一种具有导电性能的抗紫外棉织物的制备方法与流程

本发明属于纺织品改性领域，涉及一种具有导电性能的抗紫外棉织物的制备方法。

背景技术：

石墨烯(graphene)，一种由单层碳原子致密堆积成的二维蜂窝晶格结构，最近引发了大量的研究兴趣。它独特结合了电化学性能和量子效应，具有优异的热学性能和机械性能，其抗紫外性能优良。值得注意的是，石墨烯是一个双面多环芳烃，超高的比表面积使其具有成为高吸附材料的潜能。而皱褶石墨烯球仍然具有π共轭结构，因此仍然与多环芳烃具有较强的亲和力，重要的是，皱褶的球状石墨烯与片层石墨烯相比，具有抗压抗团聚的性能，因此，皱褶的球状石墨烯与片层石墨烯相比，更适合作为spe填料，具有更好的萃取性能。

石墨烯作为一种新兴改性材料，在纺织品领域应用前景广泛。此外，石墨烯是一种良好的导电材料，在未来智能纺织品领域具有广阔的应用前景。但目前在纺丝品领域，石墨烯的研究及应用开展的并不多。

因此，开发一种基于石墨烯的具有导电性能的抗紫外棉织物极具现实意义。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有导电性能的抗紫外棉织物的制备方法，该方法以石墨烯作为改性材料，将其附着于传统纺织品棉布上，以实现纺织品的功能性(导电及抗紫外性能)，本发明可通过改变石墨烯的负载量以控制纺织品的性能参数；本发明所使用的材料廉价易得，所制得的具有导电性能的抗紫外棉织物具有良好的抗紫外性能和导电能力，此外其产品性能还有进一步挖掘的潜质，其耐洗涤的特性也使得其在日用纺织品领域有一定前景。

为到达上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种具有导电性能的抗紫外棉织物的制备方法，在棉织物表面喷覆氧化石墨烯后将氧化石墨烯还原为石墨烯得到具有导电性能的抗紫外棉织物，所述具有导电性能的抗紫外棉织物在波长250～450nm的紫外光下的透过率小于2％，upf值为350～400，电阻值为5～2000kω。本发明的制备方法不仅可对棉织物进行处理，也可对其他类型的织物进行处理，制得具有导电性能的抗紫外织物。本发明仅以棉织物为例，选用棉织物作为基材是因为其具有良好的吸湿性、透气性、耐光性和染色性，且穿着舒适，手感柔软。本发明制得的具有导电性能的抗紫外棉织物的抗紫外性能及导电性能相比现有技术提升较大，应用前景好。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种具有导电性能的抗紫外棉织物的制备方法，具体操作为：首先清洗棉织物并烘干，然后配制氧化石墨烯溶液，接着使用雾化器将氧化石墨烯溶液喷覆在棉织物表面，最后进行高温热处理还原。喷覆设备并不仅限于雾化器，只要保证氧化石墨烯溶液能够均匀分布在棉织物表面即可。

如上所述的一种具有导电性能的抗紫外棉织物的制备方法，所述棉织物采用洗衣粉进行清洗，清洗完成后采用用蒸馏水漂洗至无泡沫，以减少棉织物表面的洗涤剂残留，以免洗涤剂残留过多影响氧化石墨烯在棉织物表面的附着，漂洗完成后置于干净的网格架上室温风干。

如上所述的一种具有导电性能的抗紫外棉织物的制备方法，所述清洗的具体方法为：将8.000g立白洗衣粉加入800ml、50±5℃的蒸馏水中配制成洗涤剂后，加入20块100mm*100mm的棉织物。本发明的清洗剂并不仅限于立白洗衣粉水溶液，能实现织物清洁效果的物质均可适用于本发明。清洗温度可根据实际情况进行设置，清洗温度应当为清洗剂的最佳温度，以保证清洗效果。

如上所述的一种具有导电性能的抗紫外棉织物的制备方法，所述配制氧化石墨烯溶液时，先将氧化石墨烯原溶液进行稀释，再将稀释后的溶液置于超声仪器中分散。可以一次制得氧化石墨烯溶液，超声分散是为了保证溶液中氧化石墨烯分散均匀，本发明的分散方式并不仅限于此，其他能够保证氧化石墨烯分散均匀的方式均可适用于本发明。

如上所述的一种具有导电性能的抗紫外棉织物的制备方法，所述氧化石墨烯原溶液浓度为10mg/ml，所述稀释的方法为：用移液枪移取40ml10mg/ml的氧化石墨烯溶液于洁净的200ml容器内，配制成200ml2mg/ml的氧化石墨烯溶液，加入磁力搅拌子搅拌2小时。本发明的氧化石墨烯原溶液及氧化石墨烯溶液的浓度并不仅限于此，可根据实际应用场景选择氧化石墨烯溶液的浓度，搅拌的方式和时间也不仅限于磁力搅拌和2h，只要保证氧化石墨烯溶液混合均匀即可。

如上所述的一种具有导电性能的抗紫外棉织物的制备方法，所述喷覆时先用移液枪取5ml氧化石墨烯溶液加入雾化器中，喷覆在棉织物表面后烘干，再重复上述步骤，至棉织物上氧化石墨烯的质量分数为4.5％，氧化石墨烯的质量分数的计算公式如下：

棉织物上氧化石墨烯的质量分数并不仅限于此，可根据不同应用场景选择不同的负载量，负载量不同，制得织物性能也并不相同。

如上所述的一种具有导电性能的抗紫外棉织物的制备方法，所述高温热处理还原的温度为200℃，时间为10min。高温热处理还原的温度及时间并不仅限于此，还原的方式也并不仅限于高温热处理，只要能够保证负载在棉织物表面的氧化石墨烯能被还原成石墨烯即可。

如上所述的一种具有导电性能的抗紫外棉织物的制备方法，具体操作过程如下：

(1)将浓度为10mg/ml的氧化石墨烯原溶液进行稀释，并将稀释所得到的溶液装瓶，稀释方法为：用移液枪移取40ml10mg/ml的氧化石墨烯溶液于洁净的200ml容器内，配制成200ml2mg/ml的氧化石墨烯溶液，加入磁力搅拌子搅拌2小时；

(2)将步骤(1)所准备的溶液置于超声仪器中分散；

(3)选取棉布裁剪成100mm*100mm，共裁剪20块；

(4)将步骤(3)中制备的棉布样品用洗衣粉于烧杯中用蒸馏水进行洗涤，洗涤20块100mm*100mm的棉布时，用8.000g立白洗衣粉加入800ml蒸馏水所配制的洗涤剂，在50±5℃下，将棉布加入其中，洗去表面油脂；

(5)洗涤完成后，用蒸馏水漂洗至无泡沫，置于干净的网格架上室温风干；

(6)将步骤(2)中制备的氧化石墨烯溶液用移液枪取5ml加入雾化器中，喷在步骤(5)得到的干燥洁净棉布上，然后用吹风机烘干，再重复上述步骤，使步骤(5)得到的干燥洁净棉布的表面负载氧化石墨烯的质量分数为4.5％；

(7)将步骤(6)中得到的棉织物在加热器上200℃还原10分钟。

本发明提供了一种具有导电性能的抗紫外棉织物的制备方法，利用性能优秀的石墨烯改性纺织品棉布，制得了抗紫外、耐洗涤且导电性好的改性纺织品，以满足实际需求。

有益效果：

(1)本发明的一种具有导电性能的抗紫外棉织物的制备方法，操作简单，耗时较少，成本低廉，制备条件温和，适于大规模批量生产

(2)本发明方法制得的具有导电性能的抗紫外棉织物，抗紫外性能优良，且导电性，在智能纺织品等诸多领域具有广阔的应用前景和巨大的使用价值，具有导电性能的抗紫外棉织物在经多次洗涤后仍保持较好的性能，稳定性好，可应用于日用纺织品领域。

附图说明

图1为实施例1中得到的负载石墨烯的棉织物的抗紫外曲线；

图2为实施例1中得到的负载石墨烯的棉织物的upf柱状图；

图3为对实施例1、2、3和4得到的负载石墨烯的棉织物的导电性能进行检测后得到的电阻值曲线；

图4为实施例1中得到的负载石墨烯的棉织物的应力应变曲线；

图5为实施例1中得到的负载石墨烯的棉织物经不同洗涤次数后的测得的抗紫外曲线图；

图6为实施例1中得到的负载石墨烯的棉织物经过不同洗涤次数后的upf柱状图；

图7为实施例1中得到的负载石墨烯的棉织物经过不同洗涤次数后的电阻值曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，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

一种具有导电性能的抗紫外棉织物的制备方法，步骤如下：

(1)将10mg/ml氧化石墨烯原溶液用移液枪移取40ml溶液于洁净的200ml容器内，配制成200ml2mg/ml的氧化石墨烯溶液，并将稀释所得到的溶液装瓶，并置于超声器中分散；

(2)选取棉织物裁剪成100mm*100mm，共裁剪20块，用8.000g立白洗衣粉加入800ml蒸馏水所配制的洗涤剂，在50℃下，将棉织物加入其中，洗去表面油脂，清洗完成后采用蒸馏水漂洗至无泡沫，漂洗完成后置于干净的网格架上室温风干；

(3)制备的氧化石墨烯溶液用移液枪取5ml加入雾化器中，喷在步骤(2)中得到的干燥洁净棉织物上，然后用吹风机烘干，使得棉织物上氧化石墨烯的负载量达到4.5wt％；

(4)将得到的氧化石墨烯改性棉织物在加热器上200℃还原10分钟制得具有导电性能的抗紫外棉织物。

实施例2

一种具有导电性能的抗紫外棉织物的制备方法，制备步骤与实施例1基本相同，不同之处在于，喷覆及烘干重复的次数不同，步骤(3)中棉织物上氧化石墨烯的负载量达到2.2wt％。

实施例3

一种具有导电性能的抗紫外棉织物的制备方法，制备步骤与实施例1基本相同，不同之处在于，喷覆及烘干重复的次数不同，步骤(3)中棉织物上氧化石墨烯的负载量达到3.1wt％。

实施例4

一种具有导电性能的抗紫外棉织物的制备方法，制备步骤与实施例1基本相同，不同之处在于，喷覆及烘干重复的次数不同，步骤(3)中棉织物上氧化石墨烯的负载量达到4.2wt％。

检测得到的具有导电性能的抗紫外棉织物的抗紫外性能、耐洗涤性能和应力应变能力，步骤如下：

a.将实施例1得到的具有导电性能的抗紫外棉织物放入织物紫外透射测试仪中，任意取三个点测量，得出其抗紫外曲线以及upf值，测得的织物的抗紫外曲线和upf柱状图分别如图1和2所示，图1和图2中4.5wt％负载量对应的曲线和柱状图即本发明实施例1中织物的抗紫外曲线和upf柱状图；

b.分别取实施例1、2、3和4制得的具有导电性能的抗紫外棉织物，在棉织物上取3组间距为10mm的两个点，其中两个点为一组，分别测试两个点之间的电阻，并取平均值，求出4个负载量的棉织物的电阻，并做出电阻值曲线如图3所示；

c.将实施例1中得到的具有导电性能的抗紫外棉织物裁剪成30mm*10mm的尺寸，测试应力应变，得到应力应变曲线如图4所示；

d.(d1)取5块实施例1中得到的具有导电性能的抗紫外棉织物，取其中一块为空白，其余4块进行耐洗涤测试，在150ml蒸馏水中加入225mgwob固体粉末，配制成为wob溶液，加入剩余样品，用铝箔纸密封容器，于摇床上水浴预热至49℃洗涤，洗涤100min时取出全部样品，然后将洗涤后的织物于蒸馏水中快速漂洗3次，后再次加入到原先的wob溶液中继续洗涤，于125min时取出全部样品在蒸馏水中快速漂洗3次，自然风干，取其中一份样品作为洗涤1次的样品；(d2)重复步骤(d1)得到洗涤2次、3次和4次的样品；(d3)进行如步骤a和b所示的测试方法分别测得洗涤后样品的抗紫外性能和导电性能，如图5、图6和图7所示。