一种石墨烯蓄热面料及其制备方法和应用与流程

本发明属于纺织产品，涉及一种石墨烯蓄热面料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、石墨烯是一种由碳原子通过sp2杂化方式形成的仅一个原子层厚的二维蜂窝状平面薄膜，完美的石墨烯具有理想的二维晶体结构，由六边形晶格构成，其中每个碳原子紧密地与另外三个碳原子通过强σ键相连，这种连接模式赋予了石墨烯显著的结构强度。由于石墨烯独特的二维结构，在电化学、光学、生物医学、能源、纺织等众多领域有潜在的应用价值。有研究表明，石墨烯在纺织品领域中展现出优异的抗菌、抗紫外、抗静电、防水、导热等功能，极大地丰富纺织品的功能性，并显著提升用户的体验感受。

2、在纺织品领域，尤其是服装领域，蓄热保温是一个非常重要的功能需求；传统的纺织面料往往无法满足在寒冷环境下长时间保温的需求，因此开发具有优异蓄热保温性能的新型纺织品面料备受关注。石墨烯具有优异的光热转换能力，可以有效吸收远红外光，将吸收的光能迅速转换为热能，这一特性为开发高性能的蓄热保温纺织品开辟了新的道路，有望在寒冷环境中提供更加持久和舒适的保暖体验。

3、目前，利用石墨烯制备蓄热性纺织品有2种途径：纺丝法和后整理法。纺丝法即将石墨烯或者将石墨烯纤维与织物纤维混合纺丝，使之融入织物纤维内部，纺丝法可以提高石墨烯与纤维的结合力，使得蓄热保温性能更加持久和稳定，但是纺丝法操作难度很大，技术门槛高，成本较高。如中国公开专利cn115805737a公开了采用纺丝法制备含有石墨烯的蓄热保温层，该蓄热保温层采用混纺纱线编织，所述混纺纱线由含石墨烯的复合纤维和壳聚糖纤维捻合而成。后整理法即在成品纺织品上直接进行涂层或浸渍处理，相比于纺丝法，后整理法具有工艺简单、设备要求低、操作方便等优点，但是石墨烯层与纺织品基材的结合力可能不如直接纺丝法，且涂层可能会改变纺织品原有的透气性，影响穿着舒适度。如中国公开专利cn110066635a公开了采用后整理法制备含有石墨烯的导电蓄热面料，将石墨烯乳液与聚氨酯乳液、交联剂、丙烯酸盐聚合物、水混合形成石墨烯涂层胶水，再将该石墨烯胶水涂覆在面料上，经过后处理制得石墨烯涂层。

4、蓄热保温性能的提高往往会影响面料的透气性和舒适性，因此，开发一种同时具有优异蓄热保温性能、良好透气性的纺织品面料，对于满足消费者对多功能舒适服装的需求具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术出现的不足，提供一种石墨烯蓄热面料及其制备方法和应用，所述石墨烯蓄热面料具有优异的蓄热保温性能。

2、本发明的一个目的通过以下技术方案来实现：

3、一种石墨烯蓄热面料，包括面料层以及位于面料层上方的蓄热保温层，所述蓄热保温层由包括包裹聚乙烯醇缩醛的石墨烯的复合整理剂涂覆于面料层上表面制成；

4、包裹聚乙烯醇缩醛的石墨烯由石墨烯水分散液和聚乙烯醇缩醛乙醇溶液混合后进行喷雾干燥所得。

5、优选地，石墨烯水分散液中，石墨烯的厚度为0.1~100nm，进一步优选为0.5~20nm；石墨烯的粒径为0.1~100μm，进一步优选为1~30μm。

6、优选地，石墨烯水分散液中，石墨烯的浓度为0.01~100mg/ml，进一步优选为0.1~50mg/ml。

7、优选地，聚乙烯醇缩醛乙醇溶液为聚乙烯醇缩醛溶于乙醇形成，其中，聚乙烯醇缩醛的浓度为1~500mg/ml，进一步优选为2~200mg/ml。

8、优选地，聚乙烯醇缩醛为聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙烯醇缩甲乙醛、聚乙烯醇缩丁醛中的一种或多种，进一步优选，所述聚乙烯醇缩醛为聚乙烯醇缩丁醛。

9、优选地，石墨烯与聚乙烯醇缩醛的质量比为1:0.2~1:5；进一步优选为1:0.5~1:2。

10、优选地，喷雾干燥的条件包括：进料量为800~2000ml/h，喷嘴口径为1~100μm，进风温度为120~200℃，出风温度为70~100℃。进一步优选，喷嘴口径为5~50μm，喷嘴口径要大于石墨烯的粒径。

11、优选地，所述复合整理剂包括以下重量份成分：

12、水性聚氨酯乳液40~60份、分散剂：0.1~1份、包裹聚乙烯醇缩醛的石墨烯：6~20份、水为5~20份。

13、优选地，水性聚氨酯乳液的固含量30~70wt%。

14、优选地，分散剂为烷基苯磺酸盐（如十二烷基苯磺酸盐、十四烷基苯磺酸盐等）、烷基萘磺酸盐、聚氧乙烯烷基醚、木质素磺酸盐中的一种或多种。

15、优选地，所述复合整理剂的制备方法包括：在搅拌状态下将包裹聚乙烯醇缩醛的石墨烯加入水性聚氨酯乳液中，然后加入分散剂和水，搅拌均匀得复合整理剂。

16、蓄热保温层位于面料层上方，即位于面料层的上表面，蓄热保温层将该面料层的上表面全部覆盖。

17、面料层为纺织品，材质不做特别限制，可以列举为棉织物、涤纶织物、尼龙织物、混纺织物等，纺织方式也不做特别限制，可以列举为机织、针织、无纺布等。

18、优选地，所述蓄热保温层的制备方法包括：将包括包裹聚乙烯醇缩醛的石墨烯的复合整理剂涂覆于面料层上表面，干燥后，在150~180℃下焙烘，得到蓄热保温层。

19、优选地，涂层厚度为0.1~3mm。

20、优选地，干燥温度为60~90℃，干燥时间为5~20min。优选地，焙烘时间为1~5min。

21、本发明的另一个目的通过以下技术方案来实现：

22、一种石墨烯蓄热面料的制备方法，包括以下步骤：

23、在搅拌状态下将包裹聚乙烯醇缩醛的石墨烯加入水性聚氨酯乳液中，然后加入分散剂和水，搅拌均匀得复合整理剂；

24、面料层固定在涂层机上，将复合整理剂均匀涂覆于面料层上表面，干燥后，在150~180℃下焙烘，得到所述石墨烯蓄热面料。

25、本发明的第三个目的通过以下技术方案来实现：

26、上述石墨烯蓄热面料在服装行业、家纺产品、军事领域、航天领域、医疗保健用品中的应用。

27、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

28、1、本发明将石墨烯水分散液与聚乙烯醇缩醛乙醇溶液混合后进行喷雾干燥，乙醇在喷雾干燥过程中可以作为造孔剂，得到多孔的聚乙烯醇缩醛，因此，石墨烯表面由多孔的聚乙烯醇缩醛包裹，得到一种新颖的实际包裹多孔聚乙烯醇缩醛的石墨烯；

29、2、本发明的复合整理剂中加入新颖的包裹聚乙烯醇缩醛的石墨烯，相对于仅加入石墨烯的复合整理剂，涂覆于面料时，该面料呈现出优异的透气性能，且涂覆层与面料基底具有优异的结合性能；

30、3、本发明提供的石墨烯蓄热面料，在具有较好透气性的情况下，保持面料舒适性，并大大提高面料的蓄热性能，满足消费者对多功能尤其是蓄热、透气服装的需求。

技术特征：

1.一种石墨烯蓄热面料，其特征在于，包括面料层以及位于面料层上方的蓄热保温层，所述蓄热保温层由包括包裹聚乙烯醇缩醛的石墨烯的复合整理剂涂覆于面料层上表面制成；

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯蓄热面料，其特征在于，石墨烯水分散液中，石墨烯的厚度为0.1~100nm，石墨烯的粒径为0.1~100μm。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯蓄热面料，其特征在于，石墨烯水分散液中，石墨烯的浓度为0.01~100mg/ml；

4.根据权利要求1所述的一种石墨烯蓄热面料，其特征在于，聚乙烯醇缩醛为聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙烯醇缩甲乙醛、聚乙烯醇缩丁醛中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种石墨烯蓄热面料，其特征在于，喷雾干燥的条件包括：进料量为800~2000ml/h，喷嘴口径为1~100μm，进风温度为120~200℃，出风温度为70~100℃。

6.根据权利要求1所述的一种石墨烯蓄热面料，其特征在于，所述复合整理剂包括以下重量份成分：

7.根据权利要求6所述的一种石墨烯蓄热面料，其特征在于，水性聚氨酯乳液的固含量为30~70wt%；

8.如权利要求1所述的一种石墨烯蓄热面料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，涂层厚度为0.1~3mm；

10.如权利要求1所述的石墨烯蓄热面料在服装行业、家纺产品、军事领域、航天领域、医疗保健用品中的应用。

技术总结本发明属于纺织产品技术领域，涉及一种石墨烯蓄热面料及其制备方法和应用。所述石墨烯蓄热面料，包括面料层以及位于面料层上方的蓄热保温层，所述蓄热保温层由包括包裹聚乙烯醇缩醛的石墨烯的复合整理剂涂覆于面料层上表面制成；包裹聚乙烯醇缩醛的石墨烯由石墨烯水分散液和聚乙烯醇缩醛乙醇溶液混合后进行喷雾干燥所得。本发明提供的石墨烯蓄热面料，在具有较好透气性的情况下，保持面料舒适性，并大大提高面料的蓄热性能。技术研发人员：杨欢,汪亚德受保护的技术使用者：浙江木星实验科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1