CN106702568A - 一种石墨烯防辐射纤维织物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防辐射纤维织物，其按体积比含有15‑30％的石墨烯基碳纳米纤维及5‑10％的聚苯胺纤维，所述石墨烯基碳纳米纤维、聚苯胺纤维与植物纤维或化学纤维斜纹混纺得到所述防辐射织物纤维。本发明所述的防辐射纤维织物，实现了穿着舒适与防辐射性能的平衡，且在纺织过程中简单易行。

Description

一种石墨烯防辐射纤维织物
技术领域
本发明涉及劳保技术领域，尤其涉及一种防辐射纤维织物。
背景技术
人体时时处于一定的能量电磁波辐射环境中，当其频率超过105Hz以上时就对人体有害。电磁波辐射源的输出功率越大，辐射强度越大，波长越短，频率越高，距离越近，接触时间越长，环境温度越高，湿度越大，空气越不流通，则对环境污染程度越大，并且女性和儿童受危害更严重。电磁波会扰乱人体的自然生理规律，导致机体平衡紊乱，引起头疼、头晕、失眠、健忘等神经衰弱症状；使人乏力、食欲不振、烦躁易怒；还能使人体热调节系统失调，导致心率加快、血压升高或降低、呼吸困难、白细胞减少；对心血管疾病的发生及恶化起着推动作用。此外电磁波会引起视力下降。当强度为100mw/cm2的电磁波照射眼睛时，会使晶体发生水肿，可发展成白内障，甚至会导致失明。当强度为5mw/cm2-10mw/cm2的电磁波照射人体时，人的皮肤感觉虽不明显，但可能影响生育和遗传。妇女在电磁波作用下，月经周期发生明显改变，可引起孕妇流产和基因缺陷，长期处于强电磁波的作用下的儿童，其癌症发病率比在低电磁波下的儿童高2～5倍，电磁波也是白血病、淋巴癌、脑肿瘤的诱因之一。
防电磁辐射是利用电磁屏蔽等方法抑制电磁干扰，一般是利用导电或导磁性材料将电磁辐射限制在某一规定的范围，按其原理分为电场屏蔽、磁场屏蔽、电磁场屏蔽。无论何种屏蔽，实际上都是研究电磁场在各种具体的局部空间如何分配的问题。实际应用中要根据场源的不同选用不同的屏蔽方法。
防辐射服就是利用电磁屏蔽与电磁反射原理而成的服装，其一般采用特定的织物或涂层来实现。但其采用的技术手段中，有些存在化学污染或者金属污染，有些防辐射效果一般。
发明内容
本发明的目的在于提出一种防辐射纤维织物，能够使得穿着舒适与防辐射性能的平衡，且在纺织过程中简单易行。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种石墨烯防辐射纤维织物，其按体积比含有15-35％的石墨烯基碳纳米纤维及5-10％的聚苯胺纤维，所述石墨烯基碳纳米纤维、聚苯胺纤维与植物纤维或化学纤维斜纹混纺得到所述防辐射织物纤维。
优选的，所述防辐射纤维织物中，石墨烯基碳纳米纤维的含量为20-30％。当石墨烯基碳纳米纤维含量在该范围之内时，其穿着舒适性和防辐射性能最为平衡。
优选的，所述石墨烯基碳纳米纤维的制备方法，包括：
(1)将2-5重量份的鳞片石墨，300-500重量份的浓硫酸和30-60重量份的磷酸混合均匀，缓慢加入15-20重量份的高锰酸钾，于45-55℃下搅拌9-18小时；
(2)在0-5℃下，向混合物中加入300-500重量份的去离子水，和20-50重量份的10-30wt％浓度的双氧水，并搅拌5-10分钟；
(3)分离并先后用去离子水、10-30wt％浓度的盐酸和无水乙醇洗涤产物，真空干燥得到氧化石墨烯；
(4)将0.01-0.1重量份的所述氧化石墨烯加入5-20重量份的N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散至完全分散；
(5)在搅拌的同时，加入0.5-1.5重量份的聚丙烯腈，加热到40-50℃并持续搅拌，直至聚丙烯腈完全溶解，得到混合液；
(6)将所述混合液静电纺丝，以铝箔作为接收屏，得到纺丝薄膜；
(7)强所述薄膜空气中在250-300℃下预氧化，然后在保护气氛中于750-850℃下炭化30-120分钟，得到所述石墨烯基碳纳米纤维。
本发明采用的石墨烯基碳纳米材料，极易分散且减少了片层的堆叠，有利于官能团在高温时的脱除，使得纳米纤维的电导率和比表面积得到提高。
聚苯胺，高分子化合物的一种，具有特殊的电学、光学性质，经掺杂后可具有导电性及电化学性能。经一定处理后，可制得各种具有特殊功能的设备和材料，如可作为生物或化学传感器的尿素酶传感器、电子场发射源、较传统锂电极材料在充放电过程中具有更优异的可逆性的电极材料、选择性膜材料、防静电和电磁屏蔽材料、导电纤维、防腐材料，等等。聚苯胺因其具有的原料易得、合成工艺简单、化学及环境稳定性好等特点而得到了广泛的研究和应用。
聚苯胺的电活性源于分子链中的P电子共轭结构：随分子链中P电子体系的扩大，P成键态和P*反键态分别形成价带和导带，这种非定域的P电子共轭结构经掺杂可形成P型和N型导电态。不同于其他导电高分子在氧化剂作用下产生阳离子空位的掺杂机制，聚苯胺的掺杂过程中电子数目不发生改变，而是由掺杂的质子酸分解产生H+和对阴离子(如Cl-、硫酸根、磷酸根等)进入主链，与胺和亚胺基团中N原子结合形成极子和双极子离域到整个分子链的P键中，从而使聚苯胺呈现较高的导电性。这种独特的掺杂机制使得聚苯胺的掺杂和脱掺杂完全可逆，掺杂度受pH值和电位等因素的影响，并表现为外观颜色的相应变化，聚苯胺也因此具有电化学活性和电致变色特性。
基于聚苯胺的上述特性，本发明采用聚苯胺纤维与石墨烯基碳纳米纤维和植物纤维/化纤纤维一起斜纹混纺，解决了石墨烯基碳纳米纤维在混纺时面临的技术难题。
本发明所述的防辐射纤维织物，实现了穿着舒适与防辐射性能的平衡，且在纺织过程中简单易行。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种防辐射纤维织物，其按体积比含有15％的石墨烯基碳纳米纤维及5％的聚苯胺纤维，所述石墨烯基碳纳米纤维、聚苯胺纤维与植物纤维或化学纤维斜纹混纺得到所述防辐射织物纤维。
实施例2
一种防辐射纤维织物，其按体积比含有30％的石墨烯基碳纳米纤维及10％的聚苯胺纤维，所述石墨烯基碳纳米纤维、聚苯胺纤维与植物纤维或化学纤维斜纹混纺得到所述防辐射织物纤维。
实施例3
一种防辐射纤维织物，其按体积比含有25％的石墨烯基碳纳米纤维及8％的聚苯胺纤维，所述石墨烯基碳纳米纤维、聚苯胺纤维与植物纤维或化学纤维斜纹混纺得到所述防辐射织物纤维。
本发明所述的防辐射纤维织物，实现了穿着舒适与防辐射性能的平衡，且在纺织过程中简单易行。

Claims (2)

1.一种石墨烯防辐射纤维织物，其按体积比含有15-30％的石墨烯基碳纳米纤维及5-10％的聚苯胺纤维，所述石墨烯基碳纳米纤维、聚苯胺纤维与植物纤维或化学纤维斜纹混纺得到所述防辐射织物纤维。
2.如权利要求1所述的石墨烯防辐射纤维织物，其特征在于，所述石墨烯基碳纳米纤维的制备方法，包括：
(1)将2-5重量份的鳞片石墨，300-500重量份的浓硫酸和30-60重量份的磷酸混合均匀，缓慢加入15-20重量份的高锰酸钾，于45-55℃下搅拌9-18小时；
(2)在0-5℃下，向混合物中加入300-500重量份的去离子水，和20-50重量份的10-30wt％浓度的双氧水，并搅拌5-10分钟；
(3)分离并先后用去离子水、10-30wt％浓度的盐酸和无水乙醇洗涤产物，真空干燥得到氧化石墨烯；
(4)将0.01-0.1重量份的所述氧化石墨烯加入5-20重量份的N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散至完全分散；
(5)在搅拌的同时，加入0.5-1.5重量份的聚丙烯腈，加热到40-50℃并持续搅拌，直至聚丙烯腈完全溶解，得到混合液；
(6)将所述混合液静电纺丝，以铝箔作为接收屏，得到纺丝薄膜；
(7)强所述薄膜空气中在250-300℃下预氧化，然后在保护气氛中于750-850℃下炭化30-120分钟，得到所述石墨烯基碳纳米纤维。
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