一种活性石墨烯及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种活性石墨烯的制备方法，包括如下步骤：⑴利用Hummers法制备氧化石墨烯；在石墨的结构中引入羟基、羧基、环氧基等含氧基团，同时增大石墨片层的间距；⑵将氧化石墨烯分散在SOCl2中，再加入DMF，升温反应数小时，反应结束后，蒸馏出去多余的SOCl2，真空干燥后得到酰氯化氧化石墨；利用二氯亚砜将氧化石墨酰氯化，提高其含氧官能团的反应活性；⑶将酰氯化氧化石墨与对位酯溶于DMF中，反应数小时，反应结束后，倾出上层清液，下层沉淀用去离子水多次水洗离心，烘干产物，即得活性石墨烯。本发明专利技术的活性石墨烯抗静电性、导热性能良好；活性石墨烯采用共价接枝的方式整理到棉织物上的，具有一定的水洗牢度。

Active graphene and its preparation method and Application

The present invention provides a method for preparing activated graphene, which comprises the following steps: the preparation of graphene oxide by Hummers method; introducing hydroxyl, carboxyl and epoxy groups containing oxygen in the structure of graphite, graphite layer spacing increased at the same time; the graphene oxide dispersed in SOCl2, adding DMF the temperature response, a few hours after the end of the reaction, distilled out the excess SOCl2, vacuum drying to obtain acyl chloride using graphite oxide; two thionyl chloride graphite oxide acylation, enhance the activity of oxygen containing functional groups in the acylation reaction; the graphite oxide and para ester dissolved in DMF reaction, hours, reaction after pouring the supernatant and washed with deionized water repeatedly centrifugation, drying precipitate layer, namely activated graphene. The active graphene has good antistatic and thermal conductivity, and the activated graphene is arranged on the cotton fabric by covalent grafting, and has certain washing fastness.

【技术实现步骤摘要】
一种活性石墨烯及其制备方法和应用
本专利技术属于碳材料
，尤其涉及一种活性石墨烯及其制备方法和应用。
技术介绍
棉纤维是一种天然的纤维素纤维，并且一直是纺织纤维中产量最大的纤维。棉质的衣服和家纺织物，价格低廉，使用面广。在提倡绿色环保的现状下，棉织物作为一种天然的生态纺织品受到广大消费者的青睐。但是，随着各种性能更加优异的合成纤维的不断出现，使得消费者对纺织品提出了更高的要求。石墨烯作为一种新型的绿色材料，从发现到现在十年的时间里，已经在很多领域都得到了重要的运用，也包括纺织印染领域。随着石墨烯相关研究的发展，其特殊的热学性质及电学性能，为导热抗静电织物的制备提供了新的思路。由于石墨烯是科学界公认的具有优良导电性能的材料，同时还具有优良的力学性能，更重要的意义在于添加少量的石墨烯就可以获得凉爽舒适的穿着体验，以及实现在低温低湿条件下得到较高的抗静电效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对纺织品面料市场对高品质纺织品的需求，开发出一种具有反应活性的石墨烯材料，将其作为纺织品的功能整理剂，应用到纺织品服装面料中，实现纺织品服装面料的抗静电及导热性，提高纺织品服装面料的服用舒适性。本专利技术提供一种活性石墨烯的制备方法，包括如下步骤：⑴利用Hummers法制备氧化石墨烯；在石墨的结构中引入羟基、羧基、环氧基等含氧基团，同时增大石墨片层的间距；⑵将氧化石墨烯分散在SOCl2中，升温反应数小时，反应结束后，蒸馏出去多余的SOCl2，真空干燥后得到酰氯化氧化石墨；利用二氯亚砜将氧化石墨酰氯化，提高其含氧官能团的反应活性；⑶将酰氯化氧化石墨与对位酯溶于溶剂中，反应数小时，反应结束后，倾出上层清液，下层沉淀用去离子水多次水洗离心，烘干产物，即得活性石墨烯。优选的,步骤⑴具体包括以下步骤：三口烧瓶中倒入浓H2SO4，再将烧瓶放入冰浴中冷却至4℃以下；再向三口烧瓶中加入天然鳞片石墨和NaNO3；保持温度在4℃以下搅拌1-8h，再将充分研磨后的KMnO4分批加入混合液中，保持温度在10℃以下反应0.5-2h；将三口烧瓶移至恒温水浴锅，调节温度至10-35℃，反应1-4h；慢慢加入去离子水，温度保持在90-95℃，反应10-30min；加入去离子水，再滴加双氧水直至不再有气泡产生，趁热过滤；产物经HCl、去离子水多次水洗离心，直至离心上清液呈中性；取下层沉淀物，超声分散，冷冻干燥24-30h，即得到产物氧化石墨烯。优选的,所述天然鳞片石墨为300目天然鳞片石墨。优选的,步骤⑵具体包括以下步骤：将氧化石墨烯分散在SOCl2中，再加入DMF，升温至70-75℃，反应24-30h；反应结束后，调节温度至90-95℃，蒸馏除去多余SOCl2，真空干燥后得到酰氯化氧化石墨。优选的，所述氧化石墨烯和SOCl2的质量比为1：150-1：200。优选的,步骤⑶具体包括以下步骤：将对位酯和酰氯化氧化石墨溶于DMF中，保持90-95℃反应24-30h；反应结束后，倾出上层清液，下层沉淀用去离子水多次水洗离心，产物于60-70℃烘箱烘干，即得活性石墨烯。优选的,所述对位酯是经过重结晶的对位酯。优选的,所述对位酯的重结晶包括如下步骤：将一定量对位酯制成悬浮液，滴加饱和Na2CO3溶液，在溶液pH<6的条件下溶解；过滤得到滤液，用盐酸调pH至1-2，再置于4℃以下静置24-50h，收集析出晶体。本专利技术提供一种活性石墨烯，按照上述制备方法制备得到。所述的活性石墨烯在纺织领域的应用。优选的，采用浸轧加工方法或浸渍加工方法将所述活性石墨烯应用在纺织品上。与现有技术相比，本专利技术的优点是：本专利技术的活性石墨烯抗静电性、导热性能良好；活性石墨烯采用共价接枝的方式整理到棉织物上的，具有一定的水洗牢度；在碱性条件下，对位酯α碳上的H在砜基的吸电作用下变得比较活泼，与硫酸酯基发生消去反应，生成乙烯砜基，可以与纤维素发生亲核加成反应，因此将采用传统的浸轧-焙烘工艺将活性石墨烯材料整理到棉织物上。活性石墨烯材料整理在棉织物上后，可以实现棉织物在低温低湿条件下的导电性，以实现棉织物的抗静电性能；在较高温度条件下的导热性，以实现导热降温的效果；在纺织加工行业为市场提供更为有价值的应用空间。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。实施例1⑴量取25ml浓H2SO4倒入三口烧瓶中，再将烧瓶放入冰浴中冷却至4℃以下；分别称取1g300目天然鳞片石墨和0.5gNaNO3，加入三口烧瓶中，保持温度在4℃以下搅拌1h；称取3gKMnO4，充分研磨后，分批加入混合液中，保持温度在10℃以下反应2h；将三口烧瓶移至恒温水浴锅，调节温度至35℃，反应1h；慢慢加入46ml去离子水，温度保持在95℃，反应30min；加入200ml去离子水，再滴加10ml质量分数为30％的双氧水直至不再有气泡产生，趁热过滤；产物经体积分数为10％的HCl、去离子水多次水洗离心，直至离心上清液呈中性；取下层沉淀物，超声分散，冷冻干燥24h，即得到产物氧化石墨烯(GO)。⑵称取100mg氧化石墨烯(GO)分散在20mlSOCl2中，加入0.5mlDMF，升温至70℃，反应24h；反应结束后，调节温度至90℃，蒸馏除去多余SOCl2，真空干燥后得到酰氯化氧化石墨(GOCl)。⑶称取1g对位酯和200mg酰氯化氧化石墨(GOCl)，溶于20mlDMF中，保持90℃反应24h；反应结束后，倾出上层清液，下层沉淀用去离子水多次水洗离心，产物于60℃烘箱烘干，即得活性石墨烯。⑷按浴比1：20，配置1％(o.w.f)的活性石墨烯溶液，充分超声30min，使活性石墨烯均匀分散在溶液中；将样品机织棉织物放入溶液中，充分浸润、搅拌后取出，轧去多余水分，轧余率为80％，于60℃烘箱中烘干，再于150℃焙烘3min后取出；经冷水冲洗，皂洗，热水洗，再冷水洗后烘干。所述对位酯是经过重结晶的对位酯；具体是将一定量对位酯制成悬浮液，滴加饱和Na2CO3溶液，在溶液pH<6的条件下溶解；过滤得到滤液，用盐酸调pH至1-2，再置于4℃以下静置24-50h，收集析出晶体。实施例2⑴量取25ml浓H2SO4倒入三口烧瓶中，再将烧瓶放入冰浴中冷却至4℃以下；分别称取1g300目天然鳞片石墨和0.5gNaNO3，加入三口烧瓶中，保持温度在4℃以下搅拌8h；称取3gKMnO4，充分研磨后，分批加入混合液中，保持温度在10℃以下反应0.5h；将三口烧瓶移至恒温水浴锅，调节温度至10℃，反应4h；慢慢加入46ml去离子水，温度保持在90℃，反应10min；加入200ml去离子水，再滴加10ml质量分数为30％的双氧水直至不再有气泡产生，趁热过滤；产物经体积分数为10％的HCl、去离子水多次水洗离心，直至离心上清液呈中性；取下层沉淀物，超声分散，冷冻干燥30h，即得到产物氧化石墨烯(GO)。⑵称取100mg氧化石墨烯(GO)分散在15mlSOCl2中，加入0.5mlDMF，升温至75℃，反应30h；反应结束后，调节温度至95℃，蒸馏除去多余SOCl2，真空干燥后得到酰氯化氧化石墨(GOCl)。⑶称取1g对位酯和200mg酰氯化氧化石墨(GOCl)，溶于20mlDMF中，保持95℃反应30h；反应结束后，倾出上层清液，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活性石墨烯的制备方法，其特征在于,包括如下步骤：⑴利用Hummers法制备氧化石墨烯；⑵将氧化石墨烯分散在SOCl2中，再加入DMF，升温反应数小时，反应结束后，蒸馏出去多余的SOCl2，真空干燥后得到酰氯化氧化石墨；⑶将酰氯化氧化石墨与对位酯溶于DMF中，反应数小时，反应结束后，倾出上层清液，下层沉淀用去离子水多次水洗离心，烘干产物，即得活性石墨烯。

【技术特征摘要】
1.一种活性石墨烯的制备方法，其特征在于,包括如下步骤：⑴利用Hummers法制备氧化石墨烯；⑵将氧化石墨烯分散在SOCl2中，再加入DMF，升温反应数小时，反应结束后，蒸馏出去多余的SOCl2，真空干燥后得到酰氯化氧化石墨；⑶将酰氯化氧化石墨与对位酯溶于DMF中，反应数小时，反应结束后，倾出上层清液，下层沉淀用去离子水多次水洗离心，烘干产物，即得活性石墨烯。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于,步骤⑴具体包括以下步骤：三口烧瓶中倒入浓H2SO4，再将烧瓶放入冰浴中冷却至4℃以下；再向三口烧瓶中加入天然鳞片石墨和NaNO3；保持温度在4℃以下搅拌1-8h，再将充分研磨后的KMnO4分批加入混合液中，保持温度在10℃以下反应0.5-2h；将三口烧瓶移至恒温水浴锅，调节温度至10-35℃，反应1-4h；慢慢加入去离子水，温度保持在90-95℃，反应10-30min；加入去离子水，再滴加双氧水直至不再有气泡产生，趁热过滤；产物经HCl、去离子水多次水洗离心，直至离心上清液呈中性；取下层沉淀物，超声分散，冷冻干燥24-30h，即得到产物氧化石墨烯。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于,所述天然鳞片石墨为300目天然鳞片...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵洁，苏梦婷，江红，徐柏青，
申请(专利权)人：江西昌硕户外休闲用品有限公司，东华大学，
类型：发明
国别省市：江西,36