專利名稱：一種分步原位沉積制備光電多功能復(fù)合織物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電多功能復(fù)合織物的制備領(lǐng)域，特別涉及一種分步原位沉積制備光電多功能復(fù)合織物的方法。
背景技術(shù)：
納米氧化鋅(SiO)作為一種發(fā)光材料還具有許多特殊的性質(zhì)，在氣體傳感器、熒光體、紫外線屏蔽材料、圖像記錄材料、壓電材料、壓敏電阻、高效催化劑等方面的應(yīng)用前景很大。近年來納米ZnO在紡織領(lǐng)域也逐漸有了廣泛的用途，賦予織物抗紫外、抗皺、除臭等功效，然而作為一種自激活的半導(dǎo)體材料(室溫下禁帶寬度為3. 27eV，激子束縛為60eV)， 其在紫外受激發(fā)射時(shí)，發(fā)射強(qiáng)度隨溫度的升高會(huì)迅速的猝滅，再加之其自身的納米半導(dǎo)體微粒的特殊層次和相態(tài)，若想使其以材料形式付諸于應(yīng)用，則必須以某種形式將其與體相材料復(fù)合或組裝。納米尺度的有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料由于其在微電子、催化以及傳感器等方面的潛在應(yīng)用，引起越來越多科學(xué)家的重視。納米ZnO與聚苯胺(PANI)的復(fù)合不僅可以利用半導(dǎo)體納米粒子的光電特性，提升導(dǎo)電聚合物在新型非線性光學(xué)材料、電致發(fā)光和光催化材料等方面的性能，而且可以借助聚合物的良好加工性與柔韌性，拓寬無機(jī)納米粒子的應(yīng)用范圍， 因而雖然二者復(fù)合物的研究是近十年才發(fā)展起來的，但其進(jìn)展十分矚目，成為材料研究的熱點(diǎn)。目前二者復(fù)合膜的研究國內(nèi)外都處于起步階段，多在玻璃或?qū)щ娀w上實(shí)現(xiàn)，主要方法有電化學(xué)沉積、原位化學(xué)沉積法以及逐層自組裝等。PANI/ZnO作為功能復(fù)合膜應(yīng)用于復(fù)合織物制備上的研究目前尚未見相關(guān)報(bào)道，該復(fù)合膜的是否能夠成功制備需要考慮到以下幾點(diǎn)(1)通常采用納米ZnO加入纖維原液中熔融紡絲，可以保證良好的牢度，卻無法確保嵌在纖維內(nèi)部的ZnO顆粒與氧氣和水分充分接觸，而使光催化效果減弱，同時(shí)采用該方法將制備好的PANI/ZnO復(fù)合物，直接添加到紡絲液中也會(huì)遇到聚苯胺難熔與難溶的問題； (2)利用分散整理劑或樹脂粘合劑的后整理法，雖然方法簡單，但較難保證納米復(fù)合顆粒在整理劑中的分散性和均勻性，同時(shí)整理后會(huì)降低織物的手感等物理性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種分步原位沉積制備光電多功能復(fù)合織物的方法，該方法簡單易行，安全環(huán)保，對(duì)設(shè)備性能要求低；制備的光電多功能復(fù)合織物導(dǎo)電性能良好，具有良好的阻燃性、抗菌性、光催化、抗靜電和電磁波屏蔽等性能。本發(fā)明的一種分步原位沉積制備光電多功能復(fù)合織物的方法，包括(1)按照醋酸鋅與氫氧化鈉的摩爾比為1 3，將醋酸鋅/醇溶液和氫氧化鈉/醇溶液在攪拌下滴加混合，得到穩(wěn)定的納米氧化鋅溶膠；其中醋酸鋅/醇溶液中醋酸鋅的濃度為 0. 01 0. 05mol/L ；(2)將織物放入步驟(1)所得納米氧化鋅溶膠中，在30°C 60°C下浸漬10 40分鐘，然后以0. 5 1. 5kg/cm2的壓力進(jìn)行二浸二軋，自然晾干后于120°C 170°C焙烘10 20min ；(3)將步驟( 所得織物浸入硝酸鋅與均勻沉淀劑的混合水溶液中，在80 90°C 浸漬1 池，取出織物并清洗后，在60 80°C下烘干；其中硝酸鋅與均勻沉淀劑的混合水溶液中硝酸鋅和均勻沉淀劑濃度均為0. 01 0. 05mol/L ；(4)將步驟(3)所得織物浸入苯胺濃度為0. 5 1. Omol/L的苯胺與質(zhì)子酸的混合水溶液中，在70°C 90°C浸漬30 120min后取出，自然晾干后在過硫酸銨濃度為0. 1 0. 5mol/L的過硫酸銨與質(zhì)子酸的混合水溶液中浸漬5 30s，取出后于0 1. Okg/cm2的壓力下擠壓，最后在0 20°C的環(huán)境下繼續(xù)反應(yīng)30 60min，即可。步驟(1)中所述的醋酸鋅/醇溶液和氫氧化鈉/醇溶液中的醇為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇中的一種。步驟(1)中所述的醋酸鋅/醇溶液和氫氧化鈉/醇溶液的體積相等。步驟(1)中所述的攪拌的攪拌速度為1400 1600r/min。步驟(2)中所述的納米氧化鋅溶膠的平均粒徑為10 50nm。步驟O)中所述的織物為滌綸布、錦綸布、滌錦布、滌棉布中的一種。步驟(3)中所述的均勻沉淀劑為尿素、六亞甲基四胺、碳酸氫銨中的一種。步驟(3)中所述的清洗為用蒸餾水清洗。步驟(4)中所述的質(zhì)子酸為鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸、高氯酸、對(duì)苯甲酸、樟腦磺酸、 十二烷基苯磺酸中的一種。步驟(4)中所述的苯胺與質(zhì)子酸的混合水溶液、過硫酸銨與質(zhì)子酸的混合水溶液 WpH值均為4 7。本發(fā)明的一種分步原位沉積制備光電多功能復(fù)合織物的方法，概括如下第一步種晶，在織物表面形成納米氧化鋅微晶顆粒；第二步生長，利用晶體導(dǎo)向直接在織物上生長取向規(guī)整、排列整齊的納米ZnO粒子；第三步吸附，在織物表面的無機(jī)粒子膜模板上吸附苯胺單體；第四步原位聚合，苯胺單體在無機(jī)粒子表面與織物表面同時(shí)原位聚合形成復(fù)合膜。機(jī)理本發(fā)明通過結(jié)合水熱生長與原位聚合方法，采取分步沉積方式，首先將穩(wěn)定的納米ZnO溶膠處理到織物上形成納米ZnO微晶，以微晶為成核晶種在水熱生長液中進(jìn)行進(jìn)一步生長，在織物基體表面生成取向規(guī)整的納米SiO陣列；利用纖維基無機(jī)納米膜作為聚苯胺原位聚合的模板，通過單體吸附與化學(xué)聚合方式在纖維基上形成PANI/ZnO復(fù)合膜。本發(fā)明在織物表面分步原位沉積了由平均直徑在50 IOOnm的導(dǎo)電聚合物/金屬氧化物納米粒子與導(dǎo)電聚合物層；利用水熱生長方法在織物表面首先原位沉積有序陣列納米結(jié)構(gòu)無機(jī)膜，以此為模板采用化學(xué)氧化原位聚合方法將導(dǎo)電聚合物包覆在無機(jī)納米粒子表面，同時(shí)納米復(fù)合粒子之間通過原位形成的導(dǎo)電聚合物層連接形成導(dǎo)電傳輸網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明在織物表面構(gòu)筑聚苯胺與氧化鋅的納米結(jié)構(gòu)導(dǎo)電膜以制備光電多功能復(fù)合織物，該方法簡單，安全環(huán)保，對(duì)設(shè)備要求性能低，能保證復(fù)合粒子在表面的均勻分散與結(jié)合牢度；所得到的復(fù)合織物具有優(yōu)異的導(dǎo)電、光催化、阻燃、抗菌、電磁波屏蔽等性能，應(yīng)用前景廣闊。
有益效果(1)本發(fā)明的制備方法簡單易行，避免了傳統(tǒng)涂層用粘合劑的使用，保持了織物原有的柔性風(fēng)格，減少了污染，安全環(huán)保，對(duì)設(shè)備性能要求低；(2)本發(fā)明制備的光電多功能復(fù)合織物，導(dǎo)電性能良好，其方阻可達(dá)δΟΟΩ/sq，優(yōu)于一般導(dǎo)電聚合膜織物，兼有氧化鋅與聚苯胺的光電特性，且具有良好的阻燃性、抗菌性、 光催化、抗靜電和電磁波屏蔽等性能，滿足開發(fā)多功能導(dǎo)電紡織品的需要，應(yīng)用前景廣闊。
具體實(shí)施例方式下面結(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。實(shí)施例1本實(shí)施例采用滌綸布(1)首先將醋酸鋅與甲醇混合配制0. 04mol/L醋酸鋅/醇溶液，將氫氧化鈉加入甲醇溶液中配制0. iaiiol/L氫氧化鈉/醇溶液，在強(qiáng)烈攪拌(1400 1500r/min)的條件下， 將氫氧化鈉/醇溶液滴加入等體積的醋酸鋅/醇溶液中得到穩(wěn)定的納米氧化鋅溶膠，平均粒徑在20nm ；(2)將滌綸布浸入納米氧化鋅溶膠中，在60°C下浸漬30分鐘后取出，放入均勻軋車中以1. Okg/cm2的壓力進(jìn)行二浸二軋，自然晾干后放入烘箱中以170°C焙烘IOmin ；(3)將種晶后的滌綸布浸入0. 03mol/L硝酸鋅與0. 03mol/L六亞甲基四胺混合溶液中，在90°C下浸漬lh，取出織物用蒸餾水清洗，在80°C條件下烘干；(4)將生長無機(jī)膜后的滌綸布浸入0. 5mol/L苯胺與0. 5mol/L鹽酸的混合溶液中， 在90°C浸漬30min后取出，自然晾干后在0. 2mol/L的過硫酸銨與0. 2mol/L鹽酸的混合液中浸漬10s，取出后于1. Okg/cm2的壓力下擠壓，在5°C的環(huán)境下繼續(xù)反應(yīng)30min。實(shí)施例2本實(shí)施例采用滌棉布(1)首先將醋酸鋅與乙醇混合配制0. 05mol/L醋酸鋅/醇溶液，將氫氧化鈉與乙醇混合配制0. 15mol/L氫氧化鈉/醇溶液，在強(qiáng)烈攪拌(1500 1600r/min)的條件下，將氫氧化鈉/醇溶液滴加入等體積的醋酸鋅/醇溶液中得到穩(wěn)定的納米氧化鋅溶膠，平均粒徑在 30nm ；(2)將滌綸布浸入納米氧化鋅溶膠中，在40°C下浸漬30分鐘后取出，放入均勻軋車中以0. 5kg/cm2的壓力進(jìn)行二浸二軋，自然晾干后放入烘箱中以120°C焙烘30min ；(3)將種晶后的滌綸布浸入0. 05mol/L硝酸鋅與0. 05mol/L尿素混合溶液中，在 80°C下浸漬lh，取出織物用蒸餾水清洗，在60°C條件下烘干；(4)將生長無機(jī)膜后的滌綸布浸入1. Omol/L苯胺與1. Omol/L鹽酸的混合溶液中， 在80°C浸漬30min后取出，自然晾干后在0. 4mol/L的過硫酸銨與0. 4mol/L鹽酸的混合液中浸漬10s，取出后于0. 5kg/cm2的壓力下擠壓，在5°C的環(huán)境下繼續(xù)反應(yīng)30min。實(shí)施例3
本實(shí)施例采用錦綸布(1)首先將醋酸鋅與乙醇混合配制0. 03mol/L醋酸鋅/醇溶液，將氫氧化鈉與乙醇混合配制0. 09mol/L氫氧化鈉/醇溶液，在強(qiáng)烈攪拌的條件下，將氫氧化鈉/醇溶液滴加入等體積的醋酸鋅/醇溶液中得到穩(wěn)定的納米氧化鋅溶膠，平均粒徑在20nm ；(2)將滌綸布浸入納米氧化鋅溶膠中，在50°C下浸漬30分鐘后取出，放入均勻軋車中以0. 5kg/cm2的壓力進(jìn)行二浸二軋，自然晾干后放入烘箱中以150°C焙烘30min ；(3)將種晶后的滌綸布浸入0. 03mol/L硝酸鋅與0. 03mol/L六亞甲基四胺混合溶液中，在60°C下浸漬lh，取出織物用蒸餾水清洗，在60°C條件下烘干；(4)將生長無機(jī)膜后的滌綸布浸入0. 5mol/L苯胺與0. 3mol/L鹽酸的混合溶液中， 在80°C浸漬30min后取出，自然晾干后在0. 25mol/L的過硫酸銨與0. 15mol/L鹽酸的混合液中浸漬10s，立即在5°C的環(huán)境下繼續(xù)反應(yīng)60min。實(shí)施例4本實(shí)施例采用滌錦布(1)首先將醋酸鋅與乙醇混合配制0. 04mol/L醋酸鋅/醇溶液，將氫氧化鈉與乙醇混合配制0. 10mol/L氫氧化鈉/醇溶液，在強(qiáng)烈攪拌(1400 1500r/min)的條件下，按照醋酸鋅與氫氧化鈉的摩爾比為1 3，將氫氧化鈉/醇溶液滴加入醋酸鋅/醇溶液中得到穩(wěn)定的納米氧化鋅溶膠，平均粒徑在20nm ；(2)將滌綸布浸入納米氧化鋅溶膠中，在60°C下浸漬30分鐘后取出，放入均勻軋車中以0. 5kg/cm2的壓力進(jìn)行二浸二軋，自然晾干后放入烘箱中以160°C焙烘30min ；(3)將種晶后的滌綸布浸入0. 04mol/L硝酸鋅與0. 04mol/L碳酸氫銨混合溶液中， 在60°C下浸漬lh，取出織物用蒸餾水清洗，在60°C條件下烘干；(4)將生長無機(jī)膜后的滌綸布浸入1. Omol/L苯胺與0. 5mol/L鹽酸的混合溶液中， 在80°C浸漬30min后取出，自然晾干后在0. 5mol/L的過硫酸銨與0. 25mol/L鹽酸的混合液中浸漬10s，取出后于1. Okg/cm2的壓力下擠壓，立即在0°C的環(huán)境下繼續(xù)反應(yīng)60min。
權(quán)利要求
1.一種分步原位沉積制備光電多功能復(fù)合織物的方法，包括(1)按照醋酸鋅與氫氧化鈉的摩爾比為1 3，將醋酸鋅/醇溶液和氫氧化鈉/醇溶液在攪拌的條件下滴加混合，得到穩(wěn)定的納米氧化鋅溶膠；其中醋酸鋅/醇溶液中醋酸鋅的濃度為 0. 01 0. 05mol/L ；(2)將織物放入步驟(1)所得納米氧化鋅溶膠中，在30°C 60°C下浸漬10 40分鐘，然后以0. 5 1. 5kg/cm2的壓力進(jìn)行二浸二軋，自然晾干后于120°C 170°C焙烘10 20min ；(3)將步驟( 所得織物浸入硝酸鋅與均勻沉淀劑的混合水溶液中，在80 90°C浸漬 1 池，取出織物并清洗后，在60 80°C下烘干；其中硝酸鋅與均勻沉淀劑的混合水溶液中硝酸鋅和均勻沉淀劑濃度均為0. 01 0. 05mol/L ；(4)將步驟C3)所得織物浸入苯胺濃度為0.5 1. Omol/L的苯胺與質(zhì)子酸的混合水溶液中，在70°C 90°C浸漬30 120min后取出，自然晾干后在過硫酸銨濃度為0. 1 0. 5mol/L的過硫酸銨與質(zhì)子酸的混合水溶液中浸漬5 30s，取出后于0 1. Okg/cm2的壓力下擠壓，最后在0 20°C的環(huán)境下繼續(xù)反應(yīng)30 60min，即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分步原位沉積制備光電多功能復(fù)合織物的方法，其特征在于步驟(1)中所述的醋酸鋅/醇溶液和氫氧化鈉/醇溶液中的醇為甲醇、乙醇、正丙醇、 異丙醇中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分步原位沉積制備光電多功能復(fù)合織物的方法，其特征在于步驟(1)中所述的醋酸鋅/醇溶液和氫氧化鈉/醇溶液的體積相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分步原位沉積制備光電多功能復(fù)合織物的方法，其特征在于步驟(1)中所述的攪拌的攪拌速度為1400 1600r/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分步原位沉積制備光電多功能復(fù)合織物的方法，其特征在于步驟O)中所述的納米氧化鋅溶膠的平均粒徑為10 50nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分步原位沉積制備光電多功能復(fù)合織物的方法，其特征在于步驟O)中所述的織物為滌綸布、錦綸布、滌錦布、滌棉布中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分步原位沉積制備光電多功能復(fù)合織物的方法，其特征在于步驟(3)中所述的均勻沉淀劑為尿素、六亞甲基四胺、碳酸氫銨中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分步原位沉積制備光電多功能復(fù)合織物的方法，其特征在于步驟(3)中所述的清洗為用蒸餾水清洗。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分步原位沉積制備光電多功能復(fù)合織物的方法，其特征在于步驟中所述的質(zhì)子酸為鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸、高氯酸、對(duì)苯甲酸、樟腦磺酸、 十二烷基苯磺酸中的一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分步原位沉積制備光電多功能復(fù)合織物的方法，其特征在于步驟中所述的苯胺與質(zhì)子酸的混合水溶液、過硫酸銨與質(zhì)子酸的混合水溶液 WpH值均為4 7。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分步原位沉積制備光電多功能復(fù)合織物的方法，包括(1)將醋酸鋅/醇溶液和氫氧化鈉/醇溶液在強(qiáng)烈攪拌下滴加混合，得到納米氧化鋅溶膠；(2)將織物放入上述納米氧化鋅溶膠中，然后二浸二軋，晾干后焙烘；(3)將步驟(2)所得織物浸入硝酸鋅與均勻沉淀劑的混合水溶液中，清洗后烘干；(4)將步驟(3)所得織物浸入苯胺與質(zhì)子酸的混合水溶液中，晾干后在過硫酸銨與質(zhì)子酸的混合水溶液中浸漬，擠壓，最后繼續(xù)反應(yīng)即可。本發(fā)明的制備方法簡單易行，安全環(huán)保，對(duì)設(shè)備性能要求低；本發(fā)明制備的光電多功能復(fù)合織物，導(dǎo)電性能良好，具有良好的阻燃性、抗菌性、光催化、抗靜電和電磁波屏蔽等性能，應(yīng)用前景廣闊。
文檔編號(hào)C08G73/02GK102493175SQ20111037940
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者蔡再生, 趙亞萍 申請(qǐng)人:東華大學(xué)