一种基于混合羽绒的防寒服

技术领域

本发明属于防寒服技术领域，具体地，涉及一种基于混合羽绒的防寒服。

背景技术

防寒服通常是指在低温、刮风、下雨和下雪等恶劣的环境下，能够维持人体正常生理指标的服装，高性能的防寒保暖材料可有效降低严寒天气对穿着人员的伤害，常见的防寒服使用羽绒或化学纤维作为填充物，羽绒保暖性高，而且十分轻盈，但在潮湿环境下蓬松程度会降低，导致保暖程度下降，而且水洗后，绒丝会与绒核分离，容易导致蓬松度下降。化学纤维没有惧水性，即使在潮湿、遇水的情况下，也不会发生结构改变，空气储存量不会发生很大变化，保暖效果较干燥时不会有明显差别，而且棉服也不会发生钻绒现象，但保温效果没有羽绒好，也无法达到羽绒一样的可压缩性，比较厚重，穿着不利于活动，因此可以将羽绒和化学纤维进行混合作为填充物，在保留保温性能的同时，减少潮湿环境下造成的保温性能下降。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种基于混合羽绒的防寒服。

本发明将羽绒和聚酯纤维作为保暖层填充物，其中羽绒能赋予防寒服较好的保暖性能和舒适性，聚酯纤维中由于改性石墨烯的加入，可以增加聚酯纤维柔顺度，还具备物理、化学双层抗菌性能，石墨烯稳定的晶格结构使其具有良好的导电性，具有抗静电的效果，同时，改性石墨烯通过化学键合作用接枝了有机分子长链，能够大幅改善改性石墨烯与聚酯基体的界面相容性，从而促进改性石墨烯均匀分散于聚酯中，使防寒服保暖层获得良好保温性能、长效持久的防水、抗静电和抗菌性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于混合羽绒的防寒服，包括从里至外依次设置防风防水透湿外层、间隔层、保暖层和舒适层。

进一步地，所述防风防水透湿外层面料为芳纶面料。

进一步地，所述间隔层面料为聚酰亚胺纤维面料。

进一步地，所述保暖层面料为涤纶面料，保暖层填充物为聚酯纤维、羽绒混合物，聚酯纤维和羽绒的质量比为2:5。

进一步地，所述舒适层面料为高密涤塔夫面料。

进一步地，所述聚酯纤维由PET切片、改性石墨烯通过熔融纺丝、开松、梳理、铺成纤维网制成，PET切片和改性石墨烯的质量之比为50:4-6。

进一步地，所述改性石墨烯通过如下步骤制备：

S1、将羟基硅油(n＝4)加入三颈烧瓶，在滴液漏斗中加入3-氯丙醛，在60℃搅拌下缓慢滴加3-氯丙醛，抽去反应中产生的气体，反应8h，反应结束后进行抽滤，滤液减压旋蒸，得到中间体1；羟基硅油、3-氯丙醛的用量比为10g：2.9g；

羟基硅油分子上的-OH与3-氯丙醛分子上的-Cl发生亲核取代反应，通过控制二者的摩尔比接近1:1，得到中间体1，具体反应过程如下所示：

S2、将中间体1和1,3,5-三氨基苯加入乙醇中，加热回流5h，反应结束后减压旋蒸除去溶剂，得到中间体2；中间体1、1,3,5-三氨基苯、乙醇的用量之比为10g：3.3g：100mL；

中间体1上的醛基和1,3,5-三氨基苯上的氨基，发生席夫碱反应，通过控制二者的摩尔比接近1:1，得到中间体2，具体反应过程如下所示：

S3、将中间体2置于三口烧瓶中，加入丙酮作为溶剂，搅拌15min；将1-氯癸烷、碳酸钠溶于蒸馏水和丙酮的混合溶液中，用恒压滴液漏斗将该溶液缓慢滴入三口烧瓶中，滴加完毕后继续反应4h，反应结束，减压旋蒸除去部分溶剂，用苯萃取反应液，取上层有机相，减压旋蒸，得到中间体3；中间体2、1-氯癸烷、碳酸钠的用量之比为10g:3.8g:2.3g；

在缚酸剂碳酸钠的作用下中间体2分子上的-NH2与1-氯癸烷分子上的-Cl发生亲核取代反应，通过控制二者的摩尔比为1:1，得到中间体3，具体反应过程如下所示：

S4、将中间体3、DMAP(N,N-二甲基氨基吡啶)和DMF加入烧瓶中，再加入羧基化石墨烯和EDC[N-(3-二甲基氨基丙基)-N'-乙基碳二亚胺盐酸盐]，通入氮气保护，然后超声20min，再然后室温反应4h，反应结束后，将反应液离心分离，抽滤，依次用DMF和乙醇水溶液洗涤2-3次，最后将产物放入50℃真空烘箱中干燥，得到改性石墨烯；中间体3、DMAP、DMF、EDC、羧基化石墨烯的用量之比为10g:2g:100mL:3.2g:1g；

在DMAP和EDC的作用下，中间体3分子上的-NH2与羧基化石墨烯表面接枝的-COOH发生酰胺化反应，得到改性石墨烯；具体反应过程如下所示：

改性石墨烯表面接枝的聚硅氧烷分子链中既包含无机结构同时还连接有机基团，具有优异的疏水性，能提高防寒服的防水性，其硅氧烷骨架有较高的柔软性，转动能量和界面能很低，能呈扭曲的螺旋形结构吸附在织物表面，达到柔顺纤维的效果。

改性石墨烯可以包裹于细菌细胞膜表面，阻止细菌从外界环境获取营养物质以达到抑制细菌繁殖的作用，石墨烯的片层边缘十分锋利，细菌在活动过程中当细胞膜接触到片层边缘时会被划破从而导致细菌内容物流出以达到杀菌的目的，属于物理杀菌，引入了席夫碱，C＝N基团可以与蛋白质和酶相互作用，使细菌核苷酸和氨基酸合成受阻，使细菌停止生长，具有化学层面的抗菌作用，两者结合，可以发挥协效抗菌作用，提高抗菌性能。同时石墨烯稳定的晶格结构使其具有良好的导电性，具有抗静电的效果。

获得的改性石墨烯通过化学键合作用接枝了有机分子长链，在表面形成了一层有机层，能够大幅改善改性石墨烯与聚酯基体的界面相容性，从而促进改性石墨烯均匀分散于聚酯中，能够更好的发挥防水、抗静电和抗菌作用。

进一步地，所述羧基化石墨烯通过如下步骤制备：

将氧化石墨烯、去离子水放入烧瓶中，超声分散1h，获得氧化石墨烯悬浮液；将悬浮液冷却，加入NaOH，继续超声30min；然后加入溴乙酸，超声分散15min，然后在室温下反应5h，反应结束后将反应液离心、洗涤、抽滤、真空干燥后即可得到羧基化石墨烯粉体；氧化石墨烯、去离子水、NaOH、溴乙酸的用量之比为100mg：100mL：1g：2g。

本发明的有益效果：

本发明将羽绒和聚酯纤维作为保暖层填充物，其中羽绒能赋予防寒服较好的保暖性能和舒适性，聚酯纤维中由于改性石墨烯的加入，可以增加聚酯纤维柔顺度，还具备物理、化学双层抗菌性能，石墨烯稳定的晶格结构使其具有良好的导电性，具有抗静电的效果，同时，改性石墨烯通过化学键合作用接枝了有机分子长链，能够大幅改善改性石墨烯与聚酯基体的界面相容性，从而促进改性石墨烯均匀分散于聚酯中，使防寒服保暖层获得良好保温性能、长效持久的防水、抗静电和抗菌性能。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

制备羧基化石墨烯：

将10g氧化石墨烯、10L去离子水放入烧瓶中，超声分散1h，获得氧化石墨烯悬浮液；将悬浮液冷却，加入100g的NaOH，继续超声30min；然后加入200g溴乙酸，超声分散15min，然后在室温下反应5h，反应结束后将反应液离心、洗涤、抽滤、真空干燥后即可得到羧基化石墨烯粉体。

实施例2

制备改性石墨烯：

S1、将10g羟基硅油(n＝4)加入三颈烧瓶，在滴液漏斗中加入2.9g的3-氯丙醛，在60℃搅拌下缓慢滴加3-氯丙醛，抽去反应中产生的气体，反应8h，反应结束后进行抽滤，滤液减压旋蒸，得到中间体1；

S2、将10g中间体1和3.3g的1,3,5-三氨基苯加入100mL乙醇中，加热回流5h，反应结束后减压旋蒸除去溶剂，得到中间体2；

S3、将10g中间体2置于三口烧瓶中，加入丙酮作为溶剂，搅拌15min；将3.8g的1-氯癸烷、2.3g碳酸钠溶于蒸馏水和丙酮的混合溶液中，用恒压滴液漏斗将该溶液缓慢滴入三口烧瓶中，滴加完毕后继续反应4h，反应结束，减压旋蒸除去部分溶剂，用苯萃取反应液，取上层有机相，减压旋蒸，得到中间体3；

S4、将10g中间体3、2g的DMAP(N,N-二甲基氨基吡啶)和100mL的DMF加入烧瓶中，再加入1g实施例1制得的羧基化石墨烯和3.2g的EDC[N-(3-二甲基氨基丙基)-N'-乙基碳二亚胺盐酸盐]，通入氮气保护，然后超声20min，再然后室温反应4h，反应结束后，将反应液离心分离，抽滤，依次用DMF和乙醇水溶液洗涤2-3次，最后将产物放入50℃真空烘箱中干燥，得到改性石墨烯。

实施例3

制备改性石墨烯：

S1、将20g羟基硅油(n＝4)加入三颈烧瓶，在滴液漏斗中加入3-氯丙醛，在60℃搅拌下缓慢滴加5.8g的3-氯丙醛，抽去反应中产生的气体，反应8h，反应结束后进行抽滤，滤液减压旋蒸，得到中间体1；羟基硅油、3-氯丙醛的用量比为10g：2.9g；

S2、将20g中间体1和6.6g的1,3,5-三氨基苯加入200mL乙醇中，加热回流5h，反应结束后减压旋蒸除去溶剂，得到中间体2；

S3、将20g中间体2置于三口烧瓶中，加入丙酮作为溶剂，搅拌15min；将7.6g的1-氯癸烷、4.6g碳酸钠溶于蒸馏水和丙酮的混合溶液中，用恒压滴液漏斗将该溶液缓慢滴入三口烧瓶中，滴加完毕后继续反应4h，反应结束，减压旋蒸除去部分溶剂，用苯萃取反应液，取上层有机相，减压旋蒸，得到中间体3；

S4、将20g中间体3、4g的DMAP(N,N-二甲基氨基吡啶)和200mL的DMF加入烧瓶中，再加入2g实施例1制得的羧基化石墨烯和6.4g的EDC[N-(3-二甲基氨基丙基)-N'-乙基碳二亚胺盐酸盐]，通入氮气保护，然后超声20min，再然后室温反应4h，反应结束后，将反应液离心分离，抽滤，依次用DMF和乙醇水溶液洗涤2-3次，最后将产物放入50℃真空烘箱中干燥，得到改性石墨烯。

实施例4

将500g的PET切片和40g实施例2制得的改性石墨烯通过熔融纺丝熔融纺丝、开松、梳理、铺成纤维网，制得聚酯纤维絮片。

实施例5

将500g的PET切片和50g实施例3制得的改性石墨烯通过熔融纺丝熔融纺丝、开松、梳理、铺成纤维网，制得聚酯纤维絮片。

实施例6

将500g的PET切片和60g实施例2制得的改性石墨烯通过熔融纺丝熔融纺丝、开松、梳理、铺成纤维网，制得聚酯纤维絮片。

对照例1

将500g的PET切片和40g氧化石墨烯通过熔融纺丝熔融纺丝、开松、梳理、铺成纤维网，制得聚酯纤维絮片。

对实施例4-6和对比例获得的聚酯纤维絮片，裁剪成测试样品，进行如下性能测试：

按照GB/T 12703.1-2008《纺织品静电性能的评定》测定面料的电荷面密度(uC/m

按照GB/T20944.2-2007《纺织品抗菌性能的评价-第2部分：吸收法》检测面料的抑菌率(％)，测试菌种：金黄色葡萄球菌、大肠杆菌；

按照GB/T 4745-2012《纺织品防水性能的检测和评价沾水法》检测面料的防水性能(分为0-5级，5级最好，半级为一个标准)；

测得的结果如下表所示：

由上表数据可知，本发明获得的聚酯纤维絮片具备持久、稳定且高效的抗静电性能、防水和抗菌性能。

实施例7

将60g实施例4制得的絮片和150g羽绒填入涤纶保暖层，连接芳纶面料防风防水透湿外层、聚酰亚胺纤维面料间隔层、涤纶面料保暖层和高密涤塔夫面料舒适层，制得基于混合羽绒的防寒服。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。