[发明专利]一种蒸发诱导定向自组装高效导电织物涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种蒸发诱导定向自组装高效导电织物涂层及其制备方法。所述涂层包括织物基底上的一维导电纳米材料和水性聚合物基体，通过蒸发诱导自组装一维导电纳米材料在织物基底表面进行定向排列。制备方法为：将织物基底进行预处理；配置一维导电纳米材料和水性聚合物基体的浸润液；将织物基底浸渍于浸润液中，然后取出烘干，进行蒸发诱导自组装；根据需要重复前述步骤，获得多次组装的导电织物涂层。本发明所制备的导电织物涂层具有纤维定向排列结构，大大提高了纳米复合涂层的导电率及其电相关电磁屏蔽性能；同时，本发明的制备工艺简单，生产成本低，所制涂层的厚度具有良好的可控性，能够实现织物涂层的良好稳定性和耐用性。

技术领域

本发明属于涂层材料及其制备领域，特别涉及一种蒸发诱导定向自组装高效导电织物涂层的制备方法。

背景技术

导电纳米涂层是随着现代科学技术而发展起来的一种固化或干燥于织物基底上，使其具有一定的传导电流和消散点电荷能力的功能涂料，其承担了织物基底表面区域大部分诱导载流子的运输。一维导电纳米材料具有优异的电学性能、力学性能以及纳米效应和大长径比，其定向排列更是显现出优异的电学传导和能量存储性能。自组装技术能够允许高分子链通过非共价相互作用(包括静电力、氢键、主客体和电荷转移相互作用)在分子尺度上均匀地覆盖在无机纳米材料表面，能够实现纳米材料的可控结构构筑。

利用自组装技术，实现织物导电纳米涂层结构优化，可以大幅度提高织物基底表面区域的导电性及其电相关性能，满足现代工程技术要求。其中沿纤维轴向的定向排列的涂层结构，很大程度上能够提高织物基底表面的有效电子传导以及电磁感性损耗。通常情况下纳米涂层的定向排列结构是由外力(机械、电或磁)驱动实现的。本发明的发明人借助蒸发诱导自组装，借助织物基底的毛细作用力形成沿纤维轴向的对流流动，制备具有沿纤维轴向定向排列的高效导电纳米涂层。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种蒸发诱导定向自组装高效导电织物涂层及其制备方法，以实现复杂结构织物基底表面的高导电、电磁屏蔽涂层的构筑。

为了解决上述问题，本发明提供了一种蒸发诱导定向自组装高效导电织物涂层，其特征在于，所述涂层包括织物基底上的一维导电纳米材料和水性聚合物基体，通过蒸发诱导自组装一维导电纳米材料在织物基底表面进行定向排列，可通过较短的路径和较少的结点，实现结构中的快速电子传导，进而获得对电磁波的高效损耗。

优选地，所述织物基底为纤维织物材料，一维导电纳米材料在织物基底表面沿纤维轴向进行定向排列；一维导电纳米材料为碳纳米管、多壁碳纳米管、磷化铁纳米棒、氧化锌纳米线、二氧化钛纳米管、硅烯纳米带和碳化硅中的至少一种；水性聚合物为聚乙二醇、聚乙烯醇、海藻酸钠、聚环氧乙烷、聚丙烯酸和海藻酸钠中的至少一种。

优选地，所述一维导电纳米材料和水性聚合物配置成浸润液，织物基底通过浸润负载一维导电纳米材料和水性聚合物基体，浸润液具有趋向在纤维间交叠处的堆积，产生沿纤维轴向的毛细牵引力，从而暴露出纤维部分表面，在蒸发干燥水滴的三相，即固-液-气接触线上，液体的蒸发速率明显大于液-气两相界面的蒸发速率，从而形成液滴内的沿纤维轴向的对流流动，驱动一维纳米材料沿纤维表面定向运动，并排列固定在每根纤维上。

更优选地，所述一维导电纳米材料和水性聚合物基体在浸润液中形成非共价键的相互作用，驱动水性聚合物分子包裹一维导电纳米材料，从而增加了一维导电纳米材料表面的负电荷，促进了一维导电纳米材料在浸润液中均匀稳定分散；同时，水性聚合物分子所含的亲水基团与水分子形成三维水化网络，进一步促进一维纳米材料分散液的稳定性。

进一步地，所述非共价键的相互作用包括静电、氢键、主客体、电荷转移和亲/疏水作用中的任意一种或几种。同时，液体在蒸发过程中的对流流动控制。

本发明还提供了上述蒸发诱导定向自组装高效导电织物涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：将织物基底进行预处理；