一種氧化石墨烯單分子涂層的抗紫外棉織物的制備方法與流程

本發明屬于功能紡織品制備領域，特別涉及一種抗紫外棉織物的制備方法。

背景技術：

近年來，由于大氣臭氧層破壞嚴重，紫外線輻射對人體的危害問題日益受到人們的重視。作為夏季最主要的服飾面料，棉以其吸濕性強、透氣性好、無靜電、穿著舒適等優點，深受人們的青睞。但夏季紫外線最強，且棉的抗紫外輻射能力較差，因此，對棉織物進行有效的抗紫外功能整理顯得尤為重要。

目前常見的有機類紫外線吸收劑，存在不同程度的毒性或刺激性等缺點，而無機紫外線屏蔽劑既無毒副作用，又具有良好的光譜屏蔽作用，,且具有較好的化學穩定性和熱穩定性，具有比較好的應用前景，但是，由于無機紫外屏蔽劑不溶于水，且對棉等天然纖維織物缺乏親和力，只能將其制成穩定的分散體系，通過膠黏劑用浸軋的方法將其整理到織物上。常用的丙烯酸酯類膠黏劑存在手感發硬，透氣性差而影響了織物的服用性能。

對于“改變21 世紀”的材料”—石墨烯，因其優異的力學和傳導等性能，成為材料科學研究領域的熱點之一。以石墨烯優異的力學性能為例，其模量可達1 Tpa，拉伸強度高達240 Gpa，是現階段已知最強的材料。最近，我們發現氧化石墨烯具有良好的抗紫外性能，同時通過新型的LB自組裝技術，可以實現單分子層的氧化石墨烯在棉織物的涂層，由于是1納米厚的單分子層覆蓋，避免了粘合劑的使用，同時因為是單分子層覆蓋，結合力非常牢固，其水洗牢度較好。本發明實現了氧化石墨烯在棉織物表面的單分子涂層，避免了粘合劑的使用，耐洗滌性能和服用性能得到提高，有著很好的實用價值。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種新型的涂層棉織物的方法，避免了粘合劑和有毒試劑的使用，操作簡單、條件溫和，制備過程中，沒有使用有毒試劑，避免了環境污染，具有較好的市場應用前景。

一種氧化石墨烯單分子涂層的抗紫外棉織物的制備方法，包括：

步驟1：氧化石墨烯鋪展溶液的制備；

步驟2：單分子層氧化石墨烯的制備：將氧化石墨烯鋪展溶液通過注射器小心的鋪展在水面，得到漂浮在水面的稀疏的單分子層氧化石墨烯，通過壓縮滑障，減少水面面積，壓縮水面的氧化石墨烯，以形成致密的薄膜，得到漂浮在水面單分子層排列的氧化石墨烯薄膜；

步驟3：單分子層氧化石墨烯涂層棉織物：利用LB技術，通過拉膜機將漂浮在LB水槽水面的致密的氧化石墨烯薄膜轉移到棉織物上，得到氧化石墨烯單分子層涂層的棉織物。

優選地，所述的步驟1中所述的鋪展溶劑為純水和甲醇的混合溶液：

優選的，所述的步驟1中所述的鋪展溶劑為純水和甲醇的體積比為2：1~3：1。

優選地，所述的步驟2中所述的配制的氧化石墨烯的濃度為0.5mg/ml~1.0 mg/ml。

優選地，所述的步驟2中所述的配制的氧化石墨烯的體積為30~40 ml。

優選地，所述的步驟2中所述的滑障的移動速度為1.5 mm/min~2.0mm/min。

優選地，所述的步驟3中所述的提拉速度為3.0 mm/min~5.0 mm/min。

優選地，所述的步驟3中所述的提LB水槽的大小為10*30cm。

優選地，所述的步驟3中所述的棉織物的大小為8*5cm。

有益效果：

（1）本發明利用LB法制備了氧化石墨烯單分子層涂層棉織物，制備方法簡單、條件溫和；

（2）制備過程中，沒有使用有毒試劑，避免了使用粘合劑。

附圖說明

圖1 為涂層后棉織物抗紫外性能隨洗滌次數的變化圖。

具體實施方式：

下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。

實施例1

氧化石墨烯鋪展溶液的制備，包括如下步驟：

首先，配置1.0 mg/ml的氧化石墨烯水溶液25 ml，然后在上述溶液中加入10 ml 乙醇，攪拌20 min，得到終濃度為0.714mg/ml的氧化石墨烯鋪展溶液。

實施例2

單分子層氧化石墨烯的制備，包括如下步驟：

取35.0 ml上述氧化石墨烯鋪展溶液，用注射劑一滴一滴小心鋪展在在LB水槽中的水面，水槽面積為10*30cm，靜置20分鐘，待水面的乙醇揮發完全后，移動滑障，速度為1.8 mm/min，當移動到滑障的距離為1cm時，停止移動，靜置，等待單分子層氧化石墨烯薄膜自組裝形成。

實施例3

棉織物的親水處理包括如下步驟：

為提高棉織物和氧化石墨烯的親水能力，首先對棉織物進行親水處理，包括如下步驟：首先配制量取氨水和去離子水的混合溶液60 ml，氨水和去離子水的體積比為1：5，加熱到80℃，然后加入10 ml雙氧水，放入大小為8*5cm的棉織物10塊，每塊質量為1.5g，持續加熱攪拌20分鐘后，取出，充分水洗，室溫干燥，保存備用。

實施例4

氧化石墨烯單分子層涂層的棉織物的制備，包括如下步驟：

取實施例3中親水處理后的棉織物1塊，大小為8*5cm，通過控制拉膜機參數，設置浸漬速度為1.0 mm/min將棉織物浸漬在LB水槽中，棉織物的浸入液面以下的長度為4cm，等待液面穩定20分鐘后，以4 mm/min的提拉速度提拉碳纖維，實現水面單分子層氧化石墨烯轉移到棉織物表面。進行后續抗紫外性能測試和耐洗滌性測試。

實施例5

涂層棉織物的抗紫外性能評價：

采用 UPF 值作為織物抗紫外性能的主要評價指標。UPF 值是指不加防護措施時推算出的中長波紫外線 UVR(280nm～400nm)輻射效應與采用檢測織物作為防護品時推算出的UVR紫外輻射效應之比。用UVA區(320nm～400nm)和UVB區(280nm～320nm)的平均透過率來計算。UPF 值越大，織物的防紫外能力越強。實驗發現，單分子氧化石墨烯涂層后的UPF值約為146.7，UVA 透過率（%）為0.8%，其 UPF 等級已為 50+，織物的抗紫外能力已達到了國家標準。

實施例6

織物的耐洗滌性能測試，步驟如下：

將整理后的織物用 2g/L 皂洗液機洗 10min，自來水漂洗 2min，作為洗滌一次，測定洗滌若干次后的抗紫外性能。為了探討涂層處理后織物抗紫外性能的耐久性，本發明將單層氧化石墨烯涂層處理后的織物，對未經洗滌和分別洗滌5次和 10 次的試樣進行紫外性能評價，結果如圖1所示。 由圖1 可以看出，棉織物的UPF值隨洗滌次數的增加而下降，但總體下降幅度并不大，洗滌 10次和 30 次之后棉織物的UPF值仍然在130以上，織物的抗紫外性能也達到國家標準。這就證明了，在本實驗的工藝條件下,單層氧化石墨烯均勻而牢固地附著在了織物上，整理后的織物具有良好的耐水洗性。