一种含石墨烯气凝胶的静电屏蔽无纺布及制备方法技术

本发明专利技术涉及无纺布的领域，公开了一种含石墨烯气凝胶的静电屏蔽无纺布及制备方法。包括如下制备过程：（1）在氧化石墨烯分散液中加入金属晶须、还原剂、交联剂，水热反应制得石墨烯湿凝胶，干燥后得到石墨烯气凝胶；（2）与硝酸银溶液混合后加入乙二醇和硼氢化钠，制得导电填料；（3）将导电填料分散在聚烯烃纺丝液，喷出后梳理成纤维网，热风粘合，即得静电屏蔽无纺布。本发明专利技术制得的静电屏蔽无纺布，由导电填料与纺丝液混合喷出得到的高导电的纤维制成，导电填料均匀分散在纤维内，形成了致密的三维导电网络结构，显著改善了无纺布的导电性能，并解决了现有导电层易脱落的缺陷，可用作静电屏蔽领域的包装领域。

【技术实现步骤摘要】
一种含石墨烯气凝胶的静电屏蔽无纺布及制备方法
本专利技术涉及无纺布的领域，公开了一种含石墨烯气凝胶的静电屏蔽无纺布及制备方法。
技术介绍
无纺布是由定向的或随机的纤维而构成，是新一代环保材料，具有防潮、透气、柔韧、质轻、不助燃、容易分解、无毒无刺激性、色彩丰富、价格低廉、可循环再用等特点。如多采用聚丙烯粒料为原料，经高温熔融、喷丝、铺纲、热压卷取连续一步法生产而成，因具有布的外观和某些性能而称其为布。其应用广泛，已成为不可或缺的高分子材料。在无纺布的使用中，会用在一些包装上，在包装一些东西时往往需要静电屏蔽。静电会引起电子设备或办公自动化设备集成电路（IC）的误动作，破坏贮存器，特别是对电磁波（EMI）和静电感应（ESD）的干扰。这不仅损伤半导体器件，也能造成事故。因此，采用抗静电导电性无纺布，屏蔽电磁波，防止静电效应，以减少静电灾害。无纺布纺织品泄漏静电荷的能力与无纺布纺织品的比电阻有关，一般无纺布纺织品比电阻较高，通过吸湿改性方法，用抗静电整理剂整理，可以使无纺布纺织品达到抗静电的水平。例如用亲水性的聚乙二醇、烷基磺酸钠等与聚合物共混或共聚改性等方法可以改善无纺布纺织品的抗静电性。石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，其常温下其电子迁移率高，而电阻率绩效，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。在静电屏蔽无纺布中具有极好应用前景。中国专利技术专利申请号201720277547.5公开了一种静电屏蔽无纺布，包括无纺布层，无纺布层上设置有弹性层，弹性成上设置有石墨层，石墨层上设置有吸水层。通过上述技术方案，以无纺布层为最外层，起到了正常无纺布对于包装物品的时候的需要。同时设置有弹性层，能够起到较好的缓冲作用，保护包装物在受到冲击时，能够有一个保护作用。在弹性层上设置有石墨层，主要起到了一个静电屏蔽的效果，同时弹性层具有弹性，可以是的石墨层也具有一定的形变，使得在形变后仍然具有较好的抗静电效果，同时加之吸水层，能够有效吸潮对于包装物具有较好的保护作用。中国专利技术专利申请号201610568052.8公开了一种石墨烯纤维无纺布及其制备方法，该无纺布由石墨烯短纤分散液经滤网过滤沉积并干燥还原得到，因此无纺布的结构单元为无序堆积且相互粘结的石墨烯短纤维，并由纤维搭接成大量可通过液体或气体的孔洞。该石墨烯纤维无纺布具有较好的力学强度和韧性，并且完全由石墨烯纤维构成，不含有高分子材料做骨架或粘接剂等，石墨烯纤维搭接成的网络结构经还原后的导电导热性能优异，可用作多功能的高性能织物。根据上述，现有方案中添加石墨烯的静电屏蔽无纺布层为最外层，同时设置有弹性层，在弹性层上设置有石墨烯层，起到静电屏蔽的效果，但是此种工艺制备的静电屏蔽层不牢固，随着时间的推移，静电屏蔽层易脱落，影响静电屏蔽效果，并且其电性能依然有待提高，本专利技术提出了一种含石墨烯气凝胶的静电屏蔽无纺布及制备方法，可有效解决上述技术问题。
技术实现思路
目前应用较广的石墨烯的静电屏蔽无纺布的常规制备方法是设置石墨烯导电层，但存在静电屏蔽层不牢固、易脱落的缺点，导电性能较差，影响静电屏蔽效果。为解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案：一种含石墨烯气凝胶的静电屏蔽无纺布的制备方法，制备的具体过程为：（1）先在固含量为30%的氧化石墨烯分散液中加入金属晶须进行分散，持续搅拌，然后加入还原剂、交联剂，通过水热反应，制得石墨烯湿凝胶，再进行干燥，制得含金属晶须的石墨烯气凝胶；（2）先将步骤（1）制得的石墨烯气凝胶与质量浓度为5%的硝酸银溶液进行混合，然后添加乙二醇和硼氢化钠，在气凝胶表面还原出银，干燥，制得三维结构、表面覆银的石墨烯气凝胶，即导电填料；（3）先将步骤（2）制得的导电填料分散在聚烯烃纺丝液中，喷丝得到短纤维，然后通过梳理机梳理成纤维网，再通过热风工艺进行粘合，固化后制得蓬松、柔软、力学强度高的静电屏蔽无纺布。优选的，步骤（1）所述水热反应体系中，按重量份计，其中：氧化石墨烯分散液75~83重量份、金属晶须15~20重量份、还原剂1~2重量份、交联剂1~3重量份。氧化石墨烯分散液为固含量为质量固含量。优选的，步骤（1）所述金属晶须为铝晶须、铁晶须、镍晶须、铜晶须中的至少一种。优选的，步骤（1）所述还原剂为硫酸亚铁、氢化铝锂、亚硫酸钠、二氯化锡、草酸中的至少一种。优选的，步骤（1）所述交联剂为2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-异丙基咪唑、六氢邻苯二甲酸酐、三亚乙基四胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺中的至少一种。优选的，步骤（1）所述水热反应的温度为140~160℃，时间为3~5h。优选的，步骤（2）所述还原反应体系中，按重量份计，其中：石墨烯气凝胶20~30重量份、硝酸银溶液56~73重量份、乙二醇4~8重量份、硼氢化钠3~6重量份。优选的，步骤（3）所述纺丝体系中，按重量份计，其中：导电填料3~10重量份、聚烯烃纺丝液90~97重量份。优选的，步骤（3）所述热风粘合的温度为200~300℃，热风流速为3~5L/s。聚烯烃纺丝液的质量浓度为12%。由上述方法制备得到的一种含石墨烯气凝胶的静电屏蔽无纺布及制备方法，通过在含金属晶须的石墨烯气凝胶表面还原覆银，制得三维结构的导电填料，并与纺丝液混合喷出得到高导电的纤维，利用所得纤维制备力学强度高的无纺布，致密的三维导电网络结构改善了无纺布的导电性能，并且导电填料均匀分散在构成无纺布的纤维内，无需在表面设置导电层，解决了现有技术导电层易脱落的缺陷，该无纺布可用作静电屏蔽领域的包装等。本专利技术提供了一种含石墨烯气凝胶的静电屏蔽无纺布及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：1、提出了将表面覆银的石墨烯气凝胶均匀分散在构成无纺布的纤维制备静电屏蔽无纺布的方法。2、通过将导电填料与纺丝液混合喷出得到高导电的纤维，进一步制备力学强度高的无纺布，形成了致密的三维导电网络结构，显著改善了无纺布的导电性能。3、本专利技术制得的无纺布的导电填料均匀分散在纤维内，无需在表面设置导电层，解决了现有技术导电层易脱落的缺陷，可有效用于静电屏蔽领域的包装领域。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本专利技术的范围内。实施例1（1）先在固含量为30%的氧化石墨烯分散液中加入金属晶须进行分散，持续搅拌，然后加入还原剂、交联剂，通过水热反应，制得石墨烯湿凝胶，再进行干燥，制得含金属晶须的石墨烯气凝胶；水热反应体系中，按重量份计，其中：氧化石墨烯分散液78重量份、金属晶须20重量份、还原剂1重量份、交联剂1重量份。金属晶须为铝晶须。还原剂为硫酸亚铁。交联剂为2-乙基-4-甲基咪唑。水热反应的温度为140℃，时间为5h。（2）先将步骤（1）制得的石墨烯气凝胶与质量浓度为5%的硝酸银溶液进行混合，然后添加乙二醇和硼氢化钠，在气凝胶表面还原出银，干燥，制得三维结构、表面覆银的石墨烯气凝胶，即导电填料；还原反应体系中，按重量份计，其中：石墨烯气凝胶20重量份、硝酸银溶液69重量份、乙二醇8重量份、硼氢化钠3重量份。（3）先将步骤（2）制得的导电填料分散在聚烯烃纺丝液中，喷丝得到短纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含石墨烯气凝胶的静电屏蔽无纺布的制备方法，其特征在于，制备的具体过程为：（1）先在固含量为30%的氧化石墨烯分散液中加入金属晶须进行分散，持续搅拌，然后加入还原剂、交联剂，通过水热反应，制得石墨烯湿凝胶，再进行干燥，制得含金属晶须的石墨烯气凝胶；（2）先将步骤（1）制得的石墨烯气凝胶与质量浓度为5%的硝酸银溶液进行混合，然后添加乙二醇和硼氢化钠，在气凝胶表面还原出银，干燥，制得三维结构、表面覆银的石墨烯气凝胶，即导电填料；（3）先将步骤（2）制得的导电填料分散在聚烯烃纺丝液中，喷丝得到短纤维，然后通过梳理机梳理成纤维网，再通过热风工艺进行粘合，固化后制得蓬松、柔软、力学强度高的静电屏蔽无纺布。

【技术特征摘要】
1.一种含石墨烯气凝胶的静电屏蔽无纺布的制备方法，其特征在于，制备的具体过程为：（1）先在固含量为30%的氧化石墨烯分散液中加入金属晶须进行分散，持续搅拌，然后加入还原剂、交联剂，通过水热反应，制得石墨烯湿凝胶，再进行干燥，制得含金属晶须的石墨烯气凝胶；（2）先将步骤（1）制得的石墨烯气凝胶与质量浓度为5%的硝酸银溶液进行混合，然后添加乙二醇和硼氢化钠，在气凝胶表面还原出银，干燥，制得三维结构、表面覆银的石墨烯气凝胶，即导电填料；（3）先将步骤（2）制得的导电填料分散在聚烯烃纺丝液中，喷丝得到短纤维，然后通过梳理机梳理成纤维网，再通过热风工艺进行粘合，固化后制得蓬松、柔软、力学强度高的静电屏蔽无纺布。2.根据权利要求1所述一种含石墨烯气凝胶的静电屏蔽无纺布的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述水热反应体系中，按重量份计，其中：氧化石墨烯分散液75~83重量份、金属晶须15~20重量份、还原剂1~2重量份、交联剂1~3重量份。3.根据权利要求1所述一种含石墨烯气凝胶的静电屏蔽无纺布的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述金属晶须为铝晶须、铁晶须、镍晶须、铜晶须中的至少一种。4.根据权利要求1所述一种含石墨烯气凝胶的静电屏蔽无纺布的制备方法，其特征在于：步骤（1）所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，昝航，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51