一种可辐射加热的MXene/聚合物复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及柔性可穿戴加热材料领域，尤其涉及一种可辐射加热的MXene/聚合物复合材料的制备方法，包括以下步骤：将聚合物材料经过表面羟基化处理或极性改性处理后先用去离子水洗涤再干燥，制得预处理聚合物材料；将MXene溶液均匀地喷涂在上述预处理聚合物材料上后，干燥即得可辐射加热的MXene/聚合物复合材料。该制备方法简单安全，条件温和，可大规模批量制备；制备出的MXene/聚合物复合材料具有辐射加热、电加热和光加热三种加热模式，其中，辐射加热模式下的最高温度可达45.2℃，电加热模式下的最高温度可达85.0℃，而光加热模式下的最高温度可达90.0℃，在新一代节能加热柔性保温织物或薄膜领域拥有巨大的应用价值。织物或薄膜领域拥有巨大的应用价值。织物或薄膜领域拥有巨大的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种可辐射加热的MXene/聚合物复合材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及柔性可穿戴加热材料领域，尤其涉及一种可辐射加热的MXene/聚合物复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]保持相对稳定且合适的体温是人体正常行使各种功能的前提，人体如果无法在短时间内达到热平衡，可能会造成脱水、感冒等症状，导致免疫力下降。一般可通过使用功能性服装或者调节室内温度的方法，满足适合人体进行活动的温度。对于室内温度调节来说，空调或者暖气的使用每年需要消耗巨大资源，且很大一部分能源浪费在加热空旷的建筑和无生命物体上；而在室外环境下，人体的保暖同等重要。户外加热主要依靠太阳光和电，太阳能作为一种清洁能源，在阳光充足的情况下，依靠材料本身的光加热转换特性能产生一定的热量，在白天能满足人体的部分加热需求；而电加热依靠材料自身的导电率来进行焦耳转换来获取热量。
[0003]一般情况下，人体皮肤温度在34℃左右，皮肤发射出的中红外辐射主要是在7～14μm的波长范围内(大气窗口)，人体产生的热量中约有50％会通过红外辐射损失掉。然而传统纺织品的中红外发射率较高，导致较高的热量损失。通过控制纺织品在中红外波段的发射率，可降低红外辐射损耗，实现对人体的被动辐射加热。目前已有研究人员通过在织物中添加具有低发射率的金属填料来制备具有一定辐射加热效果的复合织物，但是其制备工艺复杂、密度大、可穿着性较差，并且这类织物的电加热和光加热效果一般，限制了其在室内室外可穿戴加热领域的应用。因此，具有多种加热模式的聚合物复合材料的研发仍然具有很大的挑战。
[0004]MXene是一种新型二维纳米材料，是通过HF等刻蚀剂将MAX相中的A原子层刻蚀剥离制备而成的一种碳/氮化物纳米层状结构材料，通式为M
n+1
X
n
T
x
，其中M代表过渡金属元素，X代表碳或氮元素，T代表刻蚀过程中产生在MAX相表面的官能团(
‑
OH,
‑
F,＝O等)。得益于MXene的层状结构、丰富的官能团以及超高的比表面积等特点，MXene在复合材料、吸附、储能、电磁屏蔽等领域具有巨大的应用价值。然而，目前关于MXene在辐射加热以及多重加热模式聚合物织物方面的研究相对较少。基于MXene开发具有多种加热模式的聚合物复合材料具有重要意义和巨大价值。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种可辐射加热的MXene/聚合物复合材料的制备方法，解决了上述
技术介绍
中提到的聚合物织物不能同时具有辐射加热、电和光加热模式的问题。
[0006]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0007]一种可辐射加热的MXene/聚合物复合材料的制备方法，包括以下步骤：将聚合物材料经过表面羟基化处理或极性改性处理后先用去离子水洗涤再干燥，制得预处理聚合物
材料；将MXene溶液均匀地喷涂在上述预处理聚合物材料上后，干燥即得可辐射加热的MXene/聚合物复合材料。
[0008]优选地，表面羟基化处理所用溶液为盐酸多巴胺溶液。
[0009]优选地，盐酸多巴胺溶液的浓度为1～10mg/mL。
[0010]优选地，盐酸多巴胺溶液处理的温度为1～30℃，时间为1～36h。
[0011]优选地，极性改性处理所用溶液由重铬酸钾、浓硫酸和水组成，且重铬酸钾、浓硫酸和水的质量比为(1～10)：(80～120)：8。
[0012]优选地，极性改性处理的温度为40～70℃，时间为0.5～1.5h。
[0013]优选地，MXene为Ti3C2T
x
、Ti2CT
x
、Ti3CNT
x
、Nb2CT
x
、V2CT
x
中至少一种，其溶液采用如下步骤制得：
[0014](1)将1～200g LiF溶于20～4000mL 5～20mol/L HCl溶液中，搅拌20～60min，制得刻蚀液；35～50℃下，将1～200g Ti3AlC2加入上述刻蚀液后刻蚀18～36h，先用去离子水清洗再在3500～5000rpm转速下离心至pH＝6～7，倒去上清液，制得Ti3C2T
x
沉淀；将上述Ti3C2T
x
沉淀加入50～6000mL去离子水中并震荡5～30min，3500～5000rpm转速下离心5～20min，收集上清液，即得Ti3C2T
x
溶液；
[0015](2)将20～4000mL 5～20mol/L HCL溶液、2～200mL 15～30mol/L HF溶液与100～1000mL去离子水混合均匀，制得刻蚀液；室温下，将1～200g Ti2AlC，加入上述刻蚀液中刻蚀18～36h，先用去离子水清洗再在3500～5000rpm转速下离心至pH＝6～7，倒去上清液，制得Ti2CT
x
沉淀；将上述Ti2CT
x
沉淀加入50～3000mL去离子水中并震荡，3500～5000rpm转速下离心，收集上清液，即得Ti2CT
x
溶液；
[0016](3)将1～200g LiF溶于20～4000mL 5～20mol/L HCl溶液中，制得刻蚀液；25～40℃下，将1～200g Ti3AlCN加入上述刻蚀液后刻蚀18～36h，先用去离子水清洗再在3500～5000rpm转速下离心至pH＝6～7，倒去上清液，制得Ti3CNT
x
沉淀；将上述MXene沉淀加入50～6000mL去离子水中并震荡5～30min，3500～5000rpm转速下离心5～20min，收集上清液，即得Ti3CNT
x
溶液；
[0017](4)35～50℃下，将1～200g Nb2AlC溶于20～4000mL 15～30mol/L的氢氟酸刻蚀液后刻蚀36～72h，先用去离子水清洗再在3500～5000rpm转速下离心至pH＝6～7，倒去上清液，制得Nb2CT
x
沉淀；将上述Nb2C沉淀加入50～6000mL去离子水中并震荡5～30min，3500～5000rpm转速下离心5～20min，收集上清液，即得Nb2CT
x
溶液；
[0018](5)35～50℃下，将1～200g V2AlC溶于20～4000mL 20～30mol/L的氢氟酸刻蚀液后刻蚀36～72h，先用去离子水清洗再在3500～5000rpm转速下离心至pH＝6～7，倒去上清液，制得V2CT
x
沉淀；将上述V2C沉淀加入50～6000mL去离子水中并震荡5～30min，3500～5000rpm转速下离心5～20min，收集上清液，即得V2CT
x
溶液。
[0019]优选地，MXene溶液的浓度为0.1～25mg/mL。
[0020]优选地，聚合物材料为聚合物复合织物或无纺布或薄膜。
[0021]优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可辐射加热的MXene/聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚合物材料经过表面羟基化处理或极性改性处理后先用去离子水洗涤再干燥，制得预处理聚合物材料；将MXene溶液均匀地喷涂在上述预处理聚合物材料上后，干燥即得可辐射加热的MXene/聚合物复合材料。2.根据权利要求1所述的可辐射加热的MXene/聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，表面羟基化处理所用溶液为盐酸多巴胺溶液。3.根据权利要求2所述的可辐射加热的MXene/聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，所述盐酸多巴胺溶液的浓度为1～10 mg/mL。4.根据权利要求3所述的可辐射加热的MXene/聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，所述盐酸多巴胺溶液处理的温度为1～30℃，时间为1～36h。5.根据权利要求1所述的可辐射加热的MXene/聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，极性改性处理所用溶液由重铬酸钾、浓硫酸和水组成，且重铬酸钾、浓硫酸和水的质量比为（1～10）：（80～120）：8。6.根据权利要求5所述的可辐射加热的MXene/聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，极性改性处理的温度为40～70℃，时间为0.5～1.5h。7.根据权利要求1～6所述的可辐射加热的MXene/聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，所述MXene为Ti3C2T
x
、Ti2CT
x
、Ti3CNT
x
、Nb2CT
x
、V2CT
x
中至少一种，其溶液采用如下步骤制得：将1～200g LiF溶于20～4000mL 5～20mol/L HCl溶液中，搅拌20～60min，制得刻蚀液；35～50℃下，将1～200g Ti3AlC2加入上述刻蚀液后刻蚀18～36h，先用去离子水清洗再在3500～5000rpm转速下离心至pH=6～7，倒去上清液，制得Ti3C2T
x
沉淀；将上述Ti3C2T
x
沉淀加入50～6000mL去离子水中并震荡5～30min，3500～5000rpm转速下离心5～20min，收集上清液，即得Ti3C2T
x
溶液；将20～4000mL 5～20mol/L HCL溶液、2～200mL 15～30mol/L HF溶液与100～1000mL去离子水混合均匀，制得刻蚀液；室温下，将1～200g Ti2AlC，加入上述刻蚀液中刻蚀18～36h，先用...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建峰，石梦科，靳秀秀，王万杰，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：