一种含石墨烯的梭织粗制混纺呢绒面料
技术领域
本发明属于纺织面料领域，具体涉及含石墨烯的梭织粗制混纺呢绒面料。
背景技术
呢绒又称毛料，是对用各类羊毛、羊绒织成的织物的泛称，具有防皱耐磨、手感柔软、高雅挺括、附有弹性的优点。粗纺呢绒手感丰满，质地柔软，表面一般有或长或短的绒毛覆盖，给人以温暖的感觉，常用于制作冬季服装。然而，为了获得更好的保暖效果，需要使用克重较高的粗纺呢绒面料，使得呢绒服装较为厚重。随着人们对于穿着轻便性和时尚感的追求的不断提升，如何在不增加粗纺呢绒面料克重的同时，提供足够的保温性能，成为了呢绒面料织造领域所迫切关注的问题。
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维是由对苯二甲酸和乙二醇缩聚而成的聚酯经纺丝得到的合成纤维，具有很好的抗皱性和保形性，以及较高的强度与弹性恢复能力，其坚牢耐用、抗皱免烫、不粘毛。
石墨烯是一种新型二维纳米碳材料，由于其超高的强度、电导率、热导率及透光性而得到广泛研究，在新能源、复合材料、航空航天、电子电气、生物医疗、国防装备等领域有着广泛的应用。
虽然已有采用石墨烯来改善面料的某些性能的研究，但是尚未有将含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维引入呢绒面料中以提升呢绒面料的保温性能的报道。
发明内容
本发明将含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维引入呢绒面料中，提高了呢绒面料的保温性能。
具体而言，本发明提供一种含石墨烯的呢绒面料，所述含石墨烯的呢绒面料包含羊毛纤维和含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，其中，所述羊毛纤维和所述含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的质量比在5:95到95:5之间。
在一个或多个实施方案中，所述含石墨烯的呢绒面料为含石墨烯的粗纺呢绒面料。
在一个或多个实施方案中，所述含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的长度为22mm-51mm。
在一个或多个实施方案中，所述石墨烯为多层石墨烯。
在一个或多个实施方案中，所述羊毛纤维和所述含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的重量之和占所述含石墨烯的呢绒面料总重量的10wt％-100wt％。
在一个或多个实施方案中，以含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的总重计，所述含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维中石墨烯的含量为1wt％-2wt％。
在一个或多个实施方案中，所述含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的单丝纤度在0.9分特到3分特之间。
在一个或多个实施方案中，所述含石墨烯的呢绒面料还包含选自棉、绢、桑蚕丝、铜氨短纤维、莫代尔纤维、粘胶纤维、富强纤维、醋酯纤维、除聚对苯二甲酸乙二醇酯以外的聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚氯乙烯纤维、聚酞胺系纤维中的一种或多种纤维。
本发明还提供由权利要求1-7中任一项所述的含石墨烯的呢绒面料制备得到的制品。
本发明还提供含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维在提升呢绒面料的保温性能中的应用。
在一个或多个应用的实施方案中，所述含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的长度为22mm-51mm。
在一个或多个应用的实施方案中，所述石墨烯为多层石墨烯。
在一个或多个应用的实施方案中，以含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的总重计，所述含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维中石墨烯的含量为1wt％-2wt％。
在一个或多个应用的实施方案中，所述含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的单丝纤度在0.9分特到3分特之间。
在一个或多个应用的实施方案中，所述呢绒面料为粗纺呢绒面料。
在一个或多个应用的实施方案中，所述呢绒面料中，羊毛纤维和所述含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的质量比在5:95到95:5之间。
在一个或多个应用的实施方案中，羊毛纤维和所述含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的重量之和占所述呢绒面料总重量的10wt％-100wt％。
在一个或多个应用的实施方案中，所述呢绒面料还包含选自棉、绢、桑蚕丝、铜氨短纤维、莫代尔纤维、粘胶纤维、富强纤维、醋酯纤维、除聚对苯二甲酸乙二醇酯以外的聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚氯乙烯纤维、聚酞胺系纤维中的一种或多种纤维。
具体实施方式
为使本领域技术人员可了解本发明的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本发明所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。
本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本发明的范围，即本发明内容可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。
本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征如数值、数量、含量与浓度仅是为了简洁及方便。据此，数值范围或百分比范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有可能的次级范围及范围内的个别数值(包括整数与分数)。本文中，若无特别说明，百分比是指质量百分比，比例是指质量比。
本文中，为使描述简洁，未对各个实施方案或实施例中的各个技术特征的所有可能的组合都进行描述。因此，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，各个实施方案或实施例中的各个技术特征可以进行任意的组合，所有可能的组合都应当认为是本说明书记载的范围。
本文中，如无特别说明，文中所提到的原料、材料可以采用本领域常规的原料、材料，材料的制备方法可以采用本领域常规的方法，本领域技术人员可以根据本文公开的内容和现有技术合理确定。
本发明的发明人经过广泛而深入的研究，首次将含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维引入呢绒面料，得到了一种含石墨烯的呢绒面料，在保持面料克重不变的同时，极大地提高了面料的保温性能。本发明的含石墨烯的呢绒面料的保温性能远优于现有的呢绒面料。
本发明的呢绒面料是梭织混纺呢绒面料。本文中，“面料”应作广义的理解，即与“布料”、“织物”具有相同的含义。本文中，“呢绒”具有本领域公知的含义，是指含有羊毛和/或羊绒纤维的织物。本文中，“梭织”具有本领域公知的含义，是指由两组或两组以上的相互垂直的纱线，以90度角作经纬交织而成的织物。本文中，“混纺”是指由多种不同纤维混合纺纱织成织物。本发明的呢绒面料优选为粗纺呢绒面料，具体而言是梭织粗制混纺呢绒面料。本文中，“粗制”又称“粗纺”，具有本领域公知的含义，通常将低于28支纱的呢绒成为粗纺呢绒。
适用于本发明的羊毛纤维可以是本领域常用的各种羊毛纤维，其单丝纤度优选在17μm-33μm之间，更优选在18μm-24μm；其纤维长度优选在18mm-76mm之间，更优选在28mm-65mm之间，可以根据实际需求及呢绒面料中其他纤维的单丝纤度、长度等因素进行选择。
适用于本发明的羊毛纤维可以例如但不限于：山羊羊毛、绵羊羊毛、安哥拉羊毛、阿尔派克羊毛、澳大利亚羊毛、新西兰羊毛、乌拉圭羊毛、阿根廷羊毛、美国羊毛、英国羊毛。本领域技术人员可以理解的是，羊毛纤维还可以含有不超过羊毛纤维总重量30％的其他动物毛，如兔毛、骆驼毛、牦牛毛、羊驼毛中的一种或多种，而不至于影响羊毛纤维的性能。
适用于本发明的石墨烯不受特别限制，例如包括但不限于单层石墨烯(1LG)、双层石墨烯(2LG)、多层石墨烯(MLG)等。在优选的实施方案中，本发明使用的石墨烯为多层石墨烯。本文中，多层石墨烯具有本领域常规的含义，通常是指由3层或至10层石墨烯堆垛构成的二维材料。适用于本发明的石墨烯的制备方法不受特别限制，例如石墨烯可以是由机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法、热裂解法、插层剥离法、液相剥离法、电弧放电法、化学合成法等方法制备得到的石墨烯。
石墨烯与聚合物共混时容易出现混合不匀、团聚等情况，造成纺丝困难及所纺纤维物理机械性能不佳等问题。本发明优选对纤维中的石墨烯的含量进行控制。对于含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维而言，其石墨烯含量优选为含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维总重的1％-2％，例如1％-1.5％。
本发明中，聚对苯二甲酸乙二醇酯是以对苯二甲酸亚乙基酯单元为主要重复单元的聚酯，优选对苯二甲酸亚乙基酯单元约为重复单元总数的70摩尔％以上，更优选约为85摩尔％以上，进一步优选约为90摩尔％以上，例如接近100摩尔％。
本发明中，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维并不限于由一种聚对苯二甲酸乙二醇酯构成的纤维，也可以为含有聚合度或共聚组成等不同的两种以上聚对苯二甲酸乙二醇酯的纤维，或至少一种主要成分(占纤维总质量的70％以上、优选85％以上、更优选90％以上)为聚对苯二甲酸乙二醇酯并且还含有其他成分的纤维等。
本发明中，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维还可含有二氧化钛等消光剂、磷酸等稳定剂、羟基苯酮衍生物等紫外线吸收剂、滑石等结晶成核剂、受阻酚衍生物等抗氧剂、阻燃剂、抗静电剂、消光剂、颜料、荧光增白剂、红外线吸收剂、消泡剂等改性剂。聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维中改性剂的含量为本领域的常规含量，通常不超过聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维总重的10％，优选不超过聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维总重的5％。
适用于本发明的含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维优选为短纤维。在优选的实施方案中，本发明使用的含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维为纤维长度在22mm-51mm之间、优选在30mm-51mm之间、更优选在38mm-51mm之间的含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维。
适用于本发明的含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的单丝纤度优选在0.9分特到3分特之间，优选在0.9分特到2.5分特之间，更优选在0.9分特到2分特之间，例如为1.5分特左右。
适用于本发明的含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维可以通过本领域中已知的方法制得，也可以由市售途径购得。
本发明的含石墨烯的呢绒面料(以下简称本发明的呢绒面料)包含5-95重量份的羊毛纤维和5-95重量份的含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，或由5-95重量份的羊毛纤维和5-95重量份的含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维组成。
本发明的呢绒面料中，羊毛纤维和含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的质量比可以在5:95到95:5之间，更优选在60:40到80:20之间，例如可以在70:30左右。
本发明的呢绒面料中，羊毛纤维和含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的重量之和通常占呢绒面料总重的10wt％-100wt％，较佳地30-100wt％，更佳地70-100wt％，更佳地90-100wt％。
在优选的实施方案中，本发明的呢绒面料含有质量比在60:40到80:20之间的羊毛纤维和含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，羊毛纤维和含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的重量之和占呢绒面料总重的90wt％-100wt％。
在某些实施方案中，本发明的呢绒面料由羊毛纤维和含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维组成，羊毛纤维和含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的质量比优选在5:95到95:5之间，更优选在60:40到80:20之间，例如可以在70:30左右。
在某些实施方案中，本发明的呢绒面料还含有除羊毛纤维和含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维以外的其他纤维，其他纤维的总重量一般不超过本发明的呢绒面料总重量的90wt％。其他纤维的总重量优选不超过呢绒面料总重的30wt％，更优选不超过70wt％，更优选不超过10wt％。其他纤维不受特别限制，可以是各种适用于纺织品的纤维，例如包括但不限于棉(cotton)、绢、桑蚕丝(cultivated%20silk)、铜氨短纤维(cupra)、莫代尔纤维(Modal)、粘胶纤维(viscose%20rayon)、富强纤维(polynosic%20rayon)、醋酯纤维(acetate)、除聚对苯二甲酸乙二醇酯以外的聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚氯乙烯纤维、聚酞胺系纤维等。
本发明的呢绒面料的克重优选为240-600克/平方米，更优选为240-550克/平方米、300-500克/平方米、350-500克/平方米、300-450克/平方米，例如300克/平方米、440克/平方米等。
本发明还包括由本发明任一实施方案所述的含石墨烯的呢绒面料制备得到的制品。其中，制品可以是任何原材料中包含呢绒面料的产品，例如可以是各种纺织品，包括服装用纺织品、产业用纺织品和装饰用纺织品。具体而言，制品可以是包括但不限于服装(例如西装、大衣、外套、裤子、上衣等)、服装配饰(例如披肩、围巾、头巾等)、床上用品(例如毯子等)。
本发明还包括含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维在提升呢绒面料的保温性能中的应用。本发明的应用中，含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和呢绒面料可以是如前文任一实施方案所述的含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和呢绒面料。
下面以具体实施例的形式对本发明作进一步的阐释。下列实施例中使用本领域常规的仪器设备。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。下列实施例中使用各种原料，除非另作说明，都使用常规市售产品。如无特别说明，实施例中的百分比均为质量百分比，比例均为质量比。
实施例中使用的羊毛为纤维长度为28mm-30mm、单丝纤度为20μm-22μm的绵羊毛。
实施例1：羊毛/含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维粗纺呢绒面料
将70重量份的羊毛和30重量份的含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维按照常规制作方法制成梭织粗制呢绒面料。其中，含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维的纤维长度为38mm，单丝纤度为1.5分特，石墨烯含量为1wt％，石墨烯为多层石墨烯，制成的梭织粗制呢绒面料的克重为440克/平方米。
对比例1：羊毛/聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维粗纺呢绒面料
将70重量份的羊毛和30重量份的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维(不含石墨烯)按照常规制作方法制成梭织粗制呢绒面料。其中，聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维的纤维长度为38mm，单丝纤度为1.5分特，制成的梭织粗制呢绒面料的克重为440克/平方米。
对比例2：纯羊毛粗纺呢绒面料
将羊毛按照常规制作方法制成梭织粗制呢绒面料，制成的梭织粗制呢绒面料的克重为440克/平方米。
测试例：
采用GB/T%2011048-1989《纺织品保温性能试验方法》对实施例1、对比例1和对比例2的粗纺呢绒面料的保温性能进行测定。试验结果如表1所示。
表1：粗纺呢绒面料的保温性能试验结果
通常，由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维与羊毛混纺得到的粗纺呢绒面料相比纯羊毛的粗纺呢绒面料，保温性能会有所下降。从表1的试验结果可知，对比例1的由不含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维与羊毛混纺得到的粗制呢绒面料的保温率相比对比例2的纯羊毛面料确实略有下降。
然而，实施例1的由含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维与羊毛混纺得到的粗制呢绒面料的保温性能获得了极大的提升，保温率相比对比例2的纯羊毛面料提升15％。本发明的添加了30％的含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维的粗纺呢绒面料比纯羊毛面料的保温性能都要好，该技术效果是预料不到的。此外，实施例1的由含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维与羊毛混纺得到的粗制呢绒面料的保温率相比同比例的由不含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维与羊毛混纺得到的面料提升20％。本发明的含石墨烯的粗纺呢绒面料的保温性能明显优于现有的粗纺呢绒面料。
实施例2：羊毛/含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维粗纺呢绒面料
将70重量份的羊毛和30重量份的含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维按照常规制作方法制成梭织粗制呢绒面料。其中，含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维的纤维长度为38mm，单丝纤度为0.9分特，石墨烯含量为1wt％，石墨烯为多层石墨烯，制成的梭织粗制呢绒面料的克重为360克/平方米。
实施例3：羊毛/含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维粗纺呢绒面料
将80重量份的羊毛和20重量份的含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维按照常规制作方法制成梭织粗制呢绒面料。其中，含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维的纤维长度为38mm，单丝纤度为2.0分特，石墨烯含量为2wt％，石墨烯为多层石墨烯，制成的梭织粗制呢绒面料的克重为400克/平方米。
实施例4：羊毛/含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维粗纺呢绒面料
将60重量份的羊毛和40重量份的含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维按照常规制作方法制成梭织粗制呢绒面料。其中，含石墨烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维的纤维长度为51mm，单丝纤度为1.5分特，石墨烯含量为1wt％，石墨烯为多层石墨烯，制成的梭织粗制呢绒面料的克重为480克/平方米。
采用GB/T 11048-1989《纺织品保温性能试验方法》对实施例2-4的粗纺呢绒面料的保温性能进行测定。结果显示，所制备得到的梭织粗制呢绒面料的保温率在29％以上，传热系数在33W/cm2·℃以下，克罗值在0.20以上。
