一种防静电的石墨烯材料改性织物及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种防静电的石墨烯材料改性织物及其制备方法，所述改性织物的纤维上负载有石墨烯材料和平滑剂。本发明专利技术提供的石墨烯材料改性织物具有防静电性能，表面电阻率在1.0×106Ω·cm以下，并且石墨烯材料直接负载在织物的纤维上，具有较高的附着牢固度，织物即使在包覆平滑剂之后，仍然具有防静电的特点。

Antistatic graphene material modified fabric and preparation method thereof

The invention provides an anti-static graphene material modified fabric and a preparation method thereof. The fiber of the modified fabric is loaded with graphene material and a smoothing agent. The graphene modified fabric provided by the invention has anti-static property, surface resistivity is below 1.0 *106_ cm, and the graphene material is directly loaded on the fabric fiber, so it has high adhesion firmness. The fabric still has anti-static characteristics even after coating the smoothing agent.

【技术实现步骤摘要】
一种防静电的石墨烯材料改性织物及其制备方法
本专利技术属于纳米复合材料领域，涉及一种防静电的石墨烯材料改性织物及其制备方法。
技术介绍
石墨烯是一种由单层sp2杂化碳原子组成的蜂窝状结构的二维材料，具有许多优异的性能(高强、高导热、高导电、高轻质)，同时也拥有大π共轭体系。自从2004年被发现起，石墨烯就成为了科学界的一大研究热点。在对石墨烯的物理化学性质进行研究的同时，与石墨烯相关的复合材料层出不穷。采用石墨烯对纤维进行改性，可以增加纤维的抗静电性、抑菌性和远红外保健功能。CN107119372A公开了一种高效长久石墨烯抗紫外面料及其制备方法，所述面料由经线和纬线纺织得到，所述经纱和纬纱中的至少一种为石墨烯纱线，所述石墨烯纱线包括40-50％的石墨烯纤维和50-60％的其他纤维。该专利并提供了石墨烯纤维经过机织工艺制备面料的工艺，但是石墨烯纤维的性能会影响机织过程的高效性，进而大大提高产品生产成本；CN107287883A提供了一种含有棉纤维制品的改性方法，包括利用石墨烯材料和助染剂配制改性浆料，并将用碱处理后的棉纤维浸渍到改性浆料中，该专利虽然公开了石墨烯对纤维的改性，但是纤维到织物面料还需要一系列加工处理过程，在加工处理过程中，会影响石墨烯与纤维的结合牢固度，进而影响最后得到的织物的石墨烯的负载量以及附着牢固度；CN103469555A提供了一种防紫外线抗静电石墨烯涂层纺织面料的制备方法，将石墨烯溶液震荡分散后加入到水溶性聚氨酯溶液中，得到石墨烯遮蔽剂，将石墨烯遮蔽剂浸渍到织物上，并烘干得到纺织面料，该专利需要利用聚氨酯作为石墨烯的固定介质来实现石墨烯在织物上的附着，这样处理后影响织物的穿着舒适性(不透气)，并且如果进行后续的平滑、柔顺处理的话，需要进行反复水洗，会影响石墨烯材料的附着牢固度的同时会影响织物的防静电性能。目前需要提供一种防静电的改性面料，并且制备工艺简单、高效，可以实现石墨烯在织物纤维上牢固附着。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种防静电的石墨烯材料改性织物及其制备方法。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一方面，本专利技术提供了一种防静电的石墨烯材料改性织物，所述改性织物的纤维上负载有石墨烯材料和平滑剂。本专利技术提供的改性织物的纤维，其上负载有石墨烯材料，起到防静电的作用，同时其上负载平滑剂，能够改善织物的手感。本专利技术提供的改性织物在纤维上同时负载石墨烯材料和平滑剂，能够同时解决防静电和获得良好手感的技术问题。优选地，在所述石墨烯材料改性织物中，石墨烯材料的质量百分含量为0.5‰-2％，例如0.6‰、0.8‰、0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、1％、1.2％、1.5％、1.8％等。优选地，所述平滑剂包括液蜡、改性硅油、改性植物油脂、矿物油、油脂皂化物、脂肪酯类平滑剂和芳香酯类平滑剂中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述石墨烯材料改性织物的表面电阻率在1.0×106Ω·cm以下，例如5×105Ω·cm、1×105Ω·cm、5×104Ω·cm等。优选地，所述石墨烯材料改性织物水洗50次之后的表面电阻率在1.0×107Ω·cm以下，例如1×106Ω·cm、1×106Ω·cm、5×105Ω·cm；进一步优选1.0×106Ω·cm以下。本专利技术提供的石墨烯材料改性织物含有0.5‰-2％的石墨烯材料，具有优异的抗静电性、抑菌性以及远红外保健功能，并且石墨烯附着在纤维上具有较高的附着牢固度，水洗50次之后抗静电性仍满足国家抗静电织物标准以上。另一方面，本专利技术提供了一种如第一方面所述的石墨烯材料改性织物的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)将石墨烯材料溶液置于浸轧机浸液槽中，在织物进行浸轧过程中，控制织物的轧余率为10-20％，然后干燥，得到负载有石墨烯材料的织物；(2)将织物水洗后，浸轧平滑剂，得到所述石墨烯材料改性织物。在本专利技术中，所述轧余率为10-20％，例如11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％等。本专利技术直接利用石墨烯材料作为染整剂对织物进行处理，工艺流程短，生产成本低，并且避免了利用石墨烯对纤维进行改性或石墨烯复合纺丝等改性方式带来的流程长，纤维及织物加工不确定性高的问题；本专利技术通过控制在浸轧过程中织物的轧余率为10-20％，使得石墨烯材料可以稳定的附着在织物纤维上，当轧余率过小时，会影响石墨烯在织物上的负载量，而轧余率过高时，则会影响石墨烯材料在织物上的附着牢固度。在织物表面进行平滑剂的浸轧处理是常规的处理工艺，因此我们并不对浸轧平滑剂工艺包括的常规参数进行描述或限定。在本专利技术中，在所述石墨烯材料溶液中，所述石墨烯材料的浓度为0.1-5wt％，例如0.2wt％、0.3wt％、0.5wt％、0.7wt％、0.9wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％等，优选1-5wt％。在本专利技术中，可以通过控制石墨烯材料的浓度和浸轧过程中的轧余率，使最后得到的石墨烯材料改性织物中的石墨烯均匀稳定地附着在织物纤维上，并且具有较高的附着牢固度。优选地，步骤(1)所述石墨烯材料溶液的温度为25-40℃，例如26℃、27℃、29℃、30℃、32℃、35℃、37℃、39℃等。优选地，在步骤(1)所述浸轧过程中，轧辊温度为25-135℃，例如30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃等。在实际浸轧过程中，织物纤维的种类不同，轧辊温度不同，本领域技术人员一般会选择在织物纤维的玻璃化温度±50℃内的温度为轧辊温度，本专利技术限定轧辊温度在25-135℃范围内，可以满足绝大部分纤维对于浸轧温度的要求，实际上，轧辊温度在25-135℃范围以外时，也可以完成浸轧织物过程，但考虑操作过程中的能耗以及操作的难易程度，因此，将轧辊温度限定在25-135℃。优选地，在步骤(1)所述浸轧过程中，所述轧辊温度不低于所述织物纤维的玻璃化温度。当轧辊温度不低于织物用纤维的玻璃化温度时，纤维处于高弹态，纤维分子链段活动性增大，纤维内部孔隙增多，已有孔隙变大，已经吸附在纤维外部的石墨烯材料会运动至所述孔隙中，之后冷却，纤维内部孔隙减小，这样可以进一步提高石墨烯材料在织物纤维上的附着牢固度。在本专利技术中，因为织物与轧辊温度接触时间很短，因此我们并不限定轧辊温度具体比织物用纤维的玻璃化温度高多少，但是考虑到实际的加工过程以及实际的操作问题，因此优选轧辊温度比织物用纤维的玻璃化温度高5-50℃。优选地，在步骤(1)所述浸轧过程中，浸染速率为5-120m/min，例如10m/min、20m/min、30m/min、40m/min、50m/min、60m/min、70m/min、80m/min、90m/min、100m/min、110m/min等。优选地，步骤(1)所述浸轧次数为1-5次(例如2次、3次、4次等)，优选2次。优选地，所述干燥的温度为70-130℃，例如75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、120℃等。在本专利技术中，所述石墨烯材料包括单层石墨烯、双层石墨烯、多层石墨烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防静电的石墨烯材料改性织物，其特征在于，所述改性织物的纤维上负载有石墨烯材料和平滑剂。

【技术特征摘要】
1.一种防静电的石墨烯材料改性织物，其特征在于，所述改性织物的纤维上负载有石墨烯材料和平滑剂。2.根据权利要求1所述的石墨烯材料改性织物，其特征在于，在所述石墨烯材料改性织物中，石墨烯材料的质量百分含量为0.5‰-2％；优选地，所述平滑剂包括液蜡、改性硅油、改性植物油脂、矿物油、油脂皂化物、脂肪酯类平滑剂和芳香酯类平滑剂中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述石墨烯材料改性织物的表面电阻率在1.0×106Ω·cm以下；优选地，所述石墨烯材料改性织物水洗50次之后的表面电阻率在1.0×107Ω·cm以下，进一步优选1.0×106Ω·cm以下。3.根据权利要求1或2所述的石墨烯材料改性织物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将石墨烯材料溶液置于浸轧机浸液槽中，在织物进行浸轧过程中，控制织物的轧余率为10-20％，然后干燥，得到负载有石墨烯材料的织物；(2)将织物水洗后，浸轧平滑剂，得到所述石墨烯材料改性织物。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在所述石墨烯材料溶液中，所述石墨烯材料的浓度为0.1-5wt％，优选1-5wt％；优选地，步骤(1)所述石墨烯材料溶液的温度为25-40℃；优选地，在步骤(1)所述浸轧过程中，轧辊温度为25-135℃；优选地，在步骤(1)所述浸轧过程中，所述轧辊温度不低于所述织物纤维的玻璃化温度；优选地，在步骤(1)所述浸轧过程中，浸染速率为5-120m/min；优选地，步骤(1)所述浸轧的次数为1-5次，优选2次；优选地，步骤(1)所述干燥的温度为70-130℃。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯材料包括单层石墨烯、双层石墨烯、多层石墨烯、改性石墨烯、氧化石墨烯和生物质石墨烯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述石墨烯材料的平均片层厚度为≤20nm，优选3-10nm；优选地，所述石墨烯材料溶液还包括分散剂；优选地，所述分散剂包括阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两亲性表面活性剂、聚合物和纤维素类分散剂中的任意一种或至少两种的组合，优选聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、吐温80、十六醇乳酸酯、司盘60、司盘65、司盘80、三乙醇胺单硬脂酸酯、纳米纤维素、羧甲基纤维素和聚苯乙烯磺酸钠中的任意一种或至少两种的组合；优选地，当石墨烯材料溶液中包括分散剂时，所述分散剂的添加量为所述石墨烯质量的0.1-1.5倍。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张安，唐地源，王文平，张金柱，梁蒙蒙，
申请(专利权)人：济南圣泉集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37