CN107419537B - 一种利用二氧化钛纳米管导电的涤纶织物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及功能性纺织品领域，公开了一种利用二氧化钛纳米管导电的涤纶织物的制备方法，包括：1）选用线密度适中的涤纶长丝，在舌针经编机上编织成经斜组织织物；2）先给涤纶织物涂覆一层聚氨酯涂层，再给该织物镀上一层极薄的钛膜；3）配制电解液；4）将涤纶织物作为阳极，石墨作为阴极，放置于电解液中，通上电源反应4~6小时，电压设置为45~55V。本发明采用涤纶织物作为基层，在其上镀上一层钛膜，再利用电解反应在该织物上生成一层二氧化钛纳米管，使得该涤纶织物具有了良好的导电性能。
Description
技术领域
本发明涉及功能性纺织品领域，尤其涉及一种利用二氧化钛纳米管导电的涤纶织物的制备方法。
背景技术
纺织品行业作为最传统的轻工业，过去一直以生产服用纺织品与家用纺织品为主，相关工艺及技术都已经非常成熟。自工业时代起，多种高新技术蓬勃发展，纺织领域也开始运用多种新技术，不断优化生产工艺，同时纺织机械也逐步走向自动化、人性化，生产效率得到了极大的提升。近十年来，智能纺织品、防护用纺织品等功能性纺织品受到了广大消费者的青睐，发展十分迅速。
导电型织物是功能性织物中的一种，导电型织物的开发，有助于进一步用于多种智能纺织品的开发。传统的导电型织物，是在纤维材料中复合有如导电碳等导电物质。虽然该方法能使织物导电，但是导线性能相对较差。
因而如何开发出一款性能优异的导电型织物，是目前需要解决的技术问题，其在功能性新型织物领域也具有重要的研发意义。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用二氧化钛纳米管导电的涤纶织物的制备方法。本发明采用低弹涤纶长丝编织成具有一定延伸性的涤纶织物，先在涤纶织物表面涂覆一层聚氨酯涂层，然后再在上面镀上一层极薄的钛膜。将该涤纶织物作为阳极，石墨作为阴极，放置于用乙二醇、去离子水和氟化铵配制的电解液中，通上电源使阳极与阴极发生反应，在涤纶织物表面生成二氧化钛纳米管。该涤纶织物制作工艺较为简便，材料利用率高，织物的导电效果好。
本发明的具体技术方案为：一种利用二氧化钛纳米管导电的涤纶织物的制备方法，包括以下步骤：
1）准备涤纶织物，所述涤纶织物的各项织造参数为：纱线采用150D/48F的低弹，采用舌针经编机编织，组织为经平斜组织，横密为56行/5cm，纵密为60列/5cm，织物平方米克重为205-215g/m2。
在本发明中，特定选用规格为150D/48F的涤纶长丝纱线，涤纶长丝纱线各方面性能优异，如强力较高，有良好的耐热性和耐磨性，应用范围广，生产成本低。DTY是指低弹涤纶丝，这种纱线具有一定的弹性，编织织物时即使不使用氨纶等弹性纱线，也可使织物具有较好的弹性。150D/48F是一种常用规格的纱线，线密度适中，该种规格涤纶长丝粗细适中，具有一定的强度和拉伸断裂强力，适于织造功能性纺织品。
同时本发明还特定选用经编工艺，经编工艺的优势在于，有针织物的柔软、手感舒适等优点，也有较好的拉伸断裂强力，不易脱散，织物强力较高。
经平斜组织是一种双梳织物，有较好的延展性，织物较为致密平滑，有利于聚氨酯的涂层操作。横密56、纵密60是比较常规的织造参数，织物平方米克重为205-215g/m2的织物不算太厚，但织物强力较好。
上述参数的涤纶织物有利于聚氨酯的涂布，成膜后与聚氨酯涂层的结合牢度高，不易脱落。
2）在所述涤纶织物表面涂覆一层聚氨酯涂层。
在给涤纶织物镀上钛膜之前，先给涤纶织物涂覆一层聚氨酯涂层。聚氨酯涂层在本发明中具有两个作用：一是具有防水抗油的作用，二是聚氨酯涂层能使织物表面更加平整，有利于后续镀钛膜的进行。
3）采用真空镀膜工艺再在涤纶织物镀上一层钛膜，得到镀钛涤纶织物。
4）将步骤3）所得镀钛涤纶织物放入丙酮中超声清洗；取出该织物，再放入无水乙醇中超声清洗；最后用去离子水超声清洗。
按上述特定顺序和溶剂对织物进行清洗，能够有效去除钛膜上的杂质。
5）配制电解液。
6）将进行超声清洗后的涤纶织物作为阳极，以石墨作为阴极，将涤纶织物与石墨同放入电解液中，通上电源，设置电压为45~55V。保持涤纶织物与石墨在电解液中的距离为3~5cm。反应4~6小时后关掉电源，取出涤纶织物。
将镀了钛膜的涤纶织物与石墨放置于电解液中通上电源发生反应，其中镀钛涤纶织物作为阳极，石墨作为阴极。二氧化钛纳米管将在涤纶织物表面生成。
7）用无水乙醇清洗从电解液中取出的涤纶织物两次，再用去离子水清洗两次，再将该涤纶织物置于95-105℃的烘箱中烘干。
二氧化钛纳米管是一种各项性能都十分优异的纳米材料，它可以作为电子载体，因而具有良好的导电性能。且二氧化钛纳米管的制作方法十分简便，利用钛片或钛丝作阳极，石墨作阴极，将二者放置于电解液中发生反应，即可在钛片或钛丝表面生成二氧化钛纳米管。但上述方法中生成的二氧化钛纳米管只占了钛片或钛丝极小的一部分，无法充分利用材料，且钛片或钛丝价格高昂，不利于量产。为此，本发明采用将涤纶织物镀上一层极薄钛膜的想法，在涤纶织物表面生成二氧化钛纳米管，开发出一种可以导电的涤纶织物。该涤纶织物利用二氧化钛纳米管导电，相比于镀铜和镀银织物，生产成本相对较低，制作方法简单，材料利用率高，且导电效果十分理想，实用性强。可进一步用于多种智能纺织品的开发。
作为优选，步骤3）中，所述钛膜厚度为0.8~1微米。
作为优选，步骤4）中，每次超声清洗的时间为14-16min。
作为优选，步骤5）中，所述电解液配制方法为:取400mL乙二醇，缓缓倒入塑料烧杯中，加入38.8mL去离子水，再加入1.455g氟化铵；先用玻璃棒将混合液稍加搅拌，之后将烧杯置于加热搅拌器上，搅拌至氟化铵溶解。
作为优选，步骤2）中，所述聚氨酯涂层的厚度为0.03-0.05mm。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：
1）在给涤纶织物镀上钛膜前，先给涤纶织物涂覆一层聚氨酯涂层，一来可以织物具有拒水抗油的防护效果，二来可以使织物表面光滑平整，有利于镀钛过程的进行。
2）在涤纶织物表面镀上一层极薄的钛膜，再让钛膜与石墨在电解液中发生反应，可以在织物表面生成一层较为均匀规整的二氧化钛纳米管，使得织物具有良好的导电性能。
3）整个制备流程较短，操作较为简单，材料利用率高，各个步骤工艺都已经较为成熟，不存在技术难题。
4）采用的各种原料都比较易得，且成本较低，制备过程对环境产生的污染和危害十分小。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
一种利用二氧化钛纳米管导电的涤纶织物，其制备步骤如下：
1）准备一块规格为60cmX100cm的纯涤纶织物，该织物的各项织造参数为：纱线采用低弹涤纶长丝（DTY，150D/48F），采用舌针经编机编织，组织为经平斜组织，横密为56行/5cm，纵密为60列/5cm，织物平方米克重为210g/m2。
2）采用泡沫涂层技术给1）所述涤纶织物涂覆一层厚度为0..04mm的聚氨酯涂层。
3）采用真空镀膜工艺给2）所述涤纶织物镀上一层钛膜，钛镀层厚度为0.9微米。
4）取80~100mL丙酮，将3）所述镀钛涤纶织物放入丙酮中超声清洗15min；取出该织物，再放入100mL无水乙醇中超声清洗15min；最后用去离子水超声清洗15min。
5）配制电解液：取400mL乙二醇，缓缓倒入塑料烧杯中，加入38.8mL去离子水，再加入1.455g氟化铵。先用玻璃棒将混合稍加搅拌，之后将烧杯置于磁力加热搅拌器上，搅拌至氟化铵溶解即可。
6）将进行超声清洗后的涤纶织物作为阳极，以石墨作为阴极，将涤纶织物与石墨同放入电解液中，通上电源，设置电压为50V。保持涤纶织物与石墨在电解液中的距离为4cm。反应5小时后关掉电源，取出涤纶织物。
7）用无水乙醇清洗从电解液中取出的涤纶织物两次，再用去离子水清洗两次，再将该涤纶织物置于100℃的烘箱中烘干。
实施例2
一种利用二氧化钛纳米管导电的涤纶织物，其制备步骤如下：
1）准备一块规格为60cmX100cm的纯涤纶织物，该织物的各项织造参数为：纱线采用低弹涤纶长丝（DTY，150D/48F），采用舌针经编机编织，组织为经平斜组织，横密为56行/5cm，纵密为60列/5cm，织物平方米克重为210g/m2。
2）采用泡沫涂层技术给1）所述涤纶织物涂覆一层厚度为0..03mm的聚氨酯涂层。
3）采用真空镀膜工艺给2）所述涤纶织物镀上一层钛膜，钛镀层厚度为0.8微米。
4）取80mL丙酮，将3）所述镀钛涤纶织物放入丙酮中超声清洗14min；取出该织物，再放入100mL无水乙醇中超声清洗14min；最后用去离子水超声清洗14min。
5）配制电解液：取400mL乙二醇，缓缓倒入塑料烧杯中，加入38.8mL去离子水，再加入1.455g氟化铵。先用玻璃棒将混合稍加搅拌，之后将烧杯置于磁力加热搅拌器上，搅拌至氟化铵溶解即可。
6）将进行超声清洗后的涤纶织物作为阳极，以石墨作为阴极，将涤纶织物与石墨同放入电解液中，通上电源，设置电压为45V。保持涤纶织物与石墨在电解液中的距离为3cm。反应4小时后关掉电源，取出涤纶织物。
7）用无水乙醇清洗从电解液中取出的涤纶织物两次，再用去离子水清洗两次，再将该涤纶织物置于100℃的烘箱中烘干。
实施例3
一种利用二氧化钛纳米管导电的涤纶织物，其制备步骤如下：
1）准备一块规格为60cmX100cm的纯涤纶织物，该织物的各项织造参数为：纱线采用低弹涤纶长丝（DTY，150D/48F），采用舌针经编机编织，组织为经平斜组织，横密为56行/5cm，纵密为60列/5cm，织物平方米克重为210g/m2。
2）采用泡沫涂层技术给1）所述涤纶织物涂覆一层厚度为0.05mm的聚氨酯涂层。
3）采用真空镀膜工艺给2）所述涤纶织物镀上一层钛膜，钛镀层厚度为1微米。
4）取100mL丙酮，将3）所述镀钛涤纶织物放入丙酮中超声清洗16min；取出该织物，再放入100mL无水乙醇中超声清洗16min；最后用去离子水超声清洗16min。
5）配制电解液：取400mL乙二醇，缓缓倒入塑料烧杯中，加入38.8mL去离子水，再加入1.455g氟化铵。先用玻璃棒将混合稍加搅拌，之后将烧杯置于磁力加热搅拌器上，搅拌至氟化铵溶解即可。
6）将进行超声清洗后的涤纶织物作为阳极，以石墨作为阴极，将涤纶织物与石墨同放入电解液中，通上电源，设置电压为55V。保持涤纶织物与石墨在电解液中的距离为5cm。反应6小时后关掉电源，取出涤纶织物。
7）用无水乙醇清洗从电解液中取出的涤纶织物两次，再用去离子水清洗两次，再将该涤纶织物置于100℃的烘箱中烘干。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (5)
1.一种利用二氧化钛纳米管导电的涤纶织物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）准备涤纶织物，所述涤纶织物的各项织造参数为：纱线采用150D/48F的低弹，采用舌针经编机编织，组织为经平斜组织，横密为56行/5cm，纵密为60列/5cm，织物平方米克重为205-215g/m2；
2）在所述涤纶织物表面涂覆一层聚氨酯涂层；
3）采用真空镀膜工艺再在涤纶织物镀上一层钛膜，得到镀钛涤纶织物；
4）将步骤3）所得镀钛涤纶织物放入丙酮中超声清洗；取出该织物，再放入无水乙醇中超声清洗；最后用去离子水超声清洗；
5）配制电解液；
6）将进行超声清洗后的涤纶织物作为阳极，以石墨作为阴极，将涤纶织物与石墨同放入电解液中，通上电源，设置电压为45~55V，保持涤纶织物与石墨在电解液中的距离为3~5cm，反应4~6小时后关掉电源，取出涤纶织物；
7）用无水乙醇清洗从电解液中取出的涤纶织物两次，再用去离子水清洗两次，再将该涤纶织物置于95-105℃的烘箱中烘干。
2.如权利要求1所述的一种利用二氧化钛纳米管导电的涤纶织物的制备方法，其特征在于，步骤3）中，所述钛膜厚度为0.8~1微米。
3.如权利要求1所述的一种利用二氧化钛纳米管导电的涤纶织物的制备方法，其特征在于，步骤4）中，每次超声清洗的时间为14-16min。
4.如权利要求1所述的一种利用二氧化钛纳米管导电的涤纶织物的制备方法，其特征在于，步骤5）中，所述电解液配制方法为:取400mL乙二醇，缓缓倒入塑料烧杯中，加入38.8mL去离子水，再加入1.455g氟化铵；先用玻璃棒将混合液稍加搅拌，之后将烧杯置于加热搅拌器上，搅拌至氟化铵溶解。
5.如权利要求1所述的一种利用二氧化钛纳米管导电的涤纶织物的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述聚氨酯涂层的厚度为0.03-0.05mm。
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