基于焦耳定律,电热功能材料能直接将电能转化为热能,转换效率较传统化石能源更高,因此能在一定程度上缓解化石能源使用过程中造成的环境污染问题,减少能源浪费。其中,电热功能纺织材料具有较好的柔性和可穿戴性,成为当前功能性纺织面料的研究热点之一。电热功能纺织材料的电热效率及使用寿命与其表面功能层密切相关,增强电热功能纺织材料表面功能层的耐磨性能和电热效率对提升应用价值具有重要的意义。通过在棉织物表面进行特殊结构的构筑,能够尽可能地避免功能层与外界的接触磨损;采用电气石、氧化石墨烯等纳米材料,通过压力雾化方式对棉织物进行非对称表面改性,得到具有良好电热性能的功能性复合面料。主要研究工作内容如下:针对复合功能织物耐磨性的提升,本文采用压力雾化方式,按照水溶性聚氨酯(WPU)-石墨烯/水溶性聚氨酯(G/WPU)-水溶性聚氨酯的顺序在棉织物表面构筑三明治结构,得到电热功能耐磨复合织物。结果表明,通过压力雾化方式,石墨烯纳米片层均匀地地接枝到棉织物的表面。由于托玛琳掺杂其中,所得复合功能耐磨棉织物电热性能大大提升(在10 V电压下仅30 s就能达到47.6°C稳定状态)。经过2500转耐磨测试后,无特殊结构的石墨烯复合织物电导率下降率为87%,而具有三明治结构的石墨烯复合织物的电导率下降率下降到了21.1%,结构优势明显,耐磨性大幅提升。由于电气石永久自发极化,纳米颗粒表面存在一定的静电场,因此选用石墨烯纳米微片构建基础导电网络,电气石纳米粒子作为功能增强材料,利用压力雾化技术接枝到棉织物表面,制得具有高效电热功能的电气石/石墨烯复合功能织物,利用红外热像仪记录其外加电压下的电热性能。经测试,棉织物表面电气石质量分数较低时,电气石质量分数越高,电气石/石墨烯复合功能织物达到的稳定温度越高,即电热性能越好;电气石质量分数过高时,电热性能反而下降。当棉织物表面电气石质量分数达到40%时,在10 V外加电压下,电气石/石墨烯复合功能织物电热温度最高,可达83.8°C。将其用于手部热疗,在8 V电压下,能够使周围血管温度升高1.8°C。因此,石墨烯/电气石电热功能织物在医用热疗、保健理疗和功能防护服等领域有很好的应用前景。为进一步提升电热功能织物的电热性能,选用纳米石墨烯构建导电通路,氧化石墨烯作为保温层,利用高压雾化技术对棉织物进行改性整理,可使织物具有理想的电热性能。石墨烯纳米鳞片和褶皱状氧化石墨烯在电热功能棉织物表面均匀分布,附着牢固性良好。随氧化石墨烯质量分数增多,棉织物表面氧化石墨烯负载量增多,保温功能增强。当氧化石墨烯质量分数达到5%时,电热功能达到最理想效果,石墨烯/氧化石墨烯复合电热功能织物在10 V外加电压达到162.6°C,最高温升速率可达8.4°C/s。