石墨烯复合织物的制备及性能研究

发布时间：2020-06-18 00:27

【摘要】：石墨烯优异独特的性能已成为各领域研究的热点,在纺织领域的应用也处于快速发展阶段,氧化石墨烯作为其重要的衍生物,一般是石墨经过强酸氧化得到。目前制备氧化石墨烯较为常用的改进Hummers法减少了对硝酸钠的使用,且能获得具有高氧化程度的氧化石墨烯。此法相比较其他制备方法缩短了反应时间,反应产物无污染,实验操作安全性高,因此也成为实验室制备氧化石墨烯使用较普遍的方法。本文通过改进Hummers法制备氧化石墨烯后,采用浸渍法负载到棉织物上,利用氧化石墨烯含氧官能团的亲水性,先和纤维结合,然后采用柠檬酸钠还原法将织物上的氧化石墨烯还原为石墨烯,从而制得石墨烯复合织物。通过“氧化-还原”的方法解决了石墨烯与纤维难以结合的问题,综合分析了氧化石墨烯的碳结构层和含氧官能团的影响,深入讨论了氧化石墨烯的用量、还原剂的用量和还原时间等变化因素对制备的石墨烯棉织物性能的影响。根据石墨烯的各种优异性能,探究了经还原得到的石墨烯复合织物的抗静电、方阻、阻燃和抗菌性能。1)石墨烯棉织物具有良好的抗静电性能,通过研究最终确定最佳还原工艺为氧化石墨烯0.4g,柠檬酸钠2.5g,100℃还原3.5h。最佳工艺下整理20cm×20cm的纯棉织物,电荷面密度为0.028μC/m~2,符合GB/T 12703—2009规定的抗静电纺织品的限定标准:试样平均电荷面密度σ7μC/m~2。2)通过四探针测试仪探究合成条件对复合织物电化学性能的影响,并进行结构形貌的表征。结果表明,经过浸渍20次1.5g/L的氧化石墨烯溶液得到的复合织物,在用0.4mol/L的NaBH_4溶液还原6h的情况下,方阻最低可达到33.65Ω。3)使用氧化石墨烯、聚磷酸铵和硅烷偶联剂进行整理的棉织物,极限氧指数由18%提高到22.8%,并且水洗后织物的极限氧指数保持不变。织物的耐水洗效果较好,织物手感柔软且织物强力也不会降低。通过实验数据得出最佳用量:氧化石墨烯0.4g,聚磷酸铵0.8g,硅烷偶联剂1.0mL时棉织物的阻燃性能最好。4)将氧化石墨烯和壳聚糖进行复合,通过多次浸轧将其整理到棉织物上,用定量测试法测试其抗菌性能。结果显示氧化石墨烯和壳聚糖复合棉织物对大肠杆菌及金黄葡萄球菌的抑菌率为100%。
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS106
【图文】：

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图 1-1 由石墨烯构成的多种同素异形体结构和物理化学性质赋予其优异的性能，使得其在能料[12]、生物医药[13]等各个领域应用广泛,在新兴产业墨烯是石墨烯一种重要的衍生物，也被称为功能化体相同，但相对于石墨烯，氧化石墨烯表面含有一团[14]，见图 1-2 所示。氧化石墨烯和纤维之间因此墨烯具有优于石墨烯的水溶性和分散性[15]，与棉纤

结构图,氧化石墨,结构图,石墨

图 1-1 由石墨烯构成的多种同素异形体特的结构和物理化学性质赋予其优异的性能，使得其在能源[合材料[12]、生物医药[13]等各个领域应用广泛,在新兴产业中具化石墨烯是石墨烯一种重要的衍生物，也被称为功能化的石烯大体相同，但相对于石墨烯，氧化石墨烯表面含有一定量官能团[14]，见图 1-2 所示。氧化石墨烯和纤维之间因此可以化石墨烯具有优于石墨烯的水溶性和分散性[15]，与棉纤维分力。

【参考文献】