本發明涉及功能性紡織材料制造技術領域，尤其涉及一種具有阻燃涂層的織物及其制備方法。
背景技術：
紡織品是人們在日常生活中的必需品，而在一些特殊應用領域，例如：對紡織品具有阻燃耐火要求的阻燃應用領域，普通日用紡織品就不能滿足使用要求，這樣具有阻燃功能性的阻燃紡織品就有著很大的市場需求和研發價值。采用紡織化學后整理技術，對織物進行后整理加工，賦予其阻燃功能性，是制備阻燃紡織品的一種有效途徑。而涂層技術是一種環保，簡便和高效的紡織化學后整理加工技術，它可以將涂層劑的功能性發揮到充分，從而得到性能優異的功能性紡織品。
石墨烯是一種具有二維平面結構的碳材料，近年來，因其優異的力學性能，導電性能和熱學性能，而受到了廣大科研工作者的極大關注。氧化石墨烯是在石墨烯的二維平面結構基礎上，增加了豐富的含氧官能團。因此，氧化石墨烯同樣具有著優異的性能和應用價值，其已被證明是一種綠色環保型阻燃劑。此外，由于其擁有豐富的含氧官能團，所以它對織物具備一定的親和力，通過后整理加工技術將氧化石墨烯整理到織物上，可以賦予織物一定的阻燃性能。
蒙脫土是一種硅酸鹽類天然礦物，其成分中含有大量的鋁，鎂和硅元素。因此，蒙脫土也具有優異的阻燃性能。如果可以將蒙脫土和氧化石墨烯結合起來對織物進行阻燃整理，同時發揮兩者的優異阻燃性能，這樣就可以極大地提高整理后織物的阻燃性能。但是，作為一種礦物材料，蒙脫土對織物不具備親和力，通過后整理加工技術無法使其直接吸附在織物上，那么蒙脫土的優異阻燃性能就得不到合理的利用。
當前，現有技術大多是將石墨烯或氧化石墨烯作為微量添加劑添加到聚乙烯醇/蒙脫土復合體系中，然后通過“浸軋烘”的方法，將織物浸漬在復合體系中吸附阻燃劑，或者通過“真空抽濾”的方法將整理劑抽濾到織物上，從而對織物進行阻燃整理。但是，這兩種方法都有較大的局限性。首先，低劑量的石墨烯或者氧化石墨烯吸附在織物上，對織物阻燃性能的提高是非常不明顯的；其次，在這兩種方法中，蒙脫土并不能很好的吸附在織物表面，這是因為聚乙烯醇對蒙脫土的包覆能力不夠，而且聚乙烯醇對織物親和力不足以使蒙脫土良好的吸附在織物的表面。
因此，如何將蒙脫土整理到織物上并且將蒙脫土和氧化石墨烯有效的結合，從而充分發揮兩者的阻燃特性，提高織物的阻燃性能是紡織化學領域亟待解決的技術問題。
技術實現要素：
為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種具有阻燃涂層的織物及其制備方法，采用涂層整理的方法，將涂層劑整理到織物表面，一方面可以充分發揮氧化石墨烯和蒙脫土的優異阻燃性能，另一方面整理后織物的阻燃性能得到極大提高。
本發明提供了一種具有阻燃涂層的織物的制備方法，包括以下步驟：
(1)提供濃度為8.5-17.5mg/ml的氧化石墨烯水溶膠；
(2)將蒙脫土與水混合均勻，得到蒙脫土懸浮液；
(3)將蒙脫土懸浮液、氧化石墨烯水溶膠以及增稠劑混合均勻，得到氧化石墨烯摻雜蒙脫土涂層劑；
(4)將步驟(3)得到的氧化石墨烯摻雜蒙脫土涂層劑涂覆到織物表面，得到具有阻燃涂層的織物。
進一步地，在步驟(1)中，采用改進hummers法制備氧化石墨烯。
以天然鱗片石墨為原料，采用改進hummers法制備氧化石墨烯，洗滌、透析3-7天后得到濃度為20-30mg/ml的氧化石墨烯水溶膠。透析時采用的透析袋的截留分子量為8000-14000da。然后用水將透析后的氧化石墨烯水溶膠稀釋到濃度為8.5-17.5mg/ml。
進一步地，在步驟(2)中，通過攪拌混勻。
進一步地，在步驟(3)中，增稠劑為聚乙烯醇或瓜爾膠。
進一步地，在步驟(3)中，氧化石墨烯、增稠劑和蒙脫土的質量比為70-85:10:5-20。
優選地，在步驟(3)中，氧化石墨烯、增稠劑和蒙脫土的質量比為85:10:5，80:10:10，75:10:15或70:10:20。
進一步地，在步驟(3)中，通過攪拌和超聲混勻。
進一步地，在步驟(4)中，采用涂層機進行涂覆，涂覆速度為0.2cm/s-1cm/s，涂層厚度為0.2-1.0mm。
進一步地，涂層機包括托架和位于托架一端的刮刀，織物固定在托架上，氧化石墨烯摻雜蒙脫土涂層劑在刮刀的帶動下均勻涂覆于織物的表面。
進一步地，在步驟(4)中，還包括在60℃-120℃下烘干涂覆后的織物的步驟。
進一步地，在步驟(4)中，對織物進行雙面涂覆。對織物首先進行單面涂覆，然后在60℃-120℃下烘干，再對其進行另一面的涂覆，然后在60℃-120℃下烘干。
進一步地，在步驟(4)中，織物為棉和/或蠶絲織物。
本發明還提供了一種采用上述方法所制備的具有阻燃涂層的織物。
借由上述方案，本發明至少具有以下優點：
本發明采用物理共混的方法，將擁有極佳阻燃性能卻難以直接吸附在織物上的蒙脫土摻雜進入氧化石墨烯溶膠中，得到擁有極佳阻燃性能的氧化石墨烯摻雜蒙脫土涂層劑，然后采用涂層整理的方法，將涂層劑整理到織物表面。氧化石墨烯摻雜蒙脫土阻燃涂層劑具有綠色環保，無毒無鹵等特點。本發明提供的氧化石墨烯摻雜蒙脫土涂層劑的合成工藝簡單，適合大批量生產。采用涂層的方法使氧化石墨烯摻雜蒙脫土涂層劑整理到織物表面，工藝簡單，易于操作，對涂層劑利用率高，并且可以極大地提高織物的阻燃性能。
上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。
附圖說明
圖1是本發明未經本發明的方法處理的蠶絲織物的掃描電鏡圖；
圖2是實施例8制備的阻燃蠶絲織物的掃描電鏡圖；
圖3是未經本發明方法處理的蠶絲織物的垂直燃燒圖；
圖4是實施例8制備的阻燃蠶絲織物的垂直燃燒圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。
實施例1
以天然鱗片石墨為原料，采用改進hummers法制備氧化石墨烯，洗滌后，透析3-7天后得到濃度為20-30mg/ml的氧化石墨烯水溶膠。向其中加入去離子水進行稀釋，得到濃度為17.5mg/ml的氧化石墨烯水溶膠。其中，改進hummers法參照文獻：marcanod.c.,etal.,improvedsynthesisofgrapheneoxide,acsnano,4(2010),8,pp.4806-4814中的方法進行。
取2g蒙脫土加入500ml去離子水中，經過充分的機械攪拌，使其分散均勻，制得濃度約為2.5mg/ml的蒙脫土懸浮液。將10ml蒙脫土懸浮液加入到上述氧化石墨烯水溶膠中，經機械攪拌，超聲分散，使其均勻混合。在攪拌過程中，加入10ml，濃度為5mg/ml的聚乙烯醇水溶液作為增稠劑，混勻后得到氧化石墨烯摻雜蒙脫土涂層劑。其中，氧化石墨烯、聚乙烯醇和蒙脫土的質量比為85:10:5。
將普通棉織物裁剪成20cm×40cm大小，固定于涂層小樣機的托架上，并將上述制備的氧化石墨烯摻雜蒙脫土涂層劑均勻地置于刮刀的一端，通過刮刀的運動將涂層劑均勻對棉織物的表面進行單面涂覆，其中刮刀運動的速度(即涂覆速度)為0.2cm/s，調節涂層厚度為0.5mm，將涂覆后的織物置于鼓風干燥箱100℃烘10min。
然后將上述單面涂層后的棉織物正反倒置后置于涂層小樣機托架上，將涂層劑均勻的倒置于刮刀一端，調節涂層速度為0.2cm/s，涂層厚度為0.5mm。將雙面均涂覆了石墨烯摻雜蒙脫土涂層劑的織物置于鼓風干燥箱100℃烘10min，得到氧化石墨烯摻雜蒙脫土的阻燃涂層棉織物。
實施例2
參照實施例1的方法，制備氧化石墨烯摻雜蒙脫土涂層劑，其中，氧化石墨烯、增稠劑和蒙脫土的質量比為80:10:10。其他工藝與實施例1相同，得到氧化石墨烯摻雜蒙脫土的阻燃涂層棉織物。
實施例3
參照實施例1的方法，制備氧化石墨烯摻雜蒙脫土涂層劑，其中，氧化石墨烯、增稠劑和蒙脫土的質量比為75:10:15。其他工藝與實施例1相同，得到氧化石墨烯摻雜蒙脫土的阻燃涂層棉織物。
實施例4
參照實施例1的方法，制備氧化石墨烯摻雜蒙脫土涂層劑，其中，氧化石墨烯、增稠劑和蒙脫土的質量比為70:10:20。其他工藝與實施例1相同，得到氧化石墨烯摻雜蒙脫土的阻燃涂層棉織物。
實施例5
選用蠶絲織物作為待涂覆織物，其余參數和工藝均與實施例1相同，得到氧化石墨烯摻雜蒙脫土的阻燃涂層蠶絲織物。
實施例6
選用蠶絲織物作為待涂覆織物，其余參數和工藝均與實施例2相同，得到氧化石墨烯摻雜蒙脫土的阻燃涂層蠶絲織物。
實施例7
選用蠶絲織物作為待涂覆織物，其余參數和工藝均與實施例3相同，得到氧化石墨烯摻雜蒙脫土的阻燃涂層蠶絲織物。
實施例8
選用蠶絲織物作為待涂覆織物，其余參數和工藝均與實施例4相同，得到氧化石墨烯摻雜蒙脫土的阻燃涂層蠶絲織物。
通過極限氧指數儀測試上述得到的各氧化石墨烯摻雜蒙脫土的具有阻燃涂層的織物的阻燃性能，測試結果如表1所示。
表1具有阻燃涂層的織物的阻燃性能測試結果
從上表中可看出，各實施例所得到的織物極限氧指數均超過26％，說明所得到的具有阻燃涂層的織物皆具備優異的阻燃性能。其中，隨著蒙脫土質量的提升，所得具有阻燃涂層織物的極限氧指數也逐漸提高。其中，當涂層劑成分質量比為70:10:20時，實施例4所得具有阻燃涂層棉織物極限氧指數達到33.2％；實施例8所得具有阻燃涂層蠶絲織物，氧指數達到44.6％，表明該涂層劑賦予了織物極佳的阻燃性能。
圖1是未經本發明的方法處理的蠶絲織物的放大100倍的掃描電鏡圖；圖2是實施例8制備的阻燃蠶絲織物的放大100倍的掃描電鏡圖。對比圖1和圖2可發現，涂層后的織物表面明顯附著一層阻燃薄膜，不能直接吸附在織物表面的蒙脫土成功被包覆在氧化石墨烯溶膠內，吸附在織物表面，兩種阻燃劑同時發揮阻燃作用，賦予織物優異的阻燃性能。
圖3是未經本發明方法處理的蠶絲織物的垂直燃燒圖；圖4是實施例8制備的阻燃蠶絲織物的垂直燃燒圖。其中未經處理的蠶絲織物經垂直燃燒后損毀長度為22cm，且織物表觀遭到嚴重的破壞，而實施例8制備的阻燃蠶絲織物經垂直燃燒后，損壞長度為9.5cm，且織物依然能保持完整的表觀形貌，說明該織物具備優異的阻燃性能。
實施例9
參照實施例1的工藝，選用蠶絲織物作為待涂覆織物，并且選用瓜爾膠作為增稠劑，調節涂層速度為1cm/s，涂層厚度為0.2mm，其余參數和工藝均與實施例1相同，得到氧化石墨烯摻雜蒙脫土的阻燃涂層蠶絲織物。
實施例10
參照實施例2的工藝，選用蠶絲織物作為待涂覆織物，并且選用瓜爾膠作為增稠劑，調節涂層速度為0.6cm/s，涂層厚度為1.0mm，其余參數和工藝均與實施例2相同，得到氧化石墨烯摻雜蒙脫土的阻燃涂層蠶絲織物。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，并不用于限制本發明，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發明的保護范圍。