一种石墨烯多功能混纺高弹文胸专用棉及其制备方法
技术领域
本发明属于功能纤维材料领域，具体涉及一种石墨烯多功能混纺高弹文胸专用棉及其制备方法。
背景技术
随着生活水平的提高，女性对于文胸内衣的舒适度和美观度要求越来越高。针对不同人群的穿着要求和舒适度体验，在材料的选用上既要考虑塑造人体的美丽，又必须兼顾人体的健康。一般选择吸湿、透气、柔软、保暖，并且具有一定的延展性和回弹性，易洗、快干、不易变形等特性的面料。
内衣面料基本分为两大类：天然面料和人工合成面料。天然面料分为植物纤维(棉、麻)面料和动物纤维面料，动物纤维面料又分为毛发类(羊毛、兔毛等)面料和分泌物类(桑蚕丝、柞蚕丝等)面料。天然纤维面料的优点：透气、吸汗、不易引起皮肤过敏、不起静电。但是天然面料的缺点有：缩水、易褪色、变色、起球、打皱、使用寿命短等。由于天然纤维的产量、品质等等的局限性，现在的内衣大都会采用合成纤维面料(涤纶、锦纶、氨纶)。合成纤维面料的优点：色泽艳丽、强度大、耐磨性好、不褪色、不起球、不打皱、使用寿命长，大大弥补了天然面料的不足。因此，如果采用特定的方法，将天然面料与人工合成面料进行良好的结合，协同集成两者的优点，将具有良好的市场优势。
虽然内衣用合成纤维面料如锦纶和氨纶具有弹性好、强度大的优点，但是由于锦纶和氨纶分子链上含有大量的氨基等反应性基团，在高温定形或储存过程中容易发生降解、氧化、黄变，影响成品，特别是荧光增白面料及浅色面料的品质。而天然面料同样存在着不耐氧化及易黄变的缺陷。因此，如何改善合成纤维与动植物纤维混纺后的纤维抗氧化黄变性能，则是本领域技术人员需要解决的技术问题。
另外，现有的纤维材料除了具有原有的功能之外，还进一步开发了一系列具备健康保健功效的功能纤维。比如抗菌抑菌功能、远红外保暖功能、负离子功能等。但现有制备的健康保健功效的功能纤维均是在现有纤维的基础上，通过简单物理共混技术混合各种功能粒子，以达到相应的健康保健功效。但简单的物理共混均存在着相容性差及相应功效持久性差的缺陷。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种石墨烯多功能混纺高弹文胸专用棉。
本发明的另一目的在于提供一种上述石墨烯多功能混纺高弹文胸专用棉的制备方法。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种石墨烯多功能混纺高弹文胸专用棉，由以下质量百分含量的组分混纺制成：
所述石墨烯多功能抗酸氧化锦纶/氨纶混合纤维包括如下重量份的组分：锦纶60～75份，氨纶15～25份，羧基化石墨烯0.4～4份，功能性纳米粒子0.5～10份，含羧基的硅烷偶联剂0.1～1份。
进一步地，所述功能性纳米粒子包括纳米负离子粉、纳米远红外粉、纳米抗菌防螨粉、纳米磁性粉中的至少一种。
进一步地，所述纳米负离子粉包括电气石负离子粉、天然蛋白石矿粉、二氧化钛纳米粒子中的至少一种；所述纳米远红外粉包括蛭石原矿石粉、麦饭石原矿石粉、远红外陶瓷粉、氧化锆纳米粉体、太极石粉体、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米氧化锰、纳米氧化钙中的至少一种；所述纳米抗菌防螨粉包括氧化镧纳米粉体、氧化锌纳米粉体、二氧化钛纳米粉体、沸石纳米粉体、二氧化硅纳米粉体、氧化铝纳米粉体、氧化铜纳米粉体、氧化镁纳米粉体、碘化银纳米粉体中的至少一种；所述纳米磁性粉包括灵磁石纳米粉体。
进一步地，所述石墨烯多功能抗酸氧化锦纶/氨纶混合纤维和低溶点纤维的纤维长度为32mm～71mm；所述石墨烯多功能抗酸氧化锦纶/氨纶混合纤维的纤度为0.5D～1.5D，低溶点纤维的纤度为2D～4D。
进一步地，所述低溶点纤维是指4080低熔点纤维。
进一步地，所述羧基化石墨烯和功能性纳米粒子的粒径范围为50～600nm。
进一步地，所述含羧基的硅烷偶联剂是指3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷。
上述石墨烯多功能混纺高弹文胸专用棉的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)石墨烯多功能抗酸氧化锦纶/氨纶混合纤维的制备：
将功能性纳米粒子与含羧基的硅烷偶联剂混合均匀，然后加入羧基化石墨烯、锦纶和氨纶切片，通过挤出机混合挤出，得到石墨烯多功能抗酸氧化锦纶/氨纶混合母粒；将所得石墨烯多功能抗酸氧化锦纶/氨纶混合母粒与锦纶、氨纶切片按比例充分混合后进行熔融纺丝，熔体采用纺丝机挤出，得到石墨烯多功能抗酸氧化锦纶/氨纶混合纤维；
(2)石墨烯多功能混纺高弹文胸专用棉的制备：
分别将石墨烯多功能抗酸氧化锦纶/氨纶混合纤维、棉纤维、蚕丝纤维、羊毛纤维和低溶点纤维经自动开包称重后送至变频针布开松机进行一次开松；然后将一次开松后的纤维料送至风力混合机中进行二次风混开松，得到混合纤维料；将混合纤维料送至梳理机中梳理成网，收集后经物理碾压预黏连成纤维网，然后送至热粘合机定型，得到所述石墨烯多功能混纺高弹文胸专用棉。
进一步地，步骤(1)中所述功能性纳米粒子与含羧基的硅烷偶联剂混合均匀在湿度为50％～90％的空气氛围条件下进行。
进一步地，步骤(1)中所述石墨烯多功能抗酸氧化锦纶/氨纶混合母粒的制备过程中还加入阻燃剂、稳定剂、抗氧剂等常用功能组分。
本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：
(1)如果采用特定的方法，通过低熔点纤维的粘接作用，将天然动植物纤维中的棉纤维、蚕丝纤维、羊毛纤维与人工合成纤维中的锦纶纤维和氨纶纤维进行良好的结合，协同集成两者的优点，所得文胸专用棉具有高弹性、高强度、透气、柔软、保暖、抗氧化黄变等优点，具有良好的市场优势。
(2)本发明采用羧基化石墨烯和含羧基的硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子，第一可以改善无机功能性纳米粒子在有机锦纶和氨纶纤维中的物理分散；第二，石墨烯和硅烷偶联剂上的羧基可以与锦纶和氨纶纤维中的氨基反应，产生化学接枝效果，进一步提高石墨烯及功能性纳米粒子的分散稳定性；第三，羧基化石墨烯和羧基硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子与锦纶和氨纶纤维的化学接枝反应可抑制氨纶纤维易氧化黄变的问题，显著提升其抗黄变性及耐氧化性。
(3)本发明所得混纺高弹文胸专用棉能够实现负离子、远红外、抗菌防螨、磁性、除甲醛、除异味、抗辐射防紫外线等健康、保健功能，帮助传统纺织制品企业转型升级。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例的一种石墨烯多功能混纺高弹文胸专用棉，通过如下方法制备得到：
(1)石墨烯远红外抗酸氧化锦纶/氨纶混合纤维的制备：
将30重量份远红外陶瓷粉(使用前经高能球磨研磨至粒径为50～600nm)与2重量份硅烷偶联剂3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷在湿度为50％～90％的空气氛围下在高速混合机中混合均匀，然后加入4重量份羧基化石墨烯(商业购买，使用前经高能球磨研磨至粒径为50～600nm)、48重量份锦纶纤维切片、15重量份氨纶纤维切片和1重量份热稳定剂季戊四醇硬酯酸酯充分搅拌分散均匀，再将混合物用双螺杆挤出机挤出得到石墨烯远红外抗酸氧化改性母粒。将20重量份所得石墨烯远红外抗酸氧化改性母粒与60重量份锦纶纤维切片、20重量份氨纶纤维切片混合后进行熔融纺丝，熔体采用纺丝机挤出，经由不同孔径的喷丝板出丝，得到石墨烯远红外抗酸氧化锦纶/氨纶混合纤维。
(2)石墨烯多功能混纺高弹文胸专用棉的制备：
分别按质量分数将50％的石墨烯远红外抗酸氧化锦纶/氨纶混合纤维(短纤及中长纤32mm～51mm，纤度1.0D)、15％的棉纤维、10％的蚕丝纤维、15％的羊毛纤维和10％的4080低溶点纤维(110℃，4D*51MM)经自动开包称重后送至变频针布开松机进行一次开松；然后将一次开松后的纤维料送至风力混合机中进行二次风混开松，得到混合纤维料；将混合纤维料送至梳理机中梳理成网，收集后经物理碾压预黏连成纤维网，然后送至热粘合机定型，得到所述石墨烯多功能混纺高弹文胸专用棉。
实施例2
本实施例的一种石墨烯多功能混纺高弹文胸专用棉，通过如下方法制备得到：
(1)石墨烯负离子抗酸氧化锦纶/氨纶混合纤维的制备：
将20重量份电气石负离子粉(使用前经高能球磨研磨至粒径为50～600nm)与2重量份硅烷偶联剂3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷在湿度为50％～90％的空气氛围下在高速混合机中混合均匀，然后加入3重量份羧基化石墨烯(商业购买，使用前经高能球磨研磨至粒径为50～600nm)、54重量份锦纶纤维切片、20重量份氨纶纤维切片和1重量份热稳定剂季戊四醇硬酯酸酯充分搅拌分散均匀，再将混合物用双螺杆挤出机挤出得到石墨烯远红外抗酸氧化改性母粒。将30重量份所得石墨烯负离子抗酸氧化改性母粒与50重量份锦纶纤维切片、20重量份氨纶纤维切片混合后进行熔融纺丝，熔体采用纺丝机挤出，经由不同孔径的喷丝板出丝，得到石墨烯负离子抗酸氧化锦纶/氨纶混合纤维。
(2)石墨烯多功能混纺高弹文胸专用棉的制备：
分别按质量分数将40％的石墨烯负离子抗酸氧化锦纶/氨纶混合纤维(短纤32mm～38mm，纤度0.5D)、20％的棉纤维、5％的蚕丝纤维、20％的羊毛纤维和15％的4080低溶点纤维(110℃，4D*51MM)经自动开包称重后送至变频针布开松机进行一次开松；然后将一次开松后的纤维料送至风力混合机中进行二次风混开松，得到混合纤维料；将混合纤维料送至梳理机中梳理成网，收集后经物理碾压预黏连成纤维网，然后送至热粘合机定型，得到所述石墨烯多功能混纺高弹文胸专用棉。
实施例3
本实施例的一种石墨烯多功能混纺高弹文胸专用棉，通过如下方法制备得到：
(1)石墨烯抗菌抗酸氧化锦纶/氨纶混合纤维的制备：
将15重量份抗菌纳米氧化锌和纳米二氧化钛粉(使用前经高能球磨研磨至粒径为50～600nm)与1重量份硅烷偶联剂3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷在湿度为50％～90％的空气氛围下在高速混合机中混合均匀，然后加入2重量份羧基化石墨烯(商业购买，使用前经高能球磨研磨至粒径为50～600nm)、61重量份锦纶纤维切片、20重量份氨纶纤维切片和1重量份热稳定剂季戊四醇硬酯酸酯充分搅拌分散均匀，再将混合物用双螺杆挤出机挤出得到石墨烯抗菌抗酸氧化改性母粒。将40重量份所得石墨烯抗菌抗酸氧化改性母粒与45重量份锦纶纤维切片、15重量份氨纶纤维切片混合后进行熔融纺丝，熔体采用纺丝机挤出，经由不同孔径的喷丝板出丝，得到石墨烯抗菌抗酸氧化锦纶/氨纶混合纤维。
(2)石墨烯多功能混纺高弹文胸专用棉的制备：
分别按质量分数将30％的石墨烯抗菌抗酸氧化锦纶/氨纶混合纤维(短纤32mm～38mm，纤度0.5D)、20％的棉纤维、15％的蚕丝纤维、20％的羊毛纤维和15％的4080低溶点纤维(110℃，4D*51MM)经自动开包称重后送至变频针布开松机进行一次开松；然后将一次开松后的纤维料送至风力混合机中进行二次风混开松，得到混合纤维料；将混合纤维料送至梳理机中梳理成网，收集后经物理碾压预黏连成纤维网，然后送至热粘合机定型，得到所述石墨烯多功能混纺高弹文胸专用棉。
实施例4
本实施例的一种石墨烯多功能混纺高弹文胸专用棉，通过如下方法制备得到：
(1)石墨烯远红外抗菌抗酸氧化锦纶/氨纶混合纤维的制备：
将15份远红外陶瓷粉和10份纳米氧化锌和纳米氧化铜粉(使用前经高能球磨研磨至粒径为50～600nm)与3重量份硅烷偶联剂3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷在湿度为50％～90％的空气氛围下在高速混合机中混合均匀，然后加入5重量份羧基化石墨烯(商业购买，使用前经高能球磨研磨至粒径为50～600nm)、46重量份锦纶纤维切片、20重量份氨纶纤维切片和1重量份热稳定剂季戊四醇硬酯酸酯充分搅拌分散均匀，再将混合物用双螺杆挤出机挤出得到石墨烯远红外抗菌抗酸氧化改性母粒。将30重量份所得石墨烯远红外抗菌抗酸氧化改性母粒与50重量份锦纶纤维切片、20重量份氨纶纤维切片混合后进行熔融纺丝，熔体采用纺丝机挤出，经由不同孔径的喷丝板出丝，得到石墨烯远红外抗菌抗酸氧化锦纶/氨纶混合纤维。
(2)石墨烯多功能混纺高弹文胸专用棉的制备：
分别按质量分数将60％的石墨烯远红外抗菌抗酸氧化锦纶/氨纶混合纤维(短纤及中长纤32mm～51mm，纤度1.0D)、10％的棉纤维、10％的蚕丝纤维、10％的羊毛纤维和10％的4080低溶点纤维(110℃，4D*51MM)经自动开包称重后送至变频针布开松机进行一次开松；然后将一次开松后的纤维料送至风力混合机中进行二次风混开松，得到混合纤维料；将混合纤维料送至梳理机中梳理成网，收集后经物理碾压预黏连成纤维网，然后送至热粘合机定型，得到所述石墨烯多功能混纺高弹文胸专用棉。
对比例1
与实施例1相比，不加入硅烷偶联剂3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷和羧基化石墨烯，其余完全相同。
对比例2
与实施例1相比，采用甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷替代3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷，采用普通石墨烯替代羧基化石墨烯，其余完全相同。
对以上实施例及对比例所得产品进行纤维断裂强度和黄变色牢度测试：
纤维断裂强度采用YG004N型单纤维强力仪测定；
黄变色牢度按以下方法测试：
将所得混纺棉料剪取规定大小的长方形布料置于专用试验箱内，用遮光片遮住头尾部分，在50℃温度下，采用300W紫外灯管对暴露的布料进行规定时间照射(照射距离250mm)，并观测试样光照部位颜色的变化情况，按GB250灰色样卡评定样品的变色程度，从而判定纺织品耐光黄变的能力。
测试结果显示，本发明所得混纺无棉料(实施例1)相比未加入羧基硅烷偶联剂和羧基化石墨烯所得混纺棉布(对比例1)，其纤维断裂强度提高了43％。在同样的黄变程度下，光照时间增加了96％。相比加入甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷和普通未改性石墨烯所得混纺棉料(对比例2)，其纤维断裂强度提高了12％，光照时间增加了82％。以上结果说明本发明采用含羧基的硅烷偶联剂和羧基化石墨烯，可以显著提高锦纶纤维的抗酸氧化性能，从而提升所得混纺棉料的抗酸氧化性能。且石墨烯的加入可提高纤维的断裂强度。
以上对发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改做出若干简单推演、变形或替换，这并不影响发明的实质内容。
