[发明专利]一种基于MXene的高弹性导电面料的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于MXene的高弹性导电面料的制备方法,包括以下步骤：步骤1，面料表面处理；步骤2:高分散MXene整理液的制备；步骤3：面料的导电整理加工。本发明通过面料表面处理，增加面料表面的功能基团，提高面料与导电材料MXene之间的相互作用，在不使用粘合剂的情况下将MXene附着在弹性面料的表面，从而赋予面料优良的手感和导电性能。本发明公开的高弹性导电织物的制备方法工艺简单、操作简便、产品质量稳定，便于大规模生产。制备的产品在柔性传感、电磁屏蔽、光热材料等方面有广阔的潜在应用价值。

技术领域

本发明属于功能面料技术领域，具体涉及一种基于MXene的高弹性导电面料的制备方法。

背景技术

随着智能电子产品成为生活的潮流，柔性可穿戴设备展现出巨大的应用前景。柔性可穿戴设备中，导电织物是很重要的一类。与塑料、金属、纸张等基材相比，纺织品作为基材拥有更优异的服用性能，可随意弯曲、拉伸，同时还有良好的透气透湿性能，穿戴更加舒适，是制备柔性可穿戴设备的理想材料。然而，常见的纺织纤维和面料所使用的高分子材料都是绝缘材料，电导率低，无法满足柔性可穿戴设备的要求。因此，如何获得具有优异导电性能的纺织材料面临着重大挑战。

目前赋予纺织品导电性能的方法包括金属纤维与纺织纤维混纺或者在纤维表面负载碳纳米管、石墨烯等导电材料等。然而，采用第一种方法制备的导电纺织品虽然具有优异的导电性能，但是由于金属纤维模量大，制备的混纺面料弹性与柔顺性均受到较大的影响；使用第二种方法制备导电纺织品由于碳纳米管与石墨烯表面缺乏功能基团，往往需要先将导电材料进行氧化，在其表面增加含氧功能基团后，与织物表面纤维结合，进而再经过还原的方法将导电物质负载到织物表面。这种方法一方面操作繁琐，生产成本高，另一方面导电物质与面料之间的结合力较弱，牢度差，易脱落，稳定性差，使用寿命短。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种基于MXene的高弹性导电面料，通过对面料进行碱性处理，大大增加面料表面的氨基、羰基、羟基等功能基团数量，从而增强面料中纤维与MXene之间的氢键相互作用，且该工艺简单、成本低廉。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种基于MXene的高弹性导电面料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，面料的表面处理：将面料放入乙醇溶液洗涤，然后放置在含有表面活性剂、渗透剂和碱剂的水溶液中进行表面处理，经去离子水洗涤晾干后备用；所述步骤1的面料采用棉/氨纶混纺面料、锦纶/氨纶混纺面料或涤纶/氨纶混纺面料中的一种，所述涤纶的质量比例为2-28％，所述乙醇溶液为乙醇水溶液，且乙醇的体积占比为20％，所述表面活性剂采用平平加O，且质量浓度为1.5％，所述渗透剂采用渗透剂JFC，且质量浓度为0.5％，所述碱剂采用氢氧化钠，且质量浓度为0.2-0.8％，优选为0.6％；所述表面处理的温度为60℃，时间为1-3h；

步骤2，高分散MXene整理液的制备：将未剥离的粉末状MXene前驱体加入到HF溶液中搅拌，再用去离子水离心水洗至水洗液pH值大于6，然后将离心得到的固体产物放入冰箱中溶胀，经在去离子水中超声分散后得到高分散的MXene整理液；所述HF溶液采用由氟化锂和盐酸反应生产得到，所述HF溶液的浓度为40mg/mL，搅拌温度为30-45℃，水洗离心的速度为3500rpm，所述溶胀的温度为2-8℃，溶胀的时间为2-5h；进一步的，所述溶胀温度为5℃，时间为3.5h；所述超声分散的频率为40kHz，温度为30-50℃，时间为20-50min；所述MXene整理液中MXene的浓度为2-10mg/mL；进一步的，所述超声分散的温度为35℃，超声时间为30min，MXene的浓度为10mg/mL；