本發(fā)明涉及紡織，具體涉及一種用于擊劍服的防護面料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、自從1896年擊劍運動成為比賽項目以來，擊劍運動的普及性越來越廣，參與人數(shù)近年來更是呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長。為此，針對擊劍防護服的研發(fā)工作也得到越來越多的關(guān)注。與此同時，擊劍防護服技術(shù)的進步也成為擊劍這項高危險、強對抗的競技運動穩(wěn)步發(fā)展的重要助力。

2、目前擊劍運動服的防護服和導(dǎo)電服二件是分體式，防護服用來預(yù)防擊劍運動中的潛在威脅，保護人體，極大降低這項運動的危險性。防護面料對刺破強力的要求很高，二級擊劍服的抗擊穿標準平均受力應(yīng)大于等于800n。目前市場上用的擊劍用面料，主要采用金屬絲、高強度晴綸和棉織造而成，也有的抗刺面料使用的是芳綸纖維。

3、最外層的導(dǎo)電服主要確保能夠及時、有效且準確地判別擊劍是否觸碰到身體有效部位。當前，國內(nèi)外生產(chǎn)的導(dǎo)電面料都是由合成紗線和金屬線(以銅線為主)交織而成，其具有良好的導(dǎo)電性，但是這種面料不夠輕便，質(zhì)地較硬，柔軟性不足，且金屬線在使用中受潮易被氧化，生成的氧化物(如銅綠)不僅影響導(dǎo)電服的導(dǎo)電性能，而且對穿戴者的皮膚和呼吸系統(tǒng)也會產(chǎn)生很大危害。目前已知的涂覆固有導(dǎo)電聚合物的紡織材料存在許多缺點。理想的導(dǎo)電紡織品應(yīng)該包含無縫結(jié)合到常規(guī)紡織品結(jié)構(gòu)中的電子成分，具有穩(wěn)定的電性能，能經(jīng)受正常磨損，并且禁洗耐燙。目前市場上還沒有涂覆導(dǎo)電聚合物的紡織品能滿足上述的全部要求。

4、中國專利文獻cn201485573u公開了一種鎳錳導(dǎo)電絲及由鎳錳導(dǎo)電絲構(gòu)成的擊劍布，鎳錳致密地纏繞在特綸絲上，鎳錳導(dǎo)電絲經(jīng)、緯交錯地分布在布上。兩兩鎳錳導(dǎo)電絲間為經(jīng)緯紗線構(gòu)成的布。這類擊劍布雖然耐腐蝕性好，強度高，導(dǎo)電能力強，靈敏度高，但是由于構(gòu)成擊劍布的鎳錳導(dǎo)電絲致密地纏繞在特綸絲上，因而直徑粗，所織造成型的布厚、布重，直接導(dǎo)致所制的擊劍服厚重，穿著笨重，不利于擊劍運動員的技術(shù)水平發(fā)揮。

5、擊劍防護服應(yīng)提供令人滿意的輕質(zhì)量、高強度、導(dǎo)電性，同時具有較好的柔軟性和舒適性。基于這些要求，一些產(chǎn)品已經(jīng)在商業(yè)上得到推廣和應(yīng)用。然而隨著競技體育的發(fā)展，人們對擊劍防護服的性能要求也越來越高，對服裝的防護性和舒適性提出了更高需求。在現(xiàn)有技術(shù)中，擊劍服在輕質(zhì)化、防護強度、靈活性和舒適性上仍然存在不足。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于擊劍服的防護面料及其制備方法，制備得到的擊劍服同時具有優(yōu)異的防護性能和導(dǎo)電性能，重量輕、韌性好、穿著舒適，劍觸觸發(fā)靈敏度高，有利于運動員擊劍技術(shù)水平的發(fā)揮。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種用于擊劍服的防護面料的制備方法，包括如下步驟：用芳綸纖維制備芳綸面料，將芳綸面料浸漬在石墨烯改性聚氨酯溶液中，水洗、烘干，得到改性芳綸面料，裁剪縫制，制得所述用于擊劍服的防護面料。

4、優(yōu)選的，還包括芳綸纖維預(yù)處理步驟：將芳綸纖維清洗去除表面油脂，放入naoh溶液中，攪拌反應(yīng)，將產(chǎn)物過濾、水洗、烘干，得到預(yù)處理芳綸纖維；naoh溶液濃度為1～4wt％，芳綸纖維與naoh溶液的用量比為10g：50～100ml；攪拌反應(yīng)條件為35～55℃下攪拌反應(yīng)1～3h。

5、具體的，芳綸纖維與naoh溶液的用量比可以為10g：50ml、10g：60ml、10g：70ml、10g：80ml、10g：90ml、10g：100ml；

6、具體的，攪拌反應(yīng)條件可以為35℃、40℃、45℃、50℃、55℃下攪拌反應(yīng)1h、1.5h、2h、2.5h、3h。

7、優(yōu)選的，芳綸面料的浸漬條件為，通過浸-軋工藝進行處理，控制涂覆量為10～25g/cm2，然后在80～100℃中干燥5～20min，再升溫至120～140℃，熱固化2～4h。

8、可以理解的，涂覆量可以為10g/cm2、15g/cm2、20g/cm2、25g/cm2；干燥條件可以為80℃、85℃、90℃、95℃、100℃中干燥5min、10min、15min、20min，再升溫至120℃、125℃、130℃、135℃、140℃，熱固化2h、2.5h、3h、3.5h、4h。

9、優(yōu)選的，所述石墨烯改性聚氨酯溶液的制備方法，包括如下步驟：

10、(1)將石墨烯加入到乙醇/水溶液中，然后滴加入kh570，超聲處理，將產(chǎn)物離心、醇洗、干燥，得到雙鍵改性石墨烯；

11、所述雙鍵改性石墨烯的結(jié)構(gòu)式如下：

12、

13、(2)將雙鍵改性石墨烯加入到dmf中，然后加入2-巰基苯胺并攪拌使充分溶解，加入苯甲酰甲酸甲酯，在紫外光輻照條件下反應(yīng)，將產(chǎn)物過濾、洗滌、干燥，得到苯胺化石墨烯；

14、所述苯胺化石墨烯的結(jié)構(gòu)式如下：

15、

16、(3)將苯胺化石墨烯、二羥乙基甘氨酸分散到dmf中，超聲處理，加入對甲苯磺酸，加熱反應(yīng)，將產(chǎn)物離心、丙酮洗滌，得到二羥乙基化石墨烯；

17、所述二羥乙基化石墨烯的結(jié)構(gòu)式如下：

18、

19、(4)將聚碳酸酯二元醇真空脫水，與異佛爾酮二異氰酸酯、二羥乙基化石墨烯和丙酮混合均勻，持續(xù)通入氮氣，滴加二月桂酸二丁基錫，升溫反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后降至常溫，用丙酮進行稀釋，然后加入2,2-二羥甲基丙酸，繼續(xù)反應(yīng)，最后加入三乙胺進行中和，得到石墨烯改性聚氨酯溶液。

20、優(yōu)選的，步驟(1)中，乙醇/水溶液為乙醇與水按體積比2～5：1混合得到；石墨烯、乙醇/水溶液、kh570的質(zhì)量比為10：80～120：1～4；超聲處理條件為室溫及超聲作用下處理3～6h。

21、具體的，步驟(1)中，乙醇/水溶液中乙醇與水體積比可以為2：1、3：1、4：1、5：1；石墨烯、乙醇/水溶液、kh570的質(zhì)量比可以為10：80：1、10：90：1、10：100：1、10：110：1、10：120：1、10：80：2、10：90：2、10：100：2、10：110：2、10：120：2、10：80：3、10：90：3、10：100：3、10：110：3、10：120：3、10：80：4、10：90：4、10：100：4、10：110：4、10：120：4；超聲處理條件為室溫及超聲作用下處理3h、4h、5h、6h。

22、優(yōu)選的，步驟(2)中，雙鍵改性石墨烯、2-巰基苯胺、苯甲酰甲酸甲酯的質(zhì)量比為10：8.34～15.56：0.3～1。

23、優(yōu)選的，步驟(2)中，紫外光波長為365nm，輻射功率10～50mw/cm2，照射時間20～40min。

24、具體的，步驟(2)中，紫外光波長為365nm，輻射功率可以為10mw/cm2、20mw/cm2、30mw/cm2、40mw/cm2、50mw/cm2，照射時間可以為20min、25min、30min、35min、40min。

25、優(yōu)選的，步驟(3)中，苯胺化石墨烯、二羥乙基甘氨酸、對甲苯磺酸的質(zhì)量比為10：15～30：0.5～3。

26、優(yōu)選的，步驟(3)中，加熱反應(yīng)條件為80～110℃下攪拌反應(yīng)10～18h。

27、具體的，步驟(3)中，加熱反應(yīng)條件可以為80、90、100、110℃下攪拌反應(yīng)10h、11h、12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h。

28、優(yōu)選的，步驟(4)中，聚碳酸酯二元醇、異佛爾酮二異氰酸酯、二羥乙基化石墨烯、二月桂酸二丁基錫、2,2-二羥甲基丙酸的質(zhì)量比為500：200～300：10：0.5～3：10～30。

29、優(yōu)選的，步驟(4)中，升溫反應(yīng)條件為升溫至60～75℃反應(yīng)4～7h；繼續(xù)反應(yīng)條件為35～45℃下反應(yīng)1～2h。

30、具體的，步驟(4)中，升溫反應(yīng)條件為升溫至60℃、65℃、70℃、75℃反應(yīng)4h、5h、6h、7h；繼續(xù)反應(yīng)條件為35℃、40℃、45℃下反應(yīng)1h、1.5h、2h。

31、本發(fā)明還要求保護一種利用所述制備方法制備得到的用于擊劍服的防護面料。

32、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

33、1)本發(fā)明提供了一種用于擊劍服的防護面料，以芳綸面料作為基布，具有一定的機械強度、彈性恢復(fù)能力和防護效果，并采用石墨烯改性聚氨酯溶液浸漬防護面料，改性后的石墨烯可填充在面料紗線的間隙中，極大提高了面料的耐穿刺性和強度，且石墨烯與防護面料之間粘合力好，長時間高強度使用也不易脫落；此外，苯胺化石墨烯還具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能，使芳綸防護服能夠同時具有優(yōu)異的防護性能和導(dǎo)電性能，防護服和導(dǎo)電服一體化設(shè)計可以使擊劍服重量輕，穿著簡便，整體厚度小，靈活性相對改善，易于散熱排汗，使得運動員穿著更加舒適，有利于擊劍運動員的技術(shù)水平發(fā)揮。

34、2)本發(fā)明提供了一種石墨烯改性聚氨酯溶液，首先用kh570對石墨烯進行處理，降低石墨烯的表面能，使其更好的分散在溶劑內(nèi)，同時將雙鍵引入到石墨烯表面，使其能夠參與后續(xù)的點擊反應(yīng)；隨后在紫外光照射和光引發(fā)劑苯甲酰甲酸甲酯的作用下，利用雙鍵改性石墨烯表面的雙鍵與2-巰基苯胺的巰基-烯反應(yīng)，將苯胺功能基團引入到石墨烯表面，苯胺基團能夠協(xié)同提高石墨烯的導(dǎo)電效率，使之在芳綸纖維表面形成高效的電子流通網(wǎng)絡(luò)；而后以對甲苯磺酸為催化劑，使苯胺化石墨烯表面的氨基與二羥乙基甘氨酸的羥基發(fā)生酰胺化反應(yīng)，在石墨烯表面引入豐富的二羥乙基官能團和酰胺鍵，最后以二羥乙基官能團作為二醇單體的聚合位點，與聚碳酸酯二元醇、異佛爾酮二異氰酸酯發(fā)生接枝共聚，使聚氨酯在石墨烯表面發(fā)生原位聚合，得到石墨烯改性聚氨酯，能夠改善石墨烯在聚氨酯中的分散性，并顯著提高聚氨酯的交聯(lián)度和力學(xué)強度；后續(xù)通過浸-軋工藝，將石墨烯改性聚氨酯溶液涂覆在芳綸面料表面，聚氨酯中含有的柔性分子鏈能夠提供極好的抗彎、抗沖擊性能，賦予芳綸面料更好的防刺性能，而經(jīng)改性后的石墨烯納米粒子在固化后鑲嵌在芳綸面料表面，能夠進一步增加防護面料的力學(xué)強度，提高面料的耐穿刺性能，此外還能賦予芳綸纖維優(yōu)異的導(dǎo)電性能，使制備得到的擊劍服質(zhì)輕、柔韌、導(dǎo)電性好、劍觸觸發(fā)靈敏度高。