[发明专利]一种石墨烯基超疏水织物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯基超疏水织物及其制备方法。该制备方法先用含S‐H基的硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行表面改性，得到表面含S‐H基的改性氧化石墨烯；然后，在室温下，将改性氧化石墨烯和端乙烯基聚二甲基硅氧烷分散在溶剂中并均匀搅拌，再加入交联剂和光引发剂，继续搅拌形成均匀的溶液；最后，采用浸涂法将织物浸泡在制备的混合溶液中，取出后通过紫外光照射，使附着在织物上的改性氧化石墨烯上的S‐H基与端乙烯基聚二甲基硅氧烷上的C＝C双键发生巯烯反应，最终制得石墨烯基超疏水织物。本发明方法简便，所制备的织物表面水滴静态接触角大于150o，同时该织物具有优异的耐热性和耐化学性质。

技术领域

本发明涉及一种超疏水材料，具体涉及一种石墨烯基超疏水织物及其制备方法。

背景技术

受自然界中各种动植物的表面特殊结构的启发，人们设计并发明了超疏水材料。一般的，超疏水材料的表面与水滴的静态接触角大于150°。由于其在自清洁、油水分离、海洋减阻、防覆冰等方面具有广泛的应用前景，超疏水材料已引起了人们的极大关注。

自发现石墨烯具有疏水性以来，石墨烯基超疏水材料得到了研究学者的广泛关注。如Li等通过溶剂热还原法对氧化石墨烯和聚偏二氟乙烯的混合溶液进行还原，制得了同时具有超疏水和超亲油性质的石墨烯/聚合物气凝胶，且其对有机溶剂具有很高的吸收率(R.Li,C.Chen,J.Li,L.Xu,G.Xiao,D.Yan.A facile approach to superhydrophobicand superoleophilic graphene/polymer aerogels.Journal of Materials ChemistryA,2013,2:3057‐3064)。又如Li等采用放电等离子体烧结技术获得还原氧化石墨烯，随后将其放置在1050℃下进行高温处理后，其水滴静态接触角达到了153°，且具有良好的抗微生物性能(Z.Li,X.Tang,W.Zhu,B.C.Thompson,M.Huang,J.Yang,X.Hu,K.A.Khor.A single‐step process towards achieving superhydrophobic reduced graphene oxide.ACSApplied Materias&Interfaces,2016,8:10985‐10994)。但是在这些石墨烯基超疏水材料的制备过程中，存在以下问题：多采用对人体有害的含氟的低表面能物质；所需的反应条件较苛刻；反应耗时；需使用特殊的昂贵仪器；制备工艺复杂。因而大多数的制备方法只局限于实验室研究。因此，发展一种制备方法简便、经济高效且性能优异的石墨烯基超疏水材料显得尤为重要。

发明内容

本发明针对目前石墨烯基超疏水材料反应条件苛刻，反应耗时，设备工艺复杂等现有技术存在的问题，提供了一种方法简便、经济高效且性能优异的石墨烯基超疏水织物及其制备方法。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种石墨烯基超疏水织物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)按体积份数计，将1‐5份的含S‐H基的硅烷偶联剂分散在20‐100份的去离子水中，调节PH值至4‐5，再加入42‐70份的浓度为3.0‐5.0mg/mL氧化石墨烯溶液充分搅拌，加热至80‐100℃，反应4‐7h，离心、洗涤、干燥，得到表面含S‐H基的改性氧化石墨烯；

(2)在室温下，将改性氧化石墨烯和端乙烯基聚二甲基硅氧烷分散在溶剂中并均匀搅拌，再加入交联剂和光引发剂，继续搅拌形成均匀的混合溶液；采用浸涂法将织物浸泡在所述的混合溶液中，取出后通过紫外光照射，使附着在织物上的改性氧化石墨烯上的S‐H基与端乙烯基聚二甲基硅氧烷上的C＝C双键发生巯烯反应，制得石墨烯基超疏水织物；

所述交联剂为季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯及三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的任意一种或者两种的混合物；