摘要：生物质石墨烯内暖绒是基于生物质石墨烯开发的一种新型功能合成纤维材料。 文中主要对生物质石墨烯内暖绒的透气性、保温性、抑菌性、升温速率等进行测试，并与市场同类品生物绒絮片做对比。 结果表明，生物质石墨烯内暖绒具有较好的透气性、保温率，其压缩弹性率大于92%、保温率大于 84%、透气率大于462 mm/s;生物质石墨烯内暖绒具有优异的抑菌性能，对金黄色葡萄球菌抑菌率大于 99%、大肠杆菌抑菌率为99%、对白色念珠菌抑菌率为96%;相同克质量的生物质石墨烯内暖绒的升温速率及保暖性明显高于生物绒。
关键词：生物质石墨烯;内暖绒;生物绒;升温速率;透气性;保温性;抑菌性
1 试验
1.1 试验材料与仪器原料：生物质 石 墨 烯 粉 体(济南圣泉集团自制)，PET 粉末、聚酯切片、内暖绒、内暖绒被(济南圣泉集团)， 生物绒及其絮片 (杜邦公司)。
药品：K90 分散剂 (济南圣泉集团股份有限公司)。仪器：YG(B)461D 型数字式织物 透 气 量 仪、YG(B)606E 型 织 物保温性能测试仪(武汉国量仪器有限公司)，YG(B)606G 型纺织品热阻和湿阻测试仪(温州大荣纺织仪器有限 公司)，GM320 远红外测温仪(上海迈哲电子科技有限公司)、气流粉碎机、匀质机、混料机、失重计量电子秤、双螺杆挤出机、母粒切断机、双锥干燥机、真空包装机、热风干燥机、切片预混机、计量进料器、纺丝机、牵伸机、蒸汽干燥机、热定形机组、纤维切断机、打包机。
1.2 试验方法
1.2.1 生物质石墨烯聚酯母粒制备将生物质石墨烯加入分散剂后进行搅拌，搅拌均匀随即进行粉碎，细度控制在纺丝的范围内。 再对聚酯切片进行粗粉碎以增大切片的比表面积和附着力。 将处理后的石墨烯和切片粉末按计量比例混合搅拌，混合均匀后，通过加料漏斗将其投入到双螺杆挤出机中，得到石墨烯内暖绒母粒。 对母粒进行干燥，真空包装。
1.2.2 内暖绒的制备将生物质石墨烯聚酯母粒和空白聚酯切片充分混合，得到分散均匀的物料，将物料加入到螺杆挤出机中，在加热及旋转前移过程中经历温度、压力、黏度等变化形成高压熔体状的浆液，压入过滤器进行粗过滤， 去除部分固体杂质;再进入箱体使之压力均匀后经过计量泵到组件，在组件中经过多层滤网过滤形成纯净的 PET 浆液;通过单、多孔喷出熔体细流，经 环吹风冷却后进入卷绕工序。 通过牵引机将各分散的丝束集中送入落桶工序的盛丝桶中，将若干丝束并成一定粗细、张力均匀的 丝束，然后牵至牵伸工序， 通过三道牵伸机 拉伸，使丝束内部结构发生剧烈的物理反应， 改善丝束的物理性能，使丝束二次成型;通过卷曲机的挤压使丝束具有天然棉毛的卷曲状，改善丝束的纺织性能、增加丝束的抱合力和回弹力。 经过卷曲的丝束进入热定形机， 使丝束的含水率 降低，同时在热作用下，消除纤维的内应力、提高结晶度，改善 纤维的使用性能;将丝束按照不同的要求切成不同规格的短丝，打包成一定规定尺寸形状的半成品包;最后进行开松得到合格的内暖绒。
1.3 生物质石墨烯内暖绒性能测试
1.3.1 拉伸性能参照 GB/T 14337—2008《化学纤维 短纤维拉伸性能试验方法》测试样品的拉伸性能。
1.3.2 疵点含量参照 GB/T 14339—2008《化学纤维短纤维疵点试验方法》测试样品的疵点。
1.3.3 卷曲率参照 GB/T 14338—2008《化学纤维短纤维卷曲性能试验方法》测试。
1.3.4 比电阻参照 GB/T 14342—2015《化学纤维短纤维比电阻试验方法 》测试。
1.3.5 透气性能参照 GB/T 5453—1997 《纺织品 织物透气性的测定》测定试样。
2 结果与讨论
2.1 生物质石墨烯含量对内暖绒性能的影响选择样品 A1 (1%石墨烯，0.28 tex×64 mm)、A2 (2%石 墨 烯 ，0.28 tex×64 mm)， 测试其物理性能，如表 2 所示。由表 2 可知，随着生物质石墨烯含量的增加，断 裂伸长率、断裂强度变异系数、疵点含量、卷曲率、比电阻都明显增大，纤维的断裂强度反而减小;生物质石墨烯的含量增加，纤维断裂强度的离散程度增大，石墨烯颗粒不均匀造成纤维的强力下降。石墨烯含量增加，断裂伸长率增大，提高了纤维的柔韧性。
2.2 内暖绒克质量对其性能影响对 克 质 量 为 140 g/m2 和 120 g/m2 的石墨烯内暖绒絮片的性能进行测试，如表 3 所示。由表 3 可知，生物质石墨烯内暖绒的压缩弹性率大于 92%、保温率大于 84%、透气率大于 462 mm/s，随着克质量增加，内暖绒絮片的透气性下降;相同克质量 下，烫光絮片较未烫光絮片的蓬松度、 克罗值、透气率下降，但下降不明显。
2.3 内暖绒的抑菌性能对内暖绒纤维 (1%生物质石墨烯、0.28 tex× 64 mm) 进行抑菌性能测试，如表 4 所示。由表 4 可知，生物质石墨烯内暖绒对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌均具有优异的抑菌效果，尤其是对金黄色葡萄球菌的抑菌率达到了 99%以上。
2.4 内暖绒的升温速率
2.4.1 内暖绒纤维升温速率对比内暖绒纤维和生物绒纤维的升温速率，如图 1 所示。由图 1 可知， 光照 2 min 内，内暖绒絮片的升温速率明显大于生物绒，且当照射时间为 6 min 左右时内暖绒和生物绒的温度达到平衡，内暖绒温度明显高于生物绒。
2.4.2 内暖绒絮片的升温速率探讨几种不同絮片的升温速率，如图 2 所示。由图 2 可知，相同克质量的内暖绒絮片在相同的光照条件下，烫光后的温度低于于未烫光的，因为烫光后的絮片蓬松度下降、热阻降低， 从而降低了絮片的蓄热性能;而相同克质量的内暖绒絮片升温速率高于咖啡炭絮片，且内暖绒最终的温度高于咖啡炭絮片。
3 结论
3.1 生物质石墨烯内暖绒具有较好的透气性、保温率，其压缩弹性率大于 92%、 保温率大于 84%、透气率大于 462 mm/s。 3.2 生 物 质 石 墨 烯 添 加 量 为 1% 的内暖绒具有优异的抑菌性能，金黄色葡萄球菌抑菌率大于 99%、大肠杆菌抑菌率为 99%、白色念珠菌抑菌率为 96%。
3.3 相同克质量的生物质石墨烯内暖绒的升温速率及保暖性明显高于生物绒，内暖绒可用于高端棉被的开发， 满足人们对棉被轻薄、舒适、保暖性能的要求。
参考文献
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《生物质石墨烯内暖绒絮片的制备及性能研究》来源：《针织工业》，作者：韩素青，王双成，吕冬生，唐一林。
