表面含碳纳米管阻燃涂层的织物及其制备方法

摘要

本发明公开了一种表面含碳纳米管阻燃涂层的织物及其制备方法。在织物的两个表面覆有至少一层由氨基化碳纳米管层和羧基化碳纳米管层形成的组合涂层，组合涂层中氨基化碳纳米管层和羧基化碳纳米管层分别作为内层和外层。其制备方法包括：制备氨基化碳纳米管悬浮液和羧基化碳纳米管悬浮液。将织物在足量的氨基化碳纳米管悬浮液中充分浸泡，去离子水中清洗，真空干燥；然后在足量的羧基化碳纳米管悬浮液中充分浸泡，去离子水中清洗，真空干燥；重复上述步骤若干次，得到所述的表面含碳纳米管阻燃涂层的织物。本发明的制备方法简单易行，可控性好，适合工业化生产；处理后的织物具有很好的阻燃性能，在家纺和复合材料等领域有广阔的应用前景。

说明书

技术领域

本发明涉及一种织物及其制备方法，尤其是涉及一种表面含碳纳米管阻燃 涂层的织物及其制备方法。

背景技术

棉和麻等纤维织物在家纺领域有着广泛的应用，在复合材料领域也有非常 好的应用前景。然而，该类织物易于燃烧，给生命和财产安全带来了潜在隐患。 因此，对棉和麻等纤维织物进行阻燃处理是备受业内关注的研究课题之一。国 内外研究者们往往采用浸轧-焙烘、溶胶-凝胶或接枝改性等方法对棉和麻等纤维 织物进行阻燃处理，往往需要复杂的化学反应过程或者特殊的仪器设备等。近 年来，层层组装法由于操作简便、灵活且稳定性好，在织物阻燃处理中的应用 引起了业内浓厚兴趣。然而，目前报道的棉和麻等纤维织物阻燃涂层的质量含 量往往较高，且耐腐蚀性能和热稳定性能欠佳。因此，如何采用简单且有效的 方法制备质量含量低、耐腐蚀性能好且热稳定性能好的阻燃涂层是一个亟待解 决的问题。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种表面含碳纳 米管阻燃涂层的织物及其制备方法。

为达到上述目的，本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一、一种表面含碳纳米管阻燃涂层的织物：

在织物的两个表面均覆有至少一层由氨基化碳纳米管层和羧基化碳纳米管 层形成的组合涂层，组合涂层中氨基化碳纳米管层和羧基化碳纳米管层分别作 为内层和外层。

所述的织物为棉纤维或麻纤维织物。

二、一种表面含碳纳米管阻燃涂层的织物的制备方法，包括以下步骤：

1)制备氨基化碳纳米管悬浮液和羧基化碳纳米管悬浮液；

2)将织物在足量的氨基化碳纳米管悬浮液中充分浸泡5～30min，去离子水 中清洗2次，真空干燥；然后在足量的羧基化碳纳米管悬浮液中充分浸泡 5～30min，去离子水中清洗2次，真空干燥；

3)重复步骤2)若干次，得到所述的表面含碳纳米管阻燃涂层的织物。

所述的氨基化碳纳米管悬浮液采用以下方式制备：将干燥的氨基化碳纳米 管粉末在有机溶剂中超声至均匀分散，加入去离子水，继续超声至均匀分散， 形成浓度为0.1～1.0mg/mL的均匀分散的氨基化碳纳米管悬浮液。

所述的羧基化碳纳米管悬浮液采用以下方式制备：将干燥的羧基化碳纳米 管粉末在有机溶剂中超声至均匀分散，加入去离子水，继续超声至均匀分散， 形成浓度为0.1～1.0mg/mL的均匀分散的羧基化碳纳米管悬浮液。

所述的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二氧六环、四氢呋喃或乙酸乙酯。

所述的织物为棉纤维或麻纤维织物。

所述的有机溶剂和去离子水体积比为5-1:1。

本发明采用层层组装法进行制备，层层组装法可以借助正负电荷聚电解质 的物理吸附作用在基体表面交替沉积而成多层膜，该方法操作简便、灵活、稳 定性好且适应的基体范围广。

与背景技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用简便的层层组装法，利用重量轻、耐腐蚀性好且具有优异的热 稳定性能的碳纳米管，将碳纳米管逐层吸附于棉和麻等纤维织物表面，形成阻 燃功能性涂层，对于提高棉和麻等纤维织物的火灾安全性将具有良好的应用前 景。

本发明的制备方法简单易行，可控性好，适合工业化生产；本发明充分利 用了棉纤维或麻纤维的表面特性以及碳纳米管的性能特点，处理后的织物具有 很好的阻燃性能，在家纺和复合材料等领域有广阔的应用前景。

附图说明

图1是实施例2制备的含有碳纳米管阻燃涂层的苎麻织物表面形貌扫描电 镜照片。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例中采用的氨基化碳纳米管、羧基化碳纳米管、N,N-二甲基甲酰胺、 二氧六环、四氢呋喃、棉织物和苎麻织物均为市购材料。其中，氨基化碳纳米 管，氨基含量：0.45wt％，纯度：>95％，长度：～50μm，外直径：8-15nm； 羧基化碳纳米管，羧基含量：2.00wt％，纯度：>95％，长度：10～30μm，外 直径：10-20nm。

实施例1：

(1)将48mg干燥的氨基化碳纳米管粉末加入400mL二氧六环中，超声至 均匀分散，加入80mL去离子水，继续超声至均匀分散，形成480mL浓度为 0.1mg/mL的均匀分散的氨基化碳纳米管悬浮液。

(2)将48mg干燥的羧基化碳纳米管粉末加入400mL二氧六环中，超声至 均匀分散，加入80mL去离子水，继续超声至均匀分散，形成480mL浓度为 0.1mg/mL的均匀分散的羧基化碳纳米管悬浮液。

(3)将苎麻织物(长度×宽度：400mm×90mm)在步骤(1)中形成的氨 基化碳纳米管悬浮液中浸泡5min，用500mL去离子水清洗2次，60℃下真空干 燥；在步骤(2)中形成的羧基化碳纳米管悬浮液中浸泡5min，用500mL去离 子水清洗2次，60℃下真空干燥。

(4)重复步骤(3)20次，得到所述的表面含碳纳米管阻燃涂层的织物。

阻燃性能测试结果见表1。

实施例2：

(1)将400mg干燥的氨基化碳纳米管粉末加入600mL四氢呋喃中，超声 至均匀分散，加入200mL去离子水，继续超声至均匀分散，形成800mL浓度为 0.5mg/mL的均匀分散的氨基化碳纳米管悬浮液。

(2)将400mg干燥的羧基化碳纳米管粉末加入600mL四氢呋喃中，超声 至均匀分散，加入200mL去离子水，继续超声至均匀分散，形成800mL浓度为 0.5mg/mL的均匀分散的羧基化碳纳米管悬浮液。

(3)将苎麻织物(长度×宽度：400mm×90mm)在步骤(1)中形成的氨 基化碳纳米管悬浮液中浸泡10min，用800mL去离子水清洗2次，60℃下真空 干燥；在步骤(2)中形成的羧基化碳纳米管悬浮液中浸泡10min，用800mL去 离子水清洗2次，60℃下真空干燥。

(4)重复步骤(3)20次，得到所述的表面含碳纳米管阻燃涂层的织物。

表面形貌见图1，在苎麻织物表面覆盖着多层碳纳米管网状结构。阻燃性能 测试结果见表1。

实施例3：

(1)将1000mg干燥的氨基化碳纳米管粉末加入500mLN,N-二甲基甲酰胺 中，超声至均匀分散，加入500mL去离子水，继续超声至均匀分散，形成1000mL 浓度为1.0mg/mL的均匀分散的氨基化碳纳米管悬浮液。

(2)将1000mg干燥的羧基化碳纳米管粉末加入500mLN,N-二甲基甲酰胺 中，超声至均匀分散，加入500mL去离子水，继续超声至均匀分散，形成1000mL 浓度为1.0mg/mL的均匀分散的羧基化碳纳米管悬浮液。

(3)将苎麻织物(长度×宽度：400mm×90mm)在步骤(1)中形成的氨 基化碳纳米管悬浮液中浸泡30min，用1000mL去离子水清洗2次，60℃下真空 干燥；在步骤(2)中形成的羧基化碳纳米管悬浮液中浸泡30min，用1000mL 去离子水清洗2次，60℃下真空干燥。

(4)重复步骤(3)20次，得到所述的表面含碳纳米管阻燃涂层的织物。

阻燃性能测试结果见表1。

本发明各个实施例均进行了阻燃性能测试，所得表面含有碳纳米管阻燃涂 层的织物的阻燃性能测试结果如表1所示，其中空白样为不含碳纳米管阻燃涂 层的纯苎麻织物。阻燃性能测试方法：微型量热仪(GovmarkMCC-2，美国)， 氧气流速设置为20mL/min，氮气流速设置为80mL/min，样品先在100℃下恒 温5min，然后以1℃/sec的速度升温至650℃。

表1

表1中：PHRR：热释放速率峰值，单位W/g；THR：总热释放量，单位kJ/g。

分析表1中数据可知，本发明的碳纳米管阻燃涂层对苎麻织物起到了良好 的阻燃作用，简单易行，可控性好，适合工业化生产，具有突出显著的前景和 效果。

上述实施例仅用来解释本发明，而不是限制本发明的保护范围。在本发明 的精神实质和权利要求保护范围内做出的任何等效变化或修饰，都视为在本发 明的保护范围内。