子链段运动加剧，产生许多瞬间微隙，单分子状态染料趁机进入而上染。石墨烯缺乏水溶性基团，无法溶于水，借助改进的hummer法通过氧化可以将赋予石墨烯多个羧基，从而能形成均匀的分散液。但分散液中氧化石墨烯仍是以小颗粒形式存在。体积较高温状态涤纶内部的瞬间空隙大得多，根本无法像单分子分散染料一样渗透而上染。因此利用利用常规染色方法无法制备石墨烯染色涤纶。目前石墨烯在涤纶上的应用主要是通过纺丝液中掺杂一定量的石墨烯，纺丝制备石墨烯纤维，但是存在如下缺点：1、纺丝液制备难：应用此种方法时，石墨烯在纺丝液中的掺杂比例、分散均匀性以及石墨烯在制成纤维中连续性的对于石墨烯涤纶纤维的导电性等具有重要影响。一方面要求石墨烯要具备超高的耐温性和高温分散稳定性，而石墨烯本身易于团聚，分散困难，已成为制约石墨烯涤纶纤维的制取的主要瓶颈。另一方面，涤纶纺丝液中掺杂石墨烯量不能过大，否则会影响涤纶的物理机械性能，而掺杂量不够势必会影响石墨烯片层在涤纶中的连续性，严重影响导电性。以上两方面问题目前尚缺乏有效解决方法。2、工艺复杂、成本高：石墨烯纤维制备过程中工艺较复杂，对设备及工艺控制要求较高，进而导致其生产成本较高，限制其应用。3、实用范围受限：纺丝液中添加石墨烯方式仅仅适用于制造石墨烯纤维，不能用于已经织造成型的纱线和纺织品，大大限制了其使用范围。技术实现要素：本发明为克服现有技术问题，本发明利用染整方法提供一种工艺简单，能使石墨烯渗透到涤纶纤维、纱线或织物内部的石墨烯用于涤纶制品整理的方法。为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：一种石墨烯用于涤纶制品整理的方法，包括以下步骤；步骤(1)、制备氧化石墨烯分散液；步骤(2)、采用强碱刻蚀和高能物理方法刻蚀涤纶制品表面两种工艺单纯或结合应用对涤纶制品进行预处理，使涤纶制品表面粗糙化并产生较多的羟基；步骤(3)、用步骤(1)得到的氧化石墨烯分散液对步骤(2)得到的预处理后的涤纶制品进行染固处理，采用浸轧焙烘或高温高压浸染方式进行上染，上染完毕后用染固促进剂浸渍处理使氧化石墨烯固着在涤纶制品上，染固促进剂浸渍处理温度40-100℃，染固促进剂时间为10-60min，染固促进剂浸渍液ph值为4.0-9.0；步骤(4)、对步骤(3)得到的上染后的涤纶制品进行还原处理，还原后水洗、烘干得到最终的石墨烯染涤纶制品。上述制备方法，其中，所述涤纶制品包括涤纶纤维、涤纶纱线、纯纺涤纶面料、混纺涤纶面料、pet薄膜。上述制备方法，其中，所述步骤(1)氧化石墨烯分散液由石墨原料制备得到，其制备过程为将石墨在氧化剂中进行氧化反应得到预氧化石墨粉；预氧化石墨粉用改进的hummer法制备得到氧化石墨烯；将得到的氧化石墨烯升温继续反应，然后加入去离子水反应，再一次加入去离子水和双氧水继续反应，得到氧化石墨烯溶液；然后用离心分离方法将氧化石墨烯溶液进行粒径控制，离心转速500-10000转/min，粒径控制范围为0.5μm-10μm，得到浓度为0.1-5wt％的氧化石墨烯分散液。优选地，所述氧化剂为98wt％的浓硫酸、分析纯的过硫酸钾、30wt％的过氧化氢、分析纯的高锰酸钾、分析纯的次氯酸钠、分析纯的五氧化二磷等中的一种或几种的组合。优选地，所述石墨原料为8000目、质量分数为99wt％的石墨粉或胶体石墨粉。上述制备方法，其中，所述步骤(2)中强碱为氢氧化钠，质量浓度为1-70wt％，处理温度为80-150℃，处理时间为1-120min。上述制备方法，其中，所述步骤(2)中高能物理方法为低温等离子体刻蚀涤纶制品表面，需对其能量和气体种类进行调节，所述能量范围为10w-200w，所述气体种类为空气、氧气和二氧化碳。上述制备方法，其中，所述浸轧焙烘方式中控制带液率为10-50％，浸轧次数为2-15次，ph值为3.0-9.0，待在涤纶制品上充分渗透后焙烘，温度为140-220℃，时间为1-60min。上述制备方法，其中，所述高温高压浸染工艺染色温度为90-140℃，保温时间为10-120min，ph值为3.0-9.0。上述制备方法，其中，所述染固促进剂为小分子芳香族的胺类、酯类、酚类、醇类、酮类、烃类和高分子类的聚酯、聚醚、聚酰胺等一种或多种的混合试剂,用量为0.1g/l-50g/l。优选地，所述染固促进剂采用将胺类、酯类染固色剂以1:3混合，染色时混合染固剂的用量为0.1g/l-3g/l。上述制备方法，其中，所述步骤(4)中还原处理采用浓度为0.1-8wt％的水合肼溶液浸泡10-180min、纯水合肼蒸汽熏蒸1-60min、浓度为1-20wt％的氢碘酸浸泡10-180min、浓度为10-60wt％的氢氧化钠浸泡10min-240min中的一种，还原反应温度控制在70-130℃，还原后水洗3-5次，水洗后烘干，烘干温度为50-120℃。与现有技术相比，本发明的积极效果是：本发明石墨烯用于涤纶制品整理的方法采用染整手段使石墨烯能渗透到纤维、纱线和织物的内部并在涤纶纤维、纱线或织物表面形成一种连续石墨烯薄层，该方法不局限于织物，应用该方法能得到具备导电、抗静电、抗电磁辐射、抗菌抑菌等功能的涤纶制品；该方法具有操作简单、工艺调节灵活、生产成本较低、效率高的优点，且设备均为常规设备，易于产业化生产。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。实施例一种石墨烯用于涤纶制品整理的方法，包括以下步骤；步骤(1)、制备氧化石墨烯分散液。本发明为保证氧化石墨烯均匀性良好、氧化程度较高、石墨烯颗粒较小且在水溶液中分散性良好，耐酸碱性良好，本发明所述步骤(1)的氧化石墨烯分散液由石墨原料制备得到，石墨原料可选择8000目、99wt％的石墨粉或者胶体石墨粉。本发明采用8000目的石墨粉进行制备，其制备过程为将石墨粉在氧化剂中进行氧化反应得到预氧化石墨粉，氧化剂可采用浓度为98wt％的浓硫酸、分析纯的过硫酸钾、30wt％的过氧化氢、分析纯的高锰酸钾、分析纯的次氯酸钠、分析纯的五氧化二磷等的一种或几种的组合；其中，分析纯是指质量百分比为99wt％。预氧化石墨粉制备得到氧化石墨烯采用改进的hummer法：将50-230份的h2so4和1-15份的nano3，10份预氧化石墨粉，20-50份高锰酸钾，加入烧杯中待混合均匀后，低温搅拌反应0.5-3h，得到石墨插层复合物；升温到30-80℃继续反应30min后，加入200-600ml去离子水，继续反应10-120min；再依次加入1400份去离子水和10-80份浓度为30wt％的双氧水，溶液由砖红色变为黄色，继续反应15min后，用浓度为3wt％稀盐酸洗涤1-5次，然后用去离子水多次离心洗涤，得到氧化石墨，超声1-8h后即为氧化石墨烯。其中浓硫酸、高锰酸钾、双氧水使用顺序可以任意互换，其用量与实例中的范围一致。将得到的氧化石墨烯升温继续反应，然后加入去离子水反应，再一次加入去离子水和双氧水继续反应，得到氧化石墨烯溶液；然后用离心分离方法在离心转速500-10000r/min的条件下将氧化石墨烯溶液进行粒径控制，将其粒径控制在0.5μm-10μm，得到0.1-5wt％氧化石墨烯分散液。步骤(2)、采用强碱刻蚀和高能物理方法刻蚀涤纶表面两种工艺单纯或结合应用对涤纶制品进行预处理，使涤纶制品表面粗糙化并产生较多的羟基；本发明强碱采用氢氧化钠，强碱质量浓度为1-70wt％，处理温度为80-150℃，处理时间为1-120min。所述采用高能物理方法为低温等离子体刻蚀涤纶制品表面，对其能量和气体种类进行调节，所述能量范围为10w-200w，所述气体种类为空气、氧气和二氧化碳，使涤纶制品表层产生尽可能均匀、显著的粗糙结构和活性基团。步骤(3)、用步骤(1)得到的氧化石墨烯分散液对步骤(2)得到的预处理后的涤纶制品进行染固处理，采用浸轧焙烘或高温高压浸染方式以浓度为0.1-5wt％的氧化石墨烯分散液为浸染液进行上染，上染进行完毕后需进一步用染固促进剂浸渍处理使氧化石墨烯固着在涤纶制品上，染固促进剂浸渍处理温度40-100℃，染固促进剂浸渍时间为10-60min，染固促进剂浸渍液ph值为4.0-9.0。所述浸轧焙烘方式中控制涤纶制品带液率为10-50％，浸轧采用反复浸轧，涤纶制品浸轧次数为2-15次，根据氧化石墨烯在涤纶制品上的渗透情况适当调节浸轧次数，氧化石墨烯分散液ph值为3.0-9.0，待在涤纶制品上充分渗透后高温焙烘，焙烘温度为140-220℃，焙烘时间为1-60min。所述高温高压浸染工艺染色温度为90-140℃，保温时间为10-120min，ph值为3.0-9.0。染固促进剂为小分子芳香族的胺类、酯类、酚类、醇类、酮类、烃类和高分子类的聚酯、聚醚、聚酰胺等一种或多种的混合试剂，用量为0.1g/l-50g/l。染固促进剂即能膨化涤纶纤维又能通过形成范德华力、氢键或共价键力等作用在涤纶与氧化石墨烯之间建立连接桥梁。本发明采将胺类、酯类染固色剂以1:3混合制备染固促进剂，染色时混合染固促进剂的用量为0.1g/l-3g/l。步骤(4)、对步骤(3)得到的上染后的涤纶制品进行还原处理，还原后水洗、烘干得到最终的石墨烯涤纶制品。还原处理可采用浓度为0.1-8wt％的水合肼溶液浸泡10-180min、纯水合肼蒸汽熏蒸1-60min、浓度为1-20wt％的氢碘酸浸泡10-180min、浓度为10-60wt％的氢氧化钠浸泡10min-240min的一种，还原反应温度控制在70-130℃，还原后水洗3-5次，水洗后进行烘干，烘干温度为50-120℃。本发明采用浓度为0.1-8wt％的水合肼溶液，还原反应温度控制在70-130℃，反应时间10min-180min，还原后水洗3-5次，在100℃条件下烘干。本发明适用涤纶制品包括涤纶纤维、涤纶纱线、纯纺涤纶面料、混纺涤纶面料、pet薄膜中的任一一种。本实施例采用上述制备方法制备石墨烯涤纶织物并对其进行性能测试；1、物理机械性能测试涤纶织物规格：180t，经纬密：40*35，15dtex测试方法参照国标：gb/t3923.1-2013纺织品织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定(条样法)断裂强力/n断裂伸长/％原涤纶织物61025石墨烯涤纶织物/n590232、导电性利用万用表分别测量织物经向导电性能，并计算出体积比电阻ρ。受制备条件及涤纶织物结构影响，不同样品的体积比电阻范围为：300ω·cm-7000ω·cm。3、耐洗性测试：利用全自动洗衣机对石墨烯涤纶织物进行耐水洗测试。40℃下漂洗10分钟。体积比电阻(ω·cm)0次5503次6075次8487次13659次138010次1393上述测试数据证明由本发明所述方法制备得到的石墨烯涤纶织物具有良好的导电性，且整理后对涤纶织物本身的机械性能影响较小。本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属
技术领域：
的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。当前第1页12