一种用于面料的保护型石墨烯加热网布的制备方法

技术领域

本发明属于面料领域，具体涉及一种用于面料的保护型石墨烯加热网布的制备方法。

背景技术

当前纺织工业正处于转型升级的攻坚期，整个产业寻求高质化、品牌化发展的诉求日益强烈，而新材料的应用成为了产业升级的重要方向。其中石墨烯纺织品是指石墨烯材料与普通纺织品有效结合，在保持纺织品各项基本性能的同时，具有石墨烯某一种或几种独特性质的纺织产品。由于石墨烯纺织品在导电、防辐射、防紫外、抗菌、特殊防护和智能织物等领域有巨大的应用前景，未来它将全新地改变我们的生活。

随着技术的发展，石墨烯面料越来越受关注，其中，石墨烯加热面料的研究更为深入。目前的石墨烯面料是将石墨烯直接放置在面料中，虽然能起到良好的薄膜加热效果，但是石墨烯与导热材料形成粘结，随着使用时间的延长，极易出现破损的问题。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种用于面料的保护型石墨烯加热网布，解决了现有石墨烯薄膜加热的难点，利用拒水材料形成透气防水效果，将石墨烯加热更为安全化，同时将热量转化为局部热空气，经由空气流通形成热量流通效果。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种用于面料的保护型石墨烯加热网布，以拒水石墨烯纤维为加热纤维丝，并将该加热纤维丝作为经线和/或纬线，编织形成加热网布，其中，所述拒水石墨烯纤维采用石墨烯纤维作为纤维内层，以介孔型拒水材料作为表面膜层，且纤维内层和表面膜层存在间隙。

所述加热网布的编织单丝将拒水石墨烯纤维与面料纤维缠绕捆扎而成。

所述面料纤维采用棉纤维、麻纤维、涤纶纤维或者腈纶纤维中的一种。

所述编织单丝以拒水石墨烯纤维作为中心纤维丝，面料纤维均匀缠绕在拒水石墨烯纤维表面。

进一步的，所述面料纤维的单丝直径是拒水石墨烯纤维的单丝直径的20-40％。

每个所述拒水石墨烯纤维配合3-5个面料纤维缠绕。

所述石墨烯加热网布的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将拒水石墨烯纤维与面料纤维缠绕捆绑形成编织单丝；其中，拒水石墨烯纤维与面料纤维的数量比为1:3-5,；

步骤2，将编织单丝作为经线和/或纬线，编织形成网布结构的无纺布，其中，编织单丝作为经线或者纬线时，面料纤维作为配合编织单丝的纬线或者经线。

所述拒水石墨烯纤维的制备方法包括如下步骤：

步骤a，将石墨烯与乙基纤维素搅拌均匀，形成混合物，然后缓慢加入至无水乙醇形成粘稠浆液；其中，石墨烯与乙基纤维素的质量比为5:1-3，所述无水乙醇的加入量为石墨烯质量的20-40％；

步骤b，将乙基纤维素加入至无水乙醇中搅拌均匀，形成粘稠分散液，其中乙基纤维素在无水乙醇中的浓度为1000-2000g/L；

步骤c，将粘稠浆液和粘稠分散液分别加入至纺丝机中，纺丝形成预制纤维丝，其中粘稠浆液作为核层溶液，纺丝量为10-40mL/min，粘稠分散液作为壳层溶液，纺丝量为5-15mL/min；纺丝温度为100-120℃；预制纤维丝的直径受纺丝量、纺丝推送速度等影响；

步骤d，将硅酸乙酯加入至无水乙醇中搅拌，然后喷涂在预制纤维丝表面，静置10-20min，升温反应10-20min，紫外光照40-60min，得到拒水石墨烯纤维，所述硅酸乙酯在无水乙醇中的质量为100-200g/L，喷涂量为3-5mL/cm

所述加热网布作为中间层或内层，用于衣服面料。

从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：

1.本发明解决了现有石墨烯薄膜加热的难点，利用拒水材料形成透气防水效果，将石墨烯加热更为安全化，同时将热量转化为局部热空气，经由空气流通形成热量流通效果。

2.本发明利用纤维内层和表面膜层存在间隙的特点，能够对面料纤维起到良好的保护效果，提升加热效率的同时延长了面料的使用寿命。

3.本发明利用乙基纤维素在乙醇的溶解性，确保硅酸乙酯在乙基纤维素表面形成液膜层，且该液膜层在乙基纤维素上形成一定的表面渗透性，并水解形成稳定的拒水膜层。

具体实施方式

结合实施例详细说明本发明，但不对本发明的权利要求做任何限定。

实施例1

一种用于面料的保护性石墨烯加热网布的制备方法

步骤1，将拒水石墨烯纤维与棉纤维缠绕捆绑形成编制单丝，其中，每个编制单丝由1根拒水石墨烯纤维和3根棉纤维编制而成单丝，拒水石墨烯纤维的直径为0.3mm，棉纤维的直径为0.06mm，所述拒水石墨烯纤维的制备方法包括如下步骤：步骤a，将石墨烯与乙基纤维素搅拌均匀，形成混合物，然后缓慢加入至无水乙醇形成粘稠浆液；其中，石墨烯与乙基纤维素的质量比为5:1，所述无水乙醇的加入量为石墨烯质量的20％；步骤2，将乙基纤维素加入至无水乙醇中搅拌均匀，形成粘稠分散液，其中乙基纤维素在无水乙醇中的浓度为1000g/L；步骤3，将粘稠浆液和粘稠分散液分别加入至纺丝机中，纺丝形成预制纤维丝，其中粘稠浆液作为核层溶液，纺丝量为10mL/min，粘稠分散液作为壳层溶液，纺丝量为5mLmin；纺丝温度为100℃；步骤4，将硅酸乙酯加入至无水乙醇中搅拌，然后喷涂在预制纤维丝表面，静置10min，升温反应10min，紫外光照40min，得到拒水石墨烯纤维，所述硅酸乙酯在无水乙醇中的质量为100g/L，喷涂量为3mL/cm

步骤2，将以编制单丝作为经线，以棉纤维作为纬线，编制形成网布结构的无纺布，其中，经线与纬线直径一样，所述纬线由数根棉纤维交缠而成。

经检测，本实施例的石墨烯加热网布使用过程中的表面温差为0.02℃，反复洗涤100次后的温差依然在0.02℃。

实施例2

一种用于面料的保护性石墨烯加热网布的制备方法

步骤1，将拒水石墨烯纤维与麻纤维缠绕捆绑形成编制单丝，其中，每个编制单丝由1根拒水石墨烯纤维和5根麻纤维编制而成单丝，拒水石墨烯纤维的直径为0.1mm，麻纤维的直径为0.04mm，所述拒水石墨烯纤维的制备方法包括如下步骤：石墨烯与乙基纤维素搅拌均匀，形成混合物，然后缓慢加入至无水乙醇形成粘稠浆液；其中，石墨烯与乙基纤维素的质量比为5:3，所述无水乙醇的加入量为石墨烯质量的40％；步骤b，将乙基纤维素加入至无水乙醇中搅拌均匀，形成粘稠分散液，其中乙基纤维素在无水乙醇中的浓度为2000g/L；步骤c，将粘稠浆液和粘稠分散液分别加入至纺丝机中，纺丝形成预制纤维丝，其中粘稠浆液作为核层溶液，纺丝量为40mL/min，粘稠分散液作为壳层溶液，纺丝量为15mL/min；纺丝温度为120℃；步骤d，将硅酸乙酯加入至无水乙醇中搅拌，然后喷涂在预制纤维丝表面，静置20min，升温反应20min，紫外光照60min，得到拒水石墨烯纤维，所述硅酸乙酯在无水乙醇中的质量为200g/L，喷涂量为5mL/cm

步骤2，将以编制单丝作为纬线，以麻纤维作为经线，编制形成网布结构的无纺布，其中，经线与纬线直径一样，所述纬线由数根麻纤维交缠而成。

经检测，本实施例的石墨烯加热网布使用过程中的表面温差为0.03℃，反复洗涤100次后的温差依然在0.03℃。

实施例3

一种用于面料的保护性石墨烯加热网布的制备方法

步骤1，将拒水石墨烯纤维与麻纤维缠绕捆绑形成编制单丝，其中，每个编制单丝由1根拒水石墨烯纤维和4根麻纤维编制而成单丝，拒水石墨烯纤维的直径为0.4mm，麻纤维的直径为0.12mm，所述拒水石墨烯纤维的制备方法包括如下步骤：步骤a，将石墨烯与乙基纤维素搅拌均匀，形成混合物，然后缓慢加入至无水乙醇形成粘稠浆液；其中，石墨烯与乙基纤维素的质量比为5:2，所述无水乙醇的加入量为石墨烯质量的30％；步骤b，将乙基纤维素加入至无水乙醇中搅拌均匀，形成粘稠分散液，其中乙基纤维素在无水乙醇中的浓度为1500g/L；步骤c，将粘稠浆液和粘稠分散液分别加入至纺丝机中，纺丝形成预制纤维丝，其中粘稠浆液作为核层溶液，纺丝量为20mL/min，粘稠分散液作为壳层溶液，纺丝量为10mL/min；纺丝温度为110℃；步骤d，将硅酸乙酯加入至无水乙醇中搅拌，然后喷涂在预制纤维丝表面，静置15min，升温反应15min，紫外光照50min，得到拒水石墨烯纤维，所述硅酸乙酯在无水乙醇中的质量为150g/L，喷涂量为4mL/cm

步骤2，将以编制单丝作为经线和纬线，以麻纤维作为经线，编制形成网布结构的无纺布。

经检测，本实施例的石墨烯加热网布使用过程中的表面温差为0.02℃，反复洗涤100次后的温差依然在0.02℃。

综上所述，本发明具有以下优点：

1.本发明解决了现有石墨烯薄膜加热的难点，利用拒水材料形成透气防水效果，将石墨烯加热更为安全化，同时将热量转化为局部热空气，经由空气流通形成热量流通效果。

2.本发明利用纤维内层和表面膜层存在间隙的特点，能够对面料纤维起到良好的保护效果，提升加热效率的同时延长了面料的使用寿命。

3.本发明利用乙基纤维素在乙醇的溶解性，确保硅酸乙酯在乙基纤维素表面形成液膜层，且该液膜层在乙基纤维素上形成一定的表面渗透性，并水解形成稳定的拒水膜层。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。