电热织物、氧化石墨烯气凝胶及其制备方法与应用技术

本申请公开了氧化石墨烯气凝胶及其制备方法、电热织物及应用。该制备方法包括：配制含有改性棉纤维、氧化石墨烯的第一溶液，以及含有纳米电气石的第二溶液；混合第一溶液和所述第二溶液，分散，并向分散的溶液中通入入洁净空气，同时滴入碱液调整pH值至10；转入密封条件下180℃处理10h，得到反应物；将所述反应物经过冷冻干燥，即可得到氧化石墨烯气凝胶。以此构建电热织物，该电热织物具有优异的电热性能，升温快，电热功率低，能耗地，电热作用持久，具有作为可穿戴设备，尤其是床垫面料的广泛应用前景。用前景。用前景。

【技术实现步骤摘要】
电热织物、氧化石墨烯气凝胶及其制备方法与应用


[0001]本申请涉及得电热织物
，尤其涉及电热织物、氧化石墨烯气凝胶及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]石墨烯作为一种新型材料，具有高杨氏模量、高断裂应力、高载流子迁移率、高热导率、大比表面积和高透光率等优良特性，在多功能复合材料、柔性可穿戴设备与透明电子器件、新能源电池、海水淡化与生物医疗等领域表现出广阔的应用前景。而以石墨烯制备的气凝胶，尤其其内部具有特殊的连续网络连接孔洞结构，具有优异的隔热性能，同时能一定程度上减轻防护面料系统的重量，且气凝胶材料的透湿性和透气性较传统热防护织物更加优越，从而减少着装者出现热应激的几率。石墨烯气凝胶具有高比表面积、高孔隙率、高电导率以及良好的横向热导率和机械强度等优点。在热暴露条件下，一方面，石墨烯能快速导热减少织物表面的热积蓄，另一方面气凝胶结构可以较好地阻碍外界的热量传递至内部人体皮肤。

技术实现思路

[0003]基于目前国内外研究的不足和当前国内发展的需要，本申请的目的在于挖掘石墨烯气凝胶的功能，拓展其应用面，发挥其在电热织物
的应用价值。
[0004]第一方面，本申请实施例公开了用于产生电热功能的氧化石墨烯气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0005]配制含有改性棉纤维、氧化石墨烯的第一溶液，以及含有纳米电气石的第二溶液；
[0006]混合所述第一溶液和所述第二溶液，分散，并向分散的溶液中通入入洁净空气，同时滴入碱液调整pH值至10；
[0007]转入密封条件下180℃处理10h，得到反应物；
[0008]将所述反应物经过冷冻干燥，即可得到所述氧化石墨烯气凝胶。
[0009]在本申请实施例中，所述第一溶液中，改性棉纤维的质量浓度为 4～10wt％，氧化石墨烯的质量浓度为0.1～0.23wt％。
[0010]在本申请实施例中，所述第二溶液中，纳米电气石的质量浓度为 0.5～2％。
[0011]在本申请实施例中，所述第一溶液和所述第二溶液的混合体积比为 (2.5～4):1。
[0012]在本申请实施例中，洁净空气的通入流量为0.26～0.64cfm。
[0013]在本申请实施例中，所述改性棉纤维的制备过程具体包括：
[0014]将脱脂棉分散与丙酮溶液中，经过次氯酸溶液于至65℃条件下酸化处理，再加入甲酰胺于75℃条件下进行改性，即可得到所述改性棉纤维。
[0015]根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述次氯酸溶液浓度为2.0～3.0M。
[0016]第二方面，本申请实施例公开了第一方面所述的制备方法制得的氧化石墨烯气凝胶。
[0017]第三方面，本申请实施例公开了一种电热织物，包括依次层叠设置的防火外层、氧化石墨烯气凝胶层及防水内层，所述氧化石墨烯气凝胶层为第二方面所述的氧化石墨烯气凝胶制作而成。
[0018]第四方面，本申请实施例公开了所述的氧化石墨烯气凝胶在可穿戴电热织物、电热设备中的应用。
[0019]在本申请实施例中，
[0020]与现有技术相比，本申请至少具有以下有益效果：
[0021]本申请以氧化石墨烯、改性棉纤维和纳米电气石为原料，通过控制制备步骤和条件，制得了一种独特的氧化石墨烯气凝胶，并以此提供了一种以氧化石墨烯构建的电热织物，该电热织物具有优异的电热性能，升温快，电热功率低，能耗地，电热作用持久，具有作为可穿戴设备，尤其是床垫面料的广泛应用前景。
附图说明
[0022]图1为本申请实施例1提供的氧化石墨烯气凝胶SEM图。
[0023]图2为本申请实施例1提供的氧化石墨烯气凝胶以及氧化石墨烯的红外光谱图。
[0024]图3为本申请实施例1提供的改性棉纤维、氧化石墨烯气凝胶以及氧化石墨烯的XPS光谱图。
具体实施方式
[0025]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0026]制备改性棉纤维
[0027]1、制备过程
[0028]一个具体的实施例1的制备过程如下：
[0029]1)取棉纤维(100％脱脂棉，华鲁卫生材料有限公司)，烘干称重约 4.2g，加入1000mL丙酮，于30℃，超声清洗40min使得棉纤维充分分散。
[0030]2)取出棉纤维，将其转至装有搅拌器、冷凝管、温度计的三口烧瓶(500mL)固定在油浴锅中，往烧瓶中加入300mL的2M次氯酸溶液，调整油浴锅的温度至65℃，反应5h后，过滤，去除液体，保留棉纤维；
[0031]3)将棉纤维于45℃烘箱中干燥12h后再次转入上述装有搅拌器、冷凝管、温度计的三口烧瓶(500mL)固定在油浴锅中，同时向烧瓶中加入 250m1的甲酰胺溶液，调整油浴锅的温度至75℃，反应5h后，即可得到改性棉纤维。在反应过程中，每隔1h观察溶液颜色，根据不同的反应时间后取出改性棉纤维，并用丙酮清洗表面，放入烘箱50℃烘干12h，取出样品，做性能检测和结构表征。
[0032]实施例2的改性棉纤维的实施过程如下：
[0033]步骤1)与实施例1相同，步骤2)为：取出棉纤维转至三口烧瓶中，往烧瓶中加入300mL 2.5M次氯酸溶液，调整油浴锅的温度至60℃，反应4h后，过滤，去除液体，保留棉纤维；步骤3)与实施例1相同。
[0034]实施例3的改性棉纤维的实施过程如下：
[0035]步骤1)与实施例1相同，步骤2)为：取出棉纤维转至三口烧瓶中，往烧瓶中加入300mL 3.0M次氯酸溶液，调整油浴锅的温度至57℃，反应4h后，过滤，去除液体，保留棉纤维；步骤3)与实施例1相同。
[0036]对比例1的改性棉纤维的实施过程如下：
[0037]步骤1)与实施例1相同，步骤2)为：取出棉纤维转至三口烧瓶中，往烧瓶中加入300mL 2.0M硝酸溶液，调整油浴锅的温度至65℃，反应 5h后，过滤，去除液体，保留棉纤维；步骤3)与实施例1相同。
[0038]对比例2的改性棉纤维的实施过程如下：
[0039]步骤1)和步骤2)均与实施例1相同，步骤3为：将棉纤维干燥后，转至三口烧瓶中，同时向三口烧瓶中加入250mL乙二胺，调整油浴锅的温度至70℃，反应5h后，即可得到改性棉纤维。
[0040]2、性能检测和结构表征
[0041]单丝拉伸强度分析：
[0042]将改性棉纤维的两端分别粘在不同的相片纸上，并使得棉纤维大致与相片纸平行，采用纤维强度仪器分别夹持两张相片纸进行拉伸强度测试，按ASTM
‑
D3379标准《高模量单丝材料拉伸强度和杨氏模量测试方法》对改性棉纤维进行单丝拉伸强度的测试。
[0043]层间剪切强度分析：
[0044]将改性棉纤维置于聚四氟乙烯模板沟槽中，沟槽结构为 2mm
×...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于产生电热功能的氧化石墨烯气凝胶的制备方法，包括以下步骤：配制含有改性棉纤维、氧化石墨烯的第一溶液，以及含有纳米电气石的第二溶液；混合所述第一溶液和所述第二溶液，分散，并向分散的溶液中通入入洁净空气，同时滴入碱液调整pH值至10；转入密封条件下180℃处理10h，得到反应物；将所述反应物经过冷冻干燥，即可得到所述氧化石墨烯气凝胶。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶液中，改性棉纤维的质量浓度为4～10wt％，氧化石墨烯的质量浓度为0.1～0.23wt％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二溶液中，纳米电气石的质量浓度为0.5～2％。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶液和所述第二溶液的混合体积比为(2.5～4)∶1。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝林，王金泉，
申请(专利权)人：青岛裕王智能科技床业有限公司，
类型：发明
国别省市：