近年来,石墨烯及其衍生物作为一种新型碳材料应用于纺织品中,赋予传统纺织品功能特性的研究报道在国内外已屡见不鲜,如抗菌、阻燃、抗静电、远红外等石墨烯基功能织物。传统的后整理方法包括浸涂、交联改性、层层自组装、化学沉积等,存在着过程繁琐,溶剂残留等系列问题,这在一定程度上限制了石墨烯在纺织领域的应用。因此,发展新型整理技术,将纺织品和石墨烯结合起来,进一步探索其新功能显得尤为重要。基于此,本论文采用一种新颖的气溶胶技术-喷雾沉积法,利用其雾化沉积速率可调、均匀稳定的特点,将石墨烯自组装在棉织物表面,实现对棉织物的功能整理,从而赋予棉织物一定的导电、抗紫外、蓄热保温等性能,并对其耐洗涤和生物安全性能进行初步评价,主要研究内容如下:(1)多功能棉织物的制备及结构表征:以棉织物为基底,氧化石墨烯(GO)为功能组分,采用喷雾沉积技术制备系列不同GO负载量的棉织物,并采用热还原法进一步还原GO,制备还原氧化石墨烯(r GO)负载的棉织物。采用SEM、XRD、XPS等现代分析手段研究GO和r GO在棉织物的微观附着状态以及理化性能。SEM结果表明:GO成功地在单根纤维的表面包裹和附着,负载的GO没有改变棉织物的平纹结构,棉纤维依然保持了原有的形貌。XPS分析结果表明:随着GO负载量的增加,棉织物的碳元素含量逐步增加,氧元素逐步减少。XRD分析显示:在纤维表面的包裹的GO或者r GO并没有破坏棉纤维结晶状态。棉织物负载GO后,力学性能有所降低,拉伸强度由最初的22.6MPa降低到8.53 MPa,杨氏弹性模量由122.8 MPa降至53 MPa。(2)多功能棉织物的服用性能研究:对上述制备的石墨烯基棉织物的服用性能进行评价:包括抗紫外性能、导电性能、蓄热保温性能以及耐洗涤性能。研究结果表明:随着GO负载量的增加,棉织物UPF值显著增加,当GO负载量为4.5 wt.%时,UPF值达到202;经热还原后,UPF进一步增加,达到375。本论文制备的系列GO负载的棉织物紫外透过率均在5%以下,UPF值均在50左右或以上,具有优异的抗紫外性能。随着热还原时间的增加,织物的导电性能不断增强,GO负载量为4.5 wt.%的棉织物经热还原20 min后,织物比表面电阻由4.2×104 KΩ急剧下降至49 KΩ;GO负载量分别为2.2 wt.%、3.1 wt.%、4.2 wt.%、4.5 wt.%的棉织物,经热还原10 min后,比表面电阻分别为2.0×103 KΩ、8.1×102 KΩ、2.7×102 KΩ和75 KΩ,这表明织物具有良好的导电和抗静电性能。同时,光热转换性能测试表明:GO负载的棉织物经红外光照射温度最高可达69℃,远高于空白棉织物的42℃;经反复耐疲劳测试,其光热转化耐疲劳性能优异,表明织物的光热转化性能稳定性良好。耐洗涤性能研究表明:按照AATCC 61-2003《织物耐洗色牢度标准》分析方法,重复洗涤4次后,所有样品紫外透过率仍然保持在5%以下,UPF值仍然大于50,抗紫外性能优异;洗涤次数对织物的光热转化性能影响较小,随着洗涤次数的增加,样品织物的比表面电阻有所增加,但仍然保持在2×103 KΩ以下。(3)多功能棉织物的生物安全性评价:本论文采用鸡胚绒毛尿囊膜(CAM)模型实验初步评价功能棉织物的生物安全性。研究结果表明:GO和r GO负载的棉织物不会引起鸡胚尿囊膜表面血管大量生成,凝血或大量出血的状况,也不会抑制鸡胚尿囊膜表面血管的生成,初步证实了该功能棉织物良好的生物安全性。综上所述,本文采用喷雾沉积技术制备的石墨烯负载的棉织物,具有良好的抗紫外性能、抗静电和蓄热保温性能,并具有良好的耐洗涤性和生物安全性。