染料组合物及其制备方法以及导电发热纤维及其制备方法和导电发热织物技术

本发明专利技术涉及水性碳纳米管/石墨烯染料领域，公开了一种染料组合物及其制备方法以及导电发热纤维及其制备方法和导电发热织物，其中，所述染料组合物含有水性树脂、碳纳米管、石墨烯和水，所述碳纳米管和所述石墨烯的颗粒尺寸均为800纳米以下。本发明专利技术还公开了一种导电发热织物，该织物的导电发热效果好，具有优异的断裂强力以及较好的色牢度，同时，该织物与TPU热覆合，具有绝缘、防水、透气效果，又不失柔软性能。

Dyestuff compositions, their preparation methods, conductive heating fibers, their preparation methods and conductive heating fabrics

【技术实现步骤摘要】
染料组合物及其制备方法以及导电发热纤维及其制备方法和导电发热织物
本专利技术涉及水性碳纳米管染料领域，具体地涉及一种染料组合物及其制备方法以及导电发热纤维及其制备方法和导电发热织物。
技术介绍
分散染料是一类疏水性非离子型染料，通常分子量小且结构简单，在水溶液中与分散剂相互作用可呈均一分散状态。染料分子可进入纤维内部，以氢键、范德华力与纤维作用上染。碳纳米管是由单层或者多层石墨片卷曲而成的无缝纳米管，因其独特的结构及纳米效应从而表现出优异的力学性能和良好的导热导电性。石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，具有很好的韧性，且可以弯曲，是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。导电纤维是专利技术较早的一类导电纤维，现有利用无机导电纳米粒子制备导电纤维的方法主要有两类，第一类是导电粒子与聚合物共混法，第二类为导电高分子吸附导电粒子法，但是，得到的导电纤维在导电发热性、电阻、强度以及色牢度上还需要进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种染料组合物及其制备方法以及导电发热纤维及其制备方法和导电发热织物，其中，本专利技术的导电发热织物具有优良的导电发热效果，另外，还具有优异的断裂强力以及较好的色牢度，同时，该织物与TPU热覆合，具有绝缘、防水、透气效果，又不失柔软性能。为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提供了一种染料组合物，其中，所述染料组合物含有水性树脂、碳纳米管、石墨烯和水，所述碳纳米管和所述石墨烯的颗粒尺寸均为800纳米以下。本专利技术第二方面提供了一种染料组合物的制备方法，其中，该方法包括：将含有碳纳米管的水分散液和含有石墨烯的水分散液、水性树脂、任选地助剂、任选地有机溶剂以及水混合，其中，在所述含有碳纳米管的水分散液和含有石墨烯的水分散液中，所述碳纳米管和所述石墨烯的颗粒尺寸均为800纳米以下。本专利技术第三方面提供了一种导电发热纤维，其中，所述导电发热纤维为将原料纤维与上述所述的染料组合物或上述所述的染料的制备方法制备的染料进行接触染色而得到的。本专利技术第四方面提供了一种上述所述的导电发热纤维的制备方法，其中，该方法还包括将原料纤维与上述所述的染料组合物或上述所述的染料的制备方法制备的染料进行接触染色后经浸轧、烘焙定型、卷绕而得到的。本专利技术第五方面提供了一种导电发热织物，其中，将上述所述的导电发热纤维或者上述所述的制备方法制备得到的导电发热纤维作为经纱和/或纬纱织造而成的。本专利技术的染料组合物，解决了现有技术中利用导电粒子与聚合物共混，或者利用导电高分子吸附导电粒子，存在导电粒子颗粒大均匀性差，分散性差的缺陷，同时采用含有碳纳米管的水分散液和含有石墨烯的水分散液，进一步增加了碳纳米管与石墨烯和其他组分的相容性，能够使本专利技术的导电发热织物具有优良的导电发热效果，另外，还具有优异的断裂强力以及较好的色牢度，同时，该织物与TPU热覆合，具有绝缘、防水、透气效果，又不失柔软性能。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术的染料组合物的制备工艺流程示意图；图2是本专利技术的导电发热纤维的制备方法的工艺示意图；图3是本专利技术的一种优选的实施方式的导电发热织物的结构示意图；图4是本专利技术的另一种优选的实施方式的导电发热织物的结构示意图；图5是本专利技术的导电发热织物的加工流程示意图。附图标记说明1、原料纤维2、含有染料的染料槽3、烘焙定型4、卷绕①电极铜线沿经纱方向布置的示意区域②阻燃线沿经纱方向布置的示意区域③导电纤维沿纬纱方向布置的示意区域具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本文中需要说明的是，在本专利技术的染料组合物中，其包括的各组分，例如，水性树脂、含有碳纳米管的水分散液和含有石墨烯的水分散液等组分均分开存在。待使用时再按照本专利技术的方法进行混合配制成染料。第一方面，本专利技术提供了一种染料组合物，其中，所述染料组合物含有水性树脂、碳纳米管、石墨烯和水，所述碳纳米管和所述石墨烯的颗粒尺寸均为800纳米以下。优选情况下，所述碳纳米管的颗粒尺寸为400-600纳米，所述石墨烯的颗粒尺寸为400-600纳米。根据本专利技术，相对于100重量份的所述水性树脂，所述碳纳米管的含量为40-60重量份，所述石墨烯的含量为5-25重量份；优选情况下，相对于100重量份所述水性树脂，所述碳纳米管的含量为45-55重量份，所述石墨烯的含量为5-15重量份；更优选情况下，所述碳纳米管的含量为50重量份，所述石墨烯的含量为10重量份。根据本专利技术，所述碳纳米管的含量与所述石墨烯的含量的重量比为(1-3)：1。根据本专利技术，所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的一种或多种，优选为多壁碳纳米管。在本专利技术中，所述碳纳米管的来源没有特别的限制，可以通过商购获得，也可以按照公知的方法制备获得，在此不再赘述。根据本专利技术，所述水性树脂可以为本领域常规的各种水性树脂，优选的，所述水性树脂选自聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、氟碳树脂、聚酯树脂和聚醚树脂中的一种或多种；优选为聚氨酯树脂。根据本专利技术，为了进一步增加由所述染料组合物制备得到的染料的性能，所述染料组合物还包括至少一种助剂，所述助剂选自分散剂、消泡剂和增稠剂中的一种或多种，相对于100重量份水性树脂，所述助剂的总含量为2-30重量份，优选为2-15重量份；更优选为5-10重量份。根据本专利技术，所述分散剂、消泡剂和增稠剂可以为本领域常规的各种分散剂、消泡剂和增稠剂。例如，所述分散剂选自水性分散剂，例如，毕克化学BYK-190、X-405和BYK110中的一种或多种；所述的消泡剂选自F111消泡剂、901W和BYK024中的一种或多种；所述的增稠剂选自聚氨酯增稠剂(例如，聚氨酯增稠剂8w)、聚丙烯酸酯增稠剂和共聚物乳液增稠剂中的一种或多种。所述分散剂、消泡剂和增稠剂可以为常规用量。优选的，相对于100重量份的所述水性树脂，所述分散剂的用量可以为5-15重量份，所述消泡剂的用量可以为0.5-5重量份，所述增稠剂的用量可以为0.5-3重量份。更优选地，相对于100重量份的所述水性树脂，所述分散剂的用量可以为8-12重量份，所述消泡剂的用量可以为0.8-3重量份，所述增稠剂的用量可以为0.8-1.2重量份。根据本专利技术，所述染料组合物还包括有机溶剂，所述有机溶剂作为助溶剂具有增强水性树脂及碳纳米管和石墨烯的相容性并且降低整个体系的表面张力。例如，所述有机溶剂可以为乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚和乙二醇苯醚中的一种或多种，优选为乙二醇丁醚。作为上述有机溶剂的用量，只要达到染料容易润湿纤维的效果即可。具体地，相对于100重量份的水性树脂，所述有机溶剂的含量为1-10重量份；优选地，相对于100重量份的水性树脂，所述有机溶剂的含量为1-5重量份。第二方面，本专利技术提供了一种制备上述所述染料组合物的方法，该方法包括：将含有碳纳米管的水分散液和含有石墨烯的水分散液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种染料组合物，其特征在于，所述染料组合物含有水性树脂、碳纳米管、石墨烯和水，所述碳纳米管和所述石墨烯的颗粒尺寸均为800纳米以下。

【技术特征摘要】
1.一种染料组合物，其特征在于，所述染料组合物含有水性树脂、碳纳米管、石墨烯和水，所述碳纳米管和所述石墨烯的颗粒尺寸均为800纳米以下。2.根据权利要求1所述的组合物，其中，相对于100重量份的所述水性树脂，所述碳纳米管的含量为40-60重量份，所述石墨烯的含量为5-25重量份；优选地，相对于100重量份的所述水性树脂，所述碳纳米管的含量为45-55重量份，所述石墨烯的含量为5-15重量份。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述碳纳米管的含量与所述石墨烯的含量的重量比为(1-3)：1。4.根据权利要求1或3所述的组合物，其中，所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的一种或多种。5.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述水性树脂选自聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、氟碳树脂、聚酯树脂和聚醚树脂中的一种或多种；优选为聚氨酯树脂。6.根据权利要求1或5所述的组合物，其中，所述染料组合物还包括至少一种助剂，所述助剂选自分散剂、消泡剂和增稠剂中的一种或多种，相对于100重量份的所述水性树脂，所述助剂的总含量为2-30重量份；优选地，所述分散剂选自水性分散剂BYK-190、X-405和BYK110中的一种或多种；所述的消泡剂选自F111消泡剂、901W和BYK024中的一种或多种；所述的增稠剂选自聚氨酯增稠剂、聚丙烯酸酯增稠剂和共聚物乳液增稠剂中的一种或多种。7.根据权利要求1或6所述的组合物，其中，所述染料组合物还包括有机溶剂，相对于100重量份的水性树脂，所述有机溶剂的含量为1-10重量份；优选地，所述有机溶剂为乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚和乙二醇苯醚中的一种或多种。8.一种制备权利要求1-7中任意一项所述的染料组合物的方法，该方法包括：将含有碳纳米管的水分散液和含有石墨烯的水分散液、水性树脂、任选地助剂、任选地有机溶剂以及水混合，其中，在所述含有碳纳米管的水分散液和含有石墨烯的水分散液中，所述碳纳米管和所述石墨烯的颗粒尺寸均为800纳米以下。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述含有碳纳米管的水分散液和含有石墨烯的水分散液的制备过程包括：(1)将碳纳米管与水进行研磨混合，得到碳纳米管含量为5-15重量％的水分散液；(2)将石墨烯与水进行研磨混合，得到石墨烯含量为1-10重量％的水分散液；(3)将步骤(1)和步骤(2)的水分散液混合均匀。10.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛飞，古月文志，
申请(专利权)人：新材料与产业技术北京研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11