一種氧化石墨烯衍生物用于紡織品多功能整理的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氧化石墨烯衍生物用于紡織品多功能整理的方法，屬于紡織化學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明通過將織物浸漬氧化石墨烯衍生物水溶液，再將織物烘干后進行還原，使織物表面覆蓋一層還原氧化石墨烯衍生物；然后重復(fù)上述步驟，獲得效果優(yōu)良的導(dǎo)電、抗紫外、拒水多功能織物。該方法通過一種整理即可使織物獲得多種功能，適用于常用織物如棉、羊毛、蠶絲、滌綸、錦綸等織物及其混紡或交織物的多功能整理，該織物可應(yīng)用于醫(yī)療保健、智能傳感器、移動發(fā)電、軍事等領(lǐng)域。
【專利說明】-種氧化石墨烯衍生物用于紡織品多功能整理的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于紡織化學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種采用紫外光對石墨烯或其衍生物進行氮 摻雜制備柔性導(dǎo)電、抗紫外、拒水織物的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人們消費水平的提高，單一整理的產(chǎn)品已難以滿足高端市場的需求，復(fù)合功 能整理成為產(chǎn)品開發(fā)的新亮點，同時開發(fā)功能性紡織品是提升我國紡織品競爭力的重要途 徑。但目前織物的功能整理方法多以單一功能整理為主，因為各功能整理劑之間的可能存 在相互作用，導(dǎo)致整理劑同浴時相容性較差，且各種功能整理的工藝條件也不盡相同，故目 前織物的多功能整理一般采用多次整理的方法，這不僅造成工序復(fù)雜，成本增加，也難以獲 得良好的多功能效果。因此，開發(fā)生產(chǎn)工藝更為簡單的多功能整理方法成為研究的熱點。
[0003] 石墨烯是由碳原子以sp2雜化軌道組成六角形蜂巢晶格的平面薄膜，且只有一個 碳原子厚度的準二維材料，被認為是富勒烯、碳納米管（CNT)和石墨三者的基本結(jié)構(gòu)單元。 其具有特殊的電學(xué)特性，如量子霍爾效應(yīng)，在高電場誘導(dǎo)下，石墨烯仍能保持載流子的高遷 移率，使得這一新材料在開發(fā)新型電子器件方面有很大的潛力。將石墨烯應(yīng)用于紡織纖維 領(lǐng)域制備柔性導(dǎo)電材料是近年來發(fā)展方向，通常的方法是將石墨烯添加到紡絲液中制得含 石墨烯的功能纖維，或者采用后整理的方法使石墨烯與紗線或織物發(fā)生交聯(lián)制得功能織 物。前種方法僅局限性于制備合成纖維，后種方法需加入交聯(lián)劑或粘合劑，影響織物的服用 性能。例如專利CN201310434293. X公開了一種用石墨烯和水性聚氨酯的混合液浸軋烘整 理織物，使織物獲得防紫外抗靜電石墨烯涂層紡織面料的方法。
[0004] 本發(fā)明第一步先采用紫外光制備氮摻雜氧化石墨烯或其衍生物，再將織物浸漬氮 摻雜氧化石墨烯或其衍生物，然后在織物上將氮摻雜氧化石墨烯或其衍生物還原，使織物 表面形成氮摻雜石墨烯薄膜，獲得具有一定導(dǎo)電性的氮摻雜石墨烯導(dǎo)電織物，由于氮摻雜 氧化石墨烯或其衍生物主要是在織物上進行還原，還原過程中石墨烯與織物緊密結(jié)合，避 免了交聯(lián)劑、粘合劑的使用，且整理織物的耐洗性優(yōu)良。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于采用自組裝的方法，將氮摻雜石墨烯及其衍生物施加到織物 上，使織物獲得導(dǎo)電、抗紫外和拒水功能。
[0006] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] 1采用紫外輻照的方式制備氮摻雜氧化石墨烯或其衍生物混合液，然后對織物進 行自組裝吸附和還原處理。
[0008] 2所述的氮摻雜氧化石墨烯或其衍生物混合液制備工藝為：
[0009] (1)制備氧化石墨烯或其衍生物混合液：將0. 5?1質(zhì)量份的氧化石墨烯或其衍 生物、0. 01?0. 5質(zhì)量份的陰離子表面活性劑，和5?20質(zhì)量份含氮化合物加入到水溶液 中，在20?60°C、300-1000W功率下超聲反應(yīng)0. 5?2h，得到氧化石墨烯或其衍生物、陰離 子表面活性劑和含氮化合物的均勻混合溶液；
[0010] (2)制備氮摻雜氧化石墨烯或其衍生物混合液：將（1)所述混合溶液置于光強度 為80-120W/cm、波長為365nm的紫外光下照射5-20min，使氧化石墨烯或其衍生物進行氮摻 雜反應(yīng)，提1?石墨稀的導(dǎo)電性。
[0011] 所述氧化石墨烯或其衍生物為氧化石墨烯、羧基化氧化石墨烯、磺酸基化氧化石 墨烯中的至少一種；
[0012] 所述含氮化合物為尿素、氨水中的至少一種；
[0013] 所述陰離子表面活性劑為烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基羧酸鹽、烷基苯羧酸 鹽、烷基萘磺酸鹽、烷基萘羧酸鹽、烷基蒽醌磺酸鹽、烷基蒽醌羧酸鹽中的至少一種。
[0014] 3所述的氮摻雜氧化石墨烯或其衍生物混合液對織物自組裝吸附和還原處理的工 藝為：
[0015] (1)織物自組裝吸附氮摻雜氧化石墨烯或其衍生物溶液：將織物浸漬到氮摻雜氧 化石墨烯或其衍生物的pH為2?6的水溶液中，浸漬溫度10?50°C，浸漬時間0. 2?2h， 然后將織物于40?100°C烘燥0. 5?4h，得到覆蓋氧化石墨烯衍生物的織物；
[0016] (2)將覆蓋氮摻雜氧化石墨烯衍生物的織物進行還原：將覆蓋氧化石墨烯衍生物 的干燥織物浸漬到〇. 1?1%的還原劑溶液中進行還原，還原溫度50?KKTC，還原時間 0. 5?6h，最后水洗、烘干，得到覆蓋還原氧化石墨烯衍生物的導(dǎo)電、抗紫外、拒水織物；
[0017] 所述還原劑為連二亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、葡萄糖、殼聚糖、維生素 C、水合肼、硼氫 化鈉中的至少一種。
[0018] 4所述的處理后的織物可以重復(fù)步驟2和3,以增強紡織品多功能性。
[0019] 本發(fā)明的有益效果是：采用紫外光法制備氮摻雜氧化石墨烯或其衍生物，采用自 組裝方法將氮摻雜石墨烯或其衍生物施加到織物表面，本發(fā)明的技術(shù)方案簡單、便于操作， 對設(shè)備無特殊要求，利用常規(guī)染整設(shè)備就可進行大規(guī)模生產(chǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0021] 實施例1
[0022] 一種氧化石墨烯衍生物用于紡織品多功能整理的方法，其過程如下：
[0023] 將0. 5質(zhì)量份的氧化石墨烯或其衍生物、0. 2質(zhì)量份的十二烷基苯磺酸鈉，和10 質(zhì)量份尿素加入到水溶液中，在20°C、600W功率下超聲反應(yīng)lh，將上述溶液置于光強度為 lOOW/cm、波長為365nm的紫外光下照射lOmin，將織物浸漬到上述pH為4的溶液中，浸漬時 間lh，然后將織物于80°C烘燥lh，將干燥織物浸漬到0. 5%的保險粉溶液中進行還原，還原 溫度90°C，還原時間lh，最后水洗、烘干，得到石墨烯自組裝柔性導(dǎo)電織物，并具有良好的 導(dǎo)電、抗紫外和拒水功能。
[0024] 實施例2
[0025] -種石墨烯導(dǎo)電、抗紫外、拒水多功能織物的制備方法，其過程如下：
[0026] 將0. 8質(zhì)量份的氧化石墨烯或其衍生物、0. 4質(zhì)量份的十二烷基磺酸鈉，和20質(zhì) 量份氨水加入到水溶液中，在30°C、800W功率下超聲反應(yīng)0. 6h，將上述溶液置于光強度為 80W/cm、波長為365nm的紫外光下照射20min，將織物浸漬到上述pH為6的溶液中，浸漬時 間2h，然后將織物于60°C烘燥2h，將干燥織物浸漬到0. 4%的保險粉溶液中進行還原，還原 溫度95°C，還原時間0. 5h，最后水洗、烘干，重復(fù)上述步驟5次，得到石墨烯自組裝柔性導(dǎo)電 織物，并具有良好的導(dǎo)電、抗紫外和拒水功能。
[0027] 實施例3
[0028] -種石墨烯導(dǎo)電、抗紫外、拒水多功能織物的制備方法，其過程如下：
[0029] 將0. 9質(zhì)量份的氧化石墨烯或其衍生物、0. 1質(zhì)量份的十二烷基苯磺酸鈉，和15 質(zhì)量份氨水加入到水溶液中，在40°C、600W功率下超聲反應(yīng)2h，將上述溶液置于光強度為 90W/cm、波長為365nm的紫外光下照射15min，將織物浸漬到上述pH為5的溶液中，浸漬時 間0. 6h，然后將織物于70°C烘燥lh，將干燥織物浸漬到0. 4%的水合肼溶液中進行還原，還 原溫度85°C，還原時間2h，最后水洗、烘干，重復(fù)上述步驟3次，得到石墨烯自組裝柔性導(dǎo)電 織物，并具有良好的導(dǎo)電、抗紫外和拒水功能。
[0030] 實施例4
[0031] 一種石墨烯導(dǎo)電、抗紫外、拒水多功能織物的制備方法，其過程如下：
[0032] 將0. 7質(zhì)量份的氧化石墨烯或其衍生物、0. 6質(zhì)量份的十二烷基磺酸鈉，和20質(zhì)量 份尿素加入到水溶液中，在50°C、800W功率下超聲反應(yīng)lh，將上述溶液置于光強度為90W/ cm、波長為365nm的紫外光下照射lOmin，將織物浸漬到上述pH為3的溶液中，浸漬時間 I. 5h，然后將織物于50°C烘燥3h，將干燥織物浸漬到0. 8%的水合肼溶液中進行還原，還原 溫度80°C，還原時間3h，最后水洗、烘干，重復(fù)上述步驟6次，得到石墨烯自組裝柔性導(dǎo)電織 物，并具有良好的導(dǎo)電、抗紫外和拒水功能。
[0033] 本發(fā)明的實施效果
[0034] 織物分別經(jīng)實施例1-4處理后，對其進行如下測試，測試結(jié)果見表1。
[0035] 1)織物表面電阻的測試
[0036] 在SZT-2A四探針測試儀上（蘇州同創(chuàng)電子有限公司）上測定。
[0037] 2)織物紫外線防護系數(shù)的測試
[0038] 依據(jù)澳大利亞/新西蘭標準AS/NZS 4399 :1996在美國藍菲光學(xué)UV-2000F紡織品 紫外線防護性能測試儀上測定。
[0039] 3)織物拒水性能接觸角的測試
[0040] 織物的接觸角在德國KRtiSS DSAlOO型液滴形狀分析儀上測定，測試液滴在織物 表面時間為3s時的接觸角。
[0041] 由表1可知，整理織物的電阻值明顯下降，抗紫外性能顯著提高，接觸角達到 120°以上。由此可見，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案能夠賦予滌棉織物優(yōu)良的導(dǎo)電性、抗紫外 性和一定的拒水性。
[0042] 表1實施織物的測試結(jié)果
[0043]

【權(quán)利要求】
1. 一種氧化石墨烯衍生物用于紡織品多功能整理的方法，其特征是采用紫外輻照的方 式制備氮摻雜氧化石墨烯或其衍生物混合液，然后對織物進行自組裝吸附和還原處理。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種氧化石墨烯衍生物用于紡織品多功能整理的方法，其特征 是所述的氮摻雜氧化石墨烯或其衍生物混合液制備工藝為： (1) 制備氧化石墨烯或其衍生物混合液：將〇. 5?1質(zhì)量份的氧化石墨烯或其衍生物、 0. 01?0. 5質(zhì)量份的陰離子表面活性劑，和5?20質(zhì)量份含氮化合物加入到水溶液中，在 20?60°C、300-1000W功率下超聲反應(yīng)0. 5?2h，得到氧化石墨烯或其衍生物、陰離子表面 活性劑和含氮化合物的均勻混合溶液； (2) 制備氮摻雜氧化石墨烯或其衍生物混合液：將（1)所述混合溶液置于光強度為 80-120W/cm、波長為365nm的紫外光下照射5-20min，使氧化石墨烯或其衍生物進行氮摻雜 反應(yīng)，提商石墨稀的導(dǎo)電性。 所述氧化石墨烯或其衍生物為氧化石墨烯、羧基化氧化石墨烯、磺酸基化氧化石墨烯 中的至少一種； 所述含氮化合物為尿素、氨水中的至少一種； 所述陰離子表面活性劑為烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基羧酸鹽、烷基苯羧酸鹽、烷 基萘磺酸鹽、烷基萘羧酸鹽、烷基蒽醌磺酸鹽、烷基蒽醌羧酸鹽中的至少一種。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種氧化石墨烯衍生物用于紡織品多功能整理的方法，其特征 是所述的氮摻雜氧化石墨烯或其衍生物混合液對織物自組裝吸附和還原處理的工藝為： (1) 織物自組裝吸附氮摻雜氧化石墨烯或其衍生物溶液：將織物浸漬到氮摻雜氧化石 墨烯或其衍生物的pH為2?6的水溶液中，浸漬溫度10?50°C，浸漬時間0. 2?2h，然后 將織物于40?100°C烘燥0. 5?4h，得到覆蓋氧化石墨烯衍生物的織物； (2) 將覆蓋氮摻雜氧化石墨烯衍生物的織物進行還原：將覆蓋氧化石墨烯衍生物的干 燥織物浸漬到〇. 1?1%的還原劑溶液中進行還原，還原溫度50?100°C，還原時間0. 5? 6h，最后水洗、烘干，得到覆蓋還原氧化石墨烯衍生物的導(dǎo)電、抗紫外、拒水織物； 所述還原劑為連二亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、葡萄糖、殼聚糖、維生素C、水合肼、硼氫化鈉 中的至少一種。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種氧化石墨烯衍生物用于紡織品多功能整理的方法，其特征 是所述處理后的織物可以重復(fù)權(quán)利要求2和3的處理工藝，以增強紡織品多功能性。
【文檔編號】D06M11/74GK104328653SQ201410554360
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】王潮霞, 曹機良, 王可眾, 殷允杰, 加里 申請人:江南大學(xué)