一种多层改性石墨烯复合导电纤维及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种多层改性石墨烯复合导电纤维及其制备方法和应用。本发明专利技术所述方法包括以下步骤：(1)制备NH2‑

【技术实现步骤摘要】
一种多层改性石墨烯复合导电纤维及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及复合导电纤维制备
，特别涉及一种多层改性石墨烯复合导电纤维及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，石墨烯作为一种新型的二维碳纳米材料，其蜂窝状的碳原子排列的严格二维结构以及丰富优异的物理特性(较高的载流子迁移率、超大的比表面积、优异的机械性能和化学稳定性)，一经发现便迅速在物理以及材料学领域掀起了巨大的研究热潮。
[0003]目前对石墨烯纤维功能的研究情况看来，单纯的石墨烯纤维很难具备如传统纺织纤维的韧性与强力，尤其是在导电性能应用方面极大的限制了石墨烯在智能可穿戴领域的应用。而目前石墨烯复合导电纤维简单的浸渍涂覆也存在牢度与耐磨性不足的问题，本专利技术对传统的纤维加以改性并与石墨烯进行复合制备导电纤维将弥补这一不足，极大地提升其自身力学性能、导电性与耐磨性，进一步提升了石墨烯导电纤维在智能可穿戴纺织品上的应用。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种多层改性石墨烯复合导电纤维及其制备方法和应用。本专利技术通过多层的改性氧化石墨烯与氧化石墨烯之间的吸附作用并还原为石墨烯的方式来使得所制备得到的石墨烯复合纤维具备良好的力学性能、导电性与耐久性。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种多层改性石墨烯复合导电纤维的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)将硅烷偶联剂与三乙烯四胺、乙醇混合反应后，再加氧化石墨烯分散液，调pH值后反应、过滤、冲洗、干燥，加水分散得到NH2‑
GO分散液；
[0008](2)将阴离子改性纤维浸渍于步骤(1)制备的NH2‑
GO分散液中，调pH至5～6，浸渍，得到NH2‑
GO/ADP复合导电纤维；
[0009](3)将步骤(2)得到的NH2‑
GO/ADP复合导电纤维浸渍于氧化石墨烯分散液中调pH至5～6，得到NH2‑
GO/ADP@GO复合导电纤维；
[0010](4)将步骤(3)制备的NH2‑
GO/ADP@GO复合导电纤维浸渍于步骤(1)得到的NH2‑
GO分散液中，调pH至5～6，浸渍后晾干，再浸渍于氧化石墨烯分散液60～90min后晾干，加还原剂还原得到NH2‑
rGO/ADP@rGO@NH2‑
rGO@rGO复合导电纤维。
[0011]进一步地，步骤(1)中，所述硅烷偶联剂为KH560；所述乙醇为无水乙醇；所述硅烷偶联剂、三乙烯四胺、与乙醇的体积比为1：2：20或1：3：20或1：3：30；所述混合反应的温度为25～30℃，时间为20～28h。
[0012]进一步地，步骤(1)中，所述氧化石墨烯分散液的浓度为50mg/mL；所述pH值为5。
[0013]进一步地，步骤(1)中，所述反应的温度为80～85℃，时间为24～28h；所述干燥的温度为50～60℃，时间为24～28h；所述NH2‑
GO分散液的质量浓度为20～80mg/ml。
[0014]进一步地，步骤(2)中，所述阴离子改性纤维为阴离子改性涤纶纤维。
[0015]进一步地，步骤(2)、(3)、(4)中，所述浸渍的时间均为60～90min。
[0016]进一步地，步骤(4)中，所述还原剂为保险粉或L
‑
抗坏血酸；所用还原剂的用量为50～150mL，浓度为5～10mg/mL。
[0017]进一步地，步骤(4)中，所述还原的时间为12～18h，温度为85～95℃。
[0018]一种所述制备方法制备的多层改性石墨烯复合导电纤维。
[0019]一种所述多层改性石墨烯复合导电纤维的应用，所述多层改性石墨烯复合导电纤维用于智能可穿戴纺织品。
[0020]本专利技术以三乙烯四胺和硅烷偶联剂KH 560作为氨基化试剂，得到NH2‑
GO分散液，阴离子改性涤纶纤维(ADP纤维)浸渍于上述制备的NH2‑
GO分散液中，调pH至5～6，浸渍一段时间，利用正负电荷吸引与分子间作用力吸附GO于纤维之上，得到NH2‑
GO/ADP复合纤维；然后将得到的NH2‑
GO/ADP复合导电纤维浸渍于氧化石墨烯分散液中调pH至5～6并浸渍一段时间，得到NH2‑
GO/ADP@GO复合纤维；再将上述制备的NH2‑
GO/ADP@GO复合纤维浸渍于NH2‑
GO分散液中，调pH至5～6，浸渍后在通风处晾至恒重，再浸渍于氧化石墨烯分散液浸渍后在通风处晾至恒重，最后进行还原得到NH2‑
rGO/ADP@rGO@NH2‑
rGO@rGO复合导电纤维，促进石墨烯复合纤维在智能可穿戴纺织品领域的应用。
[0021]本专利技术有益的技术效果在于：
[0022](1)本专利技术利用不断浸渍吸附GO的方式来制备多层导电纤维，借助多层核壳结构赋予该纤维良好的导电性；同时，多层的石墨烯通过正负电荷间的静电吸引及极性基团间的相互作用力达到良好的吸附效果。
[0023](2)本专利技术制备具有核壳结构的石墨烯复合导电纤维。这种壳结构可以起到对内层石墨烯导电层的保护作用，与现有技术相比，本专利技术方法所需设备简单，成本低，工艺可控，且所制得的石墨烯复合导电纤维具有较好的强度和导电性，提升石墨烯纤维在智能导电可穿戴纺织品上的应用前景。
[0024](3)本专利技术核壳结构主要利用较为简单的浸渍涂覆的方式，同时对氧化石墨烯进行氨基化改性，使得NH2‑
GO与GO间可以凭借静电吸附与极性基团间的作用力增加吸附量，最后进行还原，使得其中的GO还原为rGO，多层的核壳结构将石墨烯良好的导电性与基材良好的力学性能相结合，在保持良好的导电性的同时，相比石墨烯纤维其力学性能得到提高，可以更好地应用于智能可穿戴领域。
附图说明
[0025]图1为本专利技术制备NH2‑
rGO/ADP@rGO@NH2‑
rGO@rGO复合导电纤维核壳结构示意图。
[0026]图2为本专利技术制备NH2‑
rGO/ADP@rGO@NH2‑
rGO@rGO复合导电纤维的实物图。
[0027]图3为本专利技术制备NH2‑
rGO/ADP@rGO@NH2‑
rGO@rGO复合导电纤维拉起200g砝码的实物图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和实施例，对本专利技术进行具体描述。
[0029]实施例1：
[0030]一种多层改性石墨烯复合导电纤维，其制备方法包括如下步骤：
[0031](1)取4mL KH 560和8mL TETA置于250mL的三口烧瓶中，添加80mL无水乙醇，25℃反应24h后；取1g GO加入20mL的去离子水，将pH值调整为7，超声30min得到氧化石墨烯分散液(50mg/mL)。将氧化石墨烯分散液添加至三口烧瓶中，并用醋酸和氢氧化钠调节pH值至5，于80℃反应24h，将产物抽滤，用乙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层改性石墨烯复合导电纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将硅烷偶联剂与三乙烯四胺、乙醇混合反应后，再加氧化石墨烯分散液，调pH值后反应、过滤、冲洗、干燥，加水分散得到NH2‑
GO分散液；(2)将阴离子改性纤维浸渍于步骤(1)制备的NH2‑
GO分散液中，调pH至5～6，浸渍，得到NH2‑
GO/ADP复合导电纤维；(3)将步骤(2)得到的NH2‑
GO/ADP复合导电纤维浸渍于氧化石墨烯分散液中调pH至5～6，得到NH2‑
GO/ADP@GO复合导电纤维；(4)将步骤(3)制备的NH2‑
GO/ADP@GO复合导电纤维浸渍于步骤(1)得到的NH2‑
GO分散液中，调pH至5～6，浸渍后晾干，再浸渍于氧化石墨烯分散液60～90min后晾干，加还原剂还原得到NH2‑
rGO/ADP@rGO@NH2‑
rGO@rGO复合导电纤维。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硅烷偶联剂为KH560；所述乙醇为无水乙醇；所述硅烷偶联剂、三乙烯四胺、与乙醇的体积比为1：2：20或1：3：20或1：3：30；所述混合反应的温度为25～30℃，时...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨永强，区炳显，刘峥，王群，丁杰，殷允杰，
申请(专利权)人：江苏省特种设备安全监督检验研究院，
类型：发明
国别省市：