一种自洁型石墨烯碳纤维无纺布及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自洁型石墨烯碳纤维无纺布及其制备方法，自洁型石墨烯碳纤维无纺布包括自清洁涂层和石墨烯碳纤维基布；所述自清洁涂层由以下原料制备而成：纳米氧化硅、石墨烯粉、甲基三甲氧基硅烷，甲醇、水；所述石墨烯碳纤维基布由以下原料制备而成：氧化石墨烯、碳纤维、纳米银纤维。本发明专利技术自洁型石墨烯碳纤维无纺布，通过在石墨烯碳纤维基布上喷涂自清洁涂层，提高石墨烯碳纤维无纺布表面的疏水性，使其表面具有较大的接触角，自清洁性好，可长时间保持无纺布表面清洁、无污染。

A kind of self-cleaning graphene carbon fiber non-woven fabric and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种自洁型石墨烯碳纤维无纺布及其制备方法
本专利技术涉及无纺布
，具体涉及一种自洁型石墨烯碳纤维无纺布及其制备方法。
技术介绍
具有“荷叶效应”的自清洁表面有很好的的超疏水性，较强的抗污染能力。自清洁表面具有节水、节能、环保等优势，越来越受到人们的关注。石墨烯纤维无纺布是一种由石墨烯纤维制成的新型无纺布织物，由于石墨烯纤维在搭接处的互相融合以及石墨烯的优良特性，具有优异的导电、导热等性能，作为柔性织物电极在电容器及电池等储能器件领域应用广泛。目前，现有的石墨烯纤维无纺布柔性较好，导电性能高，但是，石墨烯纤维无纺布的自洁性差，不能长时间保持无纺布表面清洁。中国专利CN106192201B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。但是，该石墨烯纤维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，表面能较高，不具有自清洁性。中国专利CN106436016B公开了一种石墨烯纤维阻燃导电无纺布及其制备方法。其包括以下组份制备而成：浓度为5％的墨烯导电浆、阻燃涤纶短纤维、短切碳纤维、分散剂、导染剂。提高了导电纤维强度和阻燃性，提高了产品的安全性能，加大了发热材料的抗水性，降低了发热材料的破坏率，降低了故障率，提高了透气性，加强了与绝缘材料之间的透胶性和结合强度。但是，并未对石墨烯纤维阻燃导电无纺布进行低表面能物质修饰，产品的自清洁性差。因此，本专利技术提供一种自洁型石墨烯碳纤维无纺布及其制备方法，改变石墨烯碳纤维基布的配比以及进行基布表面修饰，实现石墨烯碳纤维无纺布的自洁性。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提供一种自洁型石墨烯碳纤维无纺布及其制备方法。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种自洁型石墨烯碳纤维无纺布，包括自清洁涂层和石墨烯碳纤维基布；自清洁涂层由以下重量份的原料制备而成：纳米氧化硅0.5份～1.5份、石墨烯粉1.2份～1.6份、甲基三甲氧基硅烷4.0份～8.0份，甲醇30份～35份、水60份～70份；石墨烯碳纤维基布由以下重量份的原料制备而成：氧化石墨烯200份～300份、碳纤维65份～105份、纳米银纤维0.5份～1.0份。进一步的，自清洁涂层由以下重量份的原料制备而成：纳米氧化硅0.8份～1.2份、石墨烯粉1.3份～1.5份、甲基三甲氧基硅烷5.0份～7.0份，甲醇31份～34份、水62份～68份；石墨烯碳纤维基布由以下重量份的原料制备而成：氧化石墨烯220份～280份、碳纤维75份～95份、纳米银纤维0.6份～0.9份。本专利技术自洁型石墨烯碳纤维无纺布自清洁层中甲基三甲氧基硅烷水解后具有较大的接触角，而且透明度高，热稳定性好，添加纳米氧化硅和石墨烯粉进一步增强其疏水性，提高表面的平整性和表面的机械强度；石墨烯碳纤维基布中选用氧化石墨烯纤维和碳纤维复配，既能保持氧化石墨烯纤维的柔性，又能增强其韧性，再辅以纳米银纤维，增加基布的抗菌抑菌性，同时填充在氧化石墨烯纤维中间，改善成型性和综合性能。进一步的，石墨烯粉的粒径为10nm～20nm。本专利技术的又一专利技术目的在于，提供上述一种自洁型石墨烯碳纤维无纺布的制备方法，包括如下步骤：步骤I、自清洁悬浮液制备：所述重量份的甲基三甲氧基硅烷在所述重量份的甲醇和水的混合液中水解，然后加入所述重量份的纳米氧化硅第一次超声分散40分钟～60分钟，再加入所述重量份的石墨粉，第二次超声分散45分钟～50分钟，得到自清洁悬浮液；步骤II、氧化石墨烯纤维制备：所述重量份的氧化石墨烯在水中分散，制成15mg/mL～20mg/mL的纺丝液，然后利用湿法纺丝，得到氧化石墨烯纤维；步骤Ⅲ、石墨烯碳纤维基布制备：步骤II中得到的氧化石墨烯纤维在水中第一次剪切分散30分钟～35分钟，然后加入所述重量份的碳纤维和纳米银纤维，第二次剪切分散20分钟～30分钟，得到的悬浮液经滤网过滤沉积、干燥得到石墨烯碳纤维基布；步骤Ⅳ、自洁型石墨烯碳纤维无纺布制备：将步骤I中得到的自清洁悬浮液喷涂于步骤Ⅲ中得到的石墨烯碳纤维基布表面，形成自清洁涂层，然后常温干燥3小时～4小时，得到所述自洁型石墨烯碳纤维无纺布。进一步的，步骤I中，水解温度为38℃～42℃。进一步的，步骤I中，甲醇和水的混合液的pH值为3.00～3.05。进一步的，步骤Ⅲ中，悬浮液中纤维长度为0.5mm～1.5mm。进一步的，步骤Ⅲ中，石墨烯碳纤维基布还包括在温度为300℃～600℃条件下热还原。进一步的，步骤Ⅳ中，自清洁涂层厚度为15μm～25μm。本专利技术的优点是：(1)本专利技术自洁型石墨烯碳纤维无纺布，通过在石墨烯碳纤维基布上喷涂自清洁涂层，提高石墨烯碳纤维无纺布表面的疏水性，使其表面具有较大的接触角，自清洁性好，可长时间保持无纺布表面清洁、无污染；(2)本专利技术自洁型石墨烯碳纤维无纺布，自清洁层和石墨烯碳纤维基布层均具有较好的表面成型性和机械强度，稳定性好，且具有一定的抗菌抑菌效果，使用安全性高；(3)本专利技术自洁型石墨烯碳纤维无纺布，导电导热性能优异，制备方法简单，使用寿命长，实用价值高，应用范围广。具体实施方式以下对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例1一种自洁型石墨烯碳纤维无纺布包括自清洁涂层和石墨烯碳纤维基布；自清洁涂层由以下重量份的原料制备而成：纳米氧化硅0.5kg、石墨烯粉1.2kg、甲基三甲氧基硅烷4.0kg，甲醇30kg、水60kg；石墨烯碳纤维基布由以下重量份的原料制备而成：氧化石墨烯200kg、碳纤维65kg、纳米银纤维0.5kg；其中，石墨烯粉的粒径为10nm。制备方法如下：步骤I、自清洁悬浮液制备：所述重量份的甲基三甲氧基硅烷在所述重量份的甲醇和水的混合液中水解，然后加入所述重量份的纳米氧化硅第一次超声分散40分钟，再加入所述重量份的石墨粉，第二次超声分散45分钟，得到自清洁悬浮液；其中，水解温度为38℃；甲醇和水的混合液的pH值为3.00；步骤II、氧化石墨烯纤维制备：所述重量份的氧化石墨烯在水中分散，制成15mg/mL的纺丝液，然后利用湿法纺丝，得到氧化石墨烯纤维；步骤Ⅲ、石墨烯碳纤维基布制备：步骤II中得到的氧化石墨烯纤维在水中第一次剪切分散30分钟，然后加入所述重量份的碳纤维和纳米银纤维，第二次剪切分散20分钟，得到的悬浮液经滤网过滤沉积、干燥并在温度为300℃条件下热还原得到石墨烯碳纤维基布；其中，悬浮液中纤维长度为0.5mm；步骤Ⅳ、自洁型石墨烯碳纤维无纺布制备：将步骤I本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自洁型石墨烯碳纤维无纺布，其特征在于，所述自洁型石墨烯碳纤维无纺布包括自清洁涂层和石墨烯碳纤维基布；所述自清洁涂层由以下重量份的原料制备而成：纳米氧化硅0.5份～1.5份、石墨烯粉1.2份～1.6份、甲基三甲氧基硅烷4.0份～8.0份，甲醇30份～35份、水60份～70份；所述石墨烯碳纤维基布由以下重量份的原料制备而成：氧化石墨烯200份～300份、碳纤维65份～105份、纳米银纤维0.5份～1.0份。/n

【技术特征摘要】
1.一种自洁型石墨烯碳纤维无纺布，其特征在于，所述自洁型石墨烯碳纤维无纺布包括自清洁涂层和石墨烯碳纤维基布；所述自清洁涂层由以下重量份的原料制备而成：纳米氧化硅0.5份～1.5份、石墨烯粉1.2份～1.6份、甲基三甲氧基硅烷4.0份～8.0份，甲醇30份～35份、水60份～70份；所述石墨烯碳纤维基布由以下重量份的原料制备而成：氧化石墨烯200份～300份、碳纤维65份～105份、纳米银纤维0.5份～1.0份。


2.根据权利要求1所述的自洁型石墨烯碳纤维无纺布，其特征在于，所述自清洁涂层由以下重量份的原料制备而成：纳米氧化硅0.8份～1.2份、石墨烯粉1.3份～1.5份、甲基三甲氧基硅烷5.0份～7.0份，甲醇31份～34份、水62份～68份；所述石墨烯碳纤维基布由以下重量份的原料制备而成：氧化石墨烯220份～280份、碳纤维75份～95份、纳米银纤维0.6份～0.9份。


3.根据权利要求1所述的自洁型石墨烯碳纤维无纺布，其特征在于，所述石墨烯粉的粒径为10nm～20nm。


4.一种如权利要求1～3所述的自洁型石墨烯碳纤维无纺布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤I、自清洁悬浮液制备：所述重量份的甲基三甲氧基硅烷在所述重量份的甲醇和水的混合液中水解，然后加入所述重量份的纳米氧化硅第一次超声分散40分钟～60分钟，再加入所述重量份的石墨粉，第二次超声分散4...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚晓君，汤志文，李国清，
申请(专利权)人：福建滤冠新型材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35