CN108867031B - 一种提高石墨烯在棉织物上附着量与导电性的方法 - Google Patents

一种提高石墨烯在棉织物上附着量与导电性的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种提高石墨烯在棉织物上附着量与导电性的方法，属于纺织印染技术领域。本发明采用以下工艺:（1）在水中加入一定质量的棉织物阳离子改性剂，用氢氧化钠将pH调至12.5，加入待处理棉织物，浴比1:20，棉织物与阳离子改性剂的质量比为10:1，在90℃下处理15分钟，然后用水反复冲洗直到洗液显示为中性，将织物烘干；（2）烘干后棉织物用4‑8g/L高碘酸钠溶液25℃避光处理6小时，浴比1:30，完成后充分水洗去除残留物质，将棉织物烘干；（3）棉织物在0.5‑2mg/ml的氧化石墨烯溶液中浸渍处理2小时后取出，浴比1:20，然后将棉织物浸渍在含有10‑15g/L抗坏血酸和1ml/L氨水的溶液中，浴比1:20，95℃下处理30分钟后取出并水洗烘干。本发明通过将棉织物进行阳离子改性，然后再经适当氧化的方式进行处理，能够显著提高石墨烯在棉织物上的附着量，并进一步提升其导电性能。

Description

一种提高石墨烯在棉织物上附着量与导电性的方法
技术领域
本发明涉及一种提高石墨烯在棉织物上附着量与导电性的方法，属于纺织印染技术领域。
背景技术
棉纤维由于具有很好的机械和物理韧性，在未来的柔性电子产品中具有很大的应用潜力。现有的导电纺织材料主要利用与金属进行复合制得，复合方法主要有纤维与金属丝混纺制成导电丝再进一步织造、纱线与金属丝交织、织物化学镀层等，这种利用金属进行混纺或交织的加工较为困难，且织物的服用舒适性会受影响。
石墨烯具有高比表面积、高柔性、高电导率等特点，在超级电容器、纳米电子器件、太阳能电池、锂离子电池等都有广泛应用，近来也被广泛用于制备导电纺织品。通常，先利用氧化石墨烯对纺织品如棉织物进行吸附改性，然后选用合适的还原剂将其在纺织品上还原成为石墨烯，发挥其优越的导电性。氧化石墨烯表面含有大量的含氧官能团如羧基、羟基等，使其带负电荷，能使氧化石墨烯在水中有很好的分散性，达到较好的分散效果。但是，棉纤维自身也带一定负电荷，在溶液中与同样携带负电荷的氧化石墨烯之间具有较强的静电排斥作用力，使其在棉织物上的附着能力较低。
发明内容
本发明通过将棉织物进行阳离子改性，然后再经适当氧化的方式进行处理，能够显著提高石墨烯在棉织物上的附着量，并进一步提升其导电性能。
本发明包括以下工艺：
（1）在水中加入一定质量的棉织物阳离子改性剂，用氢氧化钠将pH调至12.5，加入待处理棉织物，浴比1:20，棉织物与阳离子改性剂的质量比为10:1，在90℃下处理15分钟，然后用水反复冲洗直到洗液显示为中性，将织物烘干；
（2）烘干后棉织物用4-8g/L高碘酸钠溶液25℃避光处理6小时，浴比1:30，完成后充分水洗去除残留物质，将棉织物烘干；
（3）棉织物在0.5-2mg/ml的氧化石墨烯溶液中浸渍处理2小时后取出，浴比1:20，然后将棉织物浸渍在含有10-15g/L抗坏血酸和1ml/L氨水的溶液中，浴比1:20，95℃下处理30分钟后取出并水洗烘干。
在水中加入一定质量的棉织物阳离子改性剂，阳离子改性剂为印染行业常规的带有环氧反应基团的阳离子改性剂，棉织物与阳离子改性剂的质量比为10:1，可在pH为12.5且温度为90℃下处理15分钟后与纯棉织物形成共价结合，从而引入永久性的正电荷。阳离子改性后，必须对织物进行充分的洗涤直到洗液显示为中性。随后，用4-8g/L高碘酸钠溶液在25℃避光处理棉织物6小时，可将棉织物内的部分羟基被氧化成为醛基，不仅会使棉织物表面的疏水性增强，提高后续氧化石墨烯的附着，而且有利于氧化石墨烯的还原，进一步提高其导电性能。最后，将棉织物在0.5-2mg/ml的氧化石墨烯溶液中浸渍处理2小时后取出，然后将棉织物浸渍在含有10-15g/L抗坏血酸和1ml/L氨水的溶液中， 95℃下处理30分钟完成氧化石墨烯在棉织物上的还原，生成导电性更强的石墨烯。
具体实施方式
下面通过实施例和对比例进一步说明本发明。
实施例1
（1）在水中加入一定质量的棉织物阳离子改性剂，用氢氧化钠将pH调至12.5，加入待处理棉织物，浴比1:20，棉织物与阳离子改性剂的质量比为10:1，在90℃下处理15分钟，然后用水反复冲洗直到洗液显示为中性，将织物烘干；
（2）烘干后棉织物用4g/L高碘酸钠溶液25℃避光处理6小时，浴比1:30，完成后充分水洗去除残留物质，将棉织物烘干；
（3）棉织物在0.5mg/ml的氧化石墨烯溶液中浸渍处理2小时后取出，浴比1:20，然后将棉织物浸渍在含有10g/L抗坏血酸和1ml/L氨水的溶液中，浴比1:20，95℃下处理30分钟后取出并水洗烘干。
对比例1
（1）在水中加入一定质量的棉织物阳离子改性剂，用氢氧化钠将pH调至12.5，加入待处理棉织物，浴比1:20，棉织物与阳离子改性剂的质量比为10:1，在90℃下处理15分钟，然后用水反复冲洗直到洗液显示为中性，将织物烘干；
（2）棉织物在0.5mg/ml的氧化石墨烯溶液中浸渍处理2小时后取出，浴比1:20，然后将棉织物浸渍在含有10g/L抗坏血酸和1ml/L氨水的溶液中，浴比1:20，95℃下处理30分钟后取出并水洗烘干。
对比例2
棉织物在0.5mg/ml的氧化石墨烯溶液中浸渍处理2小时后取出，浴比1:20，然后将棉织物浸渍在含有10g/L抗坏血酸和1ml/L氨水的溶液中，浴比1:20，95℃下处理30分钟后取出并水洗烘干。
经测试，与对比例2相比，对比例1处理后棉织物上的石墨烯附着量提高67%，电阻值下降87.2%；实施例1处理后棉织物上石墨烯附着量提高71.1%，电阻值下降91.4%，表明本发明方法可以显著提高石墨烯在棉织物上的附着量与导电性。
实施例2
（1）在水中加入一定质量的棉织物阳离子改性剂，用氢氧化钠将pH调至12.5，加入待处理棉织物，浴比1:20，棉织物与阳离子改性剂的质量比为10:1，在90℃下处理15分钟，然后用水反复冲洗直到洗液显示为中性，将织物烘干；
（2）烘干后棉织物用8g/L高碘酸钠溶液25℃避光处理6小时，浴比1:30，完成后充分水洗去除残留物质，将棉织物烘干；
（3）棉织物在2mg/ml的氧化石墨烯溶液中浸渍处理2小时后取出，浴比1:20，然后将棉织物浸渍在含有15g/L抗坏血酸和1ml/L氨水的溶液中，浴比1:20，95℃下处理30分钟后取出并水洗烘干。
对比例3
（1）在水中加入一定质量的棉织物阳离子改性剂，用氢氧化钠将pH调至12.5，加入待处理棉织物，浴比1:20，棉织物与阳离子改性剂的质量比为10:1，在90℃下处理15分钟，然后用水反复冲洗直到洗液显示为中性，将织物烘干；
（2）棉织物在2mg/ml的氧化石墨烯溶液中浸渍处理2小时后取出，浴比1:20，然后将棉织物浸渍在含有15g/L抗坏血酸和1ml/L氨水的溶液中，浴比1:20，95℃下处理30分钟后取出并水洗烘干。
对比例4
棉织物在2mg/ml的氧化石墨烯溶液中浸渍处理2小时后取出，浴比1:20，然后将棉织物浸渍在含有15g/L抗坏血酸和1ml/L氨水的溶液中，浴比1:20，95℃下处理30分钟后取出并水洗烘干。
经测试，与对比例4相比，对比例3处理后棉织物上的石墨烯附着量提高73%，电阻值下降90.2%；实施例2处理后棉织物上石墨烯附着量提高78.1%，电阻值下降94.5%，表明本发明方法可以显著提高石墨烯在棉织物上的附着量与导电性。

Claims (1)

1.一种提高石墨烯在棉织物上附着量与导电性的方法，其特征在于采用以下工艺：
（1）在水中加入一定质量的棉织物阳离子改性剂，用氢氧化钠将pH调至12.5，加入待处理棉织物，浴比1:20，棉织物与阳离子改性剂的质量比为10:1，在90℃下处理15分钟，然后用水反复冲洗直到洗液显示为中性，将织物烘干；
（2）烘干后棉织物用4-8g/L高碘酸钠溶液25℃避光处理6小时，浴比1:30，完成后充分水洗去除残留物质，将棉织物烘干；
（3）棉织物在0.5-2mg/ml的氧化石墨烯溶液中浸渍处理2小时后取出，浴比1:20，然后将棉织物浸渍在含有10-15g/L抗坏血酸和1ml/L氨水的溶液中，浴比1:20，95℃下处理30分钟后取出并水洗烘干。
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