论文部分内容阅读
本文以石墨烯为功能性整理剂,分别采用两种方法将石墨烯整理到蚕丝织物上,旨在探索出一种绿色环保,有利于工业化生产的石墨烯功能性整理蚕丝织物工艺,以赋予蚕丝织物阻燃、导电和抗紫外线性能,其中重点研究了改性后蚕丝织物的阻燃性能。首先,以改进Hummers法为基础,并进一步制备得到了高浓度的氧化石墨烯水溶胶。采用原子力显微镜、拉曼光谱、X-射线衍射以及红外光谱等测试手段对氧化石墨烯的结构进行了表征分析。另一方面,粘度测试表明氧化石墨烯水溶胶不仅具有很好的水溶性,而且具有较高的粘度,可以被用作涂层整理剂。将上述制备得到的氧化石墨烯水溶胶配制成氧化石墨烯分散液。随后将蚕丝织物浸渍于氧化石墨烯分散液中,以K/S和白度为筛选指标,通过单因素变量法,得到了氧化石墨烯浸染蚕丝织物的最佳工艺。随后用L-抗坏血酸水溶液将织物表面氧化石墨烯还原成石墨烯得到石墨烯浸染蚕丝织物。为了提高石墨烯在蚕丝织物表面的沉积量以提高改性后蚕丝织物的性能,将上述浸染-还原工艺分别重复1、3、5、7、9次。采用扫描电镜、X-射线衍射以及拉曼光谱等测试方法对石墨烯浸染蚕丝织物进行形貌和结构表征。阻燃性能测试表明,经9次浸染-还原工艺整理的改性蚕丝织物的LOI达到27.6%,经TG测试改性蚕丝的残重仍有38.0%,与蚕丝织物原样相比,均有显著的提高。此外,改性后的蚕丝织物表面电阻值可以降低到8 KΩ/sq;改性后蚕丝织物的UPF值可以提高到55.19,可以被称为防紫外线纺织品。在前两章的基础上,采用涂层法将高浓度的氧化石墨烯水溶胶通过涂层小样机直接涂覆于蚕丝织物表面,随后用L-抗坏血酸将织物表面氧化石墨烯还原成石墨烯,制得石墨烯涂层蚕丝织物。采用该高效简便的涂层方法,石墨烯在蚕丝织物表面的沉积量可以被轻易地计量和控制,并且石墨烯沉积到蚕丝织物表面量可高达19.5 wt%。采用扫描电镜、X-射线衍射以及拉曼光谱等测试手段对石墨烯涂层蚕丝织物的形貌和结构进行了表征分析。与蚕丝织物原样相比,石墨烯涂层蚕丝织物的阻燃性能和抑烟性能均有显著的提高,与此同时,其表面电阻可以降低到0.13KΩ/sq,UPF值可以达到500,几乎达到紫外屏蔽效果。此外,将石墨烯涂层蚕丝织物导电性能和阻燃性能结合,将其设计应用为一种耐火导体,这一耐火导体在经火焰燃烧60 s后依然可以维持导电状态。不仅如此,沉积有3.9 wt%石墨烯的改性蚕丝织物被组装成柔性可穿戴传感器,该传感器可以用来监测人体运动信号。