石墨烯材料在紡織領(lǐng)域的研究

近年來，人們對紡織品的需求不僅局限于日常穿著以及家居裝飾的應(yīng)用，對紡織品的功能性方面也提出了更高的要求，紡織品除了滿足在使用期間內(nèi)的普通價(jià)值外，還要具備導(dǎo)電、抗紫外、阻燃、疏水、保健等一種或多種功能。其中，石墨烯材料由于具有優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能，因而在紡織領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。

具有相似的二維結(jié)構(gòu)，氧化石墨烯的表面含有一定數(shù)量的羥基、羧基、羰基以及環(huán)氧基等官能團(tuán)，因而相對于石墨烯，其具有更好的水溶性和分散性，能夠與其他活性基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)，因此也被稱作功能化的石墨烯。目前將石墨烯材料制作成纖維狀、織物類塊狀、非織造材料以期發(fā)揮出優(yōu)異的性能引起了國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。

石墨烯是目前已知的電阻率最小的材料，故將其結(jié)合到織物表面可以賦予織物優(yōu)異的導(dǎo)電性能，可用于柔性可穿戴電子產(chǎn)品中。但是石墨烯跟織物基體的結(jié)合力較差，物理牢度不高，為了改善石墨烯與織物之間的結(jié)合力，研究人員采用堿溶液處理織物使其產(chǎn)生部分剝皮現(xiàn)象，然后進(jìn)行超臨界二氧化碳處理以增加織物表面的粗糙度，上述預(yù)處理后的織物能夠使石墨烯漿料進(jìn)入織物的內(nèi)部和溶脹的空隙中，使石墨烯導(dǎo)電織物的功能特性更持久。

石墨烯由于獨(dú)特的單原子二維片層結(jié)構(gòu)，比表面積大，可在高分子材料中平面覆蓋和層層疊加，形成致密的物理隔熱層，起到物理隔絕作用，提高高分子材料阻燃性。將石墨烯溶液與無機(jī)鹽水溶液通過分子組裝形成復(fù)配體系的阻燃劑，再加入粘結(jié)劑得到阻燃整理液后，負(fù)載于織物上即得到難燃高分子材料，其極限氧指數(shù)在38%～52%之間，遠(yuǎn)優(yōu)于目前阻燃劑的性能。

石墨烯可以通過接觸細(xì)菌的細(xì)胞膜使其分解而實(shí)現(xiàn)抗菌功能。將石墨烯分散液與水性高分子樹脂乳液、發(fā)泡劑等混合制得石墨烯泡沫分散體并用其整理羊絨紡織品，能在不影響羊絨制品獨(dú)特的柔軟、蓬松和回彈手感情況下，賦予其優(yōu)異的抗菌、保暖等功能。

石墨烯能夠吸收波長小于281nm的紫外線和反射波長大于281nm的長波紫外線，故可以作為制備抗紫外織物的整理劑。研究人員通過層層靜電組裝的方式使氧化石墨烯和殼聚糖的復(fù)合物沉積到棉上，使其具有優(yōu)良的耐洗性能，且其UPF值高達(dá)452。可見，石墨烯是一種極好的用于紡織品抗紫外處理的整理劑。

石墨烯具有較強(qiáng)的疏水能力，將其沉積到織物表面可以降低織物表面的自由能，從而制備具有疏水功能的織物。利用含Ｓ－Ｈ 基的硅烷偶聯(lián)劑對氧化石墨烯進(jìn)行表面改性后，將改性氧化石墨烯和端乙烯基聚二甲基硅氧烷、交聯(lián)劑和光引發(fā)劑攪拌后，采用浸涂法將織物浸泡在混合溶液中，通過紫外光照射，使附著在織物上的改性氧化石墨烯上的Ｓ－Ｈ 基與端乙烯基聚二甲基硅氧烷上的 Ｃ＝Ｃ雙鍵發(fā)生巰烯反應(yīng)形成化學(xué)交聯(lián)層，制得石墨烯基超疏水織物，所制備的織物表面水滴靜態(tài)接觸角大于150°，且涂層與織物表面的附著力高。

總結(jié)與展望

石墨烯材料由于其獨(dú)特的性能，其對纖維、織物以及非織造布的功能改性已經(jīng)取得一定進(jìn)展，但仍然面臨著一些問題，如石墨烯的生產(chǎn)成本高，石墨烯纖維的制備工藝復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)連續(xù)規(guī)?；a(chǎn)還有一定難度，石墨烯材料在基材上的吸附量低，無法充分發(fā)揮其功能性等。然而，石墨烯材料在紡織領(lǐng)域廣闊的應(yīng)用前景是毋庸置疑的，隨著對石墨烯材料研究的日益深入，以期能研制出越來越多性能優(yōu)異的石墨烯智能紡織材料。