石墨烯基功能纺织品制备及其性能研究

摘要

近年来，石墨烯及其衍生物在纺织领域的应用日渐广泛，消费需求不断推动石墨烯基功能纺织品新性能、跨领域的发展。本课题以氧化石墨烯或石墨烯作为功能材料，二氧化锰、壳聚糖、聚二甲基硅氧烷等作为助剂，采用轧-烘-焙工艺、层层自组装技术等物理或化学手段整理织物表面，从而实现织物的结构改性和功能附加，制备出多种石墨烯功能纺织品，并分别探究改性织物的电化学、电热、防电磁屏蔽以及加强水蒸发等性能。该课题研究工作包括以下几部分：
　　一、采用溶液原位聚合法，将二氧化锰纳米粒子结合于经氧化石墨烯处理的棉织物表面，经高温热裂解，制得二氧化锰/还原氧化石墨烯碳化棉织物。测试表明，其具有优良和可重复的电-化学性能和电-机械性能。比电容可达329.4mAh/g，标准电阻（R-R0）/R0可达0.78。该碳化棉织物具备多种功能，可应用于可穿戴智能服饰的开发。
　　二、采用石墨烯作为功能材料以及壳聚糖和聚苯乙烯磺酸钠作为助剂，利用静电吸附原理，通过层层自组装技术，制得表面为纳米石墨烯功能薄膜的整理棉织物，并采用双轴传输线法评估其电磁屏蔽效能。性能测试得出，棉织物表面吸附的石墨烯质量分数越大，后整理棉织物样品的导电性越强，其屏蔽电磁辐射的功能越好。当石墨烯质量分数为7.2％时，其SE值达到31dB，远远超出商业应用所需的20dB防护水平。
　　三、分别采用轧-烘-焙工艺和Dip-dry工艺，先用石墨烯分散液处理医用脱脂棉织物，再用聚二甲基硅氧烷(PDMS)对其进行疏水包覆，获得PDMS-石墨烯分层包覆超疏水棉织物。测试其各项性能并与炭黑基超疏水棉织物比较。石墨烯层和PDMS膜可紧密包覆于棉织物表面，并赋予棉织物疏水性能。不同质量分数石墨烯分散液整理棉织物均可漂浮于空气-水界面，水接触角无明显差异。水表层温度和蒸发效率随分散液中石墨烯质量分数的增加而相应的提高。在模拟光源10W镭射灯下辐照30min，5%石墨烯/PDMS超疏水棉织物覆盖水界面温度可上升至57.5℃，水蒸发效率是自然过程的4.3倍。较炭黑/PDMS超疏水棉织物，各项性能突出。石墨烯/PDMS超疏水棉织物的成功制备为石墨烯在疏水纺织品材料和与蒸发相关领域的应用开辟了新途径。

目录

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 石墨烯简介

1.3 石墨烯的主要制备方法

1.4 石墨烯应用领域

1.5 石墨烯与纺织领域的结合

1.6 本论文主要研究工作及意义

第二章 二氧化锰/还原氧化石墨烯碳化棉织物的制备及性能研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4本章小结

第三章 电磁屏蔽石墨烯功能棉织物构筑及性能研究

3.1 研究背景

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

4.1 研究背景

4.2 实验部分

4.3结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 石墨烯基与炭黑基聚二甲基硅氧烷棉织物加强蒸发及疏水性能比较

5.1研究背景

5.2实验部分

5.3结果与讨论

5.4 本章小结

第六章 结论

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢

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