一种具有超疏水导电的多功能织物表面的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有超疏水导电的多功能织物表面的制备方法，具体如下：（1）将一定质量的多巴胺溶液和氧化石墨烯溶液混合，在磁力转子的作用下搅拌均匀；（2）将清洗好的棉织物浸泡在上述配好的混合溶液里，进行多次浸渍烘干；（3）将棉织物浸泡在化学镀铜液中进行铜纳米颗粒原位生长；（4）将上述沉积铜的棉织物浸泡在配好的硬脂酸乳液里，反应结束后取出烘干，由此便获得具有超疏水导电多功能织物表面。该方法采用浸渍，原位生长法制备导电膜层以及硬脂酸修饰得到特殊浸润性功能织物表面，具有工艺简单易操作、反应条件可控、原材料来源广泛，成本低易降解，优良的导电性能，耐酸碱性能，持久稳定的超疏水自清洁性能，可应用于多种场合。

【技术实现步骤摘要】
一种具有超疏水导电的多功能织物表面的制备方法
本专利技术属于超疏水导电材料
，具体涉及一种具有超疏水导电多功能织物表面的制备方法。
技术介绍
随着科学技术的快速发展，人民生活水平持续提高，对新材料的需求不断增加，新材料与功能，如防水、防雾、自清洁、抗菌、导电热性能等被广泛关注报道。导电棉织物广泛应用于耐磨、防电磁屏蔽、电加热等领域。导电棉织物通常由直接编织导电材料或在棉织物表面涂上导电填料制成，如碳基材料、金属填料、或导电聚合物。在长期使用的过程中，水或酸、碱等腐蚀性物质将导致导电材料的分解或氧化，从而降低了导电织物的电导率并影响使用，确保导电织物的长期使用是值得关注的一个问题。自1997年德国植物学家Barthlott发现荷叶表面的自清洁效应和超疏水现象以来，超疏水表面已经引起了科研人员极大的兴趣和广泛的关注。超疏水表面是指与水滴的接触角大于150°且滚动角小于10°的表面。超疏水表面的微纳米结构对超疏水性起着至关重要的作用。随着科学的发展，科研人员成功地将超疏水表面构建于各种基材，得到多种复合材料。在导电涂层上构建超疏水表面，不仅可以提高材料的耐久性，还可以在恶劣环境下使用。超疏水性导电材料受到了广泛的关注。作为研究热点，碳纳米管和石墨烯经常被用于构建导电材料，它们具有良好的导电性、优良的固有载流子迁移性、高化学稳定性和易于功能化修饰等特点。目前，如何设计材料，如何在不影响导电率的情况下构建超疏水表面仍是需要研究的问题。硬脂酸具有化学稳定性、无毒性等，近些年来被广泛用在疏水表面的改性中。目前，构筑超疏水导电涂层面临工艺复杂，涂层导电性能不稳定等问题，针对上述难题，我们提出采用多次浸渍法负载PDA/rGO膜层，原位生长铜纳米金属颗粒与硬脂酸修饰相结合的工艺构建微纳结构超疏水棉织物表面，所获得的表面具有持久的超疏水自清洁性能、良好的导电性能、化学稳定性等，有望在电致液体运输、防污自清洁、抗电磁屏蔽材料、电加热、传感、油水分离材料等得以广泛应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有超疏水导电多功能织物表面的制备方法，采用多次浸渍法，原位生长法制备导电铜纳米颗粒膜层与硬脂酸修饰相结合，解决制备超疏水导电涂层表面操作工艺复杂、导电性差、稳定性差的问题。所制备的表面对环境无污染，无毒害。本专利技术的技术方案是：一种具有超疏水导电多功能织物表面的制备方法，具体步骤如下：（1）多次浸渍法制备PDA/rGO表面将一定质量的多巴胺溶解在三羟甲基氨基甲烷，再和氧化石墨烯溶液进行混合，在磁力转子的作用下搅拌均匀，将清洗干净的棉布加入在上述混合溶液中多次浸渍后放入烘箱中干燥；（2）原位生长铜纳米颗粒将上述制备好的PDA/rGO膜层表面的棉布浸泡在配好的化学电镀溶液中，反应一定时间后取出烘干。（3）硬脂酸修饰将上述制备好的具有PDA/rGO/Cu膜层表面的棉布浸泡在配好的硬脂酸溶液中，反应一定时间后取出烘干，制得具有超疏水导电多功能织物表面。进一步地，步骤（1）中所述混合溶液的具体配置步骤为将2mg/ml多巴胺和0.05g高碘酸钠溶解在三羟甲基氨基甲烷并和氧化石墨烯溶液混合，在磁力转子的作用下搅拌均匀。进一步地，步骤（1）所述三羟甲基氨基甲烷溶液中，三羟甲基氨基甲烷溶液体积为10～100ml。进一步地，步骤（1）所述氧化石墨烯溶液中，氧化石墨烯浓度为1～6mg/ml。进一步地，步骤（1）所述的多次浸渍法制备PDA/rGO织物表面干燥温度范围为60℃～80℃。进一步地，步骤（1）所述的多次浸渍法制备PDA/rGO织物表面浸渍反应时间为0.5h。进一步地，步骤（2）中所述的化学电镀溶液的配制步骤为：将等体积的13mg·mL−1CuSO4·5H2O溶液与12mg·mL−1NaOH和等体积29mg·mL−1KNaC4H4O6·4H2O溶液进行混合。进一步地，步骤（2）中所述的化学电镀铜纳米颗粒是指PDA/rGO织物在化学电镀溶液中浸泡1-3h，然后在烘箱60℃烘干。进一步地，步骤（3）所述硬脂酸乳液，硬脂酸质量分数为0.1wt%。进一步地，步骤（3）中所述的硬脂酸乳液改性PDA/rGO/Cu织物是将PDA/rGO/Cu织物在硬脂酸溶液中浸泡1min，然后在烘箱75℃烘干。本专利技术的优点是：（1）采用多次浸渍法和原位生长法获得PDA/rGO/Cu表面，制备工艺简单，操作方便，制备的PDA/rGO/Cu导电性好、耐久性好，解决了许多传统方法制备工序复杂，耗时长、稳定性、导电性能差等问题。（2）硬脂酸修饰PDA/rGO/Cu棉织物在短时间内就可获得超疏水自清洁表面。其形成超疏水表面的机理为：表面粗糙度和低表面能是决定材料超疏水性的因素，铜颗粒的沉积使织物形成微/纳米结构而使表面粗糙，我们使用了对环境友好无氟的物质进行表面改性，通过具有低表面能的硬脂酸分子进行表面改性，简单快速制备了超疏水导电棉织物。（3）超疏水导电织物表现出良好的化学稳定性，超高的导电性，结合力稳定性。我们对超疏水棉织物的稳定性和耐腐蚀性进行了测试，所制备的超疏水织物在超声一个小时后，接触角仍然保持在150°以上。我们还将超疏水棉织物浸泡在pH不同的酸碱溶液中，在浸泡24小时后，接触角仅有略微下降，有着优异的耐酸碱和稳定性。棉纤维素是世界上丰富的资源，成本低、可生物降解性好、耐化学性好，解决了原料成本高，环境污染严重等问题，并可在电致液体运输、防污自清洁、抗电磁屏蔽材料、电加热、传感、油水分离材料等得以广泛应用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中，图1为本专利技术的具有超疏水导电多功能织物表面的制备方法过程示意图；图2为本专利技术的具有超疏水导电多功能织物表面的XPS谱图；图3为实施例四制备的具有超疏水导电多功能织物表面的SEM图；图4为本专利技术的具有超疏水导电多功能织物表面的光学图片；图5为本专利技术的不同氧化石墨烯浓度制备的超疏水导电多功能织物表面的电导率变化趋势图；图6为本专利技术的具有超疏水导电多功能织物表面的接触角光学图片；图7为本专利技术的原位生长2h的超疏水导电多功能织物浸泡在酸碱溶液中24小时后表面的接触角变化趋势图；图8为本专利技术的原位生长2h的超疏水导电多功能织物超声1小时后表面的接触角变化趋势图。具体实施方式本专利技术提供一种具有超疏水导电多功能织物表面的制备方法，包括以下步骤：（1）多次浸渍法构筑PDA/rGO表面（2）原位生长铜纳米颗粒（3）硬脂酸修饰为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。步骤一：多次浸渍法制备PDA本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有超疏水导电多功能织物表面的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n（1）将多巴胺溶液和氧化石墨烯溶液进行混合，在磁力转子的作用下搅拌均匀，得到混合溶液，静置待用；/n（2）将清洗好的棉织物浸泡在步骤（1）的混合溶液里，进行多次浸渍烘干；/n（3）将步骤（2）处理后的棉织物浸泡在化学镀铜液中进行铜纳米颗粒原位生长；/n（4）将步骤（3）沉积铜的棉织物浸泡在硬脂酸乳液里，反应结束后取出烘干，即得到具有超疏水导电多功能织物表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有超疏水导电多功能织物表面的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）将多巴胺溶液和氧化石墨烯溶液进行混合，在磁力转子的作用下搅拌均匀，得到混合溶液，静置待用；
（2）将清洗好的棉织物浸泡在步骤（1）的混合溶液里，进行多次浸渍烘干；
（3）将步骤（2）处理后的棉织物浸泡在化学镀铜液中进行铜纳米颗粒原位生长；
（4）将步骤（3）沉积铜的棉织物浸泡在硬脂酸乳液里，反应结束后取出烘干，即得到具有超疏水导电多功能织物表面。


2.根据权利要求1所述的具有超疏水导电多功能织物表面的制备方法，其特征在于：所述混合溶液具体配制为：将2mg/ml的多巴胺和0.05g高碘酸钠溶解在三羟甲基氨基甲烷溶液中并和氧化石墨烯溶液进行混合，在磁力转子的作用下搅拌均匀，得到混合溶液。


3.根据权利要求2所述的具有超疏水导电多功能织物表面的制备方法，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄剑莹，倪艺萌，赖跃坤，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35