一种磁性涤纶面料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种磁性涤纶面料及其制备方法 (Magnetic polyester fabric and preparation method thereof ) 是由 陈丽芳 于 2020-12-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种磁性涤纶面料,所述磁性面料通过后整理接枝的方式,将含有磁性颗粒的载体接枝到涤纶面料上,所述涤纶面料为通过含有氧化石墨烯的纱线织造而成,氧化石墨烯的含量为1-3wt％,所述载体为纳米二氧化硅。本发明提供磁性涤纶面料,其磁场分布均匀,耐用性好,可以通过后整理叠加一些其他的功能性,以改善其服用性能和穿着舒适性。(The invention provides a magnetic polyester fabric, which is characterized in that a carrier containing magnetic particles is grafted to the polyester fabric in a post-finishing grafting manner, the polyester fabric is woven by yarns containing graphene oxide, the content of the graphene oxide is 1-3 wt%, and the carrier is nano silicon dioxide. The magnetic terylene fabric provided by the invention has uniform magnetic field distribution and good durability, and can be superposed with other functionalities through after finishing to improve the wearability and wearing comfort.)
技术领域
本发明涉及功能面料领域，具体涉及一种磁性涤纶面料及其制备方法。
背景技术
磁是自然界中客观存在的一种物质，地球上多数生物体都具有一定的弱磁性。对于人类来说，磁场并不陌生，地球本身便是一个巨大的磁体，磁场充斥在地球的每一个角落，人类的生存与发展都离不开磁场的作用。人体缺少了磁的作用，会引起如植物性神经功能紊乱、细胞活性降低、血栓等疾病的发生。磁性纺织品的开发是基于人体细胞是一个磁性微型体这一理论依据，外加磁场的变化会影响人体的生理活动，通过神经、体液系统，发生电荷、电位、分子结构、生化和生理功能的变化，可以调整人体的机体功能和提高抗病能力，因此磁性纺织品具有良好的医疗保健作用。
磁性纺织品的制备方法主要包括：以纤维为基体进行物理、化学改性，经过织造等工序制备磁性纺织品；或对各类纺织品如织物、非织造布等进行后整理从而制备磁性纺织品。
(1)浸渍法：
浸渍法是通过将织物浸渍在纳米磁流体中获得磁性纺织品。通过浸渍法获得磁性织物工艺较为简单方便，但织物手感较差且磁性随洗涤次数的增加而逐渐减弱。
(2)涂层法
涂层法是采用适当的方法将磁性物质均匀的涂覆在织物表面获得磁性纺织品。涂层法较为简单，操作方便，但涂层在日常使用过程中容易脱落，影响其耐久性。
(3)以纤维为基体的物理或化学改性方法
这是一种间接的整理法，先对纤维进行物理或化学改性，使得整理后的纤维表面或者内部含有磁性改性剂，然后将改性后的纤维通过纺织加工制备磁性纺织品。获得磁性纤维的方法主要有浸渍法、共混改性法、纤维腔内填充法、定位合成法、表面涂层法以及电镀法等。这种方法制备的磁性纺织品磁场分布均匀，耐用性较好。
但如今随着社会经济的高速发展，城市里高楼林立、各种管道电线遍布各处，削弱甚至阻断了环绕在人类身边的地磁场。多数人都存在着严重的缺磁现象，大大危害了人们的身体健康。另外，地球本身的磁场强度也在衰弱，从而导致了生物磁场与环境磁场的不平衡。缺少了地磁场的保护，人类将直接接触到宇宙中的高能粒子以及X射线等，对人类的生命造成一定的威胁，地球磁场能够屏蔽宇宙射线以及高能粒子。而从人类文明开始之际，纺织品便扮演者举足轻重的角色，人类会长时间接触纺织品。因此开发磁性纺织品来补充人类生命活动所需的磁将迫在眉睫。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供磁性涤纶面料，其磁场分布均匀，耐用性好，可以通过后整理叠加一些其他的功能性，以改善其服用性能和穿着舒适性。
技术方案：一种磁性涤纶面料，所述磁性面料通过后整理接枝的方式，将含有磁性颗粒的载体接枝到涤纶面料上，所述涤纶面料为通过含有氧化石墨烯的纱线织造而成，氧化石墨烯的含量为1-3wt％，所述载体为纳米二氧化硅。
一种磁性面料的制备方法，包括以下步骤：
S1.含有氧化石墨烯涤纶面料的制备：将含有氧化石墨烯涤纶纤维或将氧化石墨烯纤维和涤纶短纤维混纺而成的纱线经过针织，机织或非织造形成含有氧化石墨烯的涤纶面料；
S2.磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子的制备：将磁性Fe3O4加入至乙醇超声分散后，得到磁性Fe3O4分散液，然后加入氨水，搅拌均匀后，加入正硅酸乙酯反应，洗涤干燥得到磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子；
S3.磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子的改性：将步骤S2制备的磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子加入至水中超声处理得到磁性粒子水溶液，然后加入含有硅烷偶联剂的水溶液，在一定温度下反应，并透析得到复合接枝规格的改性磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子；
S4.磁性面料的制备：将步骤S1中制备的含有氧化石墨烯的涤纶面料浸渍于含有改性磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子的整理液中，将整理后的面料洗涤干燥后，浸渍于纯水中，得到磁性面料。
优选的，步骤S1中所述含有氧化石墨烯涤纶纤维为含有氧化石墨烯颗粒的涤纶纤维。
优选的，所述氧化石墨烯颗粒的粒径为80-140nm。
优选的，步骤S2中磁性Fe3O4的浓度为1.5-3.5wt％，所述正硅酸乙酯和磁性Fe3O4分散液的体积比为1：80-120，所述反应时间为10-30h。
优选的，步骤S3中所述磁性粒子水溶液的浓度为10-30wt％，超声处理时间为30-65min，超声温度为30-60℃，所述硅烷偶联剂的水溶液的浓度为5-15wt％，所述磁性粒子水溶液和硅烷偶联剂的水溶液的体积比为1:1，两种溶液的反应温度为60-80℃，反应时间为15-30h。
优选的，步骤S4中所述整理液的浓度为3-5wt％，浸渍时间为10-30h，温度为30-40℃。
优选的，所述制备步骤包括对磁性面料的后整理，包括柔软整理，抗静电整理，抗菌整理中的任意一种或两种以上的组合。
有益效果：本发明具有以下优点：
1、本发明通过改善磁性颗粒在织物表面的分散性，得到一种磁场分布均匀，耐用性好的磁性面料；
2、通过在织物面料中加入氧化石墨烯涤纶纤维或者氧化石墨烯纤维，为了纳米二氧化硅成功接枝到聚酯面料表面，提供一个平台，就如同墙上的挂衣钩，而挂的衣服才是重点，这里的衣服就是纳米二氧化硅。聚酯面料中含有的的氧化石墨烯与纳米二氧化硅表面的氨基结合生成酰胺键，而二氧化硅中又负载了磁性颗粒，使得磁性颗粒随着二氧化硅的结合而附着在织物的表面，通过这种方法克服了磁性微粒材料在纤维及面料中的分散不均匀极大的影响了其磁保健性能的缺点。
具体实施方式
实施例1
一种磁性面料的制备方法，包括以下步骤：
S1.含有氧化石墨烯涤纶面料的制备：将将氧化石墨烯纤维和涤纶短纤维混纺而成的纱线形成含有氧化石墨烯的涤纶面料，氧化石墨烯纤维和涤纶短纤维的混纺比为8:92；
S2.磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子的制备：将磁性Fe3O4加入至乙醇超声分散后，得到浓度为1.5wt％磁性Fe3O4分散液，然后加入氨水，搅拌均匀后，加入正硅酸乙酯反应，正硅酸乙酯和磁性Fe3O4分散液的体积比为1：80，反应时间为10h，洗涤干燥得到磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子；
S3.磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子的改性：将步骤S2制备的磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子加入至水中超声处理得到浓度为10wt％磁性粒子水溶液，超声处理时间为30min，超声温度为60℃，然后加入含有硅烷偶联剂的水溶液，硅烷偶联剂的水溶液的浓度为5wt％，磁性粒子水溶液和硅烷偶联剂的水溶液的体积比为1:1，在60℃下反应30h，并透析得到复合接枝规格的改性磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子；
S4.磁性面料的制备：将步骤S1中制备的含有氧化石墨烯的涤纶面料浸渍于浓度为3-5wt％含有改性磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子的整理液中，浸渍时间为10h，温度为30℃，将整理后的面料洗涤干燥后，浸渍于纯水中，得到磁性面料。
实施例2
一种磁性面料的制备方法，包括以下步骤：
S1.含有氧化石墨烯涤纶面料的制备：将含有氧化石墨烯涤纶纤维形成含有氧化石墨烯的涤纶面料，氧化石墨烯的含量为1wt％，氧化石墨烯颗粒的粒径为80nm；
S2.磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子的制备：将磁性Fe3O4加入至乙醇超声分散后，得到浓度为3.5wt％磁性Fe3O4分散液，然后加入氨水，搅拌均匀后，加入正硅酸乙酯反应，正硅酸乙酯和磁性Fe3O4分散液的体积比为1：120，反应时间为30h，洗涤干燥得到磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子；
S3.磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子的改性：将步骤S2制备的磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子加入至水中超声处理得到浓度为30wt％磁性粒子水溶液，超声处理时间为65min，超声温度为30℃，然后加入含有硅烷偶联剂的水溶液，硅烷偶联剂的水溶液的浓度为15wt％，磁性粒子水溶液和硅烷偶联剂的水溶液的体积比为1:1，在80℃下反应15h，并透析得到复合接枝规格的改性磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子；
S4.磁性面料的制备：将步骤S1中制备的含有氧化石墨烯的涤纶面料浸渍于浓度为3-5wt％含有改性磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子的整理液中，浸渍时间为30h，温度为40℃，将整理后的面料洗涤干燥后，浸渍于纯水中，得到磁性面料。
实施例3
一种磁性面料的制备方法，包括以下步骤：
S1.含有氧化石墨烯涤纶面料的制备：将将氧化石墨烯纤维和涤纶短纤维混纺而成的纱线形成含有氧化石墨烯的涤纶面料，氧化石墨烯纤维和涤纶短纤维的混纺比为5:95；
S2.磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子的制备：将磁性Fe3O4加入至乙醇超声分散后，得到浓度为2-3wt％磁性Fe3O4分散液，然后加入氨水，搅拌均匀后，加入正硅酸乙酯反应，正硅酸乙酯和磁性Fe3O4分散液的体积比为1：90，反应时间为15h，洗涤干燥得到磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子；
S3.磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子的改性：将步骤S2制备的磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子加入至水中超声处理得到浓度为16wt％磁性粒子水溶液，超声处理时间为40min，超声温度为50℃，然后加入含有硅烷偶联剂的水溶液，硅烷偶联剂的水溶液的浓度为5wt％，磁性粒子水溶液和硅烷偶联剂的水溶液的体积比为1:1，在75℃下反应25h，并透析得到复合接枝规格的改性磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子；
S4.磁性面料的制备：将步骤S1中制备的含有氧化石墨烯的涤纶面料浸渍于浓度为5wt％含有改性磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子的整理液中，浸渍时间为20h，温度为30℃，将整理后的面料洗涤干燥后，浸渍于纯水中，得到磁性面料。
实施例4
一种磁性面料的制备方法，包括以下步骤：
S1.含有氧化石墨烯涤纶面料的制备：将含有氧化石墨烯涤纶纤维形成含有氧化石墨烯的涤纶面料，氧化石墨烯的含量为1.6wt％，氧化石墨烯颗粒的粒径为80-100nm；
S2.磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子的制备：将磁性Fe3O4加入至乙醇超声分散后，得到浓度为2-3wt％磁性Fe3O4分散液，然后加入氨水，搅拌均匀后，加入正硅酸乙酯反应，正硅酸乙酯和磁性Fe3O4分散液的体积比为1：100，反应时间为25h，洗涤干燥得到磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子；
S3.磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子的改性：将步骤S2制备的磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子加入至水中超声处理得到浓度为22wt％磁性粒子水溶液，超声处理时间为50min，超声温度为40℃，然后加入含有硅烷偶联剂的水溶液，硅烷偶联剂的水溶液的浓度为15wt％，磁性粒子水溶液和硅烷偶联剂的水溶液的体积比为1:1，在65℃下反应20h，并透析得到复合接枝规格的改性磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子；
S4.磁性面料的制备：将步骤S1中制备的含有氧化石墨烯的涤纶面料浸渍于浓度为3wt％含有改性磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子的整理液中，浸渍时间为24h，温度为40℃，将整理后的面料洗涤干燥后，浸渍于纯水中，得到磁性面料。
实施例5
一种磁性面料的制备方法，包括以下步骤：
S1.含有氧化石墨烯涤纶面料的制备：将含有氧化石墨烯涤纶纤维形成含有氧化石墨烯的涤纶面料，氧化石墨烯的含量为2wt％，氧化石墨烯颗粒的粒径为80nm；
S2.磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子的制备：将磁性Fe3O4加入至乙醇超声分散后，得到浓度为2wt％磁性Fe3O4分散液，然后加入氨水，搅拌均匀后，加入正硅酸乙酯反应，正硅酸乙酯和磁性Fe3O4分散液的体积比为1：90，反应时间为20h，洗涤干燥得到磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子；
S3.磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子的改性：将步骤S2制备的磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子加入至水中超声处理得到浓度为18wt％磁性粒子水溶液，超声处理时间为40-50min，超声温度为45℃，然后加入含有硅烷偶联剂的水溶液，硅烷偶联剂的水溶液的浓度为10wt％，磁性粒子水溶液和硅烷偶联剂的水溶液的体积比为1:1，在70℃下反应22h，并透析得到复合接枝规格的改性磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子；
S4.磁性面料的制备：将步骤S1中制备的含有氧化石墨烯的涤纶面料浸渍于浓度为4wt％含有改性磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子的整理液中，浸渍时间为22h，温度为35℃，将整理后的面料洗涤干燥后，浸渍于纯水中，得到磁性面料。
性能测试：
磁性织物磁性能测试：
使用GM55A数字高斯计检测磁性织物试样表面磁感应强度(量程范围：0～2m T～6m T)，具体按照标准FZT 01116-2012《纺织品磁性能的检测和评价》进行测试。
磁性织物耐水洗性能测试：
磁性织物的耐水洗性能测试标准按照GB/T3921.1-1997标准方法进行。
从上表中可以看出制备的涤纶基磁性织物磁感应强度介于0.08～0.1mT之间，属于弱磁性纺织品范畴。涤纶基磁性织物的表面磁感应强度随着洗涤次数的增长呈现一定的下降趋势，但磁感应强度的减小并不显著，涤纶基磁性织物具有良好的耐水洗性能。这是由于附着于磁性织物表面部分的磁性粉末在洗涤的过程中有一定的脱落，但总体而言磁性织物磁感应强度的减小并不显著，这表明磁性粉末与涤纶纤维结合的较为牢固，磁粉颗粒在洗涤过程中损失较小，磁性织物有良好的耐洗涤性能。
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