一种制造技术

本发明专利技术公开了一种

【技术实现步骤摘要】
一种MXene涂层改性PLA无纺布及其制备方法


[0001]本专利技术涉及改性
PLA
无纺布领域，具体地，涉及一种
MXene
涂层改性
PLA
无纺布
。

技术介绍

[0002]无纺布又称针织棉，一般由聚酯纤维
、
涤纶
、
聚丙烯等材料制成
。
无纺布与普通织物不同，它没有经线也没有纬线，只有一种网状结构，通过机械
、
热粘合等方式加工而成
。
传统无纺布具有防潮
、
透气
、
柔软
、
重量轻等优点，用途十分广泛，但其本身耐用性较差，而且以聚合物为主要组分，导电性能较低，使得无纺布在电子领域的发展受到了限制
。
[0003]聚乳酸（
PLA
）是一种具有生物相容性和可生物降解性的生物基聚酯，有望取代石油基聚合物生产无纺布
。
静电纺织
PLA
无纺布具有多孔性和轻质性，其表面结构发达，可用于多种用途
。
为了修饰静电纺织
PLA
无纺布的性能，可以在
PLA
溶液中加入纳米填料或抗菌物质等来赋予其功能性，在智能可穿戴电子器材领域具有广阔的应用潜力
。
[0004]对于大多数基于纺织品的可穿戴电子设备来说，织物的导电性是设计各种功能设备的基本要求
。MXene
由于其优异的导电性（高达r/>10000 S/cm
）
、
良好的亲水性以及优异的光热转换性能，被广泛应用于
EMI
屏蔽
、
电热应用
、
传感和储能等领域，在蒸汽发电
、
清洁水生产
、
光热治疗
、
加热取暖等领域具有广阔的应用前景
。
与石墨烯这种二维导电材料相比，
MXene
丰富的表面基团使得其更容易与纺织品或其他复合材料结合
。
虽然一些研究报道了
MXene
在多功能电子纺织品中的应用进展，但产品过热引发的潜在安全隐患限制了其应用，特别是针对老年人和儿童用户
。
[0005]因此，开发一种既有良好导电性又有优良热稳定性的无纺布材料对于可穿戴电子设备的开发具有重要意义
。

技术实现思路

[0006]针对上述传统无纺布导电性差
、
热稳定性低的问题，本专利技术提供了一种
MXene
涂层改性
PLA
无纺布及其制备方法
。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种
MXene
涂层改性
PLA
无纺布的制备方法，包括以下步骤：（1）采用
HCl
和
LiF
蚀刻
Ti3AlC2制得酸产物，清洗酸产物并离心，直至上清液
pH≥6
，再将所得沉淀分散到去离子水中，冰浴超声处理，离心得到上清液，即
MXene
溶液；（2）将
PLA
原料溶解在有机溶剂中得到
PLA
溶液，进行静电纺丝得到湿无纺布，进行干燥
、
结晶得到干无纺布；（3）将步骤（2）中得到的干无纺布进行蚀刻
、
等离子体表面处理，得到无纺布本体；（4）将步骤（1）中得到的
MXene
溶液喷洒在步骤（3）中得到的无纺布本体表面，干燥后得到
MXene
涂层改性
PLA
无纺布
。
[0008]本专利技术以
PLA
无纺布为基体，通过喷雾干燥工艺获得导电网络，使得
PLA
无纺布具有了低电阻的特性，表现出良好的导电性和电磁屏蔽性；通过测量在电压和阳光下可达到
的最高温度，可见该
PLA
无纺布具有良好的电热
/
光热转换效率；测量其在
800℃
下的残炭率可知该
PLA
无纺布具有优良的热稳定性
。
[0009]优选地，步骤（1）包括：将质量比为1：（
0.8~1.5
）的
LiF
和
Ti3AlC2加入到浓度为
6~9M
的
HCl
中，
35~40℃
搅拌
20~24
小时得到酸产物，用去离子水清洗酸产物并
3000~3500rpm
离心
30~60
秒，直至上清液
pH≥6
，再将所得沉淀分散到去离子水中，冰浴超声处理
50~60
分钟，
3000~3500rpm
离心
50~60
分钟，得到上清液，即
MXene
溶液
。
[0010]Ti3AlC2刻蚀后，如图1所示，
XRD
图谱上的（
002
）峰从
9.6
°
移动到
6.1
°
，而
Ti3C2T
x
的（
104
）峰在
38.8
°
消失，证明
MXene
制备成功
。
[0011]在酸性条件下，蚀刻过程中形成大量的表面官能团（
‑
OH、
‑
F、=O
），使得
MXene
具有阴离子特性，此外，如图2所示，
pH=6
的
MXene
溶液的
Zeta
电位为
‑
39.4mV
，说明
MXene
溶液具有良好的分散性
。
[0012]优选地，步骤（2）中所述
PLA
原料为外消旋
PLA。
[0013]外消旋
PLA
中左旋聚乳酸（
PLLA
）和右旋聚乳酸
(PDLA)
的混合比例为
1:1
，
PLLA
和
PDLA
之间发生明显的立体络合，无定形区的链节之间相互作用导致该区域高密度的链堆砌，结构更加紧密，从而可以使玻璃化转变温度提高
。
[0014]优选地，步骤（2）中所述
PLA
原料经过
95~100℃
减压干燥
。
[0015]优选地，步骤（2）中所述
PLA
溶液的浓度为
10~12wt%。
[0016]优选地，步骤（2）中所述有机溶剂选自六氟异丙醇（
HFIP
）
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
MXene
涂层改性
PLA
无纺布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）采用
HCl
和
LiF
蚀刻
Ti3AlC2制得酸产物，清洗酸产物并离心，直至上清液
pH≥6
，再将所得沉淀分散到去离子水中，冰浴超声处理，离心得到上清液，即
MXene
溶液；（2）将
PLA
原料溶解在有机溶剂中得到
PLA
溶液，进行静电纺丝得到湿无纺布，进行干燥
、
结晶得到干无纺布；（3）将步骤（2）中得到的干无纺布进行蚀刻
、
等离子体表面处理，得到无纺布本体；（4）将步骤（1）中得到的
MXene
溶液喷洒在步骤（3）中得到的无纺布本体表面，干燥后得到
MXene
涂层改性
PLA
无纺布
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）包括：将质量比为1：（
0.8~1.5
）的
LiF
和
Ti3AlC2加入到浓度为
6~9M
的
HCl
中，
35~40℃
搅拌
20~24
小时得到酸产物，用去离子水清洗酸产物并
3000~3500rpm
离心
30~60
秒，直至上清液
pH≥6
，再将所得沉淀分散到去离子水中，冰浴超声处理
50~60
分钟，
3000~3500rpm
离心
50~60
分钟，得到上清液，即
MXene
溶液
。3.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述
PLA
原料为外消旋
PLA
；和
/
或所述
PLA
溶液的浓度为
10~12wt%。4.
根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：江涛，张云，杨云，相咸成，
申请(专利权)人：江苏沃峰新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：