一種基於石墨烯複合纖維的複合織物及其製作方法與流程
2023-05-02 18:32:12 1
技術領域：
本發明屬於紡織技術複合材料領域，具體涉及一種基於石墨烯複合纖維的複合織物及其製作方法。
背景技術：
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隨著生活水平的提高，女性對內衣的訴求已不單單停留在外觀上，而是更加關注內衣的健康、安全、舒適。模杯文胸罩杯材質多為海綿，傳統的海綿主要是以聚氨酯為主材料製成，生產過程中會揮發大量有毒刺激性氣體，生產工藝不環保，而且不能回收利用，難以處理，對環境的危害極大。其次產品的透氣性、散熱性能較差以及在除臭、抗菌、抗硬化和抗氧化等方面的功能不足。隨著人們環保意識的增強和對舒適性要求的提高，它的應用受到了一些新型替代材料的挑戰。
石墨烯/再生纖維素複合纖維較普通再生纖維素纖維除具有更優異的機械性能和熱穩定性能，還具有良好的功能性，比如良好的防紫外線性能、阻燃性能、抗靜電性能和遠紅外性能，在功能紡織品領域展示出良好的應用前景。
相變纖維可以利用相變材料的固-液、固-固相變的熱轉換從周圍環境吸收或釋放大量的熱量，從而保持自身溫度相對恆定，減緩皮膚溫度的變化，使穿著者具有舒適感。
3d立體直立棉非織造材料的主體纖維網不是水平排列，而是垂直上下排列。與傳統襯墊材料海綿相比，具有不黃變、透氣性好、尺寸穩定等特點，它的廢棄物可回收利用，適應環保低碳社會的消費理念，但由於其功能性的缺乏限制其進一步的應用。
目前，各大內衣品牌推出的新型環保文胸，是在傳統軟質聚氨酯原料中加入大豆油、蓖麻油等天然植物油，與質地更加柔軟，耐黃性更好，製成的模杯文胸更加環保舒適。或者採用噴膠棉與針刺棉材料來代替海綿泡沫材料，但應用效果不是很理想，有待完善。也有直接以3d直立棉作為襯墊，雖然透氣性好，且不易黃變，但存在舒適性不足，穩定性差等方面的缺點，而且大部分此類材料沒有具備一定的功能性，無法滿足終端產品的一些功能性需求。
因此，針對上述技術問題，有必要提供一種新型的基於石墨烯複合纖維的複合織物及其製作方法，以解決現有技術中的問題。
技術實現要素：
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本發明的目的在於提供一種基於石墨烯複合纖維的複合織物及其製作方法，該複合材料具有手感柔軟、透氣性好、吸溼性好，不易黃變，穿著舒適的優點，且兼具遠紅外、防紫外線、防靜電功能。
為實現上述目的，本發明採取的技術方案為：一種基於石墨烯複合纖維的複合織物，其由表面層、中間粘合層和基布功能層組成，所述表面層為3d直立棉泡沫，所述中間粘合層為sbs樹脂，所述基布功能層為相變纖維和石墨烯複合纖維混合形成的具有一定面密度的水刺非織造材料。
本發明中的一種基於石墨烯複合纖維的複合織物進一步設置為：所述的3d直立棉泡沫為一種環保型非織造立體材料，材料具有海綿狀的三維立體構造的直立纖維網結構或蜂窩狀纖維網結構。
本發明中的一種基於石墨烯複合纖維的複合織物進一步設置為：所述的3d直立棉的基礎重量為270g/m2。
本發明中的一種基於石墨烯複合纖維的複合織物進一步設置為：所述基布功能層為相變纖維和石墨烯複合纖維以一定配比混合形成的水刺非織造材料，其中，相變纖維和石墨烯複合纖維的配比的選擇是0/100或20/80或50/50或80/20或100/0。
本發明中的一種基於石墨烯複合纖維的複合織物進一步設置為：所述基布功能層的基礎重量範圍是從50g/m2到100g/m2。
本發明中的一種基於石墨烯複合纖維的複合織物進一步設置為：所述水刺非織造材料為平行鋪網所得。
為實現上述目的，本發明採取的製作方法技術方案為：一種基於石墨烯複合纖維的複合織物的製作方法，該方法包括以下步驟：
a.將石墨烯複合纖維和相變纖維按照60g/m2、80g/m2、100g/m2的平方米克重以0/100、20/80、50/50、80/20、100/0五種不同配比進行稱重；
b.將稱好的纖維在梳理機上進行混合、開松、均勻梳理平行鋪網，其中梳理道數為3道；
c.將鋪好的纖網送到水刺機水刺，採用5道水刺頭水刺，第一道為預溼水刺，剩下4道為正反面水刺，最後烘乾，其中水針板的規格為孔距0.6mm、孔徑0.12mm，噴水孔形狀使用的是圓錐收縮型；
d.將3d直立棉放平並且固定在玻璃板上，將所需打孔鋼板壓在3d直立棉上，然後用刷子將配好的膠粘劑按照單位面積塗膠量100g/m2在打孔鋼板上均勻塗刮一層，將打孔鋼板移開，再將水刺非織造材料平放置在3d直立棉泡沫上，加輕壓，最後烘乾，用刷子刷塗時注意勻速操作，刷子的左右兩端要同步運動；
e.將c中貼合好的複合材料在190℃以下定位冷壓壓模，重複兩次冷壓壓模處理，每次2-3分鐘；
f.將d中壓模處理後的物料經修剪製成模杯。
與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：製取的多功能複合材料以3d直立棉作為表層，具有良好的吸溼透氣性、手感柔軟，而且採用石墨烯水刺布作為功能基布層，增加了材料的遠紅外、防紫外線、防靜電性能，同時生產工藝簡單，易於操作，便於大批量生產。
附圖說明：
圖1為本發明基於石墨烯複合纖維的複合織物的結構模型。
具體實施方式：
本發明公開了一種基於石墨烯複合纖維的複合織物及其製作方法，該複合材料具有手感柔軟、透氣性好、吸溼性好，不易黃變，穿著舒適的優點，且兼具遠紅外、防紫外線、防靜電功能。
下面通過具體實施例對本發明所述的一種基於石墨烯複合纖維的複合織物作進一步的詳細描述。
如圖1所示，一種基於石墨烯複合纖維的複合織物，其由表面層、中間粘合層和基布功能層組成，所述表面層為3d直立棉泡沫，所述中間粘合層為無毒無害透氣柔軟的sbs樹脂，所述基布功能層為相變纖維和石墨烯複合纖維混合形成的具有一定面密度的水刺非織造材料。該複合織物具有手感柔軟、透氣性好、吸溼性好，不易黃變，穿著舒適的優點，且兼具遠紅外、防紫外線、防靜電，滿足功能需求。
所述的3d直立棉為一種新型的環保型非織造立體材料，材料具有如海綿狀的三維立體構造的直立纖維網結構或蜂窩狀纖維網結構。所述的3d直立棉的基礎重量為270g/m2。
所述的基布功能層為相變纖維和石墨烯複合纖維以一定配比混合形成的水刺非織造材料，其中，相變纖維和石墨烯複合纖維的配比的選擇是0/100或20/80或50/50或80/20或100/0，所述基布功能層的基礎重量範圍是從50g/m2到100g/m2。
所述的中間粘合層選用的sbs樹脂，安全環保，無毒無害，輕薄柔軟透氣。所述水刺非織造材料為平行鋪網所得。
本發明還公開了一種上述的基於石墨烯複合纖維的複合織物的製作方法，該方法包括以下步驟：
a.將石墨烯複合纖維和相變纖維按照60g/m2、80g/m2、100g/m2的平方米克重以0/100、20/80、50/50、80/20、100/0五種不同配比進行稱重；
b.將稱好的纖維在梳理機上進行混合、開松、均勻梳理平行鋪網，其中梳理道數為3道；
c.將鋪好的纖網送到fieissneraquajet型水刺機水刺，採用5道水刺頭水刺，第一道為預溼水刺，剩下4道為正反面水刺，最後烘乾，其中水針板的規格為孔距0.6mm、孔徑0.12mm，噴水孔形狀使用的是圓錐收縮型；
d.將3d直立棉放平並且固定在玻璃板上，將所需打孔鋼板壓在3d直立棉上，然後用刷子將配好的膠粘劑按照單位面積塗膠量100g/m2在打孔鋼板上均勻塗刮一層，將打孔鋼板移開，再將水刺非織造材料平放置在3d直立棉泡沫上，加輕壓，最後烘乾，用刷子刷塗時注意勻速操作，刷子的左右兩端要同步運動，否則膠粘劑將會出現不勻；
e.將c中貼合好的複合材料在190℃以下定位冷壓壓模，重複兩次冷壓壓模處理，每次2-3分鐘；
f.將d中壓模處理後的物料經修剪製成模杯。
另一種優化方案，由於上述採用的石墨烯複合纖維石墨烯含量為0.5％，功能性有限，故採用了石墨烯含量為1％的石墨烯複合纖維，與相變纖維以50/50配比進行上述a-f步驟。
圖1所示的基於石墨烯複合纖維的複合織物，其表層3d直立棉由崑山騰飛科技有限公司提供，功能層中相變纖維和石墨烯複合纖維均由山東海龍股份有限公司提供。石墨烯複合纖維38mm×1.87dtex，石墨烯含量0.5％；石墨烯複合纖維38mm×1.87dtex，石墨烯含量1％；相變纖維為38mm×1.67dtex。中間層sbs樹脂由杭州漢特化工有限公司提供。
下面將通過幾個具體的實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。
實施例一
所述功能層基布為100％相變纖維水刺非織造材料，不含石墨烯複合纖維，這組主要作為對比試樣，具體操作步驟如下
a.將相變纖維按照60g/m2、80g/m2、100g/m2的平方米克重以0/100配比進行稱重，具體分別稱取11.7g、15.6g、19.5g；
b.將稱好的纖維在梳理機上進行混合、開松、均勻梳理平行鋪網，其中梳理道數為3道；
c.將鋪好的纖網送到fieissneraquajet型水刺機水刺，採用5道水刺頭水刺，第一道為預溼水刺，剩下4道為正反面水刺，最後烘乾，其中水針板的規格為孔距0.6mm、孔徑0.12mm，噴水孔形狀使用的是圓錐收縮型；
d.將3d直立棉放平並且固定在玻璃板上，將所需打孔鋼板壓在3d直立棉上，然後用刷子將配好的膠粘劑按照單位面積塗膠量100g/m2在打孔鋼板上均勻塗刮一層，將打孔鋼板移開，再將水刺非織造材料平放置在3d直立棉泡沫上，加輕壓，最後烘乾，用刷子刷塗時注意勻速操作，刷子的左右兩端要同步運動，否則膠粘劑將會出現不勻；
e.將c中貼合好的複合材料在190℃以下定位冷壓壓模，重複兩次冷壓壓模處理，每次2-3分鐘；
f.將d中壓模處理後的物料經修剪製成模杯，並對其編號為1-1#、1-2#、1-3#。
實施例二，
所述功能層基布為20％/80％石墨烯複合纖維/相變纖維水刺非織造材料，具體操作步驟如下：
a.將石墨烯複合纖維和相變纖維按照60g/m2、80g/m2、100g/m2的平方米克重以20％/80％配比進行稱重，具體分別稱取2.36g/9.36g、3.12g/12.48g、3.9g/156g；
b.將稱好的纖維在梳理機上進行混合、開松、均勻梳理平行鋪網，其中梳理道數為3道；
c.將鋪好的纖網送到fieissneraquajet型水刺機水刺，採用5道水刺頭水刺，第一道為預溼水刺，剩下4道為正反面水刺，最後烘乾。其中水針板的規格為孔距0.6mm、孔徑0.12mm，噴水孔形狀使用的是圓錐收縮型；
d.將3d直立棉放平並且固定在玻璃板上，將所需打孔鋼板壓在3d直立棉上，然後用刷子將配好的膠粘劑按照單位面積塗膠量100g/m2在打孔鋼板上均勻塗刮一層，將打孔鋼板移開，再將水刺非織造材料平放置在3d直立棉泡沫上，加輕壓，最後烘乾，用刷子刷塗時注意勻速操作，刷子的左右兩端要同步運動，否則膠粘劑將會出現不勻；
e.將c中貼合好的複合材料在190℃以下定位冷壓壓模，重複兩次冷壓壓模處理，每次2-3分鐘；
f.將d中壓模處理後的物料經修剪製成模杯，並對其編號為2-1#、2-2#、2-3#。
實施例三
所述功能層基布為50％/50％石墨烯複合纖維/相變纖維水刺非織造材料，具體操作步驟如下：
a.將石墨烯複合纖維相變纖維按照60g/m2、80g/m2、100g/m2的平方米克重以50％/50％配比進行稱重，具體分別稱取5.85g/5.85g、7.8g/7.8g、9.75g/9.75g；
b.將稱好的纖維在梳理機上進行混合、開松、均勻梳理平行鋪網，其中梳理道數為3道；
c.將鋪好的纖網送到fieissneraquajet型水刺機水刺，採用5道水刺頭水刺，第一道為預溼水刺，剩下4道為正反面水刺，最後烘乾，其中水針板的規格為孔距0.6mm、孔徑0.12mm，噴水孔形狀使用的是圓錐收縮型；
d.將3d直立棉放平並且固定在玻璃板上，將所需打孔鋼板壓在3d直立棉上，然後用刷子將配好的膠粘劑按照單位面積塗膠量100g/m2在打孔鋼板上均勻塗刮一層，將打孔鋼板移開，再將水刺非織造材料平放置在3d直立棉泡沫上，加輕壓，最後烘乾，用刷子刷塗時注意勻速操作，刷子的左右兩端要同步運動，否則膠粘劑將會出現不勻；
e.將c中貼合好的複合材料在190℃以下定位冷壓壓模，重複兩次冷壓壓模處理，每次2-3分鐘；
f.將d中壓模處理後的物料經修剪製成模杯，並對其編號為3-1#、3-2#、3-3#。
實施例四
所述功能層基布為80％/20％石墨烯複合纖維/相變纖維水刺非織造材料，具體操作步驟如下：
a.將石墨烯複合纖維相變纖維按照60g/m2、80g/m2、100g/m2的平方米克重以80％/20％配比進行稱重，具體分別稱取9.36g/2.34g、12.48g/3.12g、15.6g/3.9g；
b.將稱好的纖維在梳理機上進行混合、開松、均勻梳理平行鋪網，其中梳理道數為3道；
c.將鋪好的纖網送到fieissneraquajet型水刺機水刺，採用5道水刺頭水刺，第一道為預溼水刺，剩下4道為正反面水刺，最後烘乾。其中水針板的規格為孔距0.6mm、孔徑0.12mm，噴水孔形狀使用的是圓錐收縮型；
d.將3d直立棉放平並且固定在玻璃板上，將所需打孔鋼板壓在3d直立棉上，然後用刷子將配好的膠粘劑按照單位面積塗膠量100g/m2在打孔鋼板上均勻塗刮一層，將打孔鋼板移開，再將水刺非織造材料平放置在3d直立棉泡沫上，加輕壓，最後烘乾，用刷子刷塗時注意勻速操作，刷子的左右兩端要同步運動，否則膠粘劑將會出現不勻；
e.將c中貼合好的複合材料在190℃以下定位冷壓壓模，重複兩次冷壓壓模處理，每次2-3分鐘；
f.將d中壓模處理後的物料經修剪製成模杯，並對其編號為4-1#、4-2#、4-3#。
實施例五
所述功能層基布為100％石墨烯複合纖維水刺非織造材料，具體操作步驟如下：
a.將石墨烯複合纖維按照60g/m2、80g/m2、100g/m2的平方米克重以80％/20％配比進行稱重，具體分別稱取11.7g、15.6g、19.5g；
b.將稱好的纖維在梳理機上進行混合、開松、均勻梳理平行鋪網，其中梳理道數為3道；
c.將鋪好的纖網送到fieissneraquajet型水刺機水刺，採用5道水刺頭水刺，第一道為預溼水刺，剩下4道為正反面水刺，最後烘乾，其中水針板的規格為孔距0.6mm、孔徑0.12mm，噴水孔形狀使用的是圓錐收縮型；
d.將3d直立棉放平並且固定在玻璃板上，將所需打孔鋼板壓在3d直立棉上，然後用刷子將配好的膠粘劑按照單位面積塗膠量100g/m2在打孔鋼板上均勻塗刮一層，將打孔鋼板移開，再將水刺非織造材料平放置在3d直立棉泡沫上，加輕壓，最後烘乾，用刷子刷塗時注意勻速操作，刷子的左右兩端要同步運動，否則膠粘劑將會出現不勻；
e.將c中貼合好的複合材料在190℃以下定位冷壓壓模，重複兩次冷壓壓模處理，每次2-3分鐘；
f.將d中壓模處理後的物料經修剪製成模杯，並對其編號為5-1#、5-2#、5-3#。
應用例
對實施例1～5製備的複合材料進行性能測試，測試方法如下：
其中遠紅外性能測試依據gb/t30127-2013《紡織品遠紅外性能的檢測和評價》；防紫外線性能依據gb/t18830-2002《紡織品防紫外線性能的評定》；靜電性能依據gb/t12703.1-2008《紡織品靜電性能的評定靜電壓半衰期》；透氣性測試依據gb/t5453-1997芯吸效應依據fz/t01071-2008《紡織品毛細效應試驗方法》；根據gb/t18318-2001對試樣進行測試柔軟性。依據gb/t11048-2008《紡織品生理舒適性穩態條件下熱阻和溼阻的測定》。
結果參見表1，表1為本發明實施例及比較例製備的複合材料的性能測試結果。
表1本發明實施例及比較例製備的複合試樣的性能測試結果
由表1可知，本發明提供的實施例4和實施例5的基於石墨烯的多功能複合材料在遠紅外性能、抗紫外輻射性能、防靜電性能等方面具有較大的提高。
與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：製取的多功能複合材料以3d直立棉作為表層，具有良好的吸溼透氣性、手感柔軟，而且採用石墨烯水刺布作為功能基布層，增加了材料的遠紅外、防紫外線、防靜電性能，同時生產工藝簡單，易於操作，便於大批量生產。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下還可以作出若干改進，這些改進也應視為本發明的保護範圍。