[发明专利]一种超轻保暖服内部填充物的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用于保暖服内部填充物的海绵材料的制备方法及其应用。

背景技术

保暖服是人们在漫长冬季中最主要的一种御寒服装，其在严寒条件下保暖性能优异，穿着简便，因此受到了广大消费者的欢迎。而人们在提高保暖服的御寒能力时候往往会制作更厚实的绒棉内胆，虽然在一定程度上提高了保暖服的保暖性，但这也在另一方面也直接增加了保暖服的质量。与此同时，过厚的保暖服也破坏了保暖服装的美观性，这也不符合人们对保暖服装越来越高的要求。因此解决保暖服的保暖性和美观性并存的问题也就成为了急需解决的难题。

由石墨烯、碳纳米管制备得到的海绵材料使这个严峻问题的解决变为可能。石墨烯被定义为仅由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂窝状点阵结构，每个碳原子和相邻的三个碳原子形成共价键。虽然石墨烯仅由一层碳原子构成，但其形貌可以被多种仪器所观测，以此来表征石墨烯的层数、厚度及其晶化程度等重要信息。石墨烯中每个碳原子都有一个s轨道和三个p轨道，其中s轨道和两个p轨道与周围相邻的三个碳原子形成化学键，对石墨烯的电导率没有贡献，而剩余的一个p轨道相互杂化，形成价带和导带，影响着石墨烯的电学性能。

同时石墨烯还具有独特的二维晶体结构决定了其具有优异的电学、力学和热学性能。自由电子在石墨烯上的传输不易发生散射，电子迁移率可以达到2×10⁵cm/V·s，是硅中电子迁移率的一百多倍；其电导率高达10⁶S/m，是室温下最佳导电材料。石墨烯弹性模量高达1TPa，断裂强度为125GPa，室温热导率为5.3×10³W/m·K，比表面积为2630m²/g。石墨烯具有优异的光学性能，单层石墨烯的可见光吸收率仅为2.3%，由此可根据薄层石墨烯的可见光透过率来估算出石墨烯的层数。另外，紫外光对石墨烯有刻蚀作用，随着紫外光照射时间的增加，石墨烯薄膜的结构不断被破坏，其可见光透过率和薄膜面电阻都在上升。这种二维的石墨烯薄膜除了具有高导电性和透过率之外，还展现出优异的化学稳定性和热稳定性，可作为太阳能透明电极的替代物。

碳纳米管是一维纳米材料，其碳原子构成的六边形结构连接完美，具有许多优越的力学、电学和化学性能。组成碳纳米管的C=C共价键是自然界中最稳定的化学键，这也使得碳纳米管具有非常优越的力学性能。碳纳米管强度和韧性都远远优于任何纤维，被认为是未来的“超级纤维”。其不但具有碳素材料的特有本性，有具有金属材料的导电性，陶瓷材料的耐热和耐腐蚀性，高分子材料的轻质、易加工性。将碳纳米管作为复合材料的增强相可使复合材料的强度、弹性、抗疲劳性有显著提高，这必将给复合材料性能带来一次质的飞跃。因此石墨烯和碳纳米管在复合材料、催化材料、储能材料、气体传感器等领域具有相当大的应用价值，也因此吸引了众多学者对其展开深入系统地研究。

综上所述，现有保暖服的产品保暖性和美观性存在一定的矛盾，并且迫切的需要人们解决这个问题。

发明内容

本发明目的是为了解决现有方法制备的保暖服中填充材料的保暖性和美观性相冲突的问题，而提供了一种超轻保暖服内部填充物的制备方法及其应用。

本发明超轻保暖服内部填充物的制备方法按下列步骤实现：

一、制备氧化石墨烯：将天然鳞片石墨加入到强氧化性混酸中，在搅拌速度为100r/min～800r/min的条件下搅拌10min～60min，再分3～10次加入强氧化剂高锰酸钾制得混合物A，然后将混合物A置于30℃～80℃水浴锅中，在搅拌速度为200r/min～800r/min的条件下恒温搅拌4h～20h后，得到混合物B，再将混合物B加入到冰水中，并向冰水中加入质量分数为30%的双氧水，得到氧化石墨悬浊液，经抽滤洗涤，离心洗涤处理及干燥后，得到氧化石墨烯；

二、配制氧化石墨烯分散液：将步骤一得到的氧化石墨烯加入去离子水中搅拌均匀，得到氧化石墨烯去离子水分散液，然后在频率为10KHz～90KHz的条件下将氧化石墨烯去离子水分散液超声处理20min～60min，得到浓度为0.5mg/mL～22mg/mL的氧化石墨烯分散液；

三、配制碳纳米管分散液：将碳纳米管和表面活性剂加入去离子水中，在频率为10KHz～100KHz的条件下超声处理至碳纳米管和表面活性剂均匀分散到去离子水中，得到质量浓度为0.5mg/mL～15mg/mL的碳纳米管分散液；

其中，所述的碳纳米管分散液中表面活性剂质量浓度为1%～30%；