CN102605608B - 碳纳米管整理技术制备超疏水、导电纤维素织物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种碳纳米管整理技术制备超疏水、导电纤维素织物的方法，其特征在于，步骤为：步骤1、制备碳纳米管分散液；步骤2、纤维素织物浸-轧处理；步骤3、将处理样置于烘箱中烘干；步骤4、重复步骤2及步骤3直至纤维素织物达到预期的拒水和导电性能。本发明一步法实现对纤维素织物的超拒水和导电整理，其该方法具有如下优点：1、操作简单方便，操作环境友好；2、无需昂贵的设备；3、可以在现有的染整生产线、上浆生产线上实现工业化大生产。
Description
技术领域
本发明涉及纤维素纺织品的碳纳米管整理，它实现了采用常规的染整技术对织物进行拒水、导电整理，具有电磁屏蔽、抗静电、隐身、防水、防尘的功能，适用于军工、航空航天、医疗卫生、电子、传感器、服装等领域。
背景技术
超拒水表面是指固体表面与水的静态接触角大于150°，固体表面自由能和表面粗糙度是超拒水整理的两个关键因素。碳纳米管长径比高，长度在微米级，具有超强的力学性能和优异的电学性能。近年来，对碳纳米管应用的研究逐年增多，但在织物拒水整理方面的应用却不多见。对织物拒水整理的方法有很多，如化学刻蚀、等离子体刻蚀、电化学沉积、溶胶-凝胶法等。但是上述的方法有的工艺复杂，有的设备昂贵，有的处理温度高，耗能大，不利于节能减排的基本国策。碳纳米管比表面积很大，因而表面能很高。如何让碳纳米管均一分散，一直是科学工作者探讨的话题；此外，碳纳米管又是惰性体，如何让其与织物牢固粘合是值得研究的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种一步法实现对纤维素织物的超拒水和导电整理，解决以前整理方法处理工艺复杂，耗能高、化学试剂消耗多的弊端。
为了解决上述问题，本发明的技术方案是提供了一种碳纳米管整理技术制备超疏水、导电纤维素织物的方法，其特征在于，步骤为：
步骤1、制备碳纳米管分散液将碳纳米管加入配制溶液中，利用超声波处理2-4h，碳纳米管与配制溶液的质量百分比为0.6％-1.0％，其中，配制溶液为将质量百分浓度为3-10％的全氟磺酸溶液加入到质量百分比浓度为30％-50％的乙醇溶液或质量百分比浓度为10％-20％的丙醇溶液中配制而成，全氟磺酸溶液在配制溶液中的质量百分比为20％-40％；
步骤2、纤维素织物浸-轧处理在室温下，将干净的纤维素织物浸泡在碳纳米管分散液中，浸泡后轧干得到处理样；
步骤3、将处理样置于烘箱中烘干；
步骤4、重复步骤2及步骤3直至纤维素织物达到预期的拒水和导电性能。
优选地，步骤2中所述浸泡的时间为5-60min。
优选地，步骤3中所述烘干的步骤为：先在55-65°温度下烘3-7min，然后再在80-120°温度下烘5-12min。
优选地，步骤3中所述轧干的轧余率为50％-75％
为了同时解决在背景技术指出的有关碳纳米管的两个难题，本发明采用了配制溶液。纤维素类织物有很好的亲水性能，这就为其能很好的吸附碳纳米管溶液提供了保障。由于织物纱线与纱线之间孔洞、纤维与纤维之间孔洞、纱线本身、纤维本身的微米孔洞结构，与碳纳米管的纳米结构形成了很好的微米-纳米双尺度结构，这一结构恰好类似于自然界荷叶的结构。
本发明一步法实现对纤维素织物的超拒水和导电整理，其该方法具有如下优点：1、操作简单方便，操作环境友好；2、无需昂贵的设备；3、可以在现有的染整生产线、上浆生产线上实现工业化大生产。
附图说明
图1为重复实施例1中的步骤2及步骤3三次整理后的棉织物的表面电镜照片；
图2为图1中棉织物的接触角；
图3为重复实施例1中的步骤2及步骤3六次整理后的棉织物的表面电镜照片；
图4为图3中棉织物的接触角；
图5为重复实施例2中的步骤2及步骤3三次整理后的棉织物的接触角；
图6为重复实施例2中的步骤2及步骤3六次整理后的棉织物的接触角。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1
步骤1、将400mg多壁碳纳米管、50ml质量百分比浓度为5％的全氟磺酸溶液、80ml水、70ml无水乙醇混合，用超声波处理2h，得到碳纳米管分散液。
步骤2、将平纹棉机织物浸渍上述碳纳米管分散液内5min，然后轧干织物(轧余率约75％)得到处理样。
步骤3、将处理样置于烘箱内，现在60°温度下烘5min，然后在80°温度下烘15min。
步骤4、当重复3次步骤2及步骤3时：
整理后的棉织物的表面电镜照片如图1所示，测得整理后棉织物的接触角为152°，
如图2所示，表面电阻为600Ω-1000Ω/Square。
当重复6次步骤2及步骤3时：
整理后的棉织物的表面电镜照片如图3所示，测得整理后棉织物的接触角为156°，如图4所示，表面电阻为100-400Ω/square。
上述测试利用接触角测量仪进行接触角测试，水量为3μL，水滴与织物接触30s后读数，在同一样品不同位置测量5次，取平均值。
实施例2
步骤1、将400mg多壁碳纳米管、50ml的质量百分比浓度为5％的全氟磺酸溶液、120ml水、40ml无水乙醇混合，用超声波处理2h，得到碳纳米管分散液。
步骤2、将平纹棉机织物在碳纳米管分散液浸渍5min，然后，轧干织物(轧余率约75％)得到处理样。
步骤3、将处理样置于烘箱内，现在60°温度下烘5min，然后在80°温度下烘15min。
步骤4、当重复3次步骤2及步骤3时：
测得整理后棉织物的接触角为151°，如图5所示，表面电阻为600Ω-1000Ω/Square。
当重复6次步骤2及步骤3时：
测得整理后棉织物的接触角为154°，如图6所示，表面电阻为200-400Ω/square。
上述测试利用接触角测量仪进行接触角测试，水量为3μL，水滴与织物接触30s后读数，在同一样品不同位置测量5次，取平均值。
Claims (4)
1.一种碳纳米管整理技术制备超疏水、导电纤维素织物的方法，其特征在于，步骤为：
步骤1、制备碳纳米管分散液 将碳纳米管加入配制溶液中，利用超声波处理2-4h，碳纳米管与配制溶液的质量百分比为0.6%-1.0%，其中，配制溶液为将质量百分浓度为3-10%的全氟磺酸溶液加入到质量百分比浓度为30%-50%的乙醇溶液或质量百分比浓度为10%-20%的丙醇溶液中配制而成，全氟磺酸溶液在配制溶液中的质量百分比为20%-40%；
步骤2、纤维素织物浸-轧处理 在室温下，将干净的纤维素织物浸泡在碳纳米管分散液中，浸泡后轧干得到处理样；
步骤3、将处理样置于烘箱中烘干；
步骤4、重复步骤2及步骤3直至纤维素织物达到预期的拒水和导电性能。
2.如权利要求1所述的一种碳纳米管整理技术制备超疏水、导电纤维素织物的方法，其特征在于，步骤2中所述浸泡的时间为5-60min。
3.如权利要求1所述的一种碳纳米管整理技术制备超疏水、导电纤维素织物的方法，其特征在于，步骤3中所述烘干的步骤为：先在55-65°温度下烘3-7min，然后再在80-120°温度下烘5-12min。
4.如权利要求1所述的一种碳纳米管整理技术制备超疏水、导电纤维素织物的方法，其特征在于，步骤2中所述轧干的轧余率为50%-75%。
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