[发明专利]一种自洁型石墨烯碳纤维无纺布及其制备方法

说明书

本发明公开了一种自洁型石墨烯碳纤维无纺布及其制备方法，自洁型石墨烯碳纤维无纺布包括自清洁涂层和石墨烯碳纤维基布；所述自清洁涂层由以下原料制备而成：纳米氧化硅、石墨烯粉、甲基三甲氧基硅烷，甲醇、水；所述石墨烯碳纤维基布由以下原料制备而成：氧化石墨烯、碳纤维、纳米银纤维。本发明自洁型石墨烯碳纤维无纺布，通过在石墨烯碳纤维基布上喷涂自清洁涂层，提高石墨烯碳纤维无纺布表面的疏水性，使其表面具有较大的接触角，自清洁性好，可长时间保持无纺布表面清洁、无污染。

技术领域

本发明涉及无纺布技术领域，具体涉及一种自洁型石墨烯碳纤维无纺布及其制备方法。

背景技术

具有“荷叶效应”的自清洁表面有很好的的超疏水性，较强的抗污染能力。自清洁表面具有节水、节能、环保等优势，越来越受到人们的关注。

石墨烯纤维无纺布是一种由石墨烯纤维制成的新型无纺布织物，由于石墨烯纤维在搭接处的互相融合以及石墨烯的优良特性，具有优异的导电、导热等性能，作为柔性织物电极在电容器及电池等储能器件领域应用广泛。

目前，现有的石墨烯纤维无纺布柔性较好，导电性能高，但是，石墨烯纤维无纺布的自洁性差，不能长时间保持无纺布表面清洁。

中国专利CN106192201B公开了一种石墨烯纤维无纺布及其制备方法，该无纺布由石墨烯短纤分散液经滤网过滤沉积并干燥还原得到，因此无纺布的结构单元为无序堆积且相互粘结的石墨烯短纤维，并由纤维搭接成大量可通过液体或气体的孔洞。该石墨烯纤维无纺布具有较好的力学强度和韧性，并且完全由石墨烯纤维构成，不含有高分子材料做骨架或粘接剂等，石墨烯纤维搭接成的网络结构经还原后的导电导热性能优异，可用作多功能的高性能织物。但是，该石墨烯纤维无纺布的结构单元为无序堆积且相互粘结的石墨烯短纤维，表面能较高，不具有自清洁性。

中国专利CN106436016B公开了一种石墨烯纤维阻燃导电无纺布及其制备方法。其包括以下组份制备而成：浓度为5％的墨烯导电浆、阻燃涤纶短纤维、短切碳纤维、分散剂、导染剂。提高了导电纤维强度和阻燃性，提高了产品的安全性能，加大了发热材料的抗水性，降低了发热材料的破坏率，降低了故障率，提高了透气性，加强了与绝缘材料之间的透胶性和结合强度。但是，并未对石墨烯纤维阻燃导电无纺布进行低表面能物质修饰，产品的自清洁性差。

因此，本发明提供一种自洁型石墨烯碳纤维无纺布及其制备方法，改变石墨烯碳纤维基布的配比以及进行基布表面修饰，实现石墨烯碳纤维无纺布的自洁性。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种自洁型石墨烯碳纤维无纺布及其制备方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种自洁型石墨烯碳纤维无纺布，包括自清洁涂层和石墨烯碳纤维基布；自清洁涂层由以下重量份的原料制备而成：纳米氧化硅0.5份～1.5份、石墨烯粉1.2份～1.6份、甲基三甲氧基硅烷4.0份～8.0份，甲醇30份～35份、水60份～70份；石墨烯碳纤维基布由以下重量份的原料制备而成：氧化石墨烯200份～300份、碳纤维65份～105份、纳米银纤维0.5份～1.0份。

进一步的，自清洁涂层由以下重量份的原料制备而成：纳米氧化硅0.8份～1.2份、石墨烯粉1.3份～1.5份、甲基三甲氧基硅烷5.0份～7.0份，甲醇31份～34份、水62份～68份；石墨烯碳纤维基布由以下重量份的原料制备而成：氧化石墨烯220份～280份、碳纤维75份～95份、纳米银纤维0.6份～0.9份。

本发明自洁型石墨烯碳纤维无纺布自清洁层中甲基三甲氧基硅烷水解后具有较大的接触角，而且透明度高，热稳定性好，添加纳米氧化硅和石墨烯粉进一步增强其疏水性，提高表面的平整性和表面的机械强度；石墨烯碳纤维基布中选用氧化石墨烯纤维和碳纤维复配，既能保持氧化石墨烯纤维的柔性，又能增强其韧性，再辅以纳米银纤维，增加基布的抗菌抑菌性，同时填充在氧化石墨烯纤维中间，改善成型性和综合性能。

进一步的，石墨烯粉的粒径为10nm～20nm。