[发明专利]一种可批量生产石墨烯无纺布的生产工艺

说明书

本发明公开了一种可批量生产石墨烯无纺布的生产工艺，包括如下步骤，制备氧化石墨烯；采用超声波浸渍压轧联用法将氧化石墨烯包覆至纤维表面，烘干后的无纺布重量增加20‑30％；将纤维表面包覆有氧化石墨烯的无纺布，置入还原性溶液中，将氧化石墨烯还原为石墨烯；将纤维表面包覆有石墨烯的无纺布置入煅烧炉在保护气体条件下进行煅烧温度为1000‑3000℃，无纺布碳化。本发明所涉及的一种可批量生产石墨烯无纺布的生产工艺，将采用氧化石墨烯采用超声波浸渍压轧联用法将氧化石墨烯包覆至无纺布纤维表面，再经过还原煅烧制备，可批量生产石墨烯无纺布，工艺合理，所制备的石墨烯无纺布的在具有高导电性能的同时还能包括较高的断裂强力。

技术领域

本发明涉及石墨烯无纺布生产技术领域，尤其是一种可指生产石墨烯无纺布的生产工艺。

背景技术

随着经济全球化社会的快速发展，全球功能性纺织品的前景也越来越好。新技术新产品不断更新，市场前景一片光明。近几年，国内外关于石墨烯材料应用于新型纺织纤维、功能纺织品的报道已屡见不鲜。现如今功能性无纺布产品一般有三种方法得到，分别是用功能性纤维原料直接纺布、将普通无纺布与功能性无纺布结构复合和功能性后整理普通无纺布。其中功能性后整理是目前最方便快捷制备功能性无纺布的方法，但是这种方法制备的功能性无纺布的功能性会随着使用次数的增加而减弱甚至丧失，只适合用于用即弃型无纺布产品。

石墨烯(Graphene)作为一种未来革命性材料，具有优异的光学、电学和力学等特性。石墨烯的光学和电学性能是因为其内部碳原子以sp2杂化轨道成键，碳原子有4个价电子，其中3个到电子每一个提供一个未成键电子于pz轨道，而离原子较近的pz轨道与平面成垂直方向时形成未充满状态的π键，π电子在晶体中可以自由移动，具有良好电学性能；而石墨烯中碳原子配位数为3，其中除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外，每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键，类似于苯环结构，因而具有优良的光学性能。

氧化石墨烯(Graphene oxide)是石墨烯的氧化物，其颜色为棕黄色，是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，因为其单一的原子层结构，所以延伸性特别好。经过氧化处理后，既保持了石墨的层状结构，又在每一层的石墨烯片层上引入了许多基团。通过这些基团使其可以在水或者极性溶液中以极其稳定的状态存在。

现阶段研究发现氧化石墨烯具有双重亲性，从石墨烯薄片边缘部分到中央部分呈现出亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可以如同界面活性剂一般存在与界面上并降低界面间的能量。同时因为这些基团的存在使得氧化石墨烯片层较石墨烯片层更厚，约1nm。这些基团能够和粘胶无纺布表面上的基团反应，使得氧化石墨烯能更加牢固的和无纺布结合在一起。

北京服装学院材料科学于工程学院的张梅等人为更好地实现石墨烯纤维在功能性纺织品领域的宏观应用，以一定浓度的氧化石墨溶液为纺丝液，氯化钙溶液为凝固浴，通过湿法纺丝制备氧化石墨纤维，经氢碘酸还原获得石墨烯纤维。采用X射线光电子能谱和透射电子显微镜分别对氧化石墨烯纺丝液的氧化程度和结构形貌进行表征，发现氧化石墨烯的氧化程度高，其碳氧比约为1：1，并表现出轻薄片层的褶皱形貌。研究了不同质量分数的氯化钙凝固浴对石墨烯纤维拉伸强度的影响，结果表明，当氯化钙质量分数为20％时，所制石墨烯纤维的电导率为180S/cm，拉伸强度为892MPa，表现出良好的导电性和机械柔韧性。

青岛大学纺织服装学院的于荣荣等人研究了功能性石墨烯纤维素复合纤维，测试其力学性能、抗紫外线性能、抗静电性能及阻燃性能等。研究了如何将石墨烯对锦纶纤维进行改性制备石墨烯功能性纺织品。最后，对功能石墨烯复合纤维与纺织品的应用及发展进行了展望。

但是作为纯石墨烯的无纺布现在的生产方法通常是使用将石墨烯制成溶液使用静电纺的方法，制备石墨烯无纺布。使用静电纺的方法制备石墨烯的方法不适于批量生产石墨烯无纺布。

发明内容

本发明的目的是提供一种可批量生产石墨烯无纺布的生产工艺，采用石墨烯包覆至纤维表面再经过煅烧，能够批量生产石墨烯无纺布。