本发明属于服装领域，尤其涉及一种保暖内衣及其制备方法。
背景技术：
随着气温急剧降低，北方的深秋显得格外寒冷。为了度过暖气来临前漫长的岁月，清华大学一化工博士总结了三条御寒新招，其中之一为穿衣次序。他研究发现，将导热系数低的风衣穿在导热系数大的秋衣里面，具有更好的御寒效果。然而，风衣的面料太过硬挺，并不适合贴身穿着。现有技术中也有导热系数低、舒适度较高的保暖内衣，但其一般为多层结构，贴身层和外层均为纤维布匹制成，中间层为含保暖性能的填料。它虽然能够满足导热系数低、贴身穿着舒适度高的要求，但是它的裁剪缝制工艺较为复杂，在使用过程中也极易损坏；故本发明所要解决的技术问题是提供一种导热系数低、面料舒适度高、制作工艺简单的保暖内衣，用以将人体散发的热量牢牢集聚在身体周围。
技术实现要素：
本发明旨在解决背景技术中提到的问题，提供一种导热系数低、面料柔软、制作工艺简单的保暖内衣及其制备方法，用以将人体散发的热量牢牢集聚在身体周围。
为了解决上述问题，本发明采用了以下技术方案：
一种保暖内衣，主要由泡沫状棉纤维/石墨烯复合物和未处理过的棉纤维混纺而成，所述泡沫状棉纤维/石墨烯复合物与未处理过的棉纤维的质量百分比为40～100:100。
一种保暖内衣的制备方法，包括如下步骤：(1)将棉纤维在丙酮溶液中二浸二轧，然后在将所述棉纤维置于强碱溶液中，于80～90℃下反应，然后用酸中和后再用去离子水漂洗、挤压吹干；(2)将步骤(1)处理的棉纤维浸入含有氧化石墨烯的水溶液中，搅拌使氧化石墨烯与棉纤维充分混合；(3)将步骤(2)中的棉纤维和氧化石墨烯混合溶液放入纱布中，挤压去除多余的水分；(4)将步骤(3)处理的棉纤维放入碱性溶液中，室温下搅拌使碱性溶液与棉纤维充分混合；(5)将步骤(4)得到的混合液转移到高压釜中，水热反应，得到棉纤维/石墨烯复合物；(6)将步骤(5)制得的棉纤维/石墨烯复合物放入液氮中急速冷冻；(7)将步骤(6)处理后的棉纤维/石墨烯复合物放入真空冷冻机中，冷冻干燥，得到疏松多孔的泡沫状棉纤维/石墨烯复合物；(8)将步骤(7)得到的疏松多孔的泡沫状棉纤维/石墨烯复合物按照常见的纺线工艺与未处理过的棉纤维一起混纺，然后经过漂染、织布、剪裁、缝制而得到保暖内衣。
作为本发明改进的技术方案，所述步骤(1)中，所述丙酮溶液的质量分数为10～30％，浸泡时间为0.5～1h，轧液率为70～80％；所述强碱溶液的pH值为12～14，于80～90℃下反应1～2h。
作为本发明改进的技术方案，所述步骤(2)中，所述氧化石墨烯的浓度为10～50g/L。
作为本发明改进的技术方案，所述步骤(3)中，挤压水分为棉纤维吸水总量的60～80％。
作为本发明改进的技术方案，所述步骤(4)中，所述碱性溶液的pH值为9～11，所述步骤(3)处理的棉纤维与碱性溶液的体积比为1:0.8～1.5。
作为本发明改进的技术方案，所述步骤(5)中，所述水热反应温度为120～160℃，水热反应时间为6～12h。
作为本发明改进的技术方案，所述步骤(6)中，先将步骤(5)得到的棉纤维/石墨烯复合物制成厚度为1～5cm的片状，再放入液氮中急速冷冻。
作为本发明改进的技术方案，所述步骤(7)中，所述冷冻干燥温度为‐30～‐20℃，真空度为1～10Pa。
作为本发明改进的技术方案，所述步骤(8)中，疏松多孔的泡沫状棉纤维/石墨烯复合物为未处理的棉纤维的40～100％wt。
有益效果：
与现有的保暖内衣相比，本发明的制备工艺十分简单，制得的保暖内衣具有保温效果好、抗菌、抗静电等优点。泡沫状棉纤维/石墨烯复合物与棉纤维按照一定的比例混纺在一起，然后再制成保暖内衣，使得所述内衣不仅具备导热系数低的特点，还具有棉纤维原来的面料柔软、吸汗性好、穿着舒适度高等特性；同时石墨烯还赋予了所述保暖内衣抗菌、抗静电等特性。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更清楚明了的理解本发明，现结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
本发明的保暖内衣主要由疏松多孔的泡沫状棉纤维/石墨烯复合物按照常见的纺线工艺与未处理过的棉纤维一起混纺，然后经过漂染、织布、剪裁、缝制而得到保暖内衣。所述泡沫状棉纤维/石墨烯复合物与未处理过的棉纤维的质量百分比为40～100:100。
本发明中的泡沫状棉纤维/石墨烯复合物的制备步骤主要为：(1)将棉纤维在丙酮溶液中二浸二轧，然后在将所述棉纤维置于强碱溶液中，于80～90℃下反应，然后用酸中和后再用去离子水漂洗、挤压吹干；(2)将步骤(1)处理的棉纤维浸入含有氧化石墨烯的水溶液中，搅拌使氧化石墨烯与棉纤维充分混合；(3)将步骤(2)中的棉纤维和氧化石墨烯混合溶液放入纱布中，挤压去除多余的水分；(4)将步骤(3)处理的棉纤维放入碱性溶液中，室温下搅拌使碱性溶液与棉纤维充分混合；(5)将步骤(4)得到的混合液转移到高压釜中，水热反应，得到棉纤维/石墨烯复合物；(6)将步骤(5)制得的棉纤维/石墨烯复合物放入液氮中急速冷冻；(7)将步骤(6)处理后的棉纤维/石墨烯复合物放入真空冷冻机中，冷冻干燥，得到疏松多孔的泡沫状棉纤维/石墨烯复合物。
所述泡沫状棉纤维/石墨烯复合物制备步骤中的工艺参数及测试结果参见实施例1‐5。
实施例1
步骤(1)中，所述丙酮溶液的质量分数为10％，浸泡时间为1h，轧液率为80％；所述强碱溶液的pH值为14，于80℃下反应2h；其中，所述强碱溶液主要包括氢氧化钠、氢氧化钾中的其中一种，所述酸为稀盐酸、稀硝酸、稀硫酸中的其中一种；
步骤(2)中，所述氧化石墨烯的浓度为10g/L；
步骤(3)中，挤压水分为棉纤维吸水总量的80％；
步骤(4)中，所述碱性溶液的pH值为9，所述步骤(3)处理的棉纤维与碱性溶液的体积比为1:0.8；所述碱性溶液主要由氨水、氢氧化钠、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的其中一种或多种组成，优选地，所述碱性溶液为氨水；
步骤(5)中，所述水热反应温度为120℃，水热反应时间为12h；
步骤(6)中，先将步骤(5)得到的棉纤维/石墨烯复合物制成厚度为1cm的片状，再放入液氮中急速冷冻；
步骤(7)中，所述冷冻干燥温度为‐20℃，真空度为10Pa。
测得泡沫状棉纤维/石墨烯复合物的导热系数为0.063。
实施例2
步骤(1)中，所述丙酮溶液的质量分数为15％，浸泡时间为50min，轧液率为78％；所述强碱溶液的pH值为13.5，于82℃下反应1h45min；其中，所述强碱溶液主要包括氢氧化钠、氢氧化钾中的其中一种，所述酸为稀盐酸、稀硝酸、稀硫酸中的其中一种；
步骤(2)中，所述氧化石墨烯的浓度为20g/L；
步骤(3)中，挤压水分为棉纤维吸水总量的75％；
步骤(4)中，所述碱性溶液的pH值为9.5，所述步骤(3)处理的棉纤维与碱性溶液的体积比为1:1；所述碱性溶液主要由氨水、氢氧化钠、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的其中一种或多种组成；
步骤(5)中，所述水热反应温度为130℃，水热反应时间为10h；
步骤(6)中，先将步骤(5)得到的棉纤维/石墨烯复合物制成厚度为2cm的片状，再放入液氮中急速冷冻；
步骤(7)中，所述冷冻干燥温度为‐17℃，真空度为7Pa。
测得泡沫状棉纤维/石墨烯复合物的导热系数为0.055。
实施例3
步骤(1)中，所述丙酮溶液的质量分数为20％，浸泡时间为40min，轧液率为75％；所述强碱溶液的pH值为13，于85℃下反应1h30min；其中，所述强碱溶液主要包括氢氧化钠、氢氧化钾中的其中一种，所述酸为稀盐酸、稀硝酸、稀硫酸中的其中一种；
步骤(2)中，所述氧化石墨烯的浓度为30g/L；
步骤(3)中，挤压水分为棉纤维吸水总量的70％；
步骤(4)中，所述碱性溶液的pH值为10，所述步骤(3)处理的棉纤维与碱性溶液的体积比为1:1.2；所述碱性溶液主要由氨水、氢氧化钠、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的其中一种或多种组成；
步骤(5)中，所述水热反应温度为140℃，水热反应时间为8h；
步骤(6)中，先将步骤(5)得到的棉纤维/石墨烯复合物制成厚度为3cm的片状，再放入液氮中急速冷冻；
步骤(7)中，所述冷冻干燥温度为‐15℃，真空度为5Pa。
测得泡沫状棉纤维/石墨烯复合物的导热系数为0.051。
实施例4
步骤(1)中，所述丙酮溶液的质量分数为25％，浸泡时间为30min，轧液率为72％；所述强碱溶液的pH值为12.5，于87℃下反应1h15min；其中，所述强碱溶液主要包括氢氧化钠、氢氧化钾中的其中一种，所述酸为稀盐酸、稀硝酸、稀硫酸中的其中一种；
步骤(2)中，所述氧化石墨烯的浓度为40g/L；
步骤(3)中，挤压水分为棉纤维吸水总量的65％；
步骤(4)中，所述碱性溶液的pH值为10.5，所述步骤(3)处理的棉纤维与碱性溶液的体积比为1:1.3；所述碱性溶液主要由氨水、氢氧化钠、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的其中一种或多种组成；
步骤(5)中，所述水热反应温度为150℃，水热反应时间为8h；
步骤(6)中，先将步骤(5)得到的棉纤维/石墨烯复合物制成厚度为4cm的片状，再放入液氮中急速冷冻；
步骤(7)中，所述冷冻干燥温度为‐12℃，真空度为3Pa。
测得泡沫状棉纤维/石墨烯复合物的导热系数为0.044。
实施例5
步骤(1)中，所述丙酮溶液的质量分数为30％，浸泡时间为30min，轧液率为70％；所述强碱溶液的pH值为12，于90℃下反应1h；其中，所述强碱溶液主要包括氢氧化钠、氢氧化钾中的其中一种，所述酸为稀盐酸、稀硝酸、稀硫酸中的其中一种；
步骤(2)中，所述氧化石墨烯的浓度为50g/L；
步骤(3)中，挤压水分为棉纤维吸水总量的60％；
步骤(4)中，所述碱性溶液的pH值为11，所述步骤(3)处理的棉纤维与碱性溶液的体积比为1:1.5；所述碱性溶液主要由氨水、氢氧化钠、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的其中一种或多种组成；
步骤(5)中，所述水热反应温度为160℃，水热反应时间为6h；
步骤(6)中，先将步骤(5)得到的棉纤维/石墨烯复合物制成厚度为5cm的片状，再放入液氮中急速冷冻；
步骤(7)中，所述冷冻干燥温度为‐10℃，真空度为1Pa。
测得泡沫状棉纤维/石墨烯复合物的导热系数为0.054。
实施例6
将实施例4制得的泡沫状棉纤维/石墨烯复合物与未处理过的棉纤维一起混纺，所述泡沫状棉纤维/石墨烯复合物与未处理过的棉纤维的质量百分比为40:100，得到的保暖内衣用线的导热系数为0.062。
实施例7
将实施例4制得的泡沫状棉纤维/石墨烯复合物与未处理过的棉纤维一起混纺，所述泡沫状棉纤维/石墨烯复合物与未处理过的棉纤维的质量百分比为60:100，得到的保暖内衣用线的导热系数为0.055。
实施例8
将实施例4制得的泡沫状棉纤维/石墨烯复合物与未处理过的棉纤维一起混纺，所述泡沫状棉纤维/石墨烯复合物与未处理过的棉纤维的质量百分比为80:100，得到的保暖内衣用线的导热系数为0.050。
实施例9
将实施例4制得的泡沫状棉纤维/石墨烯复合物与未处理过的棉纤维一起混纺，所述泡沫状棉纤维/石墨烯复合物与未处理过的棉纤维的质量百分比为100:100，得到的保暖内衣用线的导热系数为0.048。
由实施例6-9可见，泡沫状棉纤维/石墨烯复合物在保暖内衣用线中的含量越高，其保暖效果越好。但是综合考虑制备成本和保暖效果，所述泡沫状棉纤维/石墨烯复合物与未处理过的棉纤维最优质量百分比为80:100。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。