还原氧化石墨烯对羊毛织物的功能整理 (1).pdf
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1、 毛纺科技 第 卷 第 期 年 月:还原氧化石墨烯对羊毛织物的功能整理楚久英,(江西服装学院 服装工程学院,江西 南昌;江西服装学院 江西省现代服装工程技术研究中心,江西 南昌)摘 要:为了研究还原氧化石墨烯()整理对羊毛织物功能性的影响,设计单因素试验,以抗静电性能和抗紫外线性能为评价指标,研究整理工艺中氧化石墨烯()质量浓度、维生素(还原剂)质量浓度、还原时间对整理效果的影响。还原氧化石墨烯()对羊毛织物功能整理的优化工艺为:质量浓度 、维生素 还原溶液质量浓度 、恒温水浴、还原时间 。整理后羊毛织物的紫外线防护系数()值达 ,半衰期为 ,抗静电性能和抗紫外线性能优异,且阻燃性有一定提升,
2、耐水洗性能良好,但透气性稍有下降。关键词:抗紫外线;抗静电;还原氧化石墨烯;羊毛织物中图分类号:文献标志码:,(,;,):(),(),(),():,:;收稿日期:基金项目:江西省教育厅科学技术研究项目(,)作者简介:楚久英,副教授,硕士,主要研究方向为功能纺织品研究与开发,:。随着人们生活水平的提高,功能纺织品越来越受青睐。羊毛织物因具有手感柔软、光泽柔和、保暖舒适等特点,深受广大消费者的喜爱。采用后整理的方法赋予羊毛织物功能性,对提高羊毛织物附加值有重要意义。传统的多功能复合羊毛织物,大多数要经过多次功能整理或几种整理剂同浴整理获得,整理工艺较为复杂,而石墨烯纳米材料可以同时赋予织物优异的导
3、电、导热、抗菌、抗紫外线、防辐射等功能,因此探索石墨烯纳米材料对羊毛织物功能整理工艺,对提高羊毛织物附加值、拓展石墨烯材料应用领域、制备新型多功能纺织品有着重要意义。石墨烯在水中的分散性不够理想,在实际整理过程中有聚集现象,需使用大量的分散剂进行分散。相对于石墨烯,氧化石墨烯的大分子上含有大量的、等亲水性基团,因此易分散在水中形成整理剂。本文先用氧化石墨烯()作为整第 卷 第 期 年 月毛纺科技 理剂对羊毛织物进行浸渍整理,再用亲肤、有益还原剂维生素 进行还原,制备负载还原氧化石墨烯()的羊毛织物,并对羊毛织物整理前后的性能进行研究。试验部分 材料与仪器 材料:精纺羊毛织物规格见表。氧化石墨烯
4、(深圳市国森领航科技有限公司,层数 层、片径 、厚度 );维生素(天津致远西陇公司)。表 精纺羊毛织物规格表 经纱结构、捻向股线、经纱线密度 经密(根()织物组织 右斜纹纬纱结构、捻向单纱、纬纱线密度 纬密(根()面密度()仪器:型电子天平(上海精密仪器仪表有限公司);扫描电子显微镜(德国卡尔蔡司公司);超声波震荡器(深圳市方奥微电子有限公司);()型纺织品防紫外线性能测试仪、()型织物感应式静电测试仪、()型 全 自 动 织 物 透 气 性 能 测 试 仪、()型织物阻燃性测试仪(温州大荣纺织有限公司)。氧化石墨烯分散液制备 将不同质量的 粉体分别放进装有去离子水的烧杯中,超声波震荡 并用玻
5、璃棒不断搅拌,使氧化石墨烯均匀分散,分别制取不同质量浓度的氧化石墨烯分散液待用。还原溶液制备 将不同质量的维生素 粉末分别放进装有去离子水的烧杯中,并用玻璃棒不断搅拌使之溶解,分别制取不同质量浓度的维生素 还原溶液待用。羊毛织物对 的吸附与化学还原 室温下将羊毛织物浸润于盛有 分散液的烧杯中超声波震荡 ,取出织物,用清水缓慢冲洗,将织物放在轧辊下轻轧(轧余率)后 烘干。重复 次上述操作步骤,使 充分均匀地附着于织物上。将烘干后载有 的羊毛织物放进一定质量浓度的维生素 水溶液中(浴比 ),恒温水浴,使羊毛织物表面的 被还原成,将整理后的织物水洗并在 烘干 ,待用。表征与测试 用扫描电子显微镜观察
6、羊毛织物整理前后的表面外观形貌。参照 纺织品 防紫外线性能的评定测试织物的抗紫外线性能,记录紫外线防护系数()值;参照 纺织品 静电性能的评定 第 部分:静电压半衰期 测试织物的抗静电性能,记录半衰期;参照 纺织品 织物透气性的测定测试织物的透气性,记录透气率。参照 纺织品 燃烧性能 垂直方向损毁长度、阴燃和续燃时间的测定测试织物的阻燃性,记录损毁长度、阴燃和续燃时间。耐洗性测试:皂片 ,浴比 ,常温轻柔手洗 后用清水冲洗,晾干,完成 次洗涤。分别重复上述方法、次,测试洗涤后织物的紫外线防护性能。结果与讨论 整理前后织物形貌变化 整理前后织物外观 整理前后织物外观如图 所示。图()为整理前的织
7、物,可见织物表面平整,经纬向纱线清晰可见,颜色为浅灰色;图()为整理后的织物,与原样相比,整理后的织物颜色变为深灰色,这是由于还原氧化石墨烯材料自身呈深灰色,织物经整理后颜色发生变化,适用于深色织物的处理。图 整理前后羊毛织物外观 ()()整理前后纤维表面形貌 整理前后羊毛织物的 照片如图 所示。图()是整理前的羊毛织物,可以看到羊毛纤维表面的鳞片层清晰可见,鳞片间紧密堆叠,羊毛纤维表面不含任何杂质,纤维间隙分明;图()为整理后的羊毛织物,可以看出石墨烯以片膜状形式覆盖于 毛纺科技 第 卷 第 期 年 月羊毛纤维表面,使羊毛纤维表面更加平整,鳞片边缘变得不清晰,纤维表面更光滑,纤维间隙不分明,
8、说明大量的石墨烯材料已均匀负载于织物表面。图 整理前后羊毛织物 照片 ()()不同工艺参数对羊毛织物抗紫外线、抗静电性能的影响 在初步试验结果的基础上,选择 质量浓度、维生素 质量浓度和还原时间作为单因素试验的 个因素,值、半衰期为整理后织物的评价指标进行试验,探讨不同工艺参数对羊毛织物抗紫外线性能、抗静电性能的影响趋势。质量浓度的影响 在其他因素保持恒定条件下(质量浓度为 足量的维生素 还原溶液,水浴充分还原),的质量浓度分别设置为、和 ,测定羊毛织物整理前后的 值和半衰期,值越高,说明抗紫外线性能越好;半衰期越低,说明抗静电性能越好。氧化石墨烯质量浓度对 值的影响见图。由图 可以看出,未整
9、理羊毛织物 值为 ,抗紫外线性能较弱,经 整理后的羊毛织物的抗紫外线性能显著提高。这是由于石墨烯对紫外线既有吸收作用也有反射作用,石墨烯既可以吸收短波段紫外线(波长),也可反射长波段紫外线(波长),使整理后的羊毛织物对全波段紫外线都具有了屏蔽作用。图 氧化石墨烯质量浓度对 值的影响 从图 还可以发现,当 质量浓度小于 时,增加 的质量浓度,织物的紫外线屏蔽效果明显改善。当 质量浓度为 时,值达到,是未整理时的近 倍,具有优异的紫外线屏蔽性能。而继续增加 溶液质量浓度,对织物的 值影响不大。这是因为足量的还原剂可将氧化石墨烯充分还原成光学性能良好的,随着 质量浓度的增加,在织物表面负载越来越多并
10、形成稳定的 纳米薄层,稳定负载赋予织物良好的抗紫外线性能。当浓度达到一定值后,织物上所能负载的 已经达到饱和状态,织物的 值趋于稳定。氧化石墨烯质量浓度对半衰期的影响见图。由图 可以看出,未整理的羊毛织物抗静电性能较差,还原氧化石墨烯整理能增强羊毛的抗静电性能。当 质量浓度小于 时,半衰期随着 质量浓度的增加而降低,即羊毛织物的抗静电性能增强,这是因为随着 质量浓度增加,织物表面负载的 量也在增加,优异的导电性会使整理后羊毛织物的抗静电性能增强。当 质量浓度达到 时,此时经还原后的织物半衰期达到最低,为 ,即此时织物的抗静电性能最好。继续增加 的质量浓度,半衰期值先增加后趋于平缓。根据以上试验
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