一種石墨烯-碳納米管復(fù)合物包覆的導(dǎo)電織物的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于聚合物纖維織物領(lǐng)域，特別涉及一種石墨烯-碳納米管復(fù)合物包覆的導(dǎo)電織物的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]人類對(duì)于智能服裝的追求促進(jìn)了可穿戴設(shè)備及電子織物的飛速發(fā)展(CherenackK., et al.Journal of Applied Physics, 2012，112 (9):091301)，而可穿戴設(shè)備及電子織物的發(fā)展又依賴于性能優(yōu)良的導(dǎo)電織物的制備。制備兼具輕量性、柔韌性以及可拉伸性等的導(dǎo)電織物尤其是基于通用纖維的導(dǎo)電織物將會(huì)加速推進(jìn)電子織物及可穿戴設(shè)備的發(fā)展。碳納米管及石墨烯由于具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能，可被應(yīng)用于制備導(dǎo)電織物。然而碳納米管在水中易于團(tuán)聚，難以分散。將碳納米管加入GO的水溶液中，較大管徑的MWNT能夠借助與GO間的31-31堆垛效應(yīng)而在水中形成穩(wěn)定的復(fù)合物。將這種復(fù)合物通過靜電自組裝法包覆于織物中的纖維表面，能夠賦予織物優(yōu)異的導(dǎo)電性能。目前基于這種簡便的后處理法將GO-MWNT同時(shí)組裝于纖維表面獲得導(dǎo)電織物的工作鮮有報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種石墨烯-碳納米管復(fù)合物包覆的導(dǎo)電織物的制備方法，該方法具有導(dǎo)電性能良好，穩(wěn)定性高，不受聚合物基體影響，普適性高，并且制備方法簡單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的一種石墨烯-碳納米管復(fù)合物包覆的導(dǎo)電織物的制備方法，包括:
[0005](I)將表面活性劑配制成0.1-2.0wt%的水溶液；將聚合物纖維在溶液中浸泡10-60min，晾干，用去離子水洗去多余的表面活性劑分子；
[0006](2)選用氧化石墨GO配制成0.5-2.0mg/mL的水溶液，超聲；將多壁碳納米管MWNT以質(zhì)量比1:1-1:10的比例添加到GO溶液中，超聲、離心，將上述聚合物纖維浸入GO溶液中10_60min，瞭干；
[0007](3)將水合肼溶液與去離子水按體積比1:10-1:1配成溶液，在60_95°C油浴條件下保持10-60min或?qū)涞馑崤c乙酸水溶液按體積比1:10_1:1配成溶液，常溫保持10-120min，對(duì)纖維進(jìn)行還原；
[0008](4)將還原后的纖維經(jīng)溶劑浸潤洗滌，洗去還原劑殘留，在室溫下干燥后即得導(dǎo)電織物。
[0009]所述步驟(I)中的表面活性劑為殼聚糖、牛血清蛋白BSA中的一種或兩種。
[0010]所述步驟(I)中的聚合物纖維為丙綸、棉纖、氨綸、滌綸(聚酯纖維)、錦綸6、錦綸66(聚酰胺纖維)、腈綸中的一種。
[0011]所述聚合物纖維為單絲或復(fù)絲，結(jié)構(gòu)為平紋型、斜紋型或疏松的襪筒織物。
[0012]所述步驟⑴中的氧化石墨GO單層或少層。
[0013]所述步驟(3)中的水合肼溶液的濃度為85wt% ;氫碘酸的濃度為45wt%。
[0014]所述步驟(4)中的溶劑為飽和碳酸氫鈉、水、甲醇、乙醇、丙酮中的一種或幾種。
[0015]有益效果
[0016](I)本發(fā)明制備過程不受織物種類影響，普適性高，更利于工業(yè)生產(chǎn)推廣。
[0017](2)選用石墨烯-碳納米管復(fù)合物作為導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)層，導(dǎo)電性能更優(yōu)異，而且原料易得，制備成本低廉。
[0018](3)采用靜電自組裝法，制備過程簡便易行，整個(gè)工藝流程耗能少。
[0019](4)所得石墨烯-碳納米管復(fù)合物包覆的聚合物纖維織物具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、柔韌性和拉伸性。
【附圖說明】
[0020]圖1為空白織物；其中，a為襪筒織物，b為平紋織物；
[0021]圖2為包覆石墨烯-多壁碳納米管的導(dǎo)電織物；其中，a為襪筒織物，b為平紋織物。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0023]實(shí)施例1
[0024](I)將表面活性劑BSA與殼聚糖以2:1配制成1.5被％的水溶液；將織物在所配溶液中浸泡60min，再從溶液中拿出，并將其在通風(fēng)處晾干80min，用去離子水洗去織物中纖維表面及內(nèi)壁殘留的、過多的表面活性劑分子；
[0025](2)選用單層或少層的GO配制成2.0mg/mL的水溶液，135W超聲60min ;再將多壁碳納米管(Mult1-walled Carbon Nano tubes, MWNT)以質(zhì)量比1:2的比例添加到GO溶液中，45W超聲30min，7000rpm離心40min，除去沉淀，并將制備好的織物浸入GO-MWNT溶液中30min，并輕輕晃動(dòng)織物，使其與GO-MWNT水溶液充分接觸。取出織物在通風(fēng)處晾干；
[0026](3)采用水合肼(85% )溶液與去離子水配成體積比1:10的溶液，在95°C油浴條件下保持60min，對(duì)織物中纖維內(nèi)外表面的GO-MWNT復(fù)合物進(jìn)行還原；
[0027](4)將還原后的纖維織物依次經(jīng)飽和碳酸氫鈉、水、甲醇、乙醇、丙酮溶劑浸潤洗滌，洗去還原劑殘留，在室溫下干燥后即得導(dǎo)電聚合物纖維織物，所得織物方阻為0.85K Ω / 口，織物經(jīng)2000次彎折后，方阻增大5.0%。
[0028]實(shí)施例2
[0029](I)將表面活性劑BSA配制成1.0wt %的水溶液；將織物在所配溶液中浸泡40min，再從溶液中拿出，并將其在通風(fēng)處晾干60min，用去離子水洗去織物中纖維表面及內(nèi)壁殘留的、過多的表面活性劑分子；
[0030](2)選用單層或少層的GO配制成1.0mg/mL的水溶液，135W超聲60min ;再將多壁碳納米管(Mult1-walled Carbon Nano tubes, MWNT)以質(zhì)量比1:5的比例添加到GO溶液中，45W超聲20min，8000rpm離心20min，除去沉淀，并將制備好的纖維織物浸入GO-MWNT溶液中20min，并輕輕晃動(dòng)織物，使其與GO-MWNT水溶液充分接觸。取出織物在通風(fēng)處晾干；
[0031](3)采用水合肼(85% )溶液與去離子水配成體積比1:5的溶液，在90°C油浴條件下保持20min，對(duì)織物中纖維內(nèi)外表面的GO-MWNT復(fù)合物進(jìn)行還原；
[0032](4)將還原后的纖維織物依次經(jīng)飽和碳酸氫鈉、水、甲醇、乙醇、丙酮溶劑浸潤洗滌，洗去還原劑殘留，在室溫下干燥后即得導(dǎo)電聚合物纖維織物，所得織物方阻為1.26K Ω / 口，織物經(jīng)2000次彎折后，方阻增大6.7%。
[0033]實(shí)施例3
[0034](I)將表面活性劑殼聚糖配制成0.5wt%的水溶液；將織物在所配溶液中浸泡40min，再從溶液中拿出，并將其在通風(fēng)處晾干50min，用去離子水洗去織物中纖維表面及內(nèi)壁殘留的、過多的表面活性劑分子；
[0035](2)選用單層或少層的GO配制成1.0mg/mL的水溶液，135W超聲60min ;再將多壁碳納米管(Mult1-walled Carbon Nano tubes, MWNT)以質(zhì)量比1:2的比例添加到GO溶液中，45W超聲30min，8000rpm離心20min，除去沉淀，并將制備好的纖維織物浸入GO-MWNT溶液中20min，并輕輕晃動(dòng)織物，使其與GO-MWNT水溶液充分接觸。取出織物在通風(fēng)處晾干；
[0036](3)采用氫碘酸(45 % )、乙酸水溶液配成體積比1:5的溶液，常溫保持60min，對(duì)織物中纖維內(nèi)外表面的GO-MWNT復(fù)合物進(jìn)行還原；
[0037](4)將還原后的纖維織物依次經(jīng)飽和碳酸氫鈉、水、甲醇、乙醇、丙酮溶劑浸潤洗滌，洗去還原劑殘留，在室溫下干燥后即得導(dǎo)電聚合物纖維織物，所得織物方阻為1.37K Ω / 口，織物經(jīng)2000次彎折后，方阻增大5.3%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種石墨烯-碳納米管復(fù)合物包覆的導(dǎo)電織物的制備方法，包括: (1)將表面活性劑配制成0.1-2.0wt %的水溶液；將聚合物纖維在溶液中浸泡10-60min，晾干，用去離子水洗去多余的表面活性劑分子； (2)選用氧化石墨GO配制成0.5-2.0mg/mL的水溶液，超聲；將多壁碳納米管MWNT以質(zhì)量比1:1-1:10的比例添加到GO溶液中，超聲、離心，將上述聚合物纖維浸入GO溶液中10_60min，瞭干； (3)將水合肼溶液與去離子水按體積比1:10-1:1配成溶液，在60-95°C油浴條件下保持10-60min或?qū)涞馑崤c乙酸水溶液按體積比1:10-1:1配成溶液，常溫保持10_120min，對(duì)纖維進(jìn)行還原； (4)將還原后的纖維經(jīng)溶劑浸潤洗滌，洗去還原劑殘留，在室溫下干燥后即得導(dǎo)電織物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯-碳納米管復(fù)合物包覆的導(dǎo)電織物的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中的表面活性劑為殼聚糖、牛血清蛋白BSA中的一種或兩種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯-碳納米管復(fù)合物包覆的導(dǎo)電織物的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中的聚合物纖維為丙綸、棉纖、氨綸、滌綸、錦綸6、錦綸66、腈綸中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種石墨烯-碳納米管復(fù)合物包覆的導(dǎo)電織物的制備方法，其特征在于:所述聚合物纖維為單絲或復(fù)絲，結(jié)構(gòu)為平紋型、斜紋型或疏松的襪筒織物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯-碳納米管復(fù)合物包覆的導(dǎo)電織物的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中的氧化石墨GO單層或少層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯-碳納米管復(fù)合物包覆的導(dǎo)電織物的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中的水合肼溶液的濃度為85wt% ;氫碘酸的濃度為45wt%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯-碳納米管復(fù)合物包覆的導(dǎo)電織物的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中的溶劑為飽和碳酸氫鈉、水、甲醇、乙醇、丙酮中的一種或幾種。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種石墨烯-碳納米管復(fù)合物包覆的導(dǎo)電織物的制備方法，包括：(1)將表面活性劑配制成0.1-2.0wt％的水溶液；將聚合物纖維在溶液中浸泡10-60min，晾干，用去離子水洗去多余的表面活性劑分子；(2)選用氧化石墨GO配制成0.5-2.0mg/mL的水溶液，超聲；將MWNT添加到GO溶液中，超聲、離心，將上述聚合物纖維浸入GO溶液中10-60min，晾干；(3)對(duì)纖維進(jìn)行還原；(4)將還原后的纖維經(jīng)溶劑浸潤洗滌，洗去還原劑殘留，在室溫下干燥后即得導(dǎo)電織物。本發(fā)明具有導(dǎo)電性能良好，穩(wěn)定性高，不受聚合物基體影響，普適性高，并且制備方法簡單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】D06M11-13, D06M11-74, D06M13-338, D06M13-188, D06M15-03
【公開號(hào)】CN104674541
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510024260
【發(fā)明人】李耀剛, 郭洋, 王宏志, 張青紅
【申請(qǐng)人】東華大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年1月16日