一种石墨烯针织面料及其制备方法

本发明涉及针织面料，具体为一种石墨烯针织面料及其制备方法。

背景技术：

1、石墨烯特有人体体温激发远红外功能，促进血液微循环，加速新陈代谢，有效放松肌肉缓解疲劳，因此石墨烯应用于纺织业中制备所得的石墨烯针织面料，作为一种多功能性纺织面料，具有抗菌、内暖远红外保健功效，广泛运用于服装制造业。但是由于现有的石墨烯针织面料生产成本较高，并且力学性能和耐水洗性较差，影响了石墨烯针织面料的使用范围和使用寿命。

2、现有的石墨烯面料存在的缺陷是：

3、1、专利文件cn113308782b中主要通过浸泡的方式获取石墨烯改性纤维，没有考虑到提高石墨烯改性纤维的改性效果、提高石墨烯针织面料的力学性能和耐水洗性能的问题；

4、2、专利文件kr100931360b1中主要考虑的是面料的吸汗和干燥功能，没有考虑到提高石墨烯纤维的提取率和提高石墨烯纳米片与聚合物纤维结合程度的问题；

5、3、申请文件us20050202741a1中，主要考虑的是面料的亲水性和快干性，没有考虑到提高石墨烯针织面料的亲肤性和实用性的问题；

6、4、专利文件kr101046364b1中主要考虑的是提高面料的吸汗舒适性，没有考虑到提高石墨烯针织面料透气性的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种石墨烯针织面料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石墨烯针织面料，其原料包括以下组分：改性石墨烯复合纤维150—200份、复合亲肤纤维纱线60—90份；

3、所述改性石墨烯复合纤维原料包括以下组分：石墨粉30—45份、氧化剂3—5份、水60—95份、表面活性剂1—4份、还原剂5—9份、聚合物纤维溶液90—150份、改性活化剂5—15份；

4、所述改性石墨烯复合纤维的制备步骤如下：

5、步骤一:取石墨粉30—43份、氧化剂3—5份、水65—95份，在温度条件为0～15℃条件下，搅拌反应1～1.5h，再在温度条件为20～30℃条件下，搅拌反应3～5h，冷却到室温，得到粗品氧化石墨烯溶液；

6、步骤二:对粗品氧化石墨烯溶液进行超声破碎、离心分离作用下，得到还原用氧化石墨烯溶液；

7、步骤三：取还原剂5—8份，与还原用氧化石墨烯溶液混合，再加入表面活性剂1—4份，还原得到石墨烯纳米片；

8、步骤四：将石墨烯纳米片和聚合物纤维溶液90—145份混合，在温度条件为25～40℃，搅拌速度为50～85r/min的条件下，反应45～75min，得到石墨烯复合纤维纺丝液；

9、步骤五：将改性活化剂5—13份加入至石墨烯复合纤维纺丝溶液，再在温度条件为20～45℃，搅拌速度为45～70r/min的条件下，反应30～55min，得到改性石墨烯复合纤维纺丝液，将改性石墨烯复合纤维纺丝液通过喷丝口进行纺丝，干燥后得到改性石墨烯复合纤维。

10、优选的，所述复合亲肤纤维纱线由棉纤维、大豆纤维、蚕丝纤维中至少一种与活性炭纤维通过混纺制成，且活性炭纤维占复合亲肤纤维纱线的3—8％。

11、优选的，所述氧化剂包括浓硫酸、高锰酸钾、硝酸钠或硝酸钾。

12、优选的，所述还原剂包括对苯二酚、亚硫酸氢钠、氯化亚砜、硫代硫酸钠、硼氢化钠中的一种或两种，表面活性剂包括聚乙烯醇、聚苯乙烯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。

13、优选的，所述改性活性剂包括聚乙烯醇，改性活性剂还包括疏水性气相二氧化硅纳米溶液、环氧型疏水硅烷偶联剂、甲基三氯硅烷和环氧硅烷中的一种或多种，且聚乙烯醇在改性活性剂中的百分量占比为5—10％。

14、优选的，所述聚合物纤维溶液包括聚酯纤维溶液、聚酰胺纤维溶液和醋酯纤维溶液中的一种或两种。

15、优选的，所述石墨烯纳米片与混合物纤维溶液的质量比为(1～4)：(5～23)。

16、一种石墨烯针织面料的制备方法，包括以下步骤：

17、s1、取步骤五中的改性石墨烯复合纤维20～80根，使黏合剂将改性石墨烯复合纤维粘合，形成改性石墨烯复合纤维束；

18、s2、将改性石墨烯复合纤维束在温度条件为30～55℃条件下，进行拉伸强化处理，且拉伸时间为45～200s，重复次数为2～5次，得到加强纤维束；

19、s3、将加强纤维束拉入纺丝机并进行纺纱，得到石墨烯复合纤维纱线；

20、s4、将石墨烯复合纱线纤维作为经线或纬线，将复合亲肤纤维纱线作为纬线或经线，通过针织设备交织，得到粗品石墨烯针织面料。

21、优选的，还包括如下步骤：

22、s31、石墨烯复合纤维纱线的纤度为5～20d；

23、在所述步骤s4中，还包括如下步骤：

24、s41：复合亲肤纤维纱线的支数为8～20支，石墨烯复合纤维纱线的密度为(420～450)根/10cm，复合亲肤纤维纱线的密度为(350～380)根/10cm，且石墨烯复合纤维纱线与复合亲肤纤维纱线的捻度为850～950捻/米。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、1、本发明通过使用可天然获取或从植物中提取的石墨粉，经过氧化还原后得到石墨烯纳米片，作为石墨烯纤维原料，降低了生产成本，并通过将石墨烯纤维溶液和聚合物纤维溶液混合，提高石墨烯针织面料的力学性能，并通过对石墨烯复合纤维纺织液进行改性，提高石墨烯织物的耐水洗性，使石墨烯针织面料具有良好的耐久性。

27、2、本发明通过在制备改性石墨烯复合纤维时，加入表面活性剂，避免还原用的石墨烯溶液中的石墨烯分子成团絮凝，提高石墨烯纳米片的提取率，并且在石墨烯复合纤维纺丝溶液中加入聚乙烯醇作为改性活化剂，有利于来提高石墨烯纳米片和聚合物纤维溶液的混合程度和结合力，提高改性效果。

28、3、本发明通过将石墨烯复合纤维纱线与复合亲肤纱线作为分别作为经纬线，交织获得石墨烯针织面料，提高石墨烯针织面料的亲肤性，使石墨烯针织面料能够用做制备贴身衣物的面料，提高石墨烯针织面料的实用性。

29、4、本发明通过调整石墨烯复合纤维的根数和石墨烯复合纤维纱线的纤度，提高石墨烯复合纤维纱线的结构均匀性，提高纱线强度，进而改善石墨烯针织面料的力学性能，并且通过混纺具有多孔结构的活性炭纤维，形成复合亲肤纤维纱线，提高石墨烯面料的透气性。

技术特征：

1.一种石墨烯针织面料，其特征在于，其原料包括以下组分：改性石墨烯复合纤维150—200份、复合亲肤纤维纱线60—90份；

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯针织面料，其特征在于：所述复合亲肤纤维纱线由棉纤维、大豆纤维、蚕丝纤维中至少一种与活性炭纤维通过混纺制成，且活性炭纤维占复合亲肤纤维纱线的3—8％。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯针织面料，其特征在于：所述氧化剂包括浓硫酸、高锰酸钾、硝酸钠或硝酸钾。

4.根据权利要求1所述的一种石墨烯针织面料，其特征在于：所述还原剂包括对苯二酚、亚硫酸氢钠、氯化亚砜、硫代硫酸钠、硼氢化钠中的一种或两种，表面活性剂包括聚乙烯醇、聚苯乙烯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种石墨烯针织面料，其特征在于：所述改性活性剂包括聚乙烯醇，改性活性剂还包括疏水性气相二氧化硅纳米溶液、环氧型疏水硅烷偶联剂、甲基三氯硅烷和环氧硅烷中的一种或多种，且聚乙烯醇在改性活性剂中的百分量占比为5—10％。

6.根据权利要求1所述的一种石墨烯针织面料，其特征在于：所述聚合物纤维溶液包括聚酯纤维溶液、聚酰胺纤维溶液和醋酯纤维溶液中的一种或两种。

7.根据权利要求6所述的一种石墨烯针织面料，其特征在于：所述石墨烯纳米片与混合物纤维溶液的质量比为(1～4)：(5～23)。

8.一种石墨烯针织面料的制备方法，用于制备权利要求1-7任意一项所述的一种石墨烯针织面料，其特征在于：包括以下步骤：

9.权利要求8所述的一种石墨烯针织面料的制备方法，其特征在于：在所述步骤s3中，还包括如下步骤：

技术总结本发明公开了一种石墨烯针织面料及其制备方法，涉及针织面料技术领域，改性石墨烯复合纤维150—200份、复合亲肤纤维纱线60—90份；所述改性石墨烯复合纤维原料包括以下组分：石墨粉30—45份、氧化剂3—5份、水60—95份、表面活性剂1—4份、还原剂5—9份、聚合物纤维溶液90—150份、改性活化剂5—15份。本发明通过设置有使用可天然获取或从植物中提取的石墨粉，经过氧化还原后得到石墨烯纳米片，作为石墨烯纤维原料，降低了生产成本，并通过将石墨烯纤维溶液和聚合物纤维溶液混合，提高石墨烯针织面料的力学性能，并通过对石墨烯复合纤维纺织液进行改性，提高石墨烯织物的耐水洗性，使石墨烯针织面料具有良好的耐久性。技术研发人员：毛银凤,李萍,洪丁盛,张渺靖受保护的技术使用者：嘉兴南湖学院技术研发日：技术公布日：2024/6/2