本发明涉及面料加工技术领域，特别涉及一种石墨烯抗菌面料及其制备方法。
背景技术：
面料作为服装三要素之一，是用于制作服装的材料，其不仅可以诠释服装的风格和特性，而且直接关系到服装色彩、造型的表现效果。随着人们生活水平的逐渐提高，人们对面料提出了越来越多功能性及风格的方面的要求，因此常规的面料已经无法满足市场的需求。
功能性纤维主要包括：改性纤维，如在原料阶段改性获得抗起球性、抗静电性、亲水性、阻燃性等；功能性后整理一般包括：舒适性整理，体现在透气、透湿、轻盈、滑爽、防静电等方面的整理。卫生性整理，体现其抗菌除臭性；防护性整理，体现在阻燃、抗紫外线、防辐射等；保健性整理，体现在美容亲肤、远红外；易保管性整理，体现在抗皱、防蛀的功能整理；环保性整理，体现在环友好、绿色无污染。
现有申请公布号为cn109137191a的中国发明专利，公开了一种石墨烯抗菌凉爽纱线的制备方法，纱线包括重量份数为70-90份的石墨烯锦纶复合纤维、10-18份的竹纤维、5-15份的粘胶纤维，通过混棉、梳棉、并条、细纱、络筒纺纱成线。
现有技术方案中虽然采用石墨烯锦纶复合纤维、竹纤维等具有抗菌性能的纤维，但并未对面料进行进一步的抗菌整理，因此面料的抗菌性能会受到一定限制。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种石墨烯抗菌面料及其制备方法，制成的面料具有舒适柔软，透气凉爽，抗菌性能持久、高效的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种石墨烯抗菌面料，包含以下重量份的组分：
80-140份石墨烯复合纤维、10-15份竹炭纤维、6-12份ptt、30-50份棉、抗菌剂8-12份。
通过采用上述技术方案，石墨烯复合纤维是一种将石墨烯与普通纤维结合的新型高科技纤维，利用石墨烯优异的抗菌性能、低温远红外功能，可以显著提高纤维及织物抗菌性能。相对于传统的无机、有机抗菌剂，石墨烯绿色安全，更适合于人体皮肤，具有亲肤养肤的作用；另一方面，石墨烯导电性高，与普碳纤维结合，可以提高纤维的导电性，进而增加织物的抗静电性能。
竹炭纤维是以毛竹为原料加工形成的具有蜂窝状微孔结构的新型纤维，其具有吸湿透气、抑菌抗菌、抗紫外线的效果，是理想的抗菌面料用纤维，可以有效提高面料的透气吸湿性及抗菌性能。
ptt纤维是聚对苯二甲酸1,3丙二醇酯纤维，纤维防污性能好，可染性好、手感柔软、富有弹性，伸长性可比肩氨纶纤维，但比弹性纤维氨纶更易于加工，非常适合作纺织服装面料。
棉纤维柔软亲肤性好、吸湿排汗、且原材料丰富廉价，可以进一步提高面料的穿着舒适度，同时也可以降低面料的加工成本。
抗菌剂在面料抗菌整理工序中加入，可以将抗菌剂吸附、渗透至面料纤维内部，从而进一步提高面料的抗菌性能。
本发明进一步设置为，所述石墨烯复合纤维包括0.6-1.5份石墨烯、79.4-138.5份纤维基体。
通过采用上述技术方案，石墨烯与纤维基体有机结合，使得纤维具有石墨烯的特性及功能，从而赋予面料持久高效的抗菌、抗静电性能。
本发明进一步设置为，所述纤维基体为涤纶、氨纶中的任一种。
通过采用上述技术方案，涤纶定型性好、弹性高、耐腐蚀，且加工工艺成熟，价格相对较低；氨纶弹性优异，强度高，线密度较细，耐化学降解、耐酸碱性、耐汗、耐干洗性及耐磨性均较好，氨纶由于分子结构更接近与氨基酸分子结构，亲肤舒适性好。
本发明进一步设置为，所述石墨烯复合纤维的制备方法，包括如下步骤：
s1、预处理：将石墨烯、纤维基体放入真空烘箱进行干燥，干燥温度为60-100℃，干燥时间为8-15h；
s2、干混：将石墨烯、纤维基体投入高速混合机，调节转速220-300rpm，混合1-3min，再调节转速800-1000rpm，继续混合1-2min，得到石墨烯-纤维基体的预混合物；
s3、共混造粒：将石墨烯-纤维基体预混合物投入双螺杆共混机进行共混造粒，熔融共混温度为180-220℃，转速为80-160rpm，熔融共混时间为3-6min，得到石墨烯纤维母粒；
s4、熔融纺丝：使用熔融纺丝机对石墨烯纤维母粒进行熔融纺丝，纺丝温度为180-230℃，卷绕速度设置为1500-2800m/min，得到石墨烯初生纤维；
s5、牵伸定型：对石墨烯初生纤维进行牵伸，牵伸温度为85-120℃，牵伸倍数为2-8倍，最终得到石墨烯复合纤维。
通过采用上述技术方案，将真空干燥后的石墨烯、纤维基体进行干混，可以时石墨烯与纤维基体混合均匀，得到石墨烯-纤维基体混合物，再通过双螺杆共混机进行熔融共混，从而使石墨烯与纤维基体进行深度融合，石墨烯可以均匀分散到纤维内部，提高了石墨烯与纤维结合的牢度；再通过对石墨烯纤维母粒进行熔融纺丝，得到分散度较高的石墨烯初生纤维，再通过牵伸定型时石墨烯初生纤维内部的取向度和结晶度提高，从而进一步提高纤维的强度和伸长度。
本发明进一步设置为，所述抗菌剂为有机硅季铵盐抗菌剂。
通过采用上述技术方案，有机硅季铵盐是一类综合性能理想的抗菌剂，整理织物时此类抗菌剂不需要高温烘焙,一般烘干后就可产生持久的抗菌效果，整理后的织物不仅具有优良的抗菌性能,而且还具备良好的吸湿吸汗性、柔软性、平滑性、回弹性、防静电性和抗污染性。
本发明进一步设置为，所述石墨烯抗菌面料的制备方法，包括以下步骤：
s1、混纺纱线：将石墨烯复合纤维、竹炭纤维、ptt和棉进行混纺，得到石墨烯混纺纱线；s2、丝光：将s1步骤中混纺纱线在纱线丝光机上进行丝光处理；
s3、整经织造：将s2步骤得到的丝光纱线在分条整经机上进行整经，整经速度为160-180m/min，倒轴速度为115-140m/min；
s4、面料织造：将s3步骤得到的经纱与纬纱进行织造；
s5、抗菌整理：配置质量百分浓度为8％-12％的机硅季铵盐抗菌剂溶液，将s4步骤的面料浸渍于抗菌剂溶液中，浴比为(4:1)-(5:1),浸渍时间为30-60分钟，浸渍后在75-85℃下进行烘干，烘干时间为25-35分钟；
s6、后整理：将s5步骤的面料进行后整理。
通过采用上述技术方案，混纺得到石墨烯混纺纱线，使得纱线具备多纤维的复合特性及功能，从而为面料提供基础也是永久性的抗菌性能；丝光提高了纤维特别是棉纤维的强度及表面光泽，使得纤维的上染性进一步提高；对面料进行抗菌及后整理，使得面料抗菌性能、抗皱性、手感等都有进一步提升。
本发明进一步设置为，所述石墨烯复合纤维的线密度为1-1.5d，纤维长度为30-42mm。
通过采用上述技术方案，该规格的石墨烯复合纤维纤度较细，且纤维长度适中，易于纺纱加工。
本发明进一步设置为，所述s1步骤中的石墨烯混纺纱线的支数为15-100支。
通过采用上述技术方案，该支数范围内的石墨烯混纺纱线垂顺性、强度都比较高，都可以很好的进行面料织造。
本发明进一步设置为，所述s6步骤中的后整理工序包括染整、水洗、定型、预缩工序。
通过采用上述技术方案，水洗可以将面料表面的浮色及杂质去除，而通过定型、预缩可以有效减少面料后续使用过程中的水洗收缩变形。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.本发明中的石墨烯复合纤维，通过将石墨烯、纤维基体在双螺杆共混机上共混造粒，形成石墨烯纤维母粒，在将石墨烯纤维母粒通过熔融纺丝形成石墨烯复合纤维，使得石墨烯与纤维在分子层面得到高度分散结合，从而近乎于永久性的赋予纤维以石墨烯的特性；
2.本发明中的面料中添加竹炭纤维，可以进一步提高面料的抗菌性能，同时也进一步提高了面料的柔软性、吸湿透气性；
3.本发明中的面料中添加ptt纤维，利用ptt纤维防污性高、可染性好的特点，可以提高面料的染色牢度及拒油防污的性能；
4.本发明中的面料通过有机硅季铵盐抗菌剂整理液的抗菌整理，使得抗菌剂吸附并浸润至面料纤维中，从而达到进一步提高面料抗菌性能的效果。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例
实施例1：
一种石墨烯抗菌面料，包含以下重量份的组分：
80份石墨烯复合纤维、10份竹炭纤维、6份ptt、30份棉、8份抗菌剂；其中，石墨烯复合纤维包括0.6份的石墨烯、79.4份的纤维基体。
石墨烯复合纤维的制备步骤如下：
s1、预处理：将石墨烯、纤维基体放入真空烘箱进行干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为8h；
s2、干混：将石墨烯、纤维基体投入高速混合机，调节转速220rpm，混合1min，再调节转速800rpm，继续混合1min，得到石墨烯-纤维基体的预混合物；
s3、共混造粒：将石墨烯-纤维基体预混合物投入双螺杆共混机进行共混造粒，熔融共混温度为180℃，转速为80rpm，熔融共混时间为3min，得到石墨烯纤维母粒；
s4、熔融纺丝：使用熔融纺丝机对石墨烯纤维母粒进行熔融纺丝，纺丝温度为180℃，卷绕速度设置为1500m/min，得到石墨烯初生纤维；
s5、牵伸定型：对石墨烯初生纤维进行牵伸，牵伸温度为85℃，牵伸倍数为2倍，最终得到线密度为1d，纤维长度为30mm的石墨烯复合纤维。
石墨烯抗菌面料的制备方法，包括以下步骤：
s1、混纺纱线：将石墨烯复合纤维、竹炭纤维、ptt和棉进行混纺，得到15支的石墨烯混纺纱线；
s2、丝光：将s1步骤中混纺纱线在纱线丝光机上进行丝光处理；
s3、整经织造：将s2步骤得到的丝光纱线在分条整经机上进行整经，整经速度为160m/min，倒轴速度为115m/min；
s4、面料织造：将s3步骤得到的经纱与纬纱进行织造；
s5、抗菌整理：配置质量百分浓度为8％的机硅季铵盐抗菌剂溶液，将s4步骤的面料浸渍于抗菌剂溶液中，浴比为4:1,浸渍时间为30分钟，浸渍后在75℃下进行烘干，烘干时间为25min；
s6、后整理：将s5步骤的面料进行染整、水洗、定型、预缩的后整理。
实施例2：
一种石墨烯抗菌面料，包含以下重量份的组分：
92份石墨烯复合纤维、12份竹炭纤维、8份ptt、35份棉、9份抗菌剂；其中，石墨烯复合纤维包括0.8份的石墨烯、91.2份的纤维基体。
石墨烯复合纤维的制备步骤如下：
s1、预处理：将石墨烯、纤维基体放入真空烘箱进行干燥，干燥温度为70℃，干燥时间为10h；
s2、干混：将石墨烯、纤维基体投入高速混合机，调节转速240rpm，混合2min，再调节转速850rpm，继续混合1min，得到石墨烯-纤维基体的预混合物；
s3、共混造粒：将石墨烯-纤维基体预混合物投入双螺杆共混机进行共混造粒，熔融共混温度为190℃，转速为100rpm，熔融共混时间为4min，得到石墨烯纤维母粒；
s4、熔融纺丝：使用熔融纺丝机对石墨烯纤维母粒进行熔融纺丝，纺丝温度为190℃，卷绕速度设置为1800m/min，得到石墨烯初生纤维；
s5、牵伸定型：对石墨烯初生纤维进行牵伸，牵伸温度为95℃，牵伸倍数为4倍，最终得到线密度为1-1.5d，纤维长度为30-42mm的石墨烯复合纤维。
石墨烯抗菌面料的制备方法，包括以下步骤：
s1、混纺纱线：将石墨烯复合纤维、竹炭纤维、ptt和棉进行混纺，得到15-100支的石墨烯混纺纱线；
s2、丝光：将s1步骤中混纺纱线在纱线丝光机上进行丝光处理；
s3、整经织造：将s2步骤得到的丝光纱线在分条整经机上进行整经，整经速度为165m/min，倒轴速度为120m/min；
s4、面料织造：将s3步骤得到的经纱与纬纱进行织造；
s5、抗菌整理：配置质量百分浓度为9％的机硅季铵盐抗菌剂溶液，将s4步骤的面料浸渍于抗菌剂溶液中，浴比为4:1,浸渍时间为35分钟，浸渍后在77℃下进行烘干，烘干时间为27min；
s6、后整理：将s5步骤的面料进行染整、水洗、定型、预缩的后整理。
实施例3：
一种石墨烯抗菌面料，包含以下重量份的组分：
104份石墨烯复合纤维、13份竹炭纤维、10份ptt、40份棉、10份抗菌剂；其中，石墨烯复合纤维包括1份的石墨烯、103份的纤维基体。
石墨烯复合纤维的制备步骤如下：
s1、预处理：将石墨烯、纤维基体放入真空烘箱进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为12h；
s2、干混：将石墨烯、纤维基体投入高速混合机，调节转速260rpm，混合3min，再调节转速900rpm，继续混合1min，得到石墨烯-纤维基体的预混合物；
s3、共混造粒：将石墨烯-纤维基体预混合物投入双螺杆共混机进行共混造粒，熔融共混温度为200℃，转速为120rpm，熔融共混时间为5min，得到石墨烯纤维母粒；
s4、熔融纺丝：使用熔融纺丝机对石墨烯纤维母粒进行熔融纺丝，纺丝温度为200℃，卷绕速度设置为2100m/min，得到石墨烯初生纤维；
s5、牵伸定型：对石墨烯初生纤维进行牵伸，牵伸温度为105℃，牵伸倍数为6倍，最终得到线密度为1-1.5d，纤维长度为30-42mm的石墨烯复合纤维。
石墨烯抗菌面料的制备方法，包括以下步骤：
s1、混纺纱线：将石墨烯复合纤维、竹炭纤维、ptt和棉进行混纺，得到15-100支的石墨烯混纺纱线；
s2、丝光：将s1步骤中混纺纱线在纱线丝光机上进行丝光处理；
s3、整经织造：将s2步骤得到的丝光纱线在分条整经机上进行整经，整经速度为170m/min，倒轴速度为125m/min；
s4、面料织造：将s3步骤得到的经纱与纬纱进行织造；
s5、抗菌整理：配置质量百分浓度为10％的机硅季铵盐抗菌剂溶液，将s4步骤的面料浸渍于抗菌剂溶液中，浴比为4:1,浸渍时间为40分钟，浸渍后在79℃下进行烘干，烘干时间为29分钟；
s6、后整理：将s5步骤的面料进行染整、水洗、定型、预缩的后整理。
实施例4：
一种石墨烯抗菌面料，包含以下重量份的组分：
116份石墨烯复合纤维、14份竹炭纤维、11份ptt、45份棉、11份抗菌剂；其中，石墨烯复合纤维包括1.2份的石墨烯、114.8份的纤维基体。
石墨烯复合纤维的制备步骤如下：
s1、预处理：将石墨烯、纤维基体放入真空烘箱进行干燥，干燥温度为90℃，干燥时间为14h；
s2、干混：将石墨烯、纤维基体投入高速混合机，调节转速280rpm，混合3min，再调节转速950rpm，继续混合2min，得到石墨烯-纤维基体的预混合物；
s3、共混造粒：将石墨烯-纤维基体预混合物投入双螺杆共混机进行共混造粒，熔融共混温度为210℃，转速为140rpm，熔融共混时间为6min，得到石墨烯纤维母粒；
s4、熔融纺丝：使用熔融纺丝机对石墨烯纤维母粒进行熔融纺丝，纺丝温度为210℃，卷绕速度设置为2400m/min，得到石墨烯初生纤维；
s5、牵伸定型：对石墨烯初生纤维进行牵伸，牵伸温度为115℃，牵伸倍数为8倍，最终得到线密度为1-1.5d，纤维长度为30-42mm的石墨烯复合纤维。
石墨烯抗菌面料的制备方法，包括以下步骤：
s1、混纺纱线：将石墨烯复合纤维、竹炭纤维、ptt和棉进行混纺，得到15-100支的石墨烯混纺纱线；
s2、丝光：将s1步骤中混纺纱线在纱线丝光机上进行丝光处理；
s3、整经织造：将s2步骤得到的丝光纱线在分条整经机上进行整经，整经速度为175m/min，倒轴速度为130m/min；
s4、面料织造：将s3步骤得到的经纱与纬纱进行织造；
s5、抗菌整理：配置质量百分浓度为11％的机硅季铵盐抗菌剂溶液，将s4步骤的面料浸渍于抗菌剂溶液中，浴比为4.5:1,浸渍时间为50分钟，浸渍后在81℃下进行烘干，烘干时间为32min；
s6、后整理：将s5步骤的面料进行染整、水洗、定型、预缩的后整理。
实施例5：
一种石墨烯抗菌面料，包含以下重量份的组分：
140份石墨烯复合纤维、15份竹炭纤维、12份ptt、50份棉、12份抗菌剂；其中，石墨烯复合纤维包括1.5份的石墨烯、138.5份的纤维基体。
石墨烯复合纤维的制备步骤如下：
s1、预处理：将石墨烯、纤维基体放入真空烘箱进行干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为15h；
s2、干混：将石墨烯、纤维基体投入高速混合机，调节转速300rpm，混合3min，再调节转速1000rpm，继续混合2min，得到石墨烯-纤维基体的预混合物；
s3、共混造粒：将石墨烯-纤维基体预混合物投入双螺杆共混机进行共混造粒，熔融共混温度为220℃，转速为160rpm，熔融共混时间为6min，得到石墨烯纤维母粒；
s4、熔融纺丝：使用熔融纺丝机对石墨烯纤维母粒进行熔融纺丝，纺丝温度为230℃，卷绕速度设置为2800m/min，得到石墨烯初生纤维；
s5、牵伸定型：对石墨烯初生纤维进行牵伸，牵伸温度为120℃，牵伸倍数为8倍，最终得到线密度为1-1.5d，纤维长度为30-42mm的石墨烯复合纤维。
石墨烯抗菌面料的制备方法，包括以下步骤：
s1、混纺纱线：将石墨烯复合纤维、竹炭纤维、ptt和棉进行混纺，得到15-100支的石墨烯混纺纱线；
s2、丝光：将s1步骤中混纺纱线在纱线丝光机上进行丝光处理；
s3、整经织造：将s2步骤得到的丝光纱线在分条整经机上进行整经，整经速度为180m/min，倒轴速度为140m/min；
s4、面料织造：将s3步骤得到的经纱与纬纱进行织造；
s5、抗菌整理：配置质量百分浓度为12％的机硅季铵盐抗菌剂溶液，将s4步骤的面料浸渍于抗菌剂溶液中，浴比为5:1,浸渍时间为60分钟，浸渍后在85℃下进行烘干，烘干时间为35min；
s6、后整理：将s5步骤的面料进行染整、水洗、定型、预缩的后整理。
性能检测
按照实施例1-5的方法各制备5块规格一致的试样面料，并按照以下各项指标检测试样面料，由同一实施例制得的试样面料的测试结果取平均值，测试结果如表1所示：
表1以上各实施例制得的试样面料的各项指标测试结果
由表1可以看出，本发明实施例1-5试样面料的手感舒适及柔软度均较好，且实施例1-5试样面料的克重也相对较低，说明本发明的面料轻盈，更加适合穿着；在拉伸强度及撕裂强度方面实施例1-5试样面料的检测结果更加均一稳定；色牢度方面，本发明实施例1-5试样面料均达到3-4级较高的色牢度；抗菌性能方面，由于面料采用石墨烯复合纤维及竹炭纤维，并通过抗菌剂整理液的后整理，因此达到显著提高面料抗菌性能的效果。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，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，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。