CN108085832A - 一种石墨烯防辐射纤维纺织物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种石墨烯防辐射纤维纺织物，其按体积比含有10‑25％的石墨烯基碳纳米纤维、5‑10％的聚苯胺纤维及5‑15%的纯棉纤维，所述石墨烯基碳纳米纤维、聚苯胺纤维、纯棉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。本发明通过采用聚苯胺纤维与石墨烯基碳纳米纤维、纯棉纤维和植物纤维/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，从而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纺织物
技术领域
本发明涉及石墨烯应用技术领域，尤其涉及一种石墨烯防辐射纤维纺织物。
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
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种石墨烯防辐射纤维纺织物。
本发明是通过以下技术方案实现：
一种石墨烯防辐射纤维纺织物，其按体积比含有10-25％的石墨烯基碳纳米纤维、5-10％的聚苯胺纤维及5-15%的纯棉纤维，所述石墨烯基碳纳米纤维、聚苯胺纤维、纯棉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。
进一步的，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，260-450重量份的浓硫酸和20-50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55-70℃下搅拌6-15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）、将所述薄膜空气中在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。
进一步的，所述的聚苯胺纤维为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。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过采用聚苯胺纤维与石墨烯基碳纳米纤维、纯棉纤维和植物纤维/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，从而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
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种防辐射纤维织物，其按体积比含有10％的石墨烯基碳纳米纤维、5％的聚苯胺纤维及5%的纯棉纤维，所述石墨烯基碳纳米纤维、聚苯胺纤维、纯棉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18％的石墨烯基碳纳米纤维、8％的聚苯胺纤维及10%的纯棉纤维，所述石墨烯基碳纳米纤维、聚苯胺纤维、纯棉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、10％的聚苯胺纤维及15%的纯棉纤维，所述石墨烯基碳纳米纤维、聚苯胺纤维、纯棉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。
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。
综上所述，本发明通过采用聚苯胺纤维与石墨烯基碳纳米纤维、纯棉纤维和植物纤维/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，从而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。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种石墨烯防辐射纤维纺织物，其特征在于：其按体积比含有10-25％的石墨烯基碳纳米纤维、5-10％的聚苯胺纤维及5-15%的纯棉纤维，所述石墨烯基碳纳米纤维、聚苯胺纤维、纯棉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.根据权利要求1所述的一种石墨烯防辐射纤维纺织物，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，260-450重量份的浓硫酸和20-50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55-70℃下搅拌6-15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）、将所述薄膜空气中在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。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯防辐射纤维纺织物，其特征在于：所述的聚苯胺纤维为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。
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