一种聚苯胺改性石墨烯复合吸波纤维织物、制备方法及应用

本发明涉及吸波材料，具体涉及一种聚苯胺改性石墨烯复合吸波纤维织物、制备方法及应用。

背景技术：

1、近年来，随着电子设备的智能化，人们对功能性可穿戴织物越来越感兴趣。可穿戴电子织物设备可以实时监测人体的各项指标、有效收集人体信息，有利于人体健康发展。产品涉及传感器、医疗保健、电子显示器、智能纺织品、物联网等领域前沿研究的多个方面。石墨烯具有的高电导率、低密度、大比表面积等优势被广泛应用于该领域。

2、目前大多数的研究致力于将石墨烯通过浸渍法涂覆于棉织物上，既能满足对可穿戴设备的柔韧性和透气性等的需求，还能保持填料的性能。从微观结构上讲，棉织物表面的粗糙结构能够增加石墨烯在织物表面的附着性。此外，氧化石墨烯表面大量的含氧官能团，能与织物表面形成物理或化学交联作用，织物表面的附着性显著提高。但是经过长时间反复清洗使用后，棉织物表面的纳米粒子逐渐减少，导致性能越来越差。因此，提供一种稳定性好、循环寿命长的功能性织物尤其重要。目前石墨烯纤维存在脆性大，韧性不足等问题难以直接编制为织物，限制其实际应用，因此赋予石墨烯基吸波纤维织物柔韧性和功能性是当前研究热点。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的问题提供一种具有优异吸波、力学性能的聚苯胺改性石墨烯复合吸波纤维织物、制备方法及应用。

2、一种聚苯胺改性石墨烯复合吸波纤维织物的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤1：将芳纶纤维和碱混合配置为溶液，得到分散液，充分混合反应得到芳纶纳米纤维；

4、步骤2：配置氧化石墨烯分散液；

5、步骤3：将步骤1得到的芳纶纳米纤维和氧化石墨烯分散液混合，得到纺丝原液，采用湿法纺丝方法纺织为纤维，将纤维编制为织物，还原得到石墨烯芳纶纳米纤维复合织物；其中芳纶纳米纤维和氧化石墨烯的质量比为：10:3；

6、步骤4：将苯胺单体和步骤3得到的织物加入酸溶液中浸泡t时间，加入过硫酸铵溶液聚合反应，清洗干燥后即可得到聚苯胺改性石墨烯复合吸波纤维织物；其中苯胺单体和步骤3中织物的质量比为：10:1；过硫酸铵和苯胺单体的质量比为：1:1。

7、进一步的，所述步骤1中碱采用koh，分散液中芳纶纤维的浓度为20mg/ml。

8、进一步的，所述步骤2中氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的浓度为10mg/ml，氧化石墨烯片层尺寸为30～50μm。

9、进一步的，所述步骤3中湿法纺丝中凝固液为盐酸和去离子水构成的混合溶液，盐酸和去离子水的体积比为1:50；纺丝原液的挤出速度为1ml/min，旋转凝固浴为10r/min。

10、进一步的，所述步骤3中还原的条件为：40℃条件下，氢碘酸还原24小时。

11、进一步的，所述步骤4中苯胺单体和织物在酸溶液中浸泡时间为24h，聚合反应温度为0℃，反应时间为6h。

12、进一步的，所述步骤4中酸溶液为盐酸水溶液。

13、进一步的，所述盐酸水溶液的浓度为0.2mol/l～2.0mol/l。

14、一种制备方法得到的聚苯胺改性石墨烯复合吸波纤维织物，聚苯胺紧密附着在石墨烯复合纤维织物表面，形成一层致密的聚苯胺纳米层；聚苯胺粒径均匀，粒子之间紧密堆积，呈棒状结构缠结在一起形成网状结构。

15、一种聚苯胺改性石墨烯复合吸波纤维织物的应用，所述聚苯胺改性石墨烯复合吸波纤维织物用于制备吸波织物。

16、本发明的有益效果是：

17、(1)本发明得到的聚苯胺改性石墨烯复合吸波纤维织物吸波性能优异，将掺杂聚苯胺原位生长于ranf30复合纤维表面可显著提升其吸波性能。

18、(2)本发明制备的吸波织物，在ku波段，ranf30-0.9在厚度为2.8mm时，频率12.8ghz处，rlmin＝-59.4db、eab＝4.9ghz(12-16.9ghz)。此外，当厚度为2.6mm时，具有最大的吸收带宽，其eabmax＝6ghz(12-18ghz)，实现在x和ku波段的完全覆盖，满足“薄轻宽强”的使用要求；

19、(3)本发明得到的聚苯胺改性石墨烯复合吸波纤维织物具有柔韧性、耐高温、耐腐蚀等性能。

技术特征：

1.一种聚苯胺改性石墨烯复合吸波纤维织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种聚苯胺改性石墨烯复合吸波纤维织物的制备方法，其特征在于，所述步骤1中碱采用koh，分散液中芳纶纤维的浓度为20mg/ml。

3.根据权利要求1所述的一种聚苯胺改性石墨烯复合吸波纤维织物的制备方法，其特征在于，所述步骤2中氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的浓度为10mg/ml，氧化石墨烯片层尺寸为30～50μm。

4.根据权利要求1所述的一种聚苯胺改性石墨烯复合吸波纤维织物的制备方法，其特征在于，所述步骤3中湿法纺丝中凝固液为盐酸和去离子水构成的混合溶液，盐酸和去离子水的体积比为1:50；纺丝原液的挤出速度为1ml/min，旋转凝固浴为10r/min。

5.根据权利要求1所述的一种聚苯胺改性石墨烯复合吸波纤维织物的制备方法，其特征在于，所述步骤3中还原的条件为：40℃条件下，氢碘酸还原24小时。

6.根据权利要求1所述的一种聚苯胺改性石墨烯复合吸波纤维织物的制备方法，其特征在于，所述步骤4中苯胺单体和织物在酸溶液中浸泡时间为24h，聚合反应温度为0℃，反应时间为6h。

7.根据权利要求1所述的一种聚苯胺改性石墨烯复合吸波纤维织物的制备方法，其特征在于，所述步骤4中酸溶液为盐酸水溶液。

8.根据权利要求7所述的一种聚苯胺改性石墨烯复合吸波纤维织物的制备方法，其特征在于，所述盐酸水溶液的浓度为0.2mol/l～2.0mol/l。

9.如权利要求1～8所述任一种制备方法得到的聚苯胺改性石墨烯复合吸波纤维织物，其特征在于，聚苯胺紧密附着在石墨烯复合纤维织物表面，形成一层致密的聚苯胺纳米层；聚苯胺粒径均匀，粒子之间紧密堆积，呈棒状结构缠结在一起形成网状结构。

10.如权利要求9所述一种聚苯胺改性石墨烯复合吸波纤维织物的应用，其特征在于，所述聚苯胺改性石墨烯复合纤维织物用于制备吸波织物。

技术总结
本发明公开了一种聚苯胺改性石墨烯复合吸波纤维织物、制备方法及应用，包括以下步骤：步骤1：将芳纶纤维和碱混合配置为溶液，得到分散液，充分混合反应得到芳纶纳米纤维；步骤2：配置氧化石墨烯分散液；步骤3：将步骤1得到的芳纶纳米纤维和氧化石墨烯分散液混合，得到纺丝原液，采用湿法纺丝方法纺织为纤维，将纤维编制为织物，还原得到石墨烯芳纶纳米纤维复合织物；步骤4：将苯胺单体和步骤3得到的织物加入酸溶液中浸泡T时间，加入过硫酸铵溶液聚合反应，清洗干燥后即可得到聚苯胺改性石墨烯复合吸波纤维织物；本发明得到的聚苯胺改性石墨烯复合纤维织物吸波性能优异，将掺杂聚苯胺原位生长于RANF30复合纤维表面可显著提升其吸波性能。

技术研发人员：孟凡彬,李天,刘倩,杜佳妮,唐婧缘
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13