CN105064000A - 一种石墨烯整理织物吸波材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种石墨烯整理织物吸波材料及其制备方法。其特征在于该吸波材料是将石墨烯整理到棉织物上而成，外观呈灰色纤维形状。在吸波材料制备过程中首先将氧化石墨烯负载到织物上，然后将其还原成石墨烯得到石墨烯整理织物的吸波材料。该制备方法采用下述工艺：1.氧化石墨烯水分散液的配制；2.氧化石墨烯整理织物工艺；3.氧化石墨烯的还原工艺；4.水洗工艺后，即得到石墨烯整理织物。工艺简单，成本适中，易于操作，且产量较高，生产的纺织面料具有优异的吸波性能。
Description
技术领域
本发明涉及吸波材料领域技术，具体为一种石墨烯整理织物吸波材料及其制备方法。
背景技术
随着科技的进步和人们物质生活水平的提高，电子设备的应用日益广泛，使其带来的电磁波辐射已经成为一种新的污染。人体长期暴露在电磁波辐射环境中，会使神经系统、内分泌系统和生殖系统等受到不同程度的伤害，从而使得人体循环系统异常，导致头痛、视力减弱、生殖能力下降、影响人体激素分泌，扰乱人体免疫系统，引发白血病、癌症和糖尿病等疾病。电磁波辐射对孕妇和婴幼儿和儿童的影响最为严重，经常会产生畸形儿、儿童患白血病和其他严重疾病的发病率越来越高。为保护人体不受或尽量减少电磁辐射的危害，人们一方面对电磁辐射源进行屏蔽，减少辐射量，另一方面研制有效的防护材料进行个体防护，电磁辐射防护织物即是其中之一。目前开发具有电磁波屏蔽功能的织物主要是应用金属等具有电磁屏蔽功能的材料加工成织物或使用金属材料对织物进行涂层或镀膜整理。但由于金属纤维的比重大，织成的织物厚重，而且手感粗硬，对皮肤有刺激作用，使得金属材料的织物应用受限。而镀膜织物手感粗硬，透气性不好，且工艺复杂，为了达到较好的屏蔽效果往往要多次镀层，增加成本，此外由于金属镀膜不耐洗涤，经多次洗涤会导致电磁屏蔽效果下降。
石墨烯是由单层六角元胞的碳原子组成的蜂窝状二维晶体，它具有良好的热稳定性、高机械强度、高比表面积、优异的导电性、高化学稳定性等特点，在生物医学、增强复合材料、传感器、催化和节能储能设备领域应用广泛。与其他碳材料相比，石墨烯特殊的二维片状结构和独特的物理化学性质使得它在吸波材料领域的应用具备了得天独厚的优势。而到目前为止，将石墨烯优异的吸波性能用于功能性纺织品的研究和发明尚未见报道。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是：提供一种石墨烯整理织物吸波材料及其制备方法。其特征在于该吸波材料是将石墨烯整理到棉织物上而成，外观呈灰色纤维形状。在吸波材料制备过程中首先将氧化石墨烯负载到织物上，然后将其还原成石墨烯得到石墨烯整理织物的吸波材料。工艺简单，成本适中，易于操作，且产量较高，生产的纺织面料具有优异的吸波性能。
本发明解决所述吸波材料技术问题的技术方案是：设计一种石墨烯整理织物吸波材料及其制备方法，其采用下述工艺处理：
1.氧化石墨烯水分散液的配制：将0.50g氧化石墨烯粉体和99.5mL蒸馏水置于烧杯中，在室温条件下使用磁力搅拌器搅拌10min，然后使用超声波振荡器超声处理15min使氧化石墨烯粉体均匀地分散在水中，即制得棕黄色的氧化石墨烯水分散液；
2.氧化石墨烯整理织物工艺：将1.0g的织物在50mL的上述氧化石墨烯水分散液中浸渍20min，并利用轧车对浸渍后的织物进行处理以去除多余水份并保持轧余率为75-80％，然后在105℃烘干即制得氧化石墨烯整理织物。将上述过程如此重复多次，得到不同层数的氧化石墨烯整理织物；
3.氧化石墨烯的还原工艺：首先将1.0g氧化石墨烯整理织物浸入50mL的质量分数为8.0％的保险粉水溶液中，然后在95℃搅拌处理30min后取出织物；
4.水洗工艺：首先将经过还原的氧化石墨烯整理织物放入70℃热水中水洗3次，然后将其放入蒸馏水中水洗3次，最后将其烘干即制得石墨烯整理织物。
与现有技术相比，本发明制备石墨烯整理织物吸波材料的工艺简单，成本适中，易于操作，且产量较高，生产的纺织面料具有优异的吸波性能。
附图说明
图1为使用本发明所述具有不同石墨烯层数的石墨烯整理棉织物吸波材料和空白棉织物的介电常数；
图2为空白棉织物的场发射电镜图；
图3为层数为4的石墨烯整理棉织物吸波材料的场发射电镜图；
具体实施方式
本发明吸波材料为系列产品，通过改变石墨烯负载到纤维表面的层数能够控制其吸波性能，制备出不同吸波性能的系列吸波材料产品。同时，本发明吸波材料可以为棉、麻、涤纶、腈纶、锦纶和丙纶纤维制成的机织物状或针织物。
下面介绍本发明的具体实施例，但本发明权利要求不受这些具体实施例的限制。
1.氧化石墨烯水分散液的配制：将0.50g氧化石墨烯粉体和99.5mL蒸馏水置于烧杯中，在室温条件下使用磁力搅拌器搅拌10min，然后使用超声波振荡器超声处理15min使氧化石墨烯粉体均匀地分散在水中，即制得棕黄色的氧化石墨烯水分散液；
2.氧化石墨烯整理织物工艺：将1.0g的织物在50mL的上述氧化石墨烯水分散液中浸渍20min，并利用轧车对浸渍后的织物进行处理以去除多余水份并保持轧余率为75-80％，然后在105℃烘干即制得氧化石墨烯整理织物。将上述过程如此1次，得到层数为1的氧化石墨烯整理织物；
3.氧化石墨烯的还原工艺：首先将1.0g氧化石墨烯整理织物浸入50mL的质量分数为8.0％的保险粉水溶液中，然后在95℃搅拌处理30min后取出织物；
4.水洗工艺：首先将经过还原的氧化石墨烯整理织物放入70℃热水中水洗3次，然后将其放入蒸馏水中水洗3次，最后将其烘干即制得石墨烯整理织物吸波材料，并简记为GO-1。
实施例2
1.工艺与实施例1中的1步工艺相同。
2.所述重复次数设定为2次，其余同实施例1中的2步工艺，得到层数为2的氧化石墨烯整理织物。
3.工艺与实施例1中的3步工艺相同。
4.工艺与实施例1中的4步工艺相同，得到石墨烯整理织物吸波材料简记为GO-2。
实施例3
1.工艺与实施例1中的1步工艺相同。
2.所述重复次数设定为3次，其余同实施例1中的2步工艺，得到层数为2的氧化石墨烯整理织物。
3.工艺与实施例1中的3步工艺相同。
4.工艺与实施例1中的4步工艺相同，得到石墨烯整理织物吸波材料简记为GO-3。
实施例4
1.工艺与实施例1中的1步工艺相同。
2.所述重复次数设定为4次，其余同实施例1中的2步工艺，得到层数为2的氧化石墨烯整理织物。
3.工艺与实施例1中的3步工艺相同。
4.工艺与实施例1中的4步工艺相同，得到石墨烯整理织物吸波材料简记为GO-4。
实施例5
1.工艺与实施例1中的1步工艺相同。
2.所述重复次数设定为5次，其余同实施例1中的2步工艺，得到层数为2的氧化石墨烯整理织物。
3.工艺与实施例1中的3步工艺相同。
4.工艺与实施例1中的4步工艺相同，得到石墨烯整理织物吸波材料简记为GO-5。
实施例6
1.工艺与实施例1中的1步工艺相同。
2.所述重复次数设定为6次，其余同实施例1中的2步工艺，得到层数为2的氧化石墨烯整理织物。
3.工艺与实施例1中的3步工艺相同。
4.工艺与实施例1中的4步工艺相同，得到石墨烯整理织物吸波材料简记为GO-6。
对比例：
未经石墨烯整理的纯棉机织物。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
图1显示，经测试，未经石墨烯整理的纯棉织物(对比例)在频率为100KHz时其介电常数为6.37×10-12，而经石墨烯1层整理的纯棉织物(实施例1)在频率为100KHz时其介电常数为1.08×10-4，比对比例提高了8个数量级，这表明使用石墨烯整理方法可以改善织物的介电性能，提高织物储存和损耗电磁能量的能力。而且随着石墨烯整理层数从2层增加到5层，石墨烯整理的纯棉织物在频率为100KHz时其介电常数从1.10×10-3增加到3.63×10-3，这表明随着石墨烯整理层数的增加织物的介电性能得到提高。
图2为空白棉织物的场发射电镜图，图3为层数为4的石墨烯整理棉织物吸波材料的场发射电镜图。对比图2和图3可知，纯棉织物的纤维表面较为光滑，且存在着明显的带状扭曲结构，而石墨烯整理棉织物纤维表面吸附有不规则的块状物质。这应该是由纤维表面吸附了石墨烯导致的。
Claims (2)
1.一种石墨烯整理织物吸波材料及其制备方法。其特征在于该吸波材料是将石墨烯整理到棉织物上而成，外观呈灰色纤维形状，在吸波材料制备过程中首先将氧化石墨烯负载到织物上，然后将其还原成石墨烯得到石墨烯整理织物的吸波材料。
2.一种权利要求1所述石墨烯整理织物吸波材料及其制备方法，其采用下述工艺：
(1)氧化石墨烯水分散液的配制：将0.50g氧化石墨烯粉体和99.5mL蒸馏水置于烧杯中，在室温条件下使用磁力搅拌器搅拌10min，然后使用超声波振荡器超声处理15min使氧化石墨烯粉体均匀地分散在水中，即制得棕黄色的氧化石墨烯水分散液；
(2)氧化石墨烯整理织物工艺：将1.0g的织物在50mL的上述氧化石墨烯水分散液中浸渍20min，并利用轧车对浸渍后的织物进行处理以去除多余水份并保持轧余率为75-80％，然后在105℃烘干即制得氧化石墨烯整理织物，将上述过程如此重复多次，得到不同层数的氧化石墨烯整理织物；
(3)氧化石墨烯的还原工艺：首先将1.0g氧化石墨烯整理织物浸入50mL的质量分数为8.0％的保险粉水溶液中，然后在95℃搅拌处理30min后取出织物；
(4)水洗工艺：首先将经过还原的氧化石墨烯整理织物放入70℃热水中水洗3次，然后将其放入蒸馏水中水洗3次，最后将其烘干即制得石墨烯整理织物。
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