一种远红外纺织面料的制备方法技术

本发明专利技术涉及纺织品整理技术领域，具体涉及一种远红外纺织面料的制备方法。本发明专利技术提供一种基于GO‑TiO2‑ZrO2复合材料，三种材料以化学键进行连接，将传统具有远红外发射的纺织材料和新型远红外发射材料氧化石墨烯进行复合，再通过水性聚氨酯的交联作用，将氧化石墨烯/二氧化钛/二氧化锆复合材料通过后整理的方式与棉纺织品进行结合，提高了织物的远红外发射率，且制作简单，成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种远红外纺织面料的制备方法
本专利技术涉及纺织品整理
，具体涉及一种远红外纺织面料的制备方法。
技术介绍
随着科技的进步和生活水平的不断提高，人们对纺织品服装的要求不仅体现在外观的设计要求，对于其内在的功能性要求也越来越高，功能纺织品已成为当今国际纺织产品开发的潮流和热点，通常此类纺织品一般都是通过助剂对其进行后整理，而达到其特定的性能。在天气较冷时，轻薄保暖舒适的衣服尤其受到消费者青睐，内暖纤维也一直是纤维面料研发者研究的对象。对于此类面料的研发，传统的方法通常将陶瓷微粉掺入到纤维中，通过加入低温(常温)型远红外陶瓷粉，在室温附近(20～50℃)能辐射出3～15μm波长的远红外线,此波段与人体红外吸收谱匹配完美,而达到产热保暖的效果。由于氧化石墨烯(GO)本身特殊的分子结构，赋予其优异的理化性能，如低温远红外，抗菌，防紫外，导电等性能，因此可作为功能纺织品制备生产的优良材料(例如“纯棉织物的氧化石墨烯防紫外线整理”，苗广远等，《印染》，第2期，第35-37页，2017；“石墨烯和氧化石墨烯在纺织印染中的应用”，赵兵等，《印染》，第5期，第49-52，59页，2014)。二氧化钛具有安全，稳定等特性，对于空气中有害气体如氮氧化物，甲醛，甲苯等具有很强的降解作用，同时对于细菌有很强的杀菌作用；二氧化钛也是一种很强的紫外吸收剂，可大大降低紫外线对于人体皮肤或者纺织材料的损害(例如“TiO2改性及其在纺织品中的应用”，李小娟等，《产业用纺织品》，第11期，第1-5页，2016；Optimizingthephotocatalyticpropertiesandthesynergisticeffectsofgrapheneandnanotitaniumdioxideimmobilizedoncottonfabric，LoghmanKarimi等，AppliedSurfaceScience，332(2015)665–673)。二氧化锆具有许多优良的物理化学及材料工艺特性。越来越多的研究发现其可被应用到纺织领域，如作为远红外保温材料、光催化剂和抗紫外整理剂等(例如“高发射率远红外热感棉的开发及其性能研究”，梁翠，《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技I辑》，第S1期，第B024-10页，2013)。相对于传统的方法一般都存在实际远红外发射率不高，影响纤维断裂强力和本身性能等缺点,而很难达到消费者需求。近期研究的内暖纤维通过将新型材料石墨烯通过湿法纺丝与纺织品结合，使其远红外发射率高达91％以上，并不影响纤维的本身性能(“基于石墨烯整理的远红外发射棉织物”，胡希丽等，《成都纺织高等专科学校学报》，第33卷第2期，第11-14页，2016)。然而，该方法完全以石墨烯对棉织物进行后整理，且需要反复浸渍三次才能取得较为优异的效果，而石墨烯价格昂贵，限制了其在纺织品领域的广泛应用。此外，以现有技术CN105040426A为例的方法报道了一种抗菌保暖防电磁辐射纺织面料，其中涉及一种通过物理方法混合而成的多功能浸渍液，包括了纳米二氧化钛、金属/石墨烯、氧化锆等多达二十余种组分，并声称待浸染纺织布料在该浸渍液中浸渍后得到的纺织面料具有抗菌保暖防电磁辐射等功能。现有技术CN105753426A则是公开了一种石墨烯氧化锆基远红外发热涂层及其制备方法，并声称“氧化石墨烯和纳米氧化锆复合使用，二者协同增强远红外发热功效”以及涂层的远红外发射率高达99.5％；但是该文献并未公开所述涂层可以用于纺织品的整理，特别是天然纤维的整理，而根据其公开的复合材料的组成，显然也不符合纺织品整理剂的要求。而与CN105753426A同时提出的专利申请CN105753425A则是公开了一种氧化石墨烯和氧化铝的复合材料，同样地声称该复合材料中十余种组分的协同增效而导致远红外发射率超过了99.3％。尽管这两篇专利文献中所述组合物的某些成份也常见于远红外复合材料中，但是能取得近乎百分之百的远红外发射率这一结论仍然令本领域技术人员十分疑惑不解，或者说基于目前的技术手段来看这也是不可能实现的。现有技术CN106752834A公开了一种氧化石墨烯/二氧化钛/二氧化硅复合涂料的制备方法，该方法包括石墨烯氧化、水洗、烘干、与二氧化钛/二氧化硅超声分散并使之负载于氧化石墨烯上，水合肼/氨水还原等步骤，同时也声称该复合涂料低温远红外功能，以及该材料可以吸附甲醛、抗菌抑菌、光催化自清洁、负离子清新等多种功能，但是该文献中仅对这些用途作出了断言性的宣称，而并未就所述方法获得的产品的理化性质和应用效果进行探讨，特别是能否应用于织物的后整理，以及织物后整理时的远红外发射率以及其它性能进行测试和评价等等。就目前现有技术发展来看，所报道的用于织物加工领域的远红外复合材料均单一组分，或多种组分以物理方式混合而成，通过熔融纺丝、共混纺丝或后整理的方法赋予织物的远红外性能。而目前对于内暖纤维的工业化生产则主要集中在于将具有远红外发射率的材料进行混溶，通过纺丝法制备，此方法限制了内暖纤维的种类，对于天然纤维并不适用，且不同材料混溶，不能保证材料的均匀度，且造价成本高，影响纤维本身强力性能。本专利技术的目的在于通过将锆/钛氧化物对新型材料氧化石墨烯进行纳米复合改性，调整氧化石墨烯-锆钛氧化物复合材料的纳米构筑方式以及织物的整理技术，提高了处理后的棉纺织品的远红外发射性能。由于石墨烯材料价格昂贵，本专利技术的方法将传统具有高远红外发射率、且廉价的锆钛氧化物与新型具有与人体远红外发射波段相近的氧化石墨烯材料复合，通过特殊的纳米构筑方式，研发出新型远红外复合材料，提高织物的远红外发射率，降低材料的成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种远红外纺织面料的制备方法。为实现上述专利技术的目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的：本专利技术采用水热法对氧化石墨烯进行纳米复合改性，将制备好的氧化石墨烯通过超声制备成悬浮溶液，再将ZrOCl2·8H2O和TiO2分别加入制备好的氧化石墨烯悬浮液中，经过超声及搅拌将锆/钛均匀的附着在氧化石墨烯片层表面上。通过高温水热反应，将氧化石墨烯和锆钛以氧化物形式与氧化石墨烯含氧官能团通过化学键进行结合，对氧化石墨烯进行纳米纳米复合改性，制备出GO-TiO2-ZrO2复合材料。在获得所述GO-TiO2-ZrO2复合材料的基础上，本专利技术进一步提供了一种远红外纺织面料的制备方法，具体包括如下步骤：(1)以天然石墨粉为原料，在浓硫酸，高锰酸钾存在下，经Hummers氧化法氧化，再经过滤，离心洗涤和真空干燥处理后，制得厚度为15nm左右的氧化石墨烯纳米片；(2)取步骤(1)所制得的氧化石墨烯纳米片，加入到20-80mL水中，超声，超声时间为1h，功率为180-450W，制备成氧化石墨烯悬浮液；(3)将八水合氧氯化锆加入步骤(2)制得的氧化石墨烯悬浮液中，通过超声波处理,超声时间为0.5h，功率为180-450W，随后加入二氧化钛纳米粉，搅拌1h，将所得混合液进行高温水热反应，制得氧化石墨烯/二氧化钛/二氧化锆复合材料；(4)将步骤(3)获得的氧化石墨烯/二氧化钛/二氧化锆复合材料，加入至20-100mL水中,进行超声分散处理,超声时间为2h，功率为180-450W，配置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种远红外纺织面料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)以天然石墨粉为原料，在浓硫酸，高锰酸钾存在下，经Hummers氧化法氧化，再经过滤，离心洗涤和真空干燥处理后，制得厚度为15nm左右的氧化石墨烯纳米片；(2)取步骤(1)所制得的氧化石墨烯纳米片，加入到20‑80mL水中，超声，超声时间为1h，功率为180‑450W，制备成氧化石墨烯悬浮液；(3)将八水合氧氯化锆加入步骤(2)制得的氧化石墨烯悬浮液中，通过超声波处理,超声时间为0.5h，功率为180‑450W，随后加入二氧化钛纳米粉，搅拌1h，将所得混合液进行高温水热反应，制得氧化石墨烯/二氧化钛/二氧化锆复合材料；(4)将步骤(3)获得的氧化石墨烯/二氧化钛/二氧化锆复合材料，加入至20‑100mL水中,进行超声分散处理,超声时间为2h，功率为180‑450W，配置成均匀的氧化石墨烯/二氧化钛/二氧化锆复合材料分散液；(5)将步骤(4)制得的氧化石墨烯/二氧化钛/二氧化锆复合材料分散液与水性聚氨酯混合并剧烈搅拌，制备成混合液，制得基于氧化石墨烯/二氧化钛/二氧化锆复合材料的纺织品整理剂；(6)将做完前处理的纺织品面料加入到步骤(5)所制备的混合液中，浸泡2h，浴比为1：30。(7)将步骤(6)所处理的纺织品面料进行两浸两轧处理，得到的布样进行120℃烘干和150℃焙烘，即得所述远红外纺织面料。...

【技术特征摘要】
1.一种远红外纺织面料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)以天然石墨粉为原料，在浓硫酸，高锰酸钾存在下，经Hummers氧化法氧化，再经过滤，离心洗涤和真空干燥处理后，制得厚度为15nm左右的氧化石墨烯纳米片；(2)取步骤(1)所制得的氧化石墨烯纳米片，加入到20-80mL水中，超声，超声时间为1h，功率为180-450W，制备成氧化石墨烯悬浮液；(3)将八水合氧氯化锆加入步骤(2)制得的氧化石墨烯悬浮液中，通过超声波处理,超声时间为0.5h，功率为180-450W，随后加入二氧化钛纳米粉，搅拌1h，将所得混合液进行高温水热反应，制得氧化石墨烯/二氧化钛/二氧化锆复合材料；(4)将步骤(3)获得的氧化石墨烯/二氧化钛/二氧化锆复合材料，加入至20-100mL水中,进行超声分散处理,超声时间为2h，功率为180-450W，配置成均匀的氧化石墨烯/二氧化钛/二氧化锆复合材料分散液；(5)将步骤(4)制得的氧化石墨烯/二氧化钛/二氧化锆复合材料分散液与水性聚氨酯混合并剧烈搅拌，制备成混合液，制得基于氧化石墨烯/二氧化钛/二氧化锆复合材料的纺织品整理剂；(6)将做完前处理的纺织品面...

【专利技术属性】
技术研发人员：张何，易领，傅昕，
申请(专利权)人：湖南工程学院，
类型：发明
国别省市：湖南,43