石墨烯復(fù)合纖維功能針織面料的開發(fā)

周俊儉,張艷明,蔡雅敏,羅偉強(qiáng),張?jiān)鰪?qiáng)2,

(1.中山國(guó)泰染整有限公司,廣東 中山528445;2.廣東省紡織新材料及產(chǎn)品協(xié)同創(chuàng)新工程技術(shù)研究中心,廣東 中山528445;3.五邑大學(xué) 紡織材料與工程學(xué)院,廣東 江門529020)

石墨烯是一種新型納米材料,它結(jié)構(gòu)獨(dú)特、性能優(yōu)異,是目前發(fā)現(xiàn)的唯一的二維自由態(tài)原子晶體,被稱為“奇跡材料”[1]。單純的石墨烯纖維達(dá)不到可紡要求,而利用滌綸、錦綸、腈綸等與石墨烯復(fù)合制備出的石墨烯復(fù)合纖維,不但具有普通纖維的基本功能,而且還擁有石墨烯遠(yuǎn)紅外、抗菌等獨(dú)特的功能[2],在功能性紡織品中有廣闊的應(yīng)用前景。

中山國(guó)泰染整有限公司利用石墨烯復(fù)合纖維開發(fā)的秋冬季休閑服裝面料,采用精梳棉、普通滌綸絲和石墨烯滌綸絲為原料,選用提花羅紋組織結(jié)構(gòu),經(jīng)過(guò)抓毛等后整理,和克重接近但不含石墨烯復(fù)合纖維的同種面料相比,保暖性更好,符合消費(fèi)者對(duì)秋冬季面料質(zhì)輕、保暖的需求。

1 原料選配

面料正面選用14.76 tex(40 S/1)精梳棉,避免穿著過(guò)程中的起毛起球現(xiàn)象。為了達(dá)到質(zhì)輕效果,連接紗選用5.56 tex(50 D/48 F)滌綸長(zhǎng)絲。綜合考慮成本和功能性,面料反面選用16.67 tex(150 D/144 F)的普通滌綸絲和石墨烯滌綸絲1∶1交織而成。

2 編織工藝

2.1 設(shè)備參數(shù)

機(jī)器 福源雙面大圓機(jī);

機(jī)號(hào) 22針/25.4 mm;

轉(zhuǎn)速 20 r/min;

總針數(shù) 2 256枚。

2.2 上機(jī)工藝和編織圖

三角配置和穿紗如圖1所示,其中A紗為14.76 tex(40 S/1)精梳棉,B紗為5.56 tex(50 D/48 F)滌綸長(zhǎng)絲,C紗為16.67 tex(150 D/144 F)普通滌綸絲×2條,D紗為16.67 tex(150 D/144 F)石墨烯滌綸絲×2條。

圖1 提花羅紋上機(jī)工藝圖

線圈長(zhǎng)度:正面紗29 cm/100個(gè)線圈;連接紗27 cm/100個(gè)線圈;反面紗26 cm/100個(gè)線圈。

編織圖如圖2所示。

圖2 提花羅紋編織圖

3 染整工藝

染整工藝流程為:染色→開幅→烘干→定型(加親水性814 1 kg)→抓毛→梳毛→剪毛→搖粒→定型機(jī)干定→檢驗(yàn)。

3.1 前處理

前處理工藝處方及條件為:

精煉酶 2.25 g/L

除油劑K-23 1.5 g/L

除油劑60A 0.75 g/L

防皺劑D-900 1.5 g/L

雙氧水 2.25 g/L

雙氧水穩(wěn)定劑TX-166 0.4 g/L

浴比 1∶12

溫度 60℃

時(shí)間 40 min

醋酸/檸檬酸 0.5 g/L

除氧劑DM-8681 0.1 g/L

溫度 40℃

時(shí)間 10 min

前處理工藝曲線如圖3所示。

圖3 前處理工藝曲線

3.2 染色

滌綸染色工藝處方及條件為:

抗還原劑BT-AR 2.4 g/L

高溫勻染劑YR-031 0.6 g/L

醋酸HAc 0.85 g/L

醋酸鈉 0.6 g/L

分散染料X%

浴比 1∶10

溫度 130℃

時(shí)間 30 min

滌綸染色工藝曲線如圖4所示。

圖4 滌綸染色工藝曲線

棉染色工藝處方及條件如下:

螯合分散劑RX-815A 1.2 g/L

蝕毛劑8000L 0.25 g/L

工業(yè)鹽NaCl 85 g/L

固色劑Na2CO35 g/L

代用堿RX-108A 3 g/L

活性染料X%

浴比 1∶10

溫度 60℃

時(shí)間 60 min

棉染色工藝曲線如圖5所示。

圖5 染棉工藝曲線

3.3 后整理和定型

采用輕拉毛工藝,梳毛、剪毛后再進(jìn)行搖粒起絨。織物定型時(shí)溫度控制在130℃,機(jī)速為30 m/min,超喂17%,上風(fēng)機(jī)開75%,下風(fēng)機(jī)開80%,同時(shí)使用助劑調(diào)節(jié)手感和抗皺效果。

4 面料性能測(cè)試

4.1 測(cè)試方法

4.1.1 基本性能

參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試面料的頂破強(qiáng)力、抗起毛起球、色牢度等基本性能。

4.1.2 抗菌性能

面料的抗菌性是指面料有殺菌或抑菌的效果。參照FZ/T 73023-2006《抗菌針織品》附錄D吸收法的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試,考核的菌種為金黃色葡萄球菌。

4.1.3 遠(yuǎn)紅外性能

具有遠(yuǎn)紅外性能的紡織產(chǎn)品不僅擁有保暖的功能,也具有保健性,受到消費(fèi)者的喜愛,其手感、外觀與普通織物幾乎沒有差別。參照GB/T 30127-2013《紡織品遠(yuǎn)紅外性能的檢測(cè)和評(píng)價(jià)》的標(biāo)準(zhǔn),測(cè)試紅外發(fā)射率和輻射率。

4.1.4 保暖性能

面料輕薄同時(shí)具有保暖性是服裝設(shè)計(jì)中所需考慮的重要因素,也是消費(fèi)所追求的服裝特點(diǎn)之一。參照GB/T 11048-1989《紡織品保溫性能試驗(yàn)方法》方法A平板式的標(biāo)準(zhǔn),對(duì)石墨烯復(fù)合纖維提花羅紋布與普通提花羅紋布進(jìn)行對(duì)比測(cè)試,2種面料樣品的原料百分比見表1。

表1 2種提花羅紋布的原料百分比

4.2 結(jié)果與分析

4.2.1 基本性能

石墨烯復(fù)合纖維提花羅紋布的基本性能測(cè)試結(jié)果和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)見表2。由表2可知,石墨烯復(fù)合纖維提花羅紋布的各項(xiàng)基本物理性能指標(biāo)均達(dá)到服用標(biāo)準(zhǔn)。

表2 面料基本性能測(cè)試結(jié)果

4.2.2 抗菌性能

石墨烯復(fù)合纖維提花羅紋布的抗菌性測(cè)試結(jié)果見表3。

表3 面料抗菌性測(cè)試結(jié)果

由表3可知,石墨烯復(fù)合纖維提花羅紋布的抑菌率滿足標(biāo)準(zhǔn),具有抗菌功能。

4.2.3 遠(yuǎn)紅外性能

石墨烯復(fù)合纖維提花羅紋布的遠(yuǎn)紅外性能測(cè)試結(jié)果見表4。

表4 面料遠(yuǎn)紅外性能測(cè)試結(jié)果

由表4可知,石墨烯復(fù)合纖維提花羅紋布具備遠(yuǎn)紅外的性能。

4.2.4 保暖性能

石墨烯復(fù)合纖維提花羅紋布和普通提花羅紋布的保暖性能測(cè)試結(jié)果見表5。

表5 面料保暖性能測(cè)試結(jié)果

由表5可知,石墨烯復(fù)合纖維提花羅紋布的保暖性能優(yōu)于同種規(guī)格的普通提花羅紋布。

5 結(jié)語(yǔ)

利用石墨烯復(fù)合纖維開發(fā)出的功能性針織面料,物理性能達(dá)到服用標(biāo)準(zhǔn),并且石墨烯的抗菌性及遠(yuǎn)紅外性能也在面料上得到體現(xiàn),和同規(guī)格不含石墨烯復(fù)合纖維的面料進(jìn)行對(duì)比,石墨烯復(fù)合纖維面料的保暖性能更優(yōu)。雖然由于石墨烯本身的顏色限制了其面料顏色大多數(shù)為深色,但對(duì)于秋冬季面料來(lái)說(shuō)這并不是問題,因此具有良好的應(yīng)用前景。