一种涤棉阻燃防静电面料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种涤棉阻燃防静电面料及其制备方法 (Polyester-cotton flame-retardant anti-static fabric and preparation method thereof ) 是由 张现杰 卜召军 于 2021-10-14 设计创作，主要内容包括：本申请涉及面料生产的技术领域,具体公开了一种涤棉阻燃防静电面料及其制备方法。涤棉阻燃防静电面料包括面料层、导电层、阻燃层；导电层包括碳纳米管层、聚吡咯层；导电层的层数为3-10层；其制备方法为：S1.面料层清洁；S2.导电层整理：包括碳纳米管层整理、聚吡咯层整理；重复导电层整理的操作至在面料层表面整理的导电层层数达到设计层数,然后将面料层烘干；S3.阻燃层整理：将面料层浸渍于阻燃剂中,在面料层表面形成阻燃层,然后烘干。本申请的面料防静电效果好,阻燃性能优越。(The application relates to the technical field of fabric production, and particularly discloses a polyester-cotton flame-retardant anti-static fabric and a preparation method thereof. The polyester cotton flame-retardant antistatic fabric comprises a fabric layer, a conductive layer and a flame-retardant layer; the conductive layer comprises a carbon nanotube layer and a polypyrrole layer; the number of the conducting layers is 3-10; the preparation method comprises the following steps: s1, cleaning a fabric layer; s2, conducting layer finishing: comprises carbon nanotube layer arrangement and polypyrrole layer arrangement; repeating the operation of finishing the conducting layer until the number of the conducting layers finished on the surface of the fabric layer reaches the designed number, and then drying the fabric layer; s3, finishing the flame-retardant layer: and (3) dipping the fabric layer into the flame retardant, forming a flame retardant layer on the surface of the fabric layer, and drying. The fabric has good antistatic effect and excellent flame retardant property.)
技术领域
本申请涉及面料生产的技术领域，更具体地说，它涉及一种涤棉阻燃防静电面料及其制备方法。
背景技术
涤棉是指涤纶与棉的混纺织物的统称，采用65％—67％涤纶和33％—35％的棉花混纱线织成的纺织品，俗称“的确良”,它既保持了涤纶纤维强度高、弹性恢复性好的特性，又具备棉纤维的吸湿性强的特征，易染色、洗后免烫快干,是制作衣物的常见材料。
涤棉属于低导电性材料，本身电阻比较大，在实际生产与生活过程中极易发生静电现象，涤棉纺织品在使用时可带10kV以上的高电位，对人体和产品会产生影响和伤害。另外，涤棉纺织品的静电火花可成为涤棉纺织品燃烧的点火源，从而造成燃烧或者爆炸事故。
要消除涤棉纺织品的这两个危险因素，面料必须具备优异的阻燃性能和抗静电性能。目前，纺织品面料的阻燃性能和抗静电性能一般是通过添加阻燃剂和抗静电剂实现，阻燃剂一般采用含卤素的阻燃剂，抗静电剂一般采用表面活性剂。
针对相关技术，申请人认为以上方法使得涤棉纺织品面料具备了一定的抗静电性能，但是面料的抗静电性能依然有进一步提高的需求。
发明内容
为了提高涤棉面料的抗静电性能，本申请提供一种涤棉阻燃防静电面料及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种涤棉阻燃防静电面料，采用如下的技术方案：
一种涤棉阻燃防静电面料，其特征在于，包括面料层、导电层、阻燃层；
导电层包括碳纳米管层、聚吡咯层；
导电层的层数为3-10层。
通过采用上述技术方案，碳纳米管碳原子的p电子形成大范围的离域π键，使得共轭效应显著，碳纳米管具备优良的电学性能，可以提高面料的导电性能，从而提高面料的抗静电能力。但是碳纳米管在溶液中电荷量有限，对面料导电性的提成有限，而本申请中通过碳纳米管层与聚吡咯层交错排布，聚吡咯层与碳纳米管层之间相互配合，与碳纳米管的导电性进行叠加，进一步提高面料的导电性。
导电层与阻燃层配合，阻燃层提高面料的阻燃性能，而且在燃烧的过程中碳纳米管可以形成一层碳层，可以一定程度上阻止继续燃烧，使得面料层上的火源离开后即可停止燃烧，提高面料的阻燃性能。
优选的，所述导电层的层数为5-7层。
通过采用上述技术方案，随着导电层层数的增加，面料的导电性逐渐提高，但是当导电层的层数大于7层后，面料的导电性有所下降，导电层层数大于7层后，碳纳米管在面料表面沉积量过多引起碳纳米管的团聚，碳纳米管在面料表面沉积的难度增加，甚至有脱落的现象，导电性下降。
优选的，所述碳纳米管层中使用的碳纳米管为羧基化碳纳米管。
通过采用上述技术方案，碳纳米管管间具有强烈的范德华力，在溶液中极易团聚，无法均匀分散，而羧基碳纳米管在碳纳米管上引入羧基，提高了碳纳米管的分散性，有利于碳纳米管在溶液中分散的更加均匀，碳纳米管在面料上可以形成更加致密的层，提高面料的导电性，增强面料的防静电性能。
优选的，所述碳纳米管层中使用的碳纳米管的直径为5-7nm，长度为0.5-1.5μm。
通过采用上述技术方案，此长径比范围内的碳纳米管使得碳纳米管可以更加均匀的吸附在面料层表面，形成致密均一的膜结构，有利于提高面料的导电性。
优选的，所述阻燃层在导电层远离面料层的一侧。
通过采用上述技术方案，碳纳米管吸附在面料表面，增加面料的粗糙度，提高阻燃剂与面料层结合的稳定性。另外，外界火源先作用于阻燃层，阻燃层首先起到阻燃作用，碳纳米管层起到辅助阻燃作用，有利于面料阻燃性能的提升。
优选的，所述阻燃层是将阻燃剂整理在导电层表面得到，阻燃剂由包括如下重量份的原料制成：蒙脱土10-20份、四苯基双酚-A-二磷酸酯80-100份、石墨20-40份、聚磷酸铵60-80份、水800-1000份。
通过采用上述技术方案，。
优选的，所述碳纳米管层是将碳纳米管整理在面料层表面得到，在进行碳纳米管整理时添加丁基三甲氧基硅烷进行配合使用。
通过采用上述技术方案，丁基三甲氧基硅烷可以提高碳纳米管的分散性，碳纳米管在分散液内分散的更加均匀，从而使得碳纳米管在面料层表面均匀分布，提高碳纳米管层的致密性与均一性，提高面料的阻燃效果。
第二方面，本申请提供一种涤棉阻燃防静电面料的制备方法，采用如下的技术方案：一种涤棉阻燃防静电面料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.面料层清洁：去除面料层表面的杂质与油污；
S2.导电层整理：
碳纳米管层整理：将面料层浸渍于碳纳米管分散液中，使得碳纳米管组装到面料层上，然后对面料层进行洗涤，去除面料层表面的物理吸附，形成碳纳米管层；
聚吡咯层整理：将面料层浸渍于吡咯单体溶液中，然后将浸渍吡咯单体溶液后的面料层浸渍于氧化剂溶液中，进行氧化聚合反应，然后对面料层进行洗涤，去除面料层表面的物理吸附，形成聚吡咯层；
重复操作至在面料层表面整理的导电层层数达到设计层数，然后将面料层烘干；
S3.阻燃层整理：将面料层浸渍于阻燃剂中，在面料层表面形成阻燃层，然后烘干。
优选的，在进行碳纳米管层整理时，在碳纳米管分散液中加入丁基三甲氧基硅烷，碳纳米管分散液中丁基三甲氧基硅烷与碳纳米管的重量比为1：(10-20)。
通过采用上述技术方案，在面料表面按照一定顺序层层组装碳纳米管层、聚吡咯层形成导电层，并在面料表面组装阻燃层，导电层不仅提高面料的导电性与防静电能力，还与阻燃层配合提高面料的阻燃性能。
优选的，在进行碳纳米管层整理前，先进行面料层阳离子化，且导电层中碳纳米管层整理在面料层表面，聚吡咯层整理在碳纳米管层表面；
面料层阳离子化的方法：将面料层浸渍在支化聚乙烯亚胺溶液中，然后对面料层进行洗涤，去除面料层表面未吸附的阳离子聚电解质。
通过采用上述技术方案，在面料表面吸附阳离子聚电解质，面料表面携带阳离子，而聚羧酸碳纳米管为阴离子型，可以提高碳纳米管与面料连接的稳定性，降低碳纳米管层脱落的几率，有利于提高面料导电性与阻燃性。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请采用碳纳米管层与聚吡咯层复配作为导电层，并与阻燃层配合，制得的面料的电荷面密度在1.08-1.45μC/m2之间，面料的导电性能优越，抗静电性能提升；面料的续燃时间、阴燃时间均为0s，离火自熄，面料燃烧损毁长度为6.28-7.35cm，面料阻燃性能优越。
2、本申请中优选采用蒙脱土、四苯基双酚-A-二磷酸酯、石墨、聚磷酸铵复配的阻燃剂制得的面料的续燃时间、阴燃时间均为0s，离火自熄，面料燃烧损毁长度为6.28-6.38cm，面料阻燃性能进一步提升。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
原料
聚磷酸铵分子量为149。
实施例
实施例1
一种涤棉阻燃防静电面料，其制备方法为：
S1.面料层清洁：
将面料层浸泡在去离子水中煮沸，然后将面料层浸泡在无水乙醇中浸泡30min，然后将面料层在80℃下烘干，面料层可以为涤棉面料；
S2.导电层整理：
S2.1.碳纳米管层整理：将碳纳米管加入到四氢呋喃中超声分散30min，得到碳纳米管分散液，碳纳米管与四氢呋喃的重量比为1：500，碳纳米管的直径为5nm，长度为1.5μm；
将S1得到的面料层浸渍于碳纳米管分散液中，浸泡10min，使得碳纳米管组装到面料层上，然后对用去离子水清洗面料层5次，去除面料层表面的物理吸附，形成碳纳米管层；
S2.2.聚吡咯层整理：将S2.1得到的整理碳纳米管后的面料层浸渍于吡咯单体溶液中，浸泡15min，将面料层取出用轧车轧去多余溶液，轧余率为110％，然后浸渍于FeCl3溶液中，3℃条件下反应30min，使得碳纳米管组装到面料层上，然后对用去离子水清洗面料层5次，去除面料层表面的物理吸附，形成聚吡咯层；
重复操作S2.1、S2.2共3次，然后将面料层在45℃温度下干燥60min；
S3.阻燃层整理：
将S2导电层整理后得到的面料层浸渍于聚磷酸铵溶液阻燃剂中，在面料层表面形成阻燃层，然后将面料层在70℃下预烘1h，再在120℃下焙烘2h，水洗、晾干，得到涤棉阻燃防静电面料。
实施例2
与实施例1不同的是，步骤S2中重复操作S2.1、S2.2共5次。
实施例3
与实施例1不同的是，步骤S2中重复操作S2.1、S2.2共7次。
实施例4
与实施例1不同的是，步骤S2中重复操作S2.1、S2.2共10次。
实施例5
与实施例3不同的是，碳纳米管为羧基碳纳米管。
实施例6
与实施例5不同的是，羧基碳纳米管的直径为7nm，长度为0.5μm。
实施例7
与实施例5不同的是，羧基碳纳米管的直径为15nm，长度为0.1μm。
实施例8
与实施例5不同的是，羧基碳纳米管的直径为2nm，长度为4μm。
实施例9
一种涤棉阻燃防静电面料，其制备方法为：
S1同实施例1；
S2.阻燃层整理：
将S1得到的面料层浸渍于聚磷酸铵溶液阻燃剂中，在面料层表面形成阻燃层，然后将面料层在70℃下预烘1h，再在120℃下焙烘2h；
S3.导电层整理：
S3.1.碳纳米管层整理：将碳纳米管加入到四氢呋喃中超声分散30min，得到碳纳米管分散液，碳纳米管与四氢呋喃的重量比为1：500，碳纳米管的直径为5nm，长度为1.5μm；
将S2得到的面料层浸渍于碳纳米管分散液中，浸泡10min，使得碳纳米管组装到面料层上，然后对用去离子水清洗面料层5次，去除面料层表面的物理吸附，形成碳纳米管层；
S3.2.聚吡咯层整理：将S3.1得到的整理碳纳米管后的面料层浸渍于吡咯单体溶液中，浸泡15min，将面料层取出用轧车轧去多余溶液，轧余率为110％，然后浸渍于FeCl3溶液中，3℃条件下反应30min，使得碳纳米管组装到面料层上，然后对用去离子水清洗面料层5次，去除面料层表面的物理吸附，形成聚吡咯层；
重复操作S3.1、S3.2共3次，然后将面料层在45℃温度下干燥60min，得到阻燃防静电面料。
实施例10-12
与实施例5不同的是，阻燃剂的不同，详见表1。
表1实施例5与实施例10-12中阻燃剂配比表(10g)
实施例13
与实施例11不同的是，
S2.导电层整理：
S2.1.碳纳米管层整理：将碳纳米管加入到四氢呋喃中超声分散30min，然后再加入丁基三甲氧基硅烷，得到碳纳米管分散液，碳纳米管与四氢呋喃的重量比为1：500，丁基三甲氧基硅烷与碳纳米管的重量比为1：10，碳纳米管的直径为5nm，长度为1.5μm；其余与实施例11相同。
实施例14
与实施例13不同的是，碳纳米管分散液中丁基三甲氧基硅烷与碳纳米管的重量比为1：20。
实施例15
与实施例13不同的是，碳纳米管分散液中丁基三甲氧基硅烷与碳纳米管的重量比为1：2。
实施例16
与实施例13不同的是，碳纳米管分散液中丁基三甲氧基硅烷与碳纳米管的重量比为1：60。
实施例17
一种涤棉阻燃防静电面料，其制备方法为：
S1.面料层清洁：
将面料层浸泡在去离子水中煮沸，然后将面料层浸泡在无水乙醇中浸泡30min，然后将面料层在80℃下烘干，面料层可以为涤棉面料；
S2.面料层阳离子化：
将支化聚乙烯亚胺去离子水中得到支化聚乙烯亚胺溶液，支化聚乙烯亚胺与离子水的重量比为1:250；
将S1得到的面料层浸入支化聚乙烯亚胺水溶液中3min，然后用去离子水洗涤5次，在60℃温度下烘干：
其余步骤同实施例13。
对比例
对比例1
与实施例9不同的是，导电层中不包括聚吡咯层，碳纳米管层设置有6层。
对比例2
与实施例9不同的是，导电层的层数为1层。
对比例3
与实施例9不同的是，不包括导电层。
性能检测试验
检测方法/试验方法
防静电性能检测：按照《纺织品静电性能的评定第2部分：电荷面密度》GB/T12703.2-2008检测实施例1-17与对比例1-3中面料的电荷面密度；
阻燃性能检测：根据《纺织燃烧性能试验垂直法》GB/5445-1997，将实施例1-17与对比例1-3中面料，剪成30cm×8cm的大小，固定在垂直燃烧仪的夹具上，设置点火时间为12s，调节火焰高度为40±2mm。记录面料的续燃时间和阴燃时间，并测量燃烧后织物的损毁长度。
检测结果见表2。
表2性能检测结果
结合实施例1-17和对比例1-3,并结合表2可以看出，实施例1-17中面料的电荷面密度小于对比例1-3，这说明实施例1-17中的面料的防静电能力更好；实施例1-17中面料的续燃时间、阴燃时间均为0s，说明面料在火源离开后火焰自熄，阻燃效果优异，而且实施例1-17中面料的损毁长度明显低于对比例1-3，这也说明本申请面料的阻燃性能更好。
结合实施例9与对比例1-3，并结合表2可以看出，对比例1中导电层只包括碳纳米管层，对比例1的电荷面密度明显高于实施例9，这可能是因为聚吡咯层的导电性能与碳纳米管层的导电性能之间相配合，提高面料的防静电性能；对比例2中导电层层数为1层，面料导电能力明显下降；对比例3中没有导电层，面料导电能力更差，而且对比例3的阻燃性能也明显低于对比例2，说明导电层不仅可以提高面料的导电性，还可以与阻燃层配合，提高面料的阻燃性能。
结合实施例1-4，并结合表2可以看出，随着导电层层数的增加，面料的导电性能逐渐提高，但是当导电层层数升高至10层时，导电性能下降，这说明将导电层数控制在7层，既可以保证面料的导电性能，又不会浪费导电层原料。
结合实施例1与实施例9，并结合表2可以看出，先整理阻燃层再整理导电层与面料导电性的影响不大，但是会导致面料阻燃性能降低。
结合实施例5与实施例10-12，并结合表2可以看出，蒙脱土、四苯基双酚-A-二磷酸酯、石墨、聚磷酸铵复配的阻燃剂制得的面料的阻燃性能更优。
结合实施例11与13-16，并结合表2可以看出，实施例13-16中面料的导电性较优，这可能是因为丁基三甲氧基硅烷可以提高碳纳米管的分散性，使得碳纳米管在面料表面形成均一、致密的层结构，从而提高面料的导电性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
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