石墨烯應(yīng)用于功能性織物
石墨烯作為一種具有獨(dú)特二維結(jié)構(gòu)的納米材料(高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性、高強(qiáng)度、柔韌性等),近年來(lái)在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展迅速。
? ?1.抗靜電功能織物
? ? 石墨烯中電子遷移速度快且穩(wěn)定,具有良好的電子傳導(dǎo)效果,因而如果能夠?qū)⑹┚鶆蜇?fù)載到織物中,可大大提高織物抗靜電性。研究人員先利用 Hummers 法制備出氧化石墨烯并采用超聲波制成均勻的分散液,再將滌綸織物浸漬到氧化石墨烯分散液中,取出烘干后將其浸漬在保險(xiǎn)粉溶液中一定時(shí)間后取出烘干。如此重復(fù)多次即得多層石墨烯的滌綸織物。最后,借助水熱合成的方法,在滌綸織物表面原位生成納米 TiO2,得到石墨烯/二氧化鈦整理的滌綸織物。測(cè)試分析表明,當(dāng)整理工藝為石墨烯層數(shù) 4 層、浸漬溫度 45℃、保險(xiǎn)粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.7%、還原時(shí)間 30 min 時(shí),織物整理后的半衰期為 0.12 s,峰值電壓為 0.36 kV,抗靜電等級(jí)達(dá)到 A級(jí),具有優(yōu)良的抗靜電性能。同時(shí),經(jīng)過(guò) 8 次洗滌后抗靜電等級(jí)仍是 A 級(jí),說(shuō)明整理后織物具有優(yōu)異的抗靜電性水洗穩(wěn)定性。
? ?2.抗菌保健功能織物
由于石墨烯具有片層結(jié)構(gòu),鋒利的邊緣對(duì)細(xì)菌有物理切割作用,且其有機(jī)械包裹作用可以將細(xì)菌包裹起來(lái),不使細(xì)菌吸收外界營(yíng)養(yǎng),從而達(dá)到抑菌的目的。也有理論認(rèn)為石墨烯通過(guò)范德華力與細(xì)菌細(xì)胞膜上的磷脂分子產(chǎn)生強(qiáng)作用力,使細(xì)菌細(xì)胞中的磷脂被萃取到石墨烯表面,從而破壞了細(xì)胞完整性,達(dá)到抑菌的目的。石墨烯除了具有抗菌功能外,還可提高織物的遠(yuǎn)紅外線發(fā)射功能,改善人體微循環(huán),起到保健作用。研究人員利用石墨烯改性錦綸紡制成紗線,開(kāi)發(fā)石墨烯改性錦綸/棉纖維機(jī)織面料?;究椢镆?guī)格參數(shù)為 36.8 tex純棉經(jīng)紗,36.8 tex 石墨烯改性錦綸緯紗,402 根/10 cm×212根/10 cm,3 /1 斜紋組織。對(duì)制得的織制的抗菌及遠(yuǎn)紅外性能進(jìn)行測(cè)試分析,結(jié)果表明,其對(duì)白色念珠菌、大腸桿菌以及金黃色葡萄球菌的抑菌率分別達(dá)到 97.5%、84.7%、95.9%,而遠(yuǎn)紅外發(fā)射率為 0.84,遠(yuǎn)紅外輻照溫度升高 1.65 ℃,說(shuō)明該織物具有良好的抗菌和遠(yuǎn)紅外發(fā)射性能。同時(shí),經(jīng)過(guò)煉漂、定形和絲光整理后,織物的抗菌和遠(yuǎn)紅外性能沒(méi)有明顯變化,仍舊良好。
?3.抗紫外線功能織物
石墨烯能夠吸收紫外光線,并且由于石墨烯是片狀結(jié)構(gòu),能夠反射紫外線,對(duì)織物的紫外線防護(hù)性能有積極作用。因此,可以將石墨烯作為防紫外線吸收整理劑使用或者輔助使用。研究人員利用 Hummers 法得到氧化石墨烯,采用浸漬烘干工藝將氧化石墨烯附著在棉織物上,并使用 NaBH4將棉織上的氧化石墨烯還原,使棉織物表面成功附著上還原氧化石墨烯。經(jīng)測(cè)試表明,UPF 值由未整理前的 8.4 升高到357.3,說(shuō)明經(jīng)過(guò)整理后的棉織物具有優(yōu)異的抗紫外線功能。同時(shí),他們還測(cè)試了棉織物水洗 40 次后的 UPF 值,發(fā)現(xiàn)其UPF 值僅下降了 9%,說(shuō)明該棉織物具有很好的水洗穩(wěn)定性。
注:本文參考文獻(xiàn):張勇,郝永剛.石墨烯及氧化石墨烯在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用[J].材料導(dǎo)報(bào),2021,35(S1):78-82.