CN115644541A - 一种石墨烯轻薄抗震手套及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯轻薄抗震手套及其制备方法，该方法包含：步骤1，制备石墨烯、二氧化硅、助剂混合液；步骤2，将混合液加水稀释，并加入改性剂，搅拌混合均匀后，加入化学短纤，继续搅拌均匀，得到非牛顿流体混合液；步骤3，将非牛顿流体混合液进行干燥，得到弹性体；步骤4，将弹性体置于模具中裁切成五指手套形状，得到轻薄抗震片；步骤5，采用化纤长丝造成手套坯，然后将轻薄抗震片缝制在手套坯的相应位置，得到石墨烯轻薄抗震手套。本发明还提供了通过该方法制备的石墨烯轻薄抗震手套。本发明提供的石墨烯轻薄抗震手套及其制备方法，所得的手套具有优异的抗震效果，并且穿戴舒适，能更好地保护手部不受外部力度冲击。

Description

一种石墨烯轻薄抗震手套及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种功能性手套及其制备方法，具体地，涉及一种石墨烯轻薄抗震手套及其制备方法。
背景技术
手是人体器官中最为精细致密的器官之一，人们使用双手来完成各种工作。手套则是手部保暖或劳动保护用品，也有装饰用的。它是人在寒冷时的保温必备之物，或是医疗防菌、工业防护用品。手套按照制作方法分为缝制、针织、浸胶等。随着对手套各种功能性要求的提升，手套的材质和制备工艺等方向的相关技术也在不断地发展。特别是手套的材质，决定了手套的防护性能，是手套选择的依据。
石墨烯是从石墨中剥离出来的单层碳原子材料，由碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构，它是人类已知的厚度最薄、质地最坚硬、导电性最好的材料。石墨烯具有优异的力学、光学和电学性质，结构非常稳定，迄今为止研究者尚未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况，碳原子之间的链接非常柔韧，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍，如果用石墨烯制成包装袋，它将能承受大约两吨重的物品，几乎完全透明，却极为致密，不透水、不透气，即使原子尺寸最小的氦气也无法通过，导电性能好，石墨烯中电子的运动速度达到了光速的1/300，导电性超过了任何传统的导电材料，化学性质类似石墨表面，可以吸附和脱附各种原子和分子，还有抵御强酸强碱的能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种多功能手套及其制备方法，能够解决现有问题，该手套制备方法简单，成本低廉，具有优异的抗震效果，并且穿戴舒适，能更好地保护手部不受外部力度冲击。
为了达到上述目的，本发明提供了一种石墨烯轻薄抗震手套的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，制备石墨烯、二氧化硅、助剂混合液；步骤2，将步骤1所得的混合液加水稀释，并加入改性剂，搅拌混合均匀后，加入化学短纤，继续搅拌均匀，得到非牛顿流体混合液；步骤3，将步骤2所得的非牛顿流体混合液进行干燥，得到弹性体；步骤4，将步骤3所得的弹性体置于模具中裁切成五指手套形状，得到轻薄抗震片；步骤5，采用化纤长丝，通过手套针织工艺织造成手套坯，然后将步骤4所得的轻薄抗震片缝制在手套坯的相应位置，得到石墨烯轻薄抗震手套。
上述的石墨烯轻薄抗震手套的制备方法，其中，所述的步骤1中，将石墨烯材料和纳米二氧化硅粉体置于助剂中混合均匀，然后超声波分散30-50min，再将其置于真空干燥箱中，升温至60-80℃，反应6-8h，制得混合液。
上述的石墨烯轻薄抗震手套的制备方法，其中，所述的助剂为聚乙二醇和/或无水乙醇。
上述的石墨烯轻薄抗震手套的制备方法，其中，所述的石墨烯材料为机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法中的任意一种或多种方法制备的石墨烯或氧化石墨烯。
上述的石墨烯轻薄抗震手套的制备方法，其中，所述的步骤2中，将混合液加水稀释，并加入改性剂，搅拌20-30min，混合均匀后，加入化学短纤，继续搅拌均匀，得到的非牛顿流体混合液中石墨烯材料的质量浓度为0.05％～5％。
上述的石墨烯轻薄抗震手套的制备方法，其中，所述的改性剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡络烷酮、羟甲基纤维素中的任意一种或多种。
上述的石墨烯轻薄抗震手套的制备方法，其中，所述的化学短纤为锦纶、丙纶、涤纶、腈纶中的任意一种或多种。
上述的石墨烯轻薄抗震手套的制备方法，其中，所述的步骤3中，将非牛顿流体混合液放入烘箱中干燥，干燥温度为80-100℃，得到弹性体。
上述的石墨烯轻薄抗震手套的制备方法，其中，所述的方法中，制备弹性体采用的原料按质量百分比计包括：纳米二氧化硅粉体30％～60％，助剂30％～60％，石墨烯材料0.1％～10％，改性剂0.1％～5％，化学短纤0.1％～10％。
本发明还提供了通过上述的方法制备的石墨烯轻薄抗震手套。
本发明提供的石墨烯轻薄抗震手套及其制备方法具有以下优点：
本发明的轻薄型抗震手套，改进了非牛顿流体材料体系，具有很好的抗震效果，并且该抗震片抗冲击性好，质量轻薄，与手部形状适应性好，穿着舒适，能更好的保护手部不受外部力度冲击。
本方法制备的新型石墨烯轻薄抗震手套，工艺简单易操作，成本低廉，经济效益高，适合大规模工业化生产。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
本发明提供的石墨烯轻薄抗震手套的制备方法，其包含：步骤1，制备石墨烯、二氧化硅、助剂混合液；步骤2，将步骤1所得的混合液加水稀释，并加入改性剂，搅拌混合均匀后，加入化学短纤，继续搅拌均匀，得到非牛顿流体混合液；步骤3，将步骤2所得的非牛顿流体混合液进行干燥，得到弹性体；步骤4，将步骤3所得的弹性体置于模具中裁切成五指手套形状，得到轻薄抗震片；轻薄抗震片的厚度优选为2～5mm；步骤5，采用化纤长丝，通过手套针织工艺织造成手套坯，然后将步骤4所得的轻薄抗震片缝制在手套坯的相应位置，得到石墨烯轻薄抗震手套。
步骤1中，将石墨烯材料和纳米二氧化硅粉体置于助剂中混合均匀，然后超声波分散30-50min，再将其置于真空干燥箱中，升温至60-80℃，反应6-8h，制得混合液。
助剂为聚乙二醇和/或无水乙醇等。
石墨烯材料为机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等中的任意一种或多种方法制备的石墨烯或氧化石墨烯。
步骤2中，将混合液加水稀释，并加入改性剂，搅拌20-30min，混合均匀后，加入化学短纤，继续搅拌均匀，得到的非牛顿流体混合液中石墨烯材料的质量浓度为0.05％～5％。
改性剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡络烷酮、羟甲基纤维素等中的任意一种或多种。
化学短纤为锦纶、丙纶、涤纶、腈纶等中的任意一种或多种。
步骤3中，将非牛顿流体混合液放入烘箱中干燥，干燥温度为80-100℃，得到弹性体。
该方法中，制备弹性体采用的原料按质量百分比计包括：纳米二氧化硅粉体30％～60％，助剂30％～60％，石墨烯材料0.1％～10％，改性剂0.1％～5％，化学短纤0.1％～10％。
本发明中采用的设备和其它工艺的条件参数等均为本领域内技术人员所知的。
本发明还提供了通过该方法制备的石墨烯轻薄抗震手套。
下面结合实施例对本发明提供的石墨烯轻薄抗震手套及其制备方法做更进一步描述。
实施例1
一种石墨烯轻薄抗震手套的制备方法，其包含：
步骤1，制备石墨烯、二氧化硅、助剂混合液。
优选地，将石墨烯材料和纳米二氧化硅粉体置于助剂中混合均匀，然后超声波分散30-50min，再将其置于真空干燥箱中，升温至60-80℃，反应6-8h，制得混合液。
助剂采用聚乙二醇。
石墨烯材料采用机械剥离法制备的石墨烯。
步骤2，将步骤1所得的混合液加水稀释，并加入改性剂，搅拌20-30min，混合均匀后，加入化学短纤，继续搅拌均匀，得到非牛顿流体混合液。
得到的非牛顿流体混合液中石墨烯材料的质量浓度为0.05％～5％。
改性剂采用聚乙烯醇。化学短纤采用锦纶。
步骤3，将步骤2所得的非牛顿流体混合液放入烘箱中干燥，干燥温度为80-100℃，得到弹性体。
优选地，制备弹性体采用的原料按质量百分比计包括：纳米二氧化硅粉体60％，助剂30％，石墨烯材料0.1％，改性剂0.1％，化学短纤9.8％。
步骤4，将步骤3所得的弹性体置于模具中裁切成五指手套形状，得到轻薄抗震片。
步骤5，采用化纤长丝，通过手套针织工艺织造成手套坯，然后将步骤4所得的轻薄抗震片缝制在手套坯的相应位置，得到石墨烯轻薄抗震手套。
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯轻薄抗震手套。
实施例2
一种石墨烯轻薄抗震手套的制备方法，其包含：
步骤1，制备石墨烯、二氧化硅、助剂混合液。
优选地，将石墨烯材料和纳米二氧化硅粉体置于助剂中混合均匀，然后超声波分散30-50min，再将其置于真空干燥箱中，升温至60-80℃，反应6-8h，制得混合液。
助剂采用无水乙醇。
石墨烯材料采用化学气相沉积法制备的氧化石墨烯。
步骤2，将步骤1所得的混合液加水稀释，并加入改性剂，搅拌20-30min，混合均匀后，加入化学短纤，继续搅拌均匀，得到非牛顿流体混合液。
得到的非牛顿流体混合液中石墨烯材料的质量浓度为0.05％～5％。
改性剂采用聚乙烯吡络烷酮。化学短纤采用丙纶。
步骤3，将步骤2所得的非牛顿流体混合液放入烘箱中干燥，干燥温度为80-100℃，得到弹性体。
优选地，制备弹性体采用的原料按质量百分比计包括：纳米二氧化硅粉体30％，助剂60％，石墨烯材料1％，改性剂1％，化学短纤8％。
步骤4，将步骤3所得的弹性体置于模具中裁切成五指手套形状，得到轻薄抗震片。
步骤5，采用化纤长丝，通过手套针织工艺织造成手套坯，然后将步骤4所得的轻薄抗震片缝制在手套坯的相应位置，得到石墨烯轻薄抗震手套。
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯轻薄抗震手套。
实施例3
一种石墨烯轻薄抗震手套的制备方法，其包含：
步骤1，制备石墨烯、二氧化硅、助剂混合液。
优选地，将石墨烯材料和纳米二氧化硅粉体置于助剂中混合均匀，然后超声波分散30-50min，再将其置于真空干燥箱中，升温至60-80℃，反应6-8h，制得混合液。
助剂采用聚乙二醇。
石墨烯材料采用氧化还原法制备的石墨烯。
步骤2，将步骤1所得的混合液加水稀释，并加入改性剂，搅拌20-30min，混合均匀后，加入化学短纤，继续搅拌均匀，得到非牛顿流体混合液。
得到的非牛顿流体混合液中石墨烯材料的质量浓度为0.05％～5％。
改性剂采用羟甲基纤维素。化学短纤采用涤纶。
步骤3，将步骤2所得的非牛顿流体混合液放入烘箱中干燥，干燥温度为80-100℃，得到弹性体。
优选地，制备弹性体采用的原料按质量百分比计包括：纳米二氧化硅粉体45％，助剂45％，石墨烯材料2％，改性剂2％，化学短纤6％。
步骤4，将步骤3所得的弹性体置于模具中裁切成五指手套形状，得到轻薄抗震片。
步骤5，采用化纤长丝，通过手套针织工艺织造成手套坯，然后将步骤4所得的轻薄抗震片缝制在手套坯的相应位置，得到石墨烯轻薄抗震手套。
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯轻薄抗震手套。
实施例4
一种石墨烯轻薄抗震手套的制备方法，其包含：
步骤1，制备石墨烯、二氧化硅、助剂混合液。
优选地，将石墨烯材料和纳米二氧化硅粉体置于助剂中混合均匀，然后超声波分散30-50min，再将其置于真空干燥箱中，升温至60-80℃，反应6-8h，制得混合液。
助剂采用无水乙醇。
石墨烯材料采用氧化还原法制备的氧化石墨烯。
步骤2，将步骤1所得的混合液加水稀释，并加入改性剂，搅拌20-30min，混合均匀后，加入化学短纤，继续搅拌均匀，得到非牛顿流体混合液。
得到的非牛顿流体混合液中石墨烯材料的质量浓度为0.05％～5％。
改性剂采用聚乙烯醇、聚乙烯吡络烷酮、羟甲基纤维素中的任意一种。
化学短纤采用腈纶。
步骤3，将步骤2所得的非牛顿流体混合液放入烘箱中干燥，干燥温度为80-100℃，得到弹性体。
优选地，制备弹性体采用的原料按质量百分比计包括：纳米二氧化硅粉体40.9％，助剂49％，石墨烯材料5％，改性剂5％，化学短纤0.1％。
步骤4，将步骤3所得的弹性体置于模具中裁切成五指手套形状，得到轻薄抗震片。
步骤5，采用化纤长丝，通过手套针织工艺织造成手套坯，然后将步骤4所得的轻薄抗震片缝制在手套坯的相应位置，得到石墨烯轻薄抗震手套。
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯轻薄抗震手套。
实施例5
一种石墨烯轻薄抗震手套的制备方法，其包含：
步骤1，制备石墨烯、二氧化硅、助剂混合液。
优选地，将石墨烯材料和纳米二氧化硅粉体置于助剂中混合均匀，然后超声波分散30-50min，再将其置于真空干燥箱中，升温至60-80℃，反应6-8h，制得混合液。
助剂采用聚乙二醇和无水乙醇。
石墨烯材料采用化学气相沉积法制备的石墨烯。
步骤2，将步骤1所得的混合液加水稀释，并加入改性剂，搅拌20-30min，混合均匀后，加入化学短纤，继续搅拌均匀，得到非牛顿流体混合液。
得到的非牛顿流体混合液中石墨烯材料的质量浓度为0.05％～5％。
改性剂采用聚乙烯醇、聚乙烯吡络烷酮、羟甲基纤维素中的任意多种。
化学短纤采用锦纶、丙纶、涤纶、腈纶中的任意多种。
步骤3，将步骤2所得的非牛顿流体混合液放入烘箱中干燥，干燥温度为80-100℃，得到弹性体。
优选地，制备弹性体采用的原料按质量百分比计包括：纳米二氧化硅粉体35％，助剂40％，石墨烯材料10％，改性剂5％，化学短纤10％。
步骤4，将步骤3所得的弹性体置于模具中裁切成五指手套形状，得到轻薄抗震片。
步骤5，采用化纤长丝，通过手套针织工艺织造成手套坯，然后将步骤4所得的轻薄抗震片缝制在手套坯的相应位置，得到石墨烯轻薄抗震手套。
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯轻薄抗震手套。
对本发明各实施例制备的石墨烯轻薄抗震手套进行测试，结果如下表所示。
表1.测试结果表。
编号 石墨烯材料用量(％) 抗震片厚度(mm) 抗冲击强度(kJ/㎡)
实施例1 0.1 3 56
实施例2 1.0 3 69
实施例3 2.0 3 81
实施例4 5.0 3 75
实施例5 10.0 3 62
本发明提供的石墨烯轻薄抗震手套及其制备方法，首先制备石墨烯抗震弹性材料，而后通过模具制备出手套形状的抗震片，最后利用针织技术编织手套坯，并将抗震片缝制在手套背面制备而成石墨烯轻薄抗震手套。该手套具有很好的抗震效果，并且与手部形状适应性好，穿着舒适，能更好地保护手部不受外部力度冲击。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种石墨烯轻薄抗震手套的制备方法，其特征在于，所述的方法包含：
步骤1，制备石墨烯、二氧化硅、助剂混合液；
步骤2，将步骤1所得的混合液加水稀释，并加入改性剂，搅拌混合均匀后，加入化学短纤，继续搅拌均匀，得到非牛顿流体混合液；
步骤3，将步骤2所得的非牛顿流体混合液进行干燥，得到弹性体；
步骤4，将步骤3所得的弹性体置于模具中裁切成五指手套形状，得到轻薄抗震片；
步骤5，采用化纤长丝，通过手套针织工艺织造成手套坯，然后将步骤4所得的轻薄抗震片缝制在手套坯的相应位置，得到石墨烯轻薄抗震手套。
2.如权利要求1所述的石墨烯轻薄抗震手套的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，将石墨烯材料和纳米二氧化硅粉体置于助剂中混合均匀，然后超声波分散30-50min，再将其置于真空干燥箱中，升温至60-80℃，反应6-8h，制得混合液。
3.如权利要求2所述的石墨烯轻薄抗震手套的制备方法，其特征在于，所述的助剂为聚乙二醇和/或无水乙醇。
4.如权利要求2所述的石墨烯轻薄抗震手套的制备方法，其特征在于，所述的石墨烯材料为机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法中的任意一种或多种方法制备的石墨烯或氧化石墨烯。
5.如权利要求1所述的石墨烯轻薄抗震手套的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，将混合液加水稀释，并加入改性剂，搅拌20-30min，混合均匀后，加入化学短纤，继续搅拌均匀，得到的非牛顿流体混合液中石墨烯材料的质量浓度为0.05％～5％。
6.如权利要求5所述的石墨烯轻薄抗震手套的制备方法，其特征在于，所述的改性剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡络烷酮、羟甲基纤维素中的任意一种或多种。
7.如权利要求5所述的石墨烯轻薄抗震手套的制备方法，其特征在于，所述的化学短纤为锦纶、丙纶、涤纶、腈纶中的任意一种或多种。
8.如权利要求1所述的石墨烯轻薄抗震手套的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，将非牛顿流体混合液放入烘箱中干燥，干燥温度为80-100℃，得到弹性体。
9.如权利要求1所述的石墨烯轻薄抗震手套的制备方法，其特征在于，所述的方法中，制备弹性体采用的原料按质量百分比计包括：纳米二氧化硅粉体30％～60％，助剂30％～60％，石墨烯材料0.1％～10％，改性剂0.1％～5％，化学短纤0.1％～10％。
10.一种通过如权利要求1～9中任意一项所述的方法制备的石墨烯轻薄抗震手套。
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