聚氨酯转移石墨烯小提花面料生产实践及性能.pdf

印 染 与 整 理国际纺织导报 年第期聚氨酯转移石墨烯小提花面料生产实践及性能徐毓亚陈春侠邱培培王冯宇盐城市纤维检验所(中国)盐城工业职业技术学院(中国)摘要:选用小提花面料作为基布,通过透湿性聚氨酯将石墨烯粉转移到基布表面.确定胶料配方后,对工艺参数进行优化.确定最终的工艺参数为涂层厚度 m,贴合压力 N,半烘干温度 ,贴合温度 ,成膜车速 m/m i n,贴合车速 m/m i n,熟成温度,时间 h.光蓄热保温测试结果显示,m i n内样品表面平均温度升高 ;抗静电测试结果显示,样品的静电压半衰期为 s,静电电压为 V,电荷面密度为 C/m;远红外性能测试结果显示,样品的远红外发射率为 、远红外温升为 .对照相应的国家标准发现,该产品具有较好的蓄热保温性能和抗静电性能,并具有一定的远红外功能.关键词:石墨烯;小提花面料;聚氨酯;光蓄热保温;抗静电;远红外P r o d u c t i o np r a c t i c ea n dp r o p e r t i e so f p o l y u r e t h a n et r a n s f e rg r a p h e n eJ a c q u a r d f a b r i cX uY u y a,C h e nC h u n x i a,Q i uP e i p e i,W a n gF e n g y uY a n c h e ngF i b e r I n spe c t i o nI n s t i t u t e,Y a n c h e ng/C h i n aY a n c h e ngI n s t i t u t eofI n d u s t ryC o l l ege,Y a n c h e ng/C h i n aA b s t r a c t:The Jacquard fabric was selected as the substrate and the graphene powder was transferredto the surface of the substrate by a moisture permeable polyurethane.After determining the adhesiveformulation,the process parameters were optimized.The final process parameters were determined ascoating thickness of 18m,bonding pressure of 49 N,semidrying temperature of 40,bondingtemperature of 90 to 110,filmforming speed of 10 to 15 m/min,fitting speed of 20 to 25 m/min,ripening temperature of 60and time of 50 h.The photothermal insulation test results show that theaverage surface temperature of the samples increase by 454within 20 min.The antistatic testresults show that the halflife of the product is 98 s,the electrostatic voltage is 770 V,and the surfacedensity of charge is 18C/m2.The farinfrared test results show that the farinfrared emissivity is 091and the farinfrared temperature rise is 16.According to the corresponding national standards,theproduct has good heat storage and heat preservation performance and antistatic performance,andhas certain farinfrared function.K e y w o r d s:graphene;Jacquardfabric;polyurethane;photothermalinsulation;antistatic;farinfrared石墨烯因具有数种优异性能而成为当前研究的热点,这也推动了传统纺织纤维向高性能化的发展.目前石墨烯的应用主要是与纺织纤维相结合从而赋予纤维阻燃、抗辐射、高模量等功能性,而石墨烯粉直印 染 与 整 理国际纺织导报 年第期接涂覆在面料上的应用却不是很广泛.本文利用贴合技术将石墨烯粉转移到小提花面料上,并测试了该面料的蓄热保温、抗静电及远红外性能.基布的选择基布采用小提花组织织造,其织物上机图如图所示.织物规格:成分为 聚氨酯(P U),纱线线密度(经密纬密)为 t e x t e x,织物幅宽为 c m,面密度为 g/m.如果选用组织稀疏、手感偏硬的基布,容易出现胶料渗出布面的情况,因此本文中基布的线密度设计为 t e x.此外,经、纬纱的颜色分布为白色和浅绿色.图基布的织物上机图具体的织造工艺流程如下:经纱:原料检验染色色检络筒整经浆纱穿结经织造纬纱:原料检验染色色检络筒织造 原料、设备及工艺流程原料:离型纸;透湿性聚氨酯(含固量为 );溶剂 二甲基甲酰胺(DM F)、丁酮(M E K)、甲苯(T O L);干燥剂、固化剂、促酶等;基布(小提花织物).设备:上胶台、烘箱、贴合装置、卷取装置.工艺流程:胶料搅拌石墨烯膜上胶半烘干与基布加热贴合熟成冷却卷取剥离成品.工艺参数优化 胶料配制采用单组分溶剂高透湿性聚氨酯作为织物涂料的胶料.胶料选用的黏胶剂应软硬适当,根据基布规格确定黏胶剂的黏度约为 m P as.胶料中主要有聚氨酯接着剂、ME K抑制剂、架桥剂、石墨烯粉和促进剂.聚氨酯接着剂具有软硬度可调节、柔韧性好、黏接强度大等优点;ME K抑制剂主要用作溶剂,其优点是溶解性强,挥发性比丙酮低,属于中沸点酮类溶剂,具有溶解P U树脂的功能,是一种挥发速度比较大的溶剂;架桥剂又称封闭型水性固化剂,别名交联剂、接着剂、增进剂、补强剂、牢度提升剂等,常温下可与水性聚氨酯长期稳定共存,热处理时释放的异氰酸酯(N C O)基团与聚氨酯分子链上的羟基、羧基、氨基等基团反应形成交联结构,可显著改善树脂的性能;促进剂是一种补强树脂的固化剂,对胶料与纤维的黏合起着重要作用.胶料按表中的用量进行配制.表胶料配方试剂及原料质量/g聚氨酯接着剂 (含固量为)ME K抑制剂 架桥剂促进剂石墨烯粉 上胶量和贴合压力涂层上胶量和贴合压力是控制涂层质量的关键.在保证使用性能的基础上,涂层不宜过厚,因为这将增加成本,也将影响织物的手感和透湿性.根据基布规格,涂层厚度选择 m.为防止织物手感发硬或涂层粘贴不牢,贴合压力一定要适中.预试验结果显示最佳压力约为 N.烘干温度、时间、风速确定烘干过程包括两个阶段:一是半烘干阶段.烘箱温度设置为 左右最佳.二是完全烘干阶段.此印 染 与 整 理国际纺织导报 年第期阶段需设置合适的贴合温度;本产品适合采用逐段升温的烘干方式,因为烘干温度过大或升温速度过快会导致膜表面升温过快,成品表面的膜会出现气孔或发生龟裂,这将降低产品外观平整性及防水性能,预试验结果显示贴合温度从 升至 最佳.贴合过程中风速过大会使胶料挥发过快,膜表面易产生孔隙,并且风量过大,胶水干得过快,面料贴合不够牢固,一般风速要偏小设置.本研究将风速控制为 m/s.车速车速会影响成膜速度和贴合速度,是影响成品品质的重要因素.车速过大或过小都不好.成膜时车速过大,膜易产生气泡;胶料黏性不够,成品手感较硬、牢度较差.一般成膜车速控制在 m/m i n,贴合车速控制在 m/m i n.熟成温度和时间由于石墨烯膜与基布是半烘干贴合,熟成温度与时间决定接着层的固化效果.选用 和 h工艺参数进行熟成,可使产品得到更为充分的固化,溶剂最大程度地挥发,从而提高剥离强度.测试与表征从成品中选取具有代表性的块石墨烯面料样品,对其光蓄热保温、抗静电、远红外性能进行测试.光蓄热保温性能测试与评价参考G B/T 准备仪器与工具,包括有样品架、W的灯、计时钟表、温度计、剪刀、块试样(mm mm).试验步骤:)裁剪适当大小的织物样品,并固定在样品架上;)将样品放置在温度(),相对湿度()的环境下进行测试;)在样品中心点上方()c m处,用 W的灯照射样品 m i n;)每m i n记录次样品表面温度,直至测试完成.测试结果如表所示.表光蓄热保温性能测试结果时间/m i n样品表面温度/样品样品样品平均值 ta v enitin()式中:ta v e为 m i n内样品的平均温度升高值(温升),;ti为时间点i的样品温升,;n为记录样品温度值的次数.根据测得的数据可计算得出样品表面 m i n平均温升,为 ,说明开发的产品具有较好的光蓄热保温性,适用于防寒服、登山服等户外用服装.抗静电性能测试与评价参考G B/T ,G B/T 、G B/T 测试面料的抗静电性能,测试指标包括静电压半衰期、电荷面密度、静电电压.测试结果如表所示.由表可知,产品的静电压半衰期为 s,达到国家标准的C级水平;电荷面密 度 为 C/m,低 于 标 准 中 规 定 的 限 值 C/m;静电电压为 V,符合国家标准的B印 染 与 整 理国际纺织导报 年第期级水平.综上所述,产品具有优良的抗静电性能.表抗静电性能测试结果指标实测值单项判定静电压半衰期/s C级电荷面密度/(Cm)静电电压/V B级 远红外性能测试与评价远红外线能够促进人体微循环.具有远红外线功能的面料可用于物理治疗,或者作为保健产品.根据G B/T ,使用纺织品远红外发射率测试仪对产品的远红外性能进行检测与评价.测试指标包括远红外发射率和远红外辐射温升.试验选用标准黑体板作为参照,在相同温度下,测定样品与标准黑体板的远红外辐射强度比值,从而判定纺织品的远红外性能.测试结果如表所示.测得样品的远红外发射率为 ,远红外辐射温升为 ,均高于国家标准规定的限定值.由此可见,所开发的石墨烯面料产品具有良好的远红外线功能,可用作保健面料.表远红外性能测试结果指标标准值实测值单项判定远红外发射率 符合远红外辐射温升/符合 结语石墨烯的特殊结构,使得石墨烯具有许多优良的性能,是未来高科技竞争的超级材料.当前应用较多的是石墨烯纤维.为不影响纤维自身的强度及染色等方面性能,利用透湿性聚氨酯,通过一定的溶剂(二甲基甲酰胺、丁酮、甲苯)、干燥剂、固化剂、促酶将石墨烯转移到面料上,所开发的面料具有防水透湿、导电、蓄热、抗静电、远红外等功能,可用于冲锋衣、防护衣或用作保健面料.参考文献中国 纺织工业联合 会纺织品 光蓄热 性能试验 方 法:G B/T S北京:中国标准出版社,中国纺织工业联合会纺织品 静电性能的评定 第部分:电晕充电 法:G B/T S北 京:中 国 标 准 出 版社,中国纺织工业联合会纺织品 静电性能的评定 第部分:手动摩擦 法:G B/T S北 京:中 国 标 准 出 版社,中国纺织工业联合会纺织品 静电性能的评定 第部分:旋转机械摩擦法:G B/T S北 京:中 国 标 准 出 版社,中国纺织工业联合会纺织品 远红外性能的检测和评价:G B/T S北京:中国标准出版社,高举中国特色社会主义伟大旗帜全面建设社会主义现代化国家