[發(fā)明專利]一種在絕緣非織造材料表面沉積納米顆粒的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410384066.5
• 申請(qǐng)日: 2014-08-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104152971B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐志偉;焦昆艷;吳凡;錢曉明;陳磊;田旭;滕堃玥;焦亞男
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C25D13/02
• 分類號(hào): C25D13/02;C25D13/12
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

一種借助納米顆粒電泳過(guò)程和非織造材料攔截效應(yīng)將納米顆粒組裝到絕緣非織造材料表面的方法。首先將納米顆粒分散在水中，通過(guò)超聲波分散處理得到納米顆粒分散液。再將絕緣的非織造材料置于納米顆粒分散液中，并使其處于連接直流電場(chǎng)的正負(fù)極之間。接通電源后，帶負(fù)電性或正電性的納米顆粒在水溶液中受電場(chǎng)的作用，由電場(chǎng)的一極向另外一極移動(dòng)，并受到非織造材料表面及內(nèi)部纖維的阻攔。依靠非織造材料的攔截與吸附作用實(shí)現(xiàn)了納米顆粒在非織造材料表面組裝。該方法具有應(yīng)用范圍廣、操作簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)合非織造過(guò)濾材料的制備方法。

背景技術(shù)

非織造材料表面纖維分布雜亂，孔隙結(jié)構(gòu)較多，對(duì)顆粒物有很好的攔截和篩分作用，是一種新型過(guò)濾材料。但現(xiàn)有的非織造過(guò)濾材料對(duì)空氣中的小粒徑顆粒物的過(guò)濾效果不太理想，存在過(guò)濾精度與過(guò)濾阻力互相制約的問(wèn)題。將具有高吸附性能的石墨烯等納米顆粒組裝到非織造材料表面，可以在不增加過(guò)濾阻力的情況下提高過(guò)濾材料的過(guò)濾精度。

納米材料(例如石墨烯、碳納米管、納米二氧化鈦、納米二氧化硅等)具有高比表面積、高機(jī)械強(qiáng)度、易于修飾等優(yōu)勢(shì)，可以很好的吸附和脫附各種分子、原子和顆粒物。因此，將石墨烯等納米材料組裝到過(guò)濾材料表面以增強(qiáng)其過(guò)濾性能具有較好的應(yīng)用前景。目前，將微觀的納米顆粒引入到宏觀的非織造材料表面具有多種方法，最常用的是浸漬法和噴涂法。然而，浸漬和噴涂法是利用簡(jiǎn)單的物理吸附，存在納米顆粒容易脫落，且納米顆粒在非織造材料表面分布不均等缺點(diǎn)。除上述方法外，電泳沉積法也是比較常用的在織物或非織造材料表面沉積納米顆粒的方法，但該方法要求織物或非織造材料自身必須為導(dǎo)體，且需要將織物或非織造材料作為電極的一極。對(duì)于非導(dǎo)電的織物或非織造材料則無(wú)法應(yīng)用，這就大大限制了該方法的使用范圍。

本發(fā)明利用納米顆粒在直流電場(chǎng)正負(fù)極之間的電泳現(xiàn)象以及非織造材料的過(guò)濾效應(yīng)，提出了一種在絕緣非織造材料表面組裝納米顆粒的方法。

發(fā)明內(nèi)容

配置濃度為1.0×10-5～1.0mg/ml的納米顆粒(如氧化石墨烯或羧基化碳納米管等)水溶液，超聲分散一定時(shí)間，得到分散均勻的懸浮液。

將兩塊連接直流電源正負(fù)極的導(dǎo)體，置于納米顆粒的分散液中，絕緣非織造材料置于正負(fù)極之間。功能化處理后的石墨烯或碳納米管等納米顆粒表面含有豐富的羥基、羧基或氨基等官能團(tuán)，在水溶液中呈現(xiàn)電負(fù)性或電正性，在1～1000V直流電場(chǎng)的作用下，納米顆粒由一極向另一極移動(dòng)，受到非織造材料的阻攔，非織造材料作為“濾網(wǎng)”將納米顆粒攔截在其纖維表面，實(shí)現(xiàn)了納米顆粒在非織造材料表面的組裝。處理1～60min后取出干燥。

本發(fā)明的特色在于：以往的電泳沉積技術(shù)只適用于導(dǎo)電材料，而一般的織物或非織造材料均是非導(dǎo)體。本方法提供的納米材料沉積技術(shù)針對(duì)非導(dǎo)電非織造材料，具有廣泛的應(yīng)用范圍。該方法還具有操作簡(jiǎn)便，成本低，綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的絕緣非織造材料表面組裝納米顆粒的方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1：

將0.1g的氧化石墨粉末分散在1000ml去離子水中，超聲分散1小時(shí)，再用超聲波細(xì)胞粉碎儀處理30min，得到0.1mg/ml分散均勻的氧化石墨烯水溶液。

將兩塊不銹鋼薄板分別連接直流電源的正負(fù)極，置于裝滿氧化石墨烯水溶液電泳槽兩側(cè)。將聚酯針刺非織造材料置于正負(fù)極之間并固定，距正極約1cm，距負(fù)極6cm。給極板施加12V的直流電壓，通電時(shí)間5min。關(guān)閉電源，取出非織造材料，干燥即得表面組裝了氧化石墨烯的聚酯復(fù)合非織造材料。

實(shí)施例2：

將2g混酸氧化處理的碳納米管分散在2000ml去離子水中，超聲分散1小時(shí)，得到1.0mg/ml分散均勻的氧化碳納米管水溶液。