CN104674541A - 一种石墨烯-碳纳米管复合物包覆的导电织物的制备方法 - Google Patents
一种石墨烯-碳纳米管复合物包覆的导电织物的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种石墨烯-碳纳米管复合物包覆的导电织物的制备方法，包括：(1)将表面活性剂配制成0.1-2.0wt％的水溶液；将聚合物纤维在溶液中浸泡10-60min，晾干，用去离子水洗去多余的表面活性剂分子；(2)选用氧化石墨GO配制成0.5-2.0mg/mL的水溶液，超声；将MWNT添加到GO溶液中，超声、离心，将上述聚合物纤维浸入GO溶液中10-60min，晾干；(3)对纤维进行还原；(4)将还原后的纤维经溶剂浸润洗涤，洗去还原剂残留，在室温下干燥后即得导电织物。本发明具有导电性能良好，稳定性高，不受聚合物基体影响，普适性高，并且制备方法简单，成本低廉等优点。
Description
技术领域
本发明属于聚合物纤维织物领域，特别涉及一种石墨烯-碳纳米管复合物包覆的导电织物的制备方法。
背景技术
人类对于智能服装的追求促进了可穿戴设备及电子织物的飞速发展(Cherenack K.,et al.Journal of Applied Physics,2012,112(9):091301)，而可穿戴设备及电子织物的发展又依赖于性能优良的导电织物的制备。制备兼具轻量性、柔韧性以及可拉伸性等的导电织物尤其是基于通用纤维的导电织物将会加速推进电子织物及可穿戴设备的发展。碳纳米管及石墨烯由于具有优异的导电性能，可被应用于制备导电织物。然而碳纳米管在水中易于团聚，难以分散。将碳纳米管加入GO的水溶液中，较大管径的MWNT能够借助与GO间的π-π堆垛效应而在水中形成稳定的复合物。将这种复合物通过静电自组装法包覆于织物中的纤维表面，能够赋予织物优异的导电性能。目前基于这种简便的后处理法将GO-MWNT同时组装于纤维表面获得导电织物的工作鲜有报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种石墨烯-碳纳米管复合物包覆的导电织物的制备方法，该方法具有导电性能良好，稳定性高，不受聚合物基体影响，普适性高，并且制备方法简单，成本低廉等优点。
本发明的一种石墨烯-碳纳米管复合物包覆的导电织物的制备方法，包括：
(1)将表面活性剂配制成0.1-2.0wt％的水溶液；将聚合物纤维在溶液中浸泡10-60min，晾干，用去离子水洗去多余的表面活性剂分子；
(2)选用氧化石墨GO配制成0.5-2.0mg/mL的水溶液，超声；将多壁碳纳米管MWNT以质量比1:1-1:10的比例添加到GO溶液中，超声、离心，将上述聚合物纤维浸入GO溶液中10-60min，晾干；
(3)将水合肼溶液与去离子水按体积比1:10-1:1配成溶液，在60-95℃油浴条件下保持10-60min或将氢碘酸与乙酸水溶液按体积比1:10-1:1配成溶液，常温保持10-120min，对纤维进行还原；
(4)将还原后的纤维经溶剂浸润洗涤，洗去还原剂残留，在室温下干燥后即得导电织物。
所述步骤(1)中的表面活性剂为壳聚糖、牛血清蛋白BSA中的一种或两种。
所述步骤(1)中的聚合物纤维为丙纶、棉纤、氨纶、涤纶(聚酯纤维)、锦纶6、锦纶66(聚酰胺纤维)、腈纶中的一种。
所述聚合物纤维为单丝或复丝，结构为平纹型、斜纹型或疏松的袜筒织物。
所述步骤(1)中的氧化石墨GO单层或少层。
所述步骤(3)中的水合肼溶液的浓度为85wt％；氢碘酸的浓度为45wt％。
所述步骤(4)中的溶剂为饱和碳酸氢钠、水、甲醇、乙醇、丙酮中的一种或几种。
有益效果
(1)本发明制备过程不受织物种类影响，普适性高，更利于工业生产推广。
(2)选用石墨烯-碳纳米管复合物作为导电网络层，导电性能更优异，而且原料易得，制备成本低廉。
(3)采用静电自组装法，制备过程简便易行，整个工艺流程耗能少。
(4)所得石墨烯-碳纳米管复合物包覆的聚合物纤维织物具有优异的导电性、柔韧性和拉伸性。
附图说明
图1为空白织物；其中，a为袜筒织物，b为平纹织物；
图2为包覆石墨烯-多壁碳纳米管的导电织物；其中，a为袜筒织物，b为平纹织物。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
(1)将表面活性剂BSA与壳聚糖以2:1配制成1.5wt％的水溶液；将织物在所配溶液中浸泡60min，再从溶液中拿出，并将其在通风处晾干80min，用去离子水洗去织物中纤维表面及内壁残留的、过多的表面活性剂分子；
(2)选用单层或少层的GO配制成2.0mg/mL的水溶液，135W超声60min；再将多壁碳纳米管(Multi-walled Carbon Nanotubes,MWNT)以质量比1:2的比例添加到GO溶液中，45W超声30min，7000rpm离心40min，除去沉淀，并将制备好的织物浸入GO-MWNT溶液中30min，并轻轻晃动织物，使其与GO-MWNT水溶液充分接触。取出织物在通风处晾干；
(3)采用水合肼(85％)溶液与去离子水配成体积比1:10的溶液，在95℃油浴条件下保持60min，对织物中纤维内外表面的GO-MWNT复合物进行还原；
(4)将还原后的纤维织物依次经饱和碳酸氢钠、水、甲醇、乙醇、丙酮溶剂浸润洗涤，洗去还原剂残留，在室温下干燥后即得导电聚合物纤维织物，所得织物方阻为0.85KΩ/□，织物经2000次弯折后，方阻增大5.0％。
实施例2
(1)将表面活性剂BSA配制成1.0wt％的水溶液；将织物在所配溶液中浸泡40min，再从溶液中拿出，并将其在通风处晾干60min，用去离子水洗去织物中纤维表面及内壁残留的、过多的表面活性剂分子；
(2)选用单层或少层的GO配制成1.0mg/mL的水溶液，135W超声60min；再将多壁碳纳米管(Multi-walled Carbon Nanotubes,MWNT)以质量比1:5的比例添加到GO溶液中，45W超声20min，8000rpm离心20min，除去沉淀，并将制备好的纤维织物浸入GO-MWNT溶液中20min，并轻轻晃动织物，使其与GO-MWNT水溶液充分接触。取出织物在通风处晾干；
(3)采用水合肼(85％)溶液与去离子水配成体积比1:5的溶液，在90℃油浴条件下保持20min，对织物中纤维内外表面的GO-MWNT复合物进行还原；
(4)将还原后的纤维织物依次经饱和碳酸氢钠、水、甲醇、乙醇、丙酮溶剂浸润洗涤，洗去还原剂残留，在室温下干燥后即得导电聚合物纤维织物，所得织物方阻为1.26KΩ/□，织物经2000次弯折后，方阻增大6.7％。
实施例3
(1)将表面活性剂壳聚糖配制成0.5wt％的水溶液；将织物在所配溶液中浸泡40min，再从溶液中拿出，并将其在通风处晾干50min，用去离子水洗去织物中纤维表面及内壁残留的、过多的表面活性剂分子；
(2)选用单层或少层的GO配制成1.0mg/mL的水溶液，135W超声60min；再将多壁碳纳米管(Multi-walled Carbon Nanotubes,MWNT)以质量比1:2的比例添加到GO溶液中，45W超声30min，8000rpm离心20min，除去沉淀，并将制备好的纤维织物浸入GO-MWNT溶液中20min，并轻轻晃动织物，使其与GO-MWNT水溶液充分接触。取出织物在通风处晾干；
(3)采用氢碘酸(45％)、乙酸水溶液配成体积比1:5的溶液，常温保持60min，对织物中纤维内外表面的GO-MWNT复合物进行还原；
(4)将还原后的纤维织物依次经饱和碳酸氢钠、水、甲醇、乙醇、丙酮溶剂浸润洗涤，洗去还原剂残留，在室温下干燥后即得导电聚合物纤维织物，所得织物方阻为1.37KΩ/□，织物经2000次弯折后，方阻增大5.3％。
Claims (7)
1.一种石墨烯-碳纳米管复合物包覆的导电织物的制备方法，包括：
(1)将表面活性剂配制成0.1-2.0wt％的水溶液；将聚合物纤维在溶液中浸泡10-60min，晾干，用去离子水洗去多余的表面活性剂分子；
(2)选用氧化石墨GO配制成0.5-2.0mg/mL的水溶液，超声；将多壁碳纳米管MWNT以质量比1:1-1:10的比例添加到GO溶液中，超声、离心，将上述聚合物纤维浸入GO溶液中10-60min，晾干；
(3)将水合肼溶液与去离子水按体积比1:10-1:1配成溶液，在60-95℃油浴条件下保持10-60min或将氢碘酸与乙酸水溶液按体积比1:10-1:1配成溶液，常温保持10-120min，对纤维进行还原；
(4)将还原后的纤维经溶剂浸润洗涤，洗去还原剂残留，在室温下干燥后即得导电织物。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯-碳纳米管复合物包覆的导电织物的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的表面活性剂为壳聚糖、牛血清蛋白BSA中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯-碳纳米管复合物包覆的导电织物的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的聚合物纤维为丙纶、棉纤、氨纶、涤纶、锦纶6、锦纶66、腈纶中的一种。
4.根据权利要求3所述的一种石墨烯-碳纳米管复合物包覆的导电织物的制备方法，其特征在于：所述聚合物纤维为单丝或复丝，结构为平纹型、斜纹型或疏松的袜筒织物。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯-碳纳米管复合物包覆的导电织物的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的氧化石墨GO单层或少层。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯-碳纳米管复合物包覆的导电织物的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的水合肼溶液的浓度为85wt％；氢碘酸的浓度为45wt％。
7.根据权利要求1所述的一种石墨烯-碳纳米管复合物包覆的导电织物的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中的溶剂为饱和碳酸氢钠、水、甲醇、乙醇、丙酮中的一种或几种。
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