一种氧化石墨烯或其衍生物对织物的印制方法与流程

文档序号:14326465阅读:248来源:国知局

本发明属于纺织化学技术领域,涉及一种采用氧化石墨烯或其衍生物色浆对织物进行印制制备柔性导电线路织物的方法。



背景技术:

柔性导电材料顾名思义是指具有一定的柔韧性和可弯曲性,同时又保持良好导电性的材料,传统导电材料多以金属导体或金属氧化物为主,材料本身柔韧性较差,因而使用范围受到很大的限制,且不符合导电材料在未来的发展,为满足当今电子设备的可弯曲、可穿戴及可植入的发展趋势,柔性导电材料的研究必将受到广泛关注。

石墨烯柔性导电材料在是近年来研究的热点,目前常用制备石墨烯纤维和功能涂层方法获得石墨烯柔性导电材料,而按需分配的印制法在节省石墨烯原材料、获得花纹图案、控制石墨烯导电性等方面具有独特的优势,越来越受到关注。制备石墨烯纤维的方法仅局限性于制备合成纤维,功能涂层法获得的是大面积的石墨烯导电织物,印制法往往需要在色浆或墨水中添加其它非导电的物质增加色浆或墨水的粘度,但会对石墨烯导电性造成很大的影响。例如cn106085275a公开了一种由石墨烯、非离子edta、溶剂和uv胶水制备的导电胶水,。该胶水具有良好的导电性和散热性,能够快速、牢固地附着于各种材料上,由此能够将石墨烯导电胶水作为电路板印制的基本材料用于现有的线路板生产中,便于线路板小型化的设计与生产。cn105513676b公开了一种由氧化石墨烯100-110、粘度调节剂2-4、fc-4430氟素表面活性剂1-1.2、碳酸二甲酯40-50、硅烷偶联剂kh5600.7-1、2-硫醇基苯骈咪唑2-3、十二烷基硫醇3-4、氟硼酸4-5、聚山梨酯800.1-0.2、硬脂酸钙2-4、硫酸铝铵0.8-1、钼酸铵0.7-2、n-羟甲基丙烯酰胺0.5-1组成的喷墨打印石墨烯墨水。

本发明通过制备纯氧化石墨烯或其衍生物色浆,采用氧化石墨烯或其衍生物色浆对织物进行印制,再将织物烘干后进行还原,使织物表面覆盖一层还原氧化石墨烯,在织物形成清晰、精细的还原氧化石墨烯花纹图案,获得导电优良的柔性石墨烯导电织物。该方法采用纯氧化石墨烯色浆对织物进行印制,避免了粘合剂、印花原糊等对石墨烯导电性的影响,制得的石墨烯导电线路织物轮廓清晰、柔软、导电性优良。



技术实现要素:

本发明的目的在于采用印制法将氧化石墨烯或其衍生物色浆施加到织物上,使织物获得导电性,且印花图案清晰。

本发明采用如下技术方案:

1.一种氧化石墨烯或其衍生物对织物的印制方法,其特征是采用以下工艺步骤:

(1)制备氧化石墨烯或其衍生物色浆:将1-5质量份的氧化石墨烯、氨基化氧化石墨烯、羧基化氧化石墨烯或磺酸基化氧化石墨烯与95-99质量份蒸馏水混合,调节ph值4-8,在0-20℃的温度300-1000w的功率下超声反应1-5h,得到浓度为10-50g/l氧化石墨烯或其衍生物色浆;

(2)织物印制氧化石墨烯或其衍生物色浆:采用印制法将氧化石墨烯或其衍生物色浆印制到织物上,红外线预烘2-10min,得到氧化石墨烯或其衍生物印制的织物;

(3)将印制氧化石墨烯或其衍生物的织物进行还原:将印制氧化石墨烯或其衍生物的干燥织物浸渍到0.2-0.5%的还原剂复配物溶液中进行还原,还原温度70-120℃,还原时间2-180min,最后水洗、烘干,得到印制还原氧化石墨烯的导电织物。

所述印制色浆中仅含有氧化石墨烯或其衍生物、水和ph值调节剂。所述氧化石墨烯色浆对织物的印制方法采用丝网印制、喷墨印制、辊筒印制方法的一种。

印制织物的预烘采用红外线预烘的方法,红外线预烘功率为600-2000w。该预烘方法有效解决了氧化石墨烯溶液在织物上之前存在的严重泳移的情况,而且非接触式预烘防止织物在连续加工时的沾染问题的出现。在红外预烘过程中,部分的氧化石墨烯也会在红外预烘的温度下还原,提高了氧化石墨烯的还原度。

所述还原剂复配物为葡萄糖、壳聚糖、维生素c中是一种与连二亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、水合肼、硼氢化钠中的一种的复配物,复配质量值为2:3。该还原剂复配物还原效果突出,用量少。

所述织物为棉、麻、蚕丝、羊毛、涤纶、锦纶、腈纶或其混纺交织物,织物适用范围广。

本发明的有益效果是:采用氧化石墨烯或其衍生物无需粘合剂或增稠剂即可获得纯氧化石墨烯或其衍生物色浆,采用印制法实现氧化石墨烯或其衍生物在织物上的按需分配,本发明的技术方案简单、便于操作,对设备无特殊要求,利用常规印花设备就可进行大规模生产,具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施案例对本发明作进一步说明。

实施例1:

一种氧化石墨烯或其衍生物对织物的印制方法,其过程如下:

将50g氧化石墨烯和945ml水混合配成溶液,用醋酸溶液调节溶液ph值为4,在10℃、800w功率下超声反应4h,制得氧化石墨烯色浆,将上述色浆采用平网印花的方式印制到织物上,然后将织物在80℃红外预烘烘燥10min,将干燥织物浸渍到0.2%的壳聚糖和0.3%的水合肼的混合溶液中进行还原,还原温度70℃,还原时间180min,最后水洗、烘干,得到石墨烯柔性导电织物。

实施例2:

一种氧化石墨烯或其衍生物对织物的印制方法,其过程如下:

将40g羧基化氧化石墨烯和975ml水混合配成溶液,用醋酸和醋酸钠溶液调节溶液ph值为6,在5℃、300w功率下超声反应5h,制得羧基化氧化石墨烯色浆,将上述色浆采用喷墨印花的方式印制到织物上,然后将织物在90℃红外预烘烘燥6min,将干燥织物浸渍到0.2%的维生素c和0.3%的硼氢化钠的混合溶液中进行还原,还原温度95℃,还原时间20min,最后水洗、烘干,得到石墨烯柔性导电织物。

实施例3:

一种氧化石墨烯或其衍生物对织物的印制方法,其过程如下:

将30g氨基化氧化石墨烯和965ml水混合配成溶液,用醋酸钠和碳酸氢钠调节溶液ph为8,在15℃、600w功率下超声反应2h,制得氨基化氧化石墨烯色浆,将上述色浆采用辊筒印花的方式印制到织物上,然后将织物在60℃红外预烘烘燥10min,将干燥织物浸渍到0.2%的葡萄糖和0.3%的硼氢化钠的混合溶液中进行还原,还原温度100℃,还原时间10min,最后水洗、烘干,得到石墨烯柔性导电织物。

实施例4:

一种氧化石墨烯或其衍生物对织物的印制方法,其过程如下:

将10g羟基化氧化石墨烯和945ml水混合配成溶液,用醋酸和醋酸钠调节溶液ph为5,在20℃、1000w功率下超声反应1h,制得羟基化氧化石墨烯色浆,将上述色浆采用圆网印花的方式印制到织物上,然后将织物在120℃红外预烘烘燥5min,将干燥织物浸渍到0.2%的葡萄糖和0.3%的硼氢化钠的混合溶液中进行还原,还原温度120℃,还原时间2min,最后水洗、烘干,得到石墨烯柔性导电织物。

本发明的实施效果

织物分别经实施例1-4处理后,对其进行如下测试,测试结果见表1。

织物表面电阻的测试:在szt-2a四探针测试仪上(苏州同创电子有限公司)上测定。

由表1可知,印制织物的电阻值明显下降,由此可见,本发明所提供的技术方案能够赋予织物优良的导电性。

表1实施织物的测试结果

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