石墨烯整理液的制备及在医用纺织品中的应用

摘要

石墨烯因其突出的电子传导性能、高的比表面积以及机械性能在学术领域引起了研究热潮。石墨烯具有载流子特性，电子迁移率极高，且迁移速度稳定，电子传导效率远大于电子在金属导体或半导体中的运动速度。石墨烯显著的电子特性，使其很少的量就可以达到很好的电子传导效果。同时，石墨烯具有生物相容性，已经被研究应用到生物传感器上。然而，石墨烯应用到医用纺织领域的研究却很少。本论文主要是在制备石墨烯水分散溶液和提高分散浓度的基础上，将石墨烯整理到医用丙纶SMS（纺粘/熔喷/纺粘）无纺布上，进行抗静电整理，利用石墨烯优秀的传导电子的能力，把 SMS无纺布上积聚的电荷快速传导出去，从而使无纺布具有抗静电性能，希望能借此拓展石墨烯在医用型纺织品上的应用。
　　本论文首先通过改进 Hummers法制备氧化石墨，采用生物型绿色还原剂葡萄糖进行还原，制备水分散性石墨烯，采用一浸一轧的整理方式，对SMS无纺布进行整理，使石墨烯吸附在无纺布上；其次，通过在氧化石墨（GO）溶液中加入稳定剂，较大程度地提高还原后的石墨烯水分散后溶液的浓度，同时考察其整理 SMS无纺布的抗静电性能及耐水洗性能；最后，通过在制备好的石墨烯溶液中加入水性粘合剂试液来处理 SMS无纺布，主要研究了水性粘合剂的存在对石墨烯整理后的无纺布的抗静电耐久性能的影响。得到的主要研究结论如下：
　　1）通过改进Hummers法制备出氧化石墨，采用葡萄糖还原氧化石墨成功制备出石墨烯溶液，其中石墨烯溶液能稳定分散的最高浓度为0.1mg/ml。石墨烯整理到 SMS无纺布上后，无纺布从完全不抗静电材料成为A级抗静电材料，并具有5次耐水洗性能。
　　2）氧化石墨溶液中加入稳定剂十二烷基硫酸钠（SDS），葡萄糖还原后可成功制备石墨烯，制备的石墨烯溶液浓度从0.1mg/ml增大到4mg/ml。浓溶液稀释后，0.2mg/ml的石墨烯溶液整理的无纺布根据国标可被判定为A级抗静电材料，但是耐水洗差。
　　3）SDS-石墨烯溶液加入水性丙烯酸聚合物（PA）后，0.3mg/ml的石墨烯溶液整理的SMS无纺布的抗静电性能能够达到A级抗静电材料的标准，整理后的无纺布经过5次水洗后仍为A级抗静电材料，10次水洗后被判定为B级抗静电材料，且当水洗次数达到15次时，仍然具有C级抗静电材料的性能。但当水洗次数>15次时，SMS无纺布抗静电性能不佳。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 石墨烯的特性

1.3 石墨烯的制备

1.4 石墨烯的功能化

1.5石墨烯的应用

1.6 丙纶无纺布的抗静电研究现状

1.7 本课题的研究目的和意义以及具体内容

第2章 葡萄糖还原制备石墨烯及对SMS无纺布的整理及性能

2.1 引言

2.2 实验试剂及主要设备

2.3 葡萄糖还原制备水分散性石墨烯

2.4 石墨烯溶液对SMS无纺布的整理

2.5 表征与测试

2.6 结果与讨论

2.7本章小结

第三章 石墨烯浓溶液的制备及对 SMS 无纺布的整理及性能

3.1 引言

3.2 实验试剂及主要设备

3.3 石墨烯浓溶液的制备

3.4 辅助稳定剂处理的石墨烯溶液对SMS无纺布的整理

3.5 辅助稳定剂处理的石墨烯溶液处理的SMS无纺布的表征

3.6 结果与讨论

3.7 本章小结

第4章 添加粘合剂的石墨烯分散液的整理性能

4.1 引言

4.2实验部分

4.3 水性丙烯酸聚合物-SDS-石墨烯溶液对SMS无纺布的整理

4.4 水性丙烯酸聚合物-SDS-石墨烯整理的SMS无纺布的表征

4.5 结果与讨论

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 主要结果与结论

5.2 论文的创新点

5.3 工作展望

参考文献

攻读硕士期间的研究成果汇总

致谢