本发明涉及纺织技术领域，具体为一种石墨烯改性纤维混纺纱线、面料及其生产工艺。
背景技术：
石墨烯是目前世界上最薄的材料，具有超大比表面积，力学性能突出，导电、导热性能优良，被认为是“改变21世纪的新材料”，作为最具颠覆性的新材料之一，石墨烯优异的性能在纺织新材料领域的应用发展得到广泛关注。
石墨烯复合纤维制成的纺织品具有低温远红外（低温自发热）、改善人体微循环、抗菌、除螨、防静电、传导清凉、防紫外线等功能，是近两年国内外研究的热点，但是，目前国内石墨烯复合纤维面料市场还没有达到产业化、规模化生产，主要是其生产的工艺过程具有一定的难度、获得的石墨烯面料具有功能单一且不能根据石墨烯面料的应用领域而具有不同功能的缺点，因此，研发产业化、规模化的生产石墨烯改性纤维混纺面料工艺、将获得的石墨烯改性纤维混纺面料应用到床上用品、服装领域具有重要的意义。
技术实现要素：
鉴于此，本发明提供了一种石墨烯改性纤维混纺纱线、面料及其生产工艺，该石墨烯改性纤维混纺纱线具有抗菌、除螨、远红外发热、传导清凉、防紫外线、耐酸碱性、耐热性及吸湿性强的优点；该石墨烯改性纤维混纺面料具有使用范围广泛且充分发挥石墨烯改性涤纶纤维及棉纤维性能的抗菌、除螨、远红外发热、传导清凉、防紫外线、耐酸碱性、耐热性及吸湿性强灯优点；该石墨烯改性纤维混纺纱线、面料及其生产工艺具有设计合理、过程易控、适于产业化及规模化生产的优点。
本发明的技术方案如下：
一种石墨烯改性纤维混纺纱线，由棉纤维和石墨烯改性纤维组成，其中，石墨烯改性纤维的百分含量为40-80%，其余为棉纤维；所述石墨烯改性纤维包括石墨烯和纤维改性基体，其中，石墨烯的含量为0.4-0.8%，纤维改性基体的含量为39.6-79.2%。
在上述石墨烯改性纤维混纺纱线中，所述石墨烯改性纤维将石墨烯和纤维改性基体通过共混熔融纺丝方法制备得到；所述石墨烯改性纤维线密度为1.0d-1.5d，纤维的长度为33-43mm。
优选的，当石墨烯改性纤维线的密度为1.2d，纤维的长度为38mm时，可纺性更好。
在上述石墨烯改性纤维混纺纱线中，所述纤维改性基体为涤纶纤维、尼龙6纤维、纤维素纤维、腈纶纤维中的至少一种；所述石墨烯为生物质石墨烯、剥离石墨获得的石墨烯、化学气相沉积法得到的石墨烯、氧化石墨还原法得到的石墨烯中的至少一种；优选的，所述纤维改性基体为涤纶纤维，所述石墨烯为生物质石墨烯。
上述石墨烯改性纤维混纺纱线的生产工艺，步骤如下：
s1，清花工序：将棉纤维和石墨烯改性纤维分别使用抓棉机、混开棉机、双轴流开棉机、梳针开棉机、振动棉箱给棉机和成卷机处理，获得棉纤维卷和石墨烯改性纤维卷；
在此工序中，采用不同的打手速度分别对棉纤维和石墨烯改性纤维进行梳理，避免在石墨烯改性纤维梳理过程中产生纤维损伤，保证石墨烯改性纤维的质量；
s2，梳棉工序：将棉纤维卷使用梳棉机处理，获得棉纤维条；将石墨烯改性纤维使用梳棉机处理，获得石墨烯改性纤维条；
s3，前纺工序：将棉纤维条使用预并条机、条卷机、精梳机进行精梳处理，获得棉纤维精梳条；将石墨烯改性纤维条使用预并条机、条卷机、精梳机进行精梳处理，获得石墨烯改性纤维精梳条；将棉纤维精梳条和石墨烯改性纤维精梳条使用并条机进行混并，获得熟条；将熟条喂入粗纱机，获得石墨烯改性纤维粗纱；
s4，细纱工序：将石墨烯改性纤维粗纱喂入细纱机，获得石墨烯改性纤维细纱；
s5，后纺工序：将石墨烯改性纤维细纱使用自动络筒机进行处理，获得石墨烯改性纤维混纺纱线。
在所述s1清花工序中，采用的设备分别为：fa002型抓棉机、fa016型混开棉机、fa103型双轴流开棉机、fa106型梳针开棉机、fa046型振动棉箱给棉机和a076f型成卷机。
在所述s2梳棉工序中，采用的设备为fa201b型梳棉机。
在所述s3前纺工序中，采用的设备分别为：fa305型预并条机、a191b型条卷机、a201e型精梳机、fa317型并条机和fa421型粗纱机。
在所述s4细纱工序中，采用的设备为ejm128k型细纱机。
在所述s5后纺工序中，采用的设备为no.21c型自动络筒机。
在使用上述石墨烯改性纤维混纺纱线生产的石墨烯改性纤维混纺面料中，包括机织面料和针织面料；所述机织面料采用的组织包括平纹组织和斜纹组织；所述针织面料采用的组织包括纬编平纹组织、网眼组织和夹层双面组织。
在上述石墨烯改性纤维混纺面料中，所述石墨烯改性纤维混纺纱线的支数为10-100支。
上述石墨烯改性纤维混纺面料的生产工艺，包括织布工序和染整工序。
石墨烯改性纤维混纺机织面料的生产工艺包括：整经工序、浆纱工序、织造工序和染整工序；石墨烯改性纤维混纺针织面料的生产工艺包括：大圆机织造工序和染整工序。
将上述石墨烯改性纤维混纺面料应用于服装、床上用品领域。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明通过纺纱工序，将石墨烯改性纤维混纺纱线通过将石墨烯改性纤维和棉纤维进行有效结合，改善了棉纤维本身的耐酸碱性差、耐热性差的缺点，同时，将石墨烯的抗菌、除螨、远红外发热、传导清凉、防紫外线等特性与棉纤维的的吸湿性、卫生性等特性结合，使混纺后获得的石墨烯改性纤维素混纺纱线具有明显优异于石墨烯改性纤维和/或棉纤维的优点，即墨烯改性纤维素混纺纱线具有好的耐酸碱性、耐热性、吸湿性、抗菌、除螨、远红外发热、传导清凉、防紫外线的优点。
2、本发明通过织布工序，将石墨烯改性纤维混纺纱线与精梳纯棉纱线纺织为石墨烯改性纤维混纺针织面料，具有石墨烯改性混纺纱线的优点，同时，根据面料的使用范围，提供了机织面料和针织面料，扩大了石墨烯改性纤维的应用领域，改善了现有面料功能单一且功能性差的缺点。
3、本发明提供了石墨烯改性纤维混纺纱线的纺纱工序，根据石墨烯改性纤维和棉纤维各自的特点，进行清花工序的设定，由于石墨烯改性纤维具有无杂质、无短绒的特点，因此，清花打手速度偏低控制，避免产生纤维损伤，使纺纱工序具有实用性、可靠性，适于规模化及产业化的生产应用。
4、本发明提供了石墨烯改性纤维混纺面料的织布工序，根据将面料应用的领域不同，采用不同的面料组织方式，提高面料与其应用领域的匹配度，使面料不仅具有纺织过程产生的平整性、柔软度、透气性等优点，同时，还具有高耐酸碱性、耐热性、吸湿性、抗菌、除螨、远红外发热、传导清凉、防紫外线的优点，适于规模化及产业化的生产应用。
5、本发明的工艺过程设计合理，在工艺过程中，以石墨烯材料的合理应用与纺织技术创新及产品设计创新相结合，将获得的石墨烯改性纤维混纺纱线和面料应用于床上用品和服装等技术领域，根据产品的用途赋予产品石墨烯不同的功能特性，实现良好的功能效果，且不降低纺织品的使用舒适性，为消费者提供更广阔的选择范围，以满足了人们的健康需求，具有较好的经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下，可以对本发明的技术方案细节进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
一种石墨烯改性纤维混纺纱线，由棉纤维和石墨烯改性纤维组成，其中，石墨烯改性涤纶纤维的百分含量为60%，棉纤维为40%；所述石墨烯改性涤纶纤维将石墨烯和纤维改性基体通过共混熔融纺丝方法制备得到，获得的石墨烯改性纤维线密度为1.2d，纤维的长度为38mm；在该石墨烯改性纤维中，石墨烯的含量为0.6%，纤维改性基体的含量为59.4%，其中，使用的纤维改性基体为涤纶纤维，石墨烯为生物质石墨烯。
使用上述石墨烯改性纤维混纺纱线生产的石墨烯改性纤维混纺机织服装面料，规格为经纱为精梳纯棉纱线40支，纬纱为石墨烯改性纤维混纺纱线40支，其中，经纱密度为133根/英寸，纬纱密度为72根/英寸，所采用的组织为斜纹组织；
上述石墨烯改性纤维混纺机织服装面料的生产工艺，步骤如下：
（1）纺纱工序：
s1，清花工序：将棉纤维使用fa002型抓棉机、fa016型混开棉机、fa103型双轴流开棉机、fa106型梳针开棉机、fa046型振动棉箱给棉机和a076f型成卷机处理，获得棉纤维卷；其中，fa016型混开棉机的打手为锯齿打手，且打手速度为580r/min；
将石墨烯改性涤纶纤维使用fa002型抓棉机、fa016型混开棉机、fa103型双轴流开棉机、fa106型梳针开棉机、fa046型振动棉箱给棉机和a076f型成卷机处理，获得石墨烯改性涤纶纤维卷；其中，fa016型混开棉机的打手为梳针打手，且打手速度为480r/min；
s2，梳棉工序：将棉纤维卷使用fa201b型梳棉机处理，获得棉纤维条；将石墨烯改性涤纶纤维使用fa201b型梳棉机处理，获得石墨烯改性涤纶纤维条；
s3，前纺工序：将棉纤维条使用fa305型预并条机、a191b型条卷机、a201e型精梳机进行精梳处理，获得棉纤维精梳条；将石墨烯改性涤纶纤维条使用fa305型预并条机、a191b型条卷机、a201e型精梳机进行精梳处理，获得石墨烯改性涤纶纤维精梳条；将棉纤维精梳条和石墨烯改性涤纶纤维精梳条使用fa317型并条机进行混并，获得熟条；将熟条喂入fa421型粗纱机，获得石墨烯改性纤维粗纱；
s4，细纱工序：将石墨烯改性纤维粗纱喂入ejm128k型细纱机，获得石墨烯改性纤维细纱，纱线捻度控制在100捻/10cm；
s5，后纺工序：将石墨烯改性纤维细纱使用no.21c型自动络筒机进行处理，获得石墨烯改性纤维混纺纱线；
（2）织布工序：
s6，整经工序：车速650m/min，张力杆打开时间3.0s，张力片打开时间3.0s，张力杆距离15mm；
s7，浆纱工序：车速55m/min，压浆力22kn，浆锅温度≥95℃，浆液粘度7.8s；
s8，织造工序：车速650r/min，后梁位置1/3，停经架位置0，获得石墨烯改性纤维混纺面料粗品；用不同方向的一组经纱和一组纬纱，通过纱线不同规律的起伏，交织成的片状物体；
（3）染整工序：
s9，染整工序：将石墨烯改性纤维混纺面料粗品一正一反交替烧毛70m/min；退煮漂过程温度范围为90℃，时间为50m/min；拉幅定型温度为190℃，速度为55m/min、染色及预缩处理后，获得石墨烯改性纤维混纺机织服装面料。
实施例2：
一种石墨烯改性纤维混纺纱线，由棉纤维和石墨烯改性纤维组成，其中，石墨烯改性腈纶纤维的百分含量为40%，棉纤维为60%；所述石墨烯改性腈纶纤维将石墨烯和纤维改性基体通过共混熔融纺丝方法制备得到，获得的石墨烯改性纤维线密度为1.0，纤维的长度为43mm；在该石墨烯改性纤维中，石墨烯的含量为0.4%，纤维改性基体的含量为39.6%，其中，使用的纤维改性基体为腈纶纤维，石墨烯为氧化石墨还原法得到的石墨烯。
使用上述石墨烯改性纤维混纺纱线生产的石墨烯改性纤维混纺针织面料，规格为纱线采用精梳石墨烯改性纤维混纺纱线32支，获得的石墨烯改性纤维混纺针织面料重量为150g/m2，所采用的组织为平针组织；
上述石墨烯改性纤维混纺针织面料的生产工艺，步骤如下：
（1）纺纱工序：
本实施例的纺纱工序与实施例1的纺纱工序区别在于实施例1中的s4的细纱工序，本实施例的细纱工序中，纱线捻度控制在90捻/10cm；将石墨烯改性纤维细纱使用no.21c型自动络筒机进行处理，获得石墨烯改性纤维混纺纱线；
（2）织布工序：
织造工序：选用筒经30寸机号28针，总针数是2962针，路数90f的单面大圆机生产，线圈长度为25.5cm/100筘，进纱张力控制在3-4g，氨纶进丝张力为5-7g；
（3）染整工序：
染整工序：将石墨烯改性纤维混纺面料粗品消毛52℃，60min；前处理95℃，60min；涤染色130℃，30min，棉染色60℃，30min，染色过程中控制升温速率在1.2℃/min；定型温度为150℃，速度为35m/min及预缩处理后，获得石墨烯改性纤维混纺针织面料。
对比例1：
与实施例1的区别在于，在对比例1中纤维混纺纱线由棉纤维和涤纶纤维组成，采用的涤纶纤维不经过石墨烯进行改性。。
对比例2：
与实施例2的区别在于，在对比例2中纤维混纺纱线由棉纤维和腈纶纤维组成，采用的腈纶纤维不经过石墨烯进行改性。
本发明实施例1获得的石墨烯改性纤维混纺机织服装面料具有防紫外线、抗菌、传导清凉、远红外发热、促进微循环等功能；实施例2获得的石墨烯改性纤维混纺针织面料具有抗菌、除螨、远红外发热、传导清凉、防紫外等功能性。另外，经过试验测得：使用石墨烯改性纤维混纺机织服装面料和石墨烯改性纤维混纺针织面料获得的机织面料可使人体血流灌注量相对于对比例1平均提升18.3%，皮肤表面温度平均提升了1.49%；获得的针织面料可使人体血流灌注量相对于对比例2平均提升17.8%，皮肤表面温度平均提升了1.61%；说明石墨烯改性纤维功能性纺织品系列产品能改善人体微循环，加快新陈代谢；实施例1获得的石墨烯改性纤维混纺面料远红外发射率实测值为0.90，远红外辐射温升值为1.5℃，实施例2获得的石墨烯改性纤维混纺面料远红外发射率实测值为0.95，远红外辐射温升值为1.3℃，均高于标准值，表明石墨烯改性纤维混纺面料具有一定得远红外保健作用，因此石墨烯改性纤维混纺面料有较好的经济效益，并有很好的发展前景；本发明提供的石墨烯改性纤维混纺面料生产工艺有效解决了面料生产工艺过程中的困难，实现了面料产业化、规模化的生产，并将获得的石墨烯改性纤维混纺面料应用到床上用品、服装领域，具有重要的意义。