具有永久防紫外線功能的石墨烯/尼龍6織物及其制備方法技術

本發明專利技術涉及了一種具有永久紫外防護性能的石墨烯/尼龍6織物及其制備方法，屬于功能性織物領域。該具有紫外防護性能的石墨烯/尼龍6織物，是由石墨烯/尼龍6復合材料纖維織物化所得到；石墨烯/尼龍6復合材料纖維是由改性石墨烯與己內酰胺原位聚合并熔融紡絲得到。本發明專利技術得到的石墨烯/尼龍6織物不但具有優良的物理機械性能，還具有多種尼龍6織物所不具備的功能，尤其是紫外防護性能，且其功能永久有效，不會因織物水洗次數增加而產生衰減。石墨烯/尼龍6織物的紫外防護系數UPF>40，紫外光透過率T(UVA)<5％，符合標準GB/T18830?2009關于防紫外線產品的要求，可作為防紫外功能織物用于皮膚衣、太陽傘、窗簾等領域。

Graphene / nylon 6 fabric with permanent UV protection function and process for producing the same

The invention relates to a graphene / nylon 6 fabric with permanent ultraviolet protection performance and a preparation method thereof, belonging to the functional fabric field. The graphene / the UV protective properties of nylon 6 fabric is composed of graphene / nylon 6 composite fabrics are obtained; the graphene / nylon 6 composite fiber is modified by graphene and caprolactam in situ polymerization and melt spinning by. The obtained graphene / nylon 6 fabric not only has excellent physical and mechanical properties, also has a variety of nylon 6 fabrics do not have the function, especially the UV protection properties, and the permanent, not because of the increase in the number of fabric washing and attenuation. The graphene / nylon 6 fabric UV protection factor of UPF> 40, UV transmittance of T (UVA) < 5%, according to the standard GB/T18830 2009 on anti UV products, can be used as anti UV functional fabrics for skin clothing, sun umbrella, curtains and other fields.

【技術實現步驟摘要】
具有永久防紫外線功能的石墨烯/尼龍6織物及其制備方法
本專利技術涉及了一種具有永久紫外防護性能的石墨烯/尼龍6織物及其制備方法，屬于功能性織物

技術介紹
尼龍6(也稱錦綸6)織物具有高強度、耐磨、回彈性好、耐蛀、耐腐蝕等優良性能，廣泛應用于各種衣料、遮蔽材料及針織品。尼龍6織物屬于輕型織物，非常適合做高檔登山服、冬季服裝等。紫外線通常是指是光譜中波長為10-400nm部分輻射的總稱。太陽光中含有大量的紫外線輻照，其中能夠到達地表的UVB(280-320nm)部分能量較高，能夠對人的皮膚造成強烈的光損傷，使其出現真皮血管擴張、紅腫、水泡等癥狀。長久照射皮膚會出現紅斑、炎癥、皮膚老化，甚至嚴重者可引起皮膚癌。UVA(315-340nm)部分的紫外線可對表皮部位的黑色素起作用，從而引起皮膚黑色素沉著，使皮膚變黑。長期積累是導致皮膚老化和嚴重損害的原因之一。近些年來，由于氣候變暖和大氣層臭氧層的破壞，紫外線對人體的傷害越來越引起廣泛的重視。同時紫外線也是眾多曝露在紫外線環境中的材料、設備老化的重要原因。石墨烯是一種具有二維晶體結構的納米材料，除了具有超高的機械性能和導電導熱性能，還具有很大的比表面積和良好的紫外吸收性能，是一種理想的紫外防護材料或填料。目前，許多織物采用涂覆紫外遮蔽劑的方法來提高織物的紫外防護性能。但這種方法中織物外層所涂敷的遮蔽劑會隨著洗滌次數增加或使用時間增加而脫落導致紫外防護效果衰退甚至是環境污染問題。此外一些有機類遮蔽劑具有一定毒性，不適合與人體皮膚長時間接觸。例如中國專利CN103469555B公開了一種利用石墨烯作為遮蔽劑的紡織面料的制備方法，雖然具有相當的紫外防護效果，但這種面料仍有隨洗滌次數增加和織物表面磨損而導致紫外防護效果衰退的風險。市場上這一類紫外防護織物都會因洗滌和磨損導致使用壽命非常有限，不但降低了商品的性價比且失效后的產品因被淘汰而導致資源浪費和環境污染。因此開發出一種具有永久防紫外功能的石墨烯/尼龍6織物是亟待解決的技術問題并具有極大的市場潛力。
技術實現思路
本專利技術為解決現有技術存在的問題，提供了一種具有永久防紫外功能的石墨烯/尼龍6織物及其制備方法。本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的：.一種具有永久紫外防護性能的石墨烯/尼龍6織物，所述織物由石墨烯/尼龍6復合纖維經織物化得到，每平方米石墨烯/尼龍6復合纖維用量不少于150g。所述石墨烯/尼龍6復合纖維由石墨烯/尼龍6納米復合材料和助劑經高速熔融紡絲得到，所述石墨烯/尼龍6納米復合材料由尼龍6和接枝有尼龍6的單層石墨烯組成，所述接枝有尼龍6的單層石墨烯的橫向尺寸大于1微米；石墨烯的質量與尼龍6的總質量之比為0.01-0.5:100；助劑與石墨烯/尼龍6復合材料質量比為0-5:100。進一步地，所述石墨烯/尼龍6織物的紫外防護系數UPF>40，紫外光透過率T(UVA)<5％。一種具有永久紫外防護性能的石墨烯/尼龍6織物的制備方法，該方法為：將石墨烯/尼龍6復合纖維進行織物化。每平方米織物中，石墨烯/尼龍6復合纖維用量不少于150g。進一步地，所述石墨烯/尼龍6復合纖維通過以下方法制備得到：(1)將0.01-0.5質量份的改性石墨烯和1-10質量份去離子水加入100質量份的己內酰胺熔體中，在80℃下高速(300～500rpm)攪拌混勻形成分散液。所述改性石墨烯為表面具有羧基、羥基等含氧官能團的單層石墨烯；碳氧比為2.5到6之間；(2)在氮氣保護下，將上述分散液在縮聚反應釜中升溫至250-270℃，在0.5-1MPa下反應3小時；然后在真空下反應4小時，得到聚合物熔體；最后將聚合物熔體經水冷造粒得到石墨烯/尼龍6納米復合材料。(3)將上述復合材料料和助劑混合后，進行高速熔融紡絲，高速熔融紡絲的條件為：熔體溫度在250-320℃，連續紡絲速度為600-6000米/分鐘，牽伸倍數為1.5-4倍。所得纖維直徑5-50μm。進一步地，所述石墨烯的橫向尺寸大于1μm。進一步地，所述石墨烯的橫向尺寸為2-10μm。進一步地，所述助劑由抗氧化劑、抗老化劑、熱穩定劑、抗靜電劑等中的一種或多種按照任意配比組成。本專利技術的有益效果在于：采用原位聚合的方法將極少量石墨烯添加在尼龍6基體中，改性的單層石墨烯與尼龍6基體相容性好，能夠呈單層狀態分散在體系中，避免了紡絲噴頭堵塞，不會形成斷頭絲，可進行工業化連續高速紡絲。所得石墨烯/尼龍6織物不但比純尼龍6織物具有更優異的的綜合性能，還使得織物具有了紫外防護性能。而且，由于石墨烯是均勻分散在構成織物的復合纖維內部，產品穩定性好，不會存在紫外吸收劑、屏蔽劑析出現象。因此紫外防護功能不會因洗滌次數增加和織物表面磨損而衰退。這種功能性石墨烯/尼龍6織物可以廣泛用于制作防曬衣、太陽傘、帳篷、窗簾、泳衣等防護遮蔽產品。制備過程適合規?；a，能夠很好的適應傳統的織物制造生產設備。附圖說明圖1是本專利技術中制備的具有永久紫外防護性能的石墨烯/尼龍6織物的數碼相片；圖2是本專利技術中制備的具有永久紫外防護性能的石墨烯/尼龍6織物紫外防護系數UPF值隨洗滌次數變化圖；圖3是浙江省質檢院對本專利技術中制備的具有永久紫外防護性能的石墨烯/尼龍6織物紫外防護性能的質檢報告。圖4為石墨烯/尼龍6纖維的局部結構示意圖，其中1為接枝有尼龍6的單層石墨烯片，2為游離的尼龍6。具體實施方式下面通過實施例對本專利技術進行具體描述，本實施例只用于對本專利技術做進一步的說明，不能理解為對本專利技術保護范圍的限制，本領域的技術人員根據上述專利技術的內容做出一些非本質的改變和調整均屬本專利技術的保護范圍。實施例1將0.1質量份的碳氧比為3.2、橫向尺寸為2μm的單層石墨烯和10質量份的去離子水加入100質量份的己內酰胺熔體中，在80℃下高速(400rpm)攪拌混勻形成分散液；氮氣保護下，將上述分散液在縮聚反應釜中升溫至250℃，在0.7Mpa下反應3小時，然后在真空下反應4小時，得到縮聚物熔體；再將聚合物熔體經水冷造粒得到石墨烯/尼龍6納米復合材料。得到的石墨烯/尼龍6納米復合材料與0.5份抗氧化劑分散均勻后在295℃，紡絲速度1000米/分鐘，牽伸倍數3倍的條件下進行高速熔融紡絲，得到石墨烯/尼龍6纖維。將所得石墨烯/尼龍6纖維織物化，每平米所用石墨烯/尼龍6纖維208g，所得織物根據GB/T18830-2009進行測試，測試結果見附表1。該產物的紫外防護性能隨洗滌次數變化測試如圖2所示，從圖中可以看出織物的紫外防護系數在20次洗滌后沒有明顯變化；由此可見，本專利技術在保證可紡性的同時，實現了紫外防護劑與纖維基體之間從傳統的物理結合的方式(涂覆方法、共混方式)向化學結合方式的轉變，使得石墨烯與尼龍6纖維基體之間具有相當穩定的化學結合，大大提升了織物的紫外防護效果并延長了織物的使用壽命。實施例2將0.2質量份的碳氧比為5.1、橫向尺寸為7μm的單層石墨烯和10質量份的去離子水加入100質量份的己內酰胺熔體中，在80℃下高速(400rpm)攪拌混勻形成分散液；氮氣保護下，將上述分散液在縮聚反應釜中升溫至250℃，在0.7Mpa下反應3小時，然后在真空下反應4小時，得到縮聚物熔體；再將聚合物熔體經水冷造粒得到石墨烯/尼龍6納米復合材料。得到的石墨烯本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有永久紫外防護性能的石墨烯/尼龍6織物，其特征在于，所述織物由石墨烯/尼龍6復合纖維經織物化得到，每平方米石墨烯/尼龍6復合纖維用量不少于150g。所述石墨烯/尼龍6復合纖維由石墨烯/尼龍6納米復合材料和助劑經高速熔融紡絲得到，所述石墨烯/尼龍6納米復合材料由尼龍6和接枝有尼龍6的單層石墨烯組成，所述接枝有尼龍6的單層石墨烯的橫向尺寸大于1微米；石墨烯的質量與尼龍6的總質量之比為0.01?0.5:100；助劑與石墨烯/尼龍6復合材料質量比為0?5:100。

【技術特征摘要】
1.一種具有永久紫外防護性能的石墨烯/尼龍6織物，其特征在于，所述織物由石墨烯/尼龍6復合纖維經織物化得到，每平方米石墨烯/尼龍6復合纖維用量不少于150g。所述石墨烯/尼龍6復合纖維由石墨烯/尼龍6納米復合材料和助劑經高速熔融紡絲得到，所述石墨烯/尼龍6納米復合材料由尼龍6和接枝有尼龍6的單層石墨烯組成，所述接枝有尼龍6的單層石墨烯的橫向尺寸大于1微米；石墨烯的質量與尼龍6的總質量之比為0.01-0.5:100；助劑與石墨烯/尼龍6復合材料質量比為0-5:100。2.根據權利要求1所述的石墨烯/尼龍6織物，其特征在于，所述石墨烯/尼龍6織物的紫外防護系數UPF>40，紫外光透過率T(UVA)<5％。3.一種具有永久紫外防護性能的石墨烯/尼龍6織物的制備方法，其特征在于，該方法為：將石墨烯/尼龍6復合纖維進行織物化。每平方米織物中，石墨烯/尼龍6復合纖維用量不少于150g。4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述石墨烯/尼龍6復合纖維通過以下方法制備得到：(1)將0.01-...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高超，韓燚，陳琛，
申請(專利權)人：杭州高烯科技有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江,33