一种石墨烯用于棉制品整理的方法技术

一种石墨烯用于棉制品整理的方法，主要步骤包括(1)制备氧化石墨烯分散液；(2)氧化石墨烯分散液通过利用温度和助剂两种工艺单独或结合使用对棉制品进行预染；(3)对预染后的棉制品进行染固处理，染固后水洗、烘干。本发明专利技术得到的石墨烯棉制品石墨烯与棉制品通过化学键结合，具备抗静电、抗菌、导电、发热功能。本发明专利技术采用染整手段使石墨烯能渗透到棉纤维、纱线和织物的内部，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。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯用于棉制品整理的方法
本专利技术属于纺织产品制造
，具体涉及一种石墨烯用于棉制品功能化整理的方法及其制品。
技术介绍
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。石墨烯是由碳原子组成六角型蜂巢晶格，其特殊的结构赋予其导电、导热、抗静电、抗紫外、力学等优异性能使之成为各领域研究者们关注的焦点，将石墨烯应用在棉纤维上可以赋予棉纤维诸多特殊功能，此方面研究备受重视，前景广阔。目前石墨烯在棉上的应用主要是通过喷涂法或直接浸轧法法，但是存在以下缺点：耐洗性差：应用上述方法时，石墨烯机械附着在纤维表面，没有化学键的结合，水洗或摩擦使其性能下降显著；实用范围受限：浸轧法或涂层法适用于织物，用于纤维或纱线困难，大大限制了其使用范围。
技术实现思路
本专利技术为克服现有技术问题，本专利技术利用染整方法提供一种有化学键结合、实用范围广的石墨烯用于棉制品整理的方法。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案来实现：一种石墨烯用于棉制品整理的方法，包括以下步骤；步骤(1)、制备氧化石墨烯分散液；步骤(2)、步骤(1)获得的氧化石墨烯分散液通过利用温度和助剂两种工艺单独或结合使用对棉制品进行预染；步骤(3)、对步骤(2)预染后的棉制品进行染固处理，染固后水洗、烘干。上述制备方法，其中，所述棉制品包括棉纤维、棉纱线、纯纺棉面料、混纺棉面料。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0.5um-10um，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、99wt％的石墨粉或胶体石墨粉。上述制备方法，其中，所述步骤(2)中所述温度工艺的处理温度为20-100℃，温度处理时间为1-120min。上述制备方法，其中，所述步骤(2)中助剂工艺中助剂为渗透剂、乳化剂、扩散剂，氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡中的一种或几种的组合，助剂质量浓度为0.1-10Wt％。上述制备方法，其中，所述步骤(3)中染固处理采用浸染工艺，浸染工艺浸染液为浓度0.1-5Wt％的氧化石墨烯分散液，所述浸染工艺染色温度为60-120℃，浸染保温时间为10-120min，氧化石墨烯分散液pH值为5.0-11.0。上述制备方法，其中，所述步骤(3)中染固后在室温下水洗1-5次，水洗后烘干，烘干温度为100-120℃，烘干时间为10-30min。与现有技术相比，本专利技术的积极效果是：本专利技术石墨烯用于棉制品功能化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，通过控制氧化石墨烯的粒径，在碱性条件下，氧化石墨烯上的羧基与棉纤维上的羟基结合的同时还原为石墨烯，从而达到上染以获得石墨烯棉制品，该方法不局限于织物，操作简单、工艺调节灵活、生产成本较低、效率高，且生产设备均为常规设备，易于产业化生产。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例一种石墨烯用于棉制品功能化整理的方法，包括以下步骤；步骤(1)、制备氧化石墨烯分散液：氧化石墨烯分散液可通过购买和制备获得。本专利技术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，本专利技术所述步骤(1)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。本专利技术采用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：如将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200-600份去离子水，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。本实施所述份为质量份。其中浓硫酸、高锰酸钾、双氧水、次氯酸钠、五氧化二磷使用顺序可以任意互换，其用量与实例中的范围一致。步骤(2)：用步骤(1)得到的氧化石墨烯分散液通过利用温度和助剂两种工艺单独或结合使用对棉制品进行预染；温度工艺的处理温度为20-100℃，温度处理时间为1-120min。助剂工艺中助剂为渗透剂、乳化剂、扩散剂，氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡中的一种或几种的组合，助剂质量浓度为0.1％-10％。本专利技术助剂优先选则环保型耐聚氧乙烯醚类耐碱性渗透剂，乳化剂优先选择环保型聚氧乙烯醚类耐碱性渗透剂，扩散剂优先选择扩散剂NNO和平平加O。步骤(3)、对步骤(2)预染后的棉制品进行染固处理，染固后水洗、烘干。染固处理采用浸染工艺，所述步骤(3)中染固处理采用浸染工艺，浸染工艺浸染液为浓度0.1-5Wt％的氧化石墨烯分散液，所述浸染工艺染色温度为60-120℃，浸染保温时间为10-120min，棉制品浸轧次数为1-15次，带液率控制在30-80％，氧化石墨烯分散液pH值为5.0-11.0。本专利技术适用棉制品包括棉纤维、棉纱线、纯纺棉面料、混纺棉面料。本实施例采用上述方法制备石墨烯棉制品并对其进行性能测试，其测试结果如下：表1石墨烯棉织物导电性及耐洗性本专利技术通过上述实施例来说明本专利技术的工艺方法，但本专利技术并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本专利技术必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属
的技术人员应该明了，对本专利技术的任何改进，对本专利技术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，均落在本专利技术的保护范围和公开范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯用于棉制品功能化整理的方法，其特征在于，包括以下步骤；步骤(1)、制备氧化石墨烯分散液；步骤(2)、步骤(1)获得的氧化石墨烯分散液通过利用温度和助剂两种工艺单独或结合使用对棉制品进行预染；步骤(3)、对步骤(2)预染后的棉制品进行染固处理，染固后水洗、烘干得到石墨烯棉制品。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯用于棉制品功能化整理的方法，其特征在于，包括以下步骤；步骤(1)、制备氧化石墨烯分散液；步骤(2)、步骤(1)获得的氧化石墨烯分散液通过利用温度和助剂两种工艺单独或结合使用对棉制品进行预染；步骤(3)、对步骤(2)预染后的棉制品进行染固处理，染固后水洗、烘干得到石墨烯棉制品。2.如权利要求1所述的一种石墨烯用于棉制品功能化整理的制备方法，其特征在于，所述棉制品包括棉纤维、棉纱线、纯纺棉面料、混纺棉面料。3.如权利要求1所述的一种石墨烯用于棉制品功能化整理的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)氧化石墨烯分散液由石墨原料制备得到，由石墨原料制得氧化石墨烯溶液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0.5um-10um，得到浓度为0.1-5Wt％的氧化石墨烯分散液。4.如权利要求3所述的一种石墨烯用于棉制品功能化整理的制备方法，其特征在于，所述石墨原料为8000目、99wt％的石墨粉或胶体石墨粉。5.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：马辉，高普，周杰，张焕侠，童明琼，吴雯，曹建达，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33