[发明专利]石墨烯改性纤维/织物及其制备方法

说明书

本发明提供一种石墨烯改性纤维/织物及其制备方法，该方法包括：将纤维/织物置于具有活性基团的染料中进行浸染；浸染后的纤维/织物浸渍于功能化石墨烯溶液中进行反应；反应后的产物进行固色处理；及固色处理后的产物经还原处理得到石墨烯改性纤维/织物。本发明通过利用染料分子的活性基团与功能化石墨烯进行反应形成共价连接，从而提高了功能化石墨烯在纤维/织物表面的附着力，使所得的石墨烯改性纤维/织物在具有高导电、抗菌、抗紫外等功能的同时，还具有良好的耐水洗性，提高了材料使用寿命。本发明的方法工艺简单、成本低，易于规模化生产、能耗低、废水易处理，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种石墨烯改性纤维/织物及其制备方法。

背景技术

石墨烯是由单层碳原子紧密堆积而成的蜂窝状二维纳米碳材料，2004年由英国曼彻斯特大学的Geim教授研究组发现。作为世界上最薄的二维材料，石墨烯具有极其优异的性能，如高拉伸强度(130GPa)、高杨氏模量(1000GPa)、优异的电学(室温下电子迁移率高达200000cm²/(V·s))和热学性能(热导率为5000W/(m·K))等。近年来，中国、欧盟、美国、英国等纷纷建立石墨烯相关技术研发中心，设立石墨烯专项研发计划，探寻石墨烯更广阔的应用领域，推动石墨烯的商业化进程。

目前，石墨烯改性纤维/织物的制备方法主要有以下三种：第一种将石墨烯与纤维纺丝原液或纺丝母粒共混纺丝制成石墨烯纤维，通常称为共混纺丝法。第二种将石墨烯与纤维材料单体共混，合成高分子纤维材料，在通过纺丝制备成石墨烯纤维，通常称为原位纺丝法。第三种将常规纤维/织物表面包覆石墨烯制备成石墨烯纤维，通常称为后处理法。前两种方法制备的纤维力学性能高，但由于容易出现团聚、纺丝不顺等问题致使添加的石墨烯含量极为有限，使其导电、抗菌等性能较差。第三种方法制备的纤维/织物导电、抗菌等性能优异，但耐水洗性及耐久性不够理想。限制了其在纺织、医疗等领域的应用。

因此，需要一种新的石墨烯改性纤维/织物及其制备方法，以解决现有技术中存在的种种问题。

需注意的是，前述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种石墨烯改性纤维/织物及其制备方法，以解决现有方法制备的石墨烯改性纤维/织物导电、抗菌等性能较差、耐水洗性及耐久性不够理想等问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种石墨烯改性纤维/织物的制备方法，包括：将纤维/织物置于具有活性基团的染料中进行浸染；浸染后的纤维/织物浸渍于功能化石墨烯溶液中进行反应；反应后的产物进行固色处理；及固色处理后的产物经还原处理得到石墨烯改性纤维/织物。

根据本发明的一个实施方式，纤维/织物为纤维和/或纤维织物，纤维/织物选自蛋白质纤维/织物、纤维素纤维/织物和合成纤维/织物中的一种或多种；蛋白质纤维/织物选自羊毛/羊毛织物、蚕丝/蚕丝织物、大豆蛋白纤维/大豆蛋白纤维织物中的一种或多种；纤维素纤维/织物选自棉纤维/棉纤维织物、麻纤维/麻纤维织物、粘胶纤维/粘胶纤维织物、竹纤维/竹纤维织物、莫代尔纤维/莫代尔纤维织物、莱赛尔纤维/莱赛尔纤维织物、醋酸纤维/醋酸纤维织物、铜氨纤维/铜氨纤维织物中的一种或多种。

根据本发明的一个实施方式，活性基团为氨基基团，功能化石墨烯选自氧化石墨烯、羧基化石墨烯、羟基化石墨烯、酰氯化石墨烯中的一种或多种。

根据本发明的一个实施方式，具有活性基团的染料选自直接黄棕3G、直接湖蓝5B、活性蓝KNR、活性艳蓝K-GR和活性黄S3R中的一种或多种。