本發(fā)明涉及智能穿戴、功能紡織品
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種石墨烯功能棉織物及其制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著人類社會的不斷發(fā)展，現(xiàn)有衣物具有的裝飾、遮體、保暖等簡單功能將不能滿足人們的需要，功能紡織品逐漸成為了當(dāng)下紡織產(chǎn)品研究開發(fā)的主流，如智能穿戴、電磁屏蔽布料、防靜電服等。石墨烯材料因其獨特的二維結(jié)構(gòu)以及顯著的電學(xué)、力學(xué)等性能在紡織品中的應(yīng)用越來越引起人們的注意，成為了當(dāng)下相關(guān)功能紡織品研究的新的途徑，旨在賦予紡織品石墨烯材料優(yōu)良的電學(xué)、力學(xué)性能，如申請?zhí)枮?01510540291.8的中國發(fā)明專利申請公布了一種石墨烯/棉布柔性導(dǎo)電織物及其制備方法，通過浸漬-烘干的方法在棉織物表面覆蓋氧化石墨烯，然后通過原位化學(xué)還原的方法將氧化石墨烯還原成為石墨烯，從而賦予棉織物良好的導(dǎo)電性能，存在持久性差的問題。申請?zhí)枮?01610665999.0的中國發(fā)明專利申請公布了一種二氧化錳/石墨烯復(fù)合碳化棉織物的制備方法，將氧化石墨烯以浸泡-涂覆的方式處理棉織物，并將二氧化錳納米粒子沉積在氧化石墨烯涂層表面，以獲得良好的導(dǎo)電性能，但是該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中棉織物與氧化石墨烯依靠分子間力而缺乏化學(xué)鍵的結(jié)合，耐水性差。另外，現(xiàn)有技術(shù)對棉織物進(jìn)行石墨烯導(dǎo)電性整理和染色工藝為兩浴式，工藝流程長，操作較復(fù)雜，而且現(xiàn)有工藝中常需借助交聯(lián)劑使織物與整理劑結(jié)合牢固，受環(huán)境影響較大，工藝較復(fù)雜。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種石墨烯功能棉織物及其制備方法，本工藝集染色和導(dǎo)電性功能整理于一浴，賦予普通棉織物石墨烯優(yōu)異的電學(xué)功能，而且穩(wěn)定性、耐高溫性、摩擦色牢度均有顯著效果。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：所述的石墨烯功能棉織物的制備方法，其特征在于，首先將氧化石墨烯進(jìn)行氨基或巰基化改性，再與多活性基活性染料進(jìn)行復(fù)合得到氧化石墨烯活性染料，在超聲條件下將棉織物在所得氧化石墨烯活性染料中浸染得到氧化石墨烯棉織物，最后經(jīng)還原劑還原得到石墨烯功能棉織物，包括如下工藝步驟：步驟一：氧化石墨烯改性將氧化石墨烯溶解在改性劑的醇溶液中，超聲處理，取出抽濾分離，用純水清洗干凈后烘干，制得改性氧化石墨烯；所述改性劑采用十八胺或3-巰基丙基三甲氧基硅烷，氨基或巰基與氧化石墨烯上的羥基發(fā)生共價反應(yīng)得到氨基或者巰基功能化氧化石墨烯，所述氧化石墨烯與改性劑的質(zhì)量比為1:1-2，超聲時控制溫度在20-80℃，超聲時間為1-10h；干燥溫度為20-120℃，干燥時間1-2h；步驟二：改性氧化石墨烯與活性染料復(fù)合多活性基活性染料用純水溶解，將步驟一所得改性氧化石墨烯加入活性染料溶液中，常溫下超聲處理，制得氧化石墨烯活性染料；多活性基活性染料中的氨基、芳氨基、烷氧基等基團(tuán)與氧化石墨烯中的羥基、羧基、環(huán)氧鍵、氨基等基團(tuán)發(fā)生共價反應(yīng)結(jié)合，使活性染料與氧化石墨烯通過化學(xué)鍵進(jìn)行有機(jī)結(jié)合得到氧化石墨烯活性染料；所述多活性基活性染料與溶解用純水的質(zhì)量比為1:10-20，改性氧化石墨烯與多活性基活性染料的質(zhì)量比為1:1-4，超聲處理時間為10-15h；步驟三：氧化石墨烯棉織物的制備向步驟二所得的氧化石墨烯活性染料溶液中投入棉織物并加鹽固色，超聲環(huán)境中浸染，制得氧化石墨烯棉織物；氧化石墨烯活性染料所含有的一氯均三嗪基、氨基等多種基團(tuán)對纖維有較高的親和力，以范德華力、氫鍵、共價鍵的混合方式固著在纖維上得到氧化石墨烯棉織物；所述固色鹽的濃度為20-50g/l，浸染溫度為70-100℃，浸染時間為1-3h，浴比為1:10-30；步驟四：還原氧化石墨烯棉織物將步驟三所得的氧化石墨烯棉織物用還原劑進(jìn)行還原，并用純水清洗后烘干即得石墨烯功能棉織物；所述氧化石墨烯棉織物與還原劑的質(zhì)量比為0.2-0.3:1，還原劑的濃度為10-20g/l，還原溫度為40-60℃，還原時間12-36h，烘干溫度為40-150℃，烘干時間為1-5h。所述多活性基活性染料采用kd型活性染料。所述步驟一中改性劑濃度為1%，改性劑的溶劑采用乙醇。所述步驟三中固色鹽采用硫酸鈉。所述步驟四中還原劑還原之前先用去離子水沖洗步驟三制得的氧化石墨烯棉織物。所述步驟四中的還原劑采用連二亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、葡萄糖、抗壞血酸、水合肼、硼氫酸鈉中的一種或二種以上的混合物。本發(fā)明還提供了一種石墨烯功能棉織物，其特征在于，采用上述制備方法制得。本發(fā)明的有益效果是：賦予棉織物優(yōu)異的導(dǎo)電性能，其結(jié)構(gòu)中活性染料與石墨烯以化學(xué)鍵牢固結(jié)合，而活性染料所含的一氯均三嗪基、氨基等多種基團(tuán)以范德華力、氫鍵、共價鍵的混合方式固著在纖維上，穩(wěn)定性、耐高溫性、摩擦牢度均有明顯提高，可使普通棉織物具備了電學(xué)功能，解決了棉織物功能性單一的問題，且本工藝集染色和導(dǎo)電性功能整理于一浴，縮短了工藝流程，制備工藝簡單，無需添加交聯(lián)劑，易于規(guī)?；a(chǎn)，在電磁防護(hù)、智能穿戴、功能紡織品等多種領(lǐng)域擁有較好的市場前景。具體實施方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述，以便公眾更好地掌握本發(fā)明的實施方法，所舉實施例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。實施例1本實施例的一種石墨烯功能棉織物的制備方法，首先將氧化石墨烯進(jìn)行氨基或巰基化改性，再與多活性基活性染料進(jìn)行復(fù)合得到氧化石墨烯活性染料，在超聲條件下將棉織物在所得氧化石墨烯活性染料中浸染得到氧化石墨烯棉織物，最后經(jīng)還原劑還原得到石墨烯功能棉織物，包括如下工藝步驟：步驟一：氧化石墨烯改性將1質(zhì)量份的氧化石墨烯溶解在1質(zhì)量份的1%的十八胺醇溶液中，20℃下超聲處理10h，取出抽濾分離，用純水清洗干凈后在20℃下干燥2h，制得改性氧化石墨烯；步驟二：改性氧化石墨烯與活性染料復(fù)合將1質(zhì)量份的活性艷藍(lán)kd-b溶于10質(zhì)量份的純水中，并加入改性1質(zhì)量份的氧化石墨烯，常溫下超聲處理10h，制得氧化石墨烯活性染料；步驟三：氧化石墨烯棉織物的制備向步驟二所得的氧化石墨烯染料溶液中投入棉織物并加硫酸鈉固色，70℃下超聲浸染1h，制得氧化石墨烯棉織物，其中硫酸鈉的濃度為20g/l，浴比為1:30；步驟四：還原氧化石墨烯棉織物將氧化石墨烯棉織物去離子水沖洗三次后投入到濃度為10g/l的抗壞血酸溶液中進(jìn)行還原反應(yīng)，其中氧化石墨烯棉織物與固體抗壞血酸的質(zhì)量比為0.2:1，40℃下反應(yīng)36h，然后用純水清洗后在40℃下烘干5h即得石墨烯功能棉織物。實施例2本實施例的一種石墨烯功能棉織物的制備方法，首先將氧化石墨烯進(jìn)行氨基或巰基化改性，再與多活性基活性染料進(jìn)行復(fù)合得到氧化石墨烯活性染料，在超聲條件下將棉織物在所得氧化石墨烯活性染料中浸染得到氧化石墨烯棉織物，最后經(jīng)還原劑還原得到石墨烯功能棉織物，包括如下工藝步驟：步驟一：氧化石墨烯改性將1質(zhì)量份的氧化石墨烯溶解在1.5質(zhì)量份的1%的十八胺醇溶液中，50℃下超聲處理5h，取出抽濾分離，用純水清洗干凈后在70℃下干燥1.5h，制得改性氧化石墨烯；步驟二：改性氧化石墨烯與活性染料復(fù)合將1質(zhì)量份的活性大紅kd-b溶于15質(zhì)量份的純水中，并加入改性0.4質(zhì)量份的氧化石墨烯，常溫下超聲處理12h，制得氧化石墨烯活性染料；步驟三：氧化石墨烯棉織物的制備向步驟二所得的氧化石墨烯染料溶液中投入棉織物并加硫酸鈉固色，85℃下超聲浸染2h，制得氧化石墨烯棉織物，其中硫酸鈉的濃度為35g/l，浴比為1:20；步驟四：還原氧化石墨烯棉織物將氧化石墨烯棉織物去離子水沖洗三次后投入到濃度為15g/l的亞硫酸鈉溶液中進(jìn)行還原反應(yīng)，其中氧化石墨烯棉織物與固體亞硫酸鈉的質(zhì)量比為0.25:1，50℃下反應(yīng)24h，然后用純水清洗后在100℃下烘干3h即得石墨烯功能棉織物。實施例3本實施例的一種石墨烯功能棉織物的制備方法，首先將氧化石墨烯進(jìn)行氨基或巰基化改性，再與多活性基活性染料進(jìn)行復(fù)合得到氧化石墨烯活性染料，在超聲條件下將棉織物在所得氧化石墨烯活性染料中浸染得到氧化石墨烯棉織物，最后經(jīng)還原劑還原得到石墨烯功能棉織物，包括如下工藝步驟：步驟一：氧化石墨烯改性將1質(zhì)量份的氧化石墨烯溶解在2質(zhì)量份的1%的十八胺醇溶液中，80℃下超聲處理1h，取出抽濾分離，用純水清洗干凈后在120℃下干燥1h，制得改性氧化石墨烯；步驟二：改性氧化石墨烯與活性染料復(fù)合將1質(zhì)量份的活性中黃kd-b溶于20質(zhì)量份的純水中，并加入改性0.25質(zhì)量份的氧化石墨烯，常溫下超聲處理15h，制得氧化石墨烯活性染料；步驟三：氧化石墨烯棉織物的制備向步驟二所得的氧化石墨烯染料溶液中投入棉織物并加硫酸鈉固色，100℃下超聲浸染3h，制得氧化石墨烯棉織物，其中硫酸鈉的濃度為50g/l，浴比為1:30；步驟四：還原氧化石墨烯棉織物將氧化石墨烯棉織物去離子水沖洗三次后投入到濃度為20g/l的連二亞硫酸鈉溶液中進(jìn)行還原反應(yīng)，其中氧化石墨烯棉織物與固體連二亞硫酸鈉的質(zhì)量比為0.3:1，60℃下反應(yīng)12h，然后用純水清洗后在150℃下烘干1h即得石墨烯功能棉織物。以現(xiàn)有技術(shù)的棉織物直接浸軋氧化石墨烯溶液的方法制得的石墨烯功能棉織物作為對比例1，在棉織物表面直接噴涂石墨烯涂層制得的石墨烯功能棉織物作為對比例2，將含有石墨烯的復(fù)配整理液對棉織物進(jìn)行后整理制得的石墨烯功能棉織物作為對比例3；所述的對比例1采用將棉織物以浴比1:30浸漬氧化石墨烯溶液進(jìn)行二浸二軋，軋余率為80%，其中氧化石墨烯濃度同實施例1，然后用去離子水清洗，再70℃下烘干25min，120℃下焙烘5min制得；所述的對比例2通過噴霧槍霧化石墨烯分散液，然后將霧化的分散液噴灑在棉織物表面并揮發(fā)掉分散溶劑制得，其中分散溶劑采用乙醇，石墨烯分散液濃度為1g/l；所述的對比例3采用將棉織物以浴比1:30浸漬石墨烯/聚氨酯復(fù)配液進(jìn)行二浸二軋，軋余率為80%，其中石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，然后用去離子水清洗，再70℃下烘干25min，120℃下焙烘5min制得。將對比例1、對比例2、對比例3以及上述實施例制得的功能棉織物分別進(jìn)行表面電阻率測試和摩擦牢度測試，其中表面電阻率測試儀器采用gest-121體積表面電阻測定儀（北京冠測精電儀器設(shè)備有限公司制），執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)參照gb/t12703.4-2010，摩擦牢度測試儀器采用yg571b型染色牢度摩擦儀，由溫州際高檢測儀器有限公司生產(chǎn)，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)參照gb3920-1997；測試數(shù)據(jù)見表1。表1對比例與實施例織物的測試結(jié)果類別未處理棉織物對比例1對比例2對比例3實施例1實施例2實施例3表面電阻/ω絕緣體4.21*1057.85*1028.83*1049.54*1022.78*1031.13*103水洗25次后表面電阻/ω絕緣體8.87*1066.58*1084.35*1059.67*1022.48*1031.36*10380℃下表面電阻增長率/%--3.21.40.40.40.20.25100℃下表面電阻增長率/%--5.22.52.20.40.30.4120℃下表面電阻增長率/%--8.66.47.81.11.41.0150℃下表面電阻增長率/%--13.421.310.92.72.32.3200℃下表面電阻增長率/%--25.440.618.64.14.34.6干摩擦色牢度/級3-433454-55濕摩擦色牢度/級32-32-334-544-5由表1數(shù)據(jù)可知，經(jīng)本方法整理后的棉織物表面電阻顯著減小，即導(dǎo)電性能明顯提高，與對比例1和對比例3相比均有明顯提高，且經(jīng)水洗25次后導(dǎo)電性依然保持較高水平，對比例2雖然表面電阻較小，但是經(jīng)水洗25次后導(dǎo)電性能顯著下降，即持久性差，而且對比例2的工藝容易導(dǎo)致涂布厚度不均，造成導(dǎo)電性能不均勻穩(wěn)定；對比例1、對比例2、對比例3的表面電阻隨溫度升高大幅增長，且分別在100℃、120℃、120℃下表面電阻增長率就超過了5%，而本發(fā)明制得的石墨烯棉織物隨溫度升高導(dǎo)電性能依然保持優(yōu)良，即使在200℃下表面電阻增長率依然在5%以下，即熱穩(wěn)定性有明顯提高；干摩擦牢度和濕摩擦牢度與原織物及對比例相比均有明顯提高，因此具有顯著的創(chuàng)造性特征。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明提供的制備方法制得的石墨烯棉織物賦予棉織物優(yōu)異的導(dǎo)電性能，其結(jié)構(gòu)中活性染料與石墨烯以化學(xué)鍵牢固結(jié)合，而活性染料所含的一氯均三嗪基、氨基等多種基團(tuán)以范德華力、氫鍵、共價鍵的混合方式固著在纖維上，穩(wěn)定性、耐高溫性、摩擦牢度均有明顯提高，可使普通棉織物具備了電學(xué)功能，解決了棉織物功能性單一的問題，且本工藝集染色和導(dǎo)電性功能整理于一浴，縮短了工藝流程，制備工藝簡單，無需添加交聯(lián)劑，易于規(guī)模化生產(chǎn)，在電磁防護(hù)、智能穿戴、功能紡織品等多種領(lǐng)域擁有較好的市場前景。上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。當(dāng)前第1頁12