[发明专利]一种基于二维纳米碳化钛导电浆的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种基于二维纳米碳化钛导电浆的制备方法及应用。将氟化锂溶解于盐酸中，加入钛碳化铝，得到的沉淀相分散于无水乙醇中，超声处理后在分散于去离子水中，超声处理得到分散液，经离心处理得到上层的碳化钛分散液，加入沉降剂，静置后得到沉淀产物，分散于基材溶剂中，再加入分散助剂，得到二维纳米碳化钛导电浆。本发明采用刻蚀法制备二维纳米碳化钛纳米片，经过沉降分离能高效制备纳米碳化钛导电浆，具有良好的分散稳定性、导电性和抗静电性，可应用于导电丝的制作以及柔性电路印刷中，实现基材良好的导电及抗静电性能。

技术领域

本发明属于材料制备及应用技术领域，涉及碳化钛制备方法及在纺织纤维上的应用。

背景技术

新兴的2D无机纳米材料迈克烯（MXene）具有良好的导电性和亲水性，其前驱体MAX（M_n+1AX_n）相陶瓷是一种三元层状化合物。（M为过渡金属元素；A代表Si或Al元素；X代表C或N元素；n为1-3）。Mxene的化学通式为 M_n+1X_nT_X，T代表材料表面的-OH、-F、=O等基团。2011年Gogotsi等首先使用氢氟酸溶液选择性刻蚀MAX相（Ti₃AlCl₂）中的Al原子层，得到超薄的二维纳米材料Ti₃C₂T_X（MXene），其具有类石墨烯的性能，单层厚度低于1纳米。2014年Ghidiu等使用LiF和HCl制备出Mxene，反应条件较为温和，能产生大量的单层Mxene，此方法被广泛采用。Ti₃C₂T_x是目前研究最广泛的一种MXene，其在催化剂载体、储能、生化传感器、电磁波屏蔽和吸收、复合材料改性等领域具有广阔的应用潜力。Ti₃C₂T_X由于其高的杨氏模量和力学性能，被作为复合材料中的增强体，也由于其优良的导电性，也被用来改善复合材料的电学性能。

可穿戴电子设备逐渐成为生活的潮流，纺织品因其良好的柔性和可穿戴性，可被制作为导电传感器件，对人体运动，生理状态经行捕捉和识别。导电纺织品是实现只能穿戴的重要途径。

合成纤维由于吸湿性差，易产生静电，在低湿度的环境下更易积聚静电荷，在纺织品使用中静电电荷的积聚易使人产生不适感，并且易于吸附灰尘，直接影响使用效果和体验。目前，就提高纤维的导电性能加快电荷的泄露方法有三种。方法 1 可以采用抗静电纤维、导电纤维与普通合成纤维的混纺、交编、 交织或嵌织的方法提高纤维集合体的导电能力，克服静电干扰；方法 2 从材料学的角度来看，纺织品抗静电技术的关键在于低阻、长效、普适的新型导电纤维的 研制和应用技术研究；方法3是纺织品抗静电功能后整理，重点是选择合适的 抗静电功能整理剂。纳米材料凭借着其本身稳定性以及低（无）毒性等优点，可与纺织纤维结合，发挥其特有的功能性。

发明内容

本发明针对现有合成纤维应用于可穿戴电子设备中存在的导电、抗静电问题，提供一种具有良好的分散稳定性、导电性和抗静电性及高效率的纳米二维材料的制备方法，材料可制备成导电浆料后在合成纤维母粒纺丝中加入或直接在纺织品上印刷得到导电、抗静电纤维和纺织品。

实现本发明目的的技术方案是提供一种基于二维纳米碳化钛导电浆的制备方法，包括以下步骤：

（1）按质量浓度5～10%将氟化锂溶解于盐酸中；

（2）按质量浓度1～5%将钛碳化铝加入到步骤（1）得到的溶液中，在温度为35～45℃的条件下，搅拌处理18～36 h，得到沉淀相；

（3）将步骤（2）得到的沉淀按质量浓度1～5%分散于无水乙醇中，超声处理1～3h，再将沉淀离心处理后，按质量浓度1～5%分散于去离子水中，超声处理30～60min，得到分散液；

（4）将步骤（3）得到的分散液在温度为90～250 ℃、转速为3500转/分的条件下离心处理6～36h，得到上层的碳化钛分散液；