石墨烯復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,張增強2,

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

石墨烯是一種新型納米材料,它結構獨特、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不到可紡要求,而利用滌綸、錦綸、腈綸等與石墨烯復合制備出的石墨烯復合纖維,不但具有普通纖維的基本功能,而且還擁有石墨烯遠紅外、抗菌等獨特的功能[2],在功能性紡織品中有廣闊的應用前景。

中山國泰染整有限公司利用石墨烯復合纖維開發(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構,經(jīng)過抓毛等后整理,和克重接近但不含石墨烯復合纖維的同種面料相比,保暖性更好,符合消費者對秋冬季面料質輕、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,避免穿著過程中的起毛起球現(xiàn)象。為了達到質輕效果,連接紗選用5.56 tex(50 D/48 F)滌綸長絲。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 設備參數(shù)

機器 福源雙面大圓機;

機號 22針/25.4 mm;

轉速 20 r/min;

總針數(shù) 2 256枚。

2.2 上機工藝和編織圖

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 提花羅紋上機工藝圖

線圈長度:正面紗29 cm/100個線圈;連接紗27 cm/100個線圈;反面紗26 cm/100個線圈。

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→定型機干定→檢驗。

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、剪毛后再進行搖粒起絨?？椢锒ㄐ蜁r溫度控制在130℃,機速為30 m/min,超喂17%,上風機開75%,下風機開80%,同時使用助劑調節(jié)手感和抗皺效果。

4 面料性能測試

4.1 測試方法

4.1.1 基本性能

參照相關標準測試面料的頂破強力、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吸收法的標準進行測試,考核的菌種為金黃色葡萄球菌。

4.1.3 遠紅外性能

具有遠紅外性能的紡織產(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《紡織品遠紅外性能的檢測和評價》的標準,測試紅外發(fā)射率和輻射率。

4.1.4 保暖性能

面料輕薄同時具有保暖性是服裝設計中所需考慮的重要因素,也是消費所追求的服裝特點之一。參照GB/T 11048-1989《紡織品保溫性能試驗方法》方法A平板式的標準,對石墨烯復合纖維提花羅紋布與普通提花羅紋布進行對比測試,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 結果與分析

4.2.1 基本性能

石墨烯復合纖維提花羅紋布的基本性能測試結果和測試標準見表2。由表2可知,石墨烯復合纖維提花羅紋布的各項基本物理性能指標均達到服用標準。

表2 面料基本性能測試結果

4.2.2 抗菌性能

石墨烯復合纖維提花羅紋布的抗菌性測試結果見表3。

表3 面料抗菌性測試結果

由表3可知,石墨烯復合纖維提花羅紋布的抑菌率滿足標準,具有抗菌功能。

4.2.3 遠紅外性能

石墨烯復合纖維提花羅紋布的遠紅外性能測試結果見表4。

表4 面料遠紅外性能測試結果

由表4可知,石墨烯復合纖維提花羅紋布具備遠紅外的性能。

4.2.4 保暖性能

石墨烯復合纖維提花羅紋布和普通提花羅紋布的保暖性能測試結果見表5。

表5 面料保暖性能測試結果

由表5可知,石墨烯復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 結語

利用石墨烯復合纖維開發(fā)出的功能性針織面料,物理性能達到服用標準,并且石墨烯的抗菌性及遠紅外性能也在面料上得到體現(xiàn),和同規(guī)格不含石墨烯復合纖維的面料進行對比,石墨烯復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,但對于秋冬季面料來說這并不是問題,因此具有良好的應用前景。