[發明專利]一種蒸發誘導定向自組裝高效導電織物涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 202010040616.7
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111155324B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 馬瑩;俞巧琦;蘭春桃
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: D06N3/00
• 分類號: D06N3/00;D06N3/04;D06N3/12;D06M13/256;D06M11/38
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

本發明公開了一種蒸發誘導定向自組裝高效導電織物涂層及其制備方法。所述涂層包括織物基底上的一維導電納米材料和水性聚合物基體，通過蒸發誘導自組裝一維導電納米材料在織物基底表面進行定向排列。制備方法為：將織物基底進行預處理；配置一維導電納米材料和水性聚合物基體的浸潤液；將織物基底浸漬于浸潤液中，然后取出烘干，進行蒸發誘導自組裝；根據需要重復前述步驟，獲得多次組裝的導電織物涂層。本發明所制備的導電織物涂層具有纖維定向排列結構，大大提高了納米復合涂層的導電率及其電相關電磁屏蔽性能；同時，本發明的制備工藝簡單，生產成本低，所制涂層的厚度具有良好的可控性，能夠實現織物涂層的良好穩定性和耐用性。

技術領域

本發明屬于涂層材料及其制備領域，特別涉及一種蒸發誘導定向自組裝高效導電織物涂層的制備方法。

背景技術

導電納米涂層是隨著現代科學技術而發展起來的一種固化或干燥于織物基底上，使其具有一定的傳導電流和消散點電荷能力的功能涂料，其承擔了織物基底表面區域大部分誘導載流子的運輸。一維導電納米材料具有優異的電學性能、力學性能以及納米效應和大長徑比，其定向排列更是顯現出優異的電學傳導和能量存儲性能。自組裝技術能夠允許高分子鏈通過非共價相互作用(包括靜電力、氫鍵、主客體和電荷轉移相互作用)在分子尺度上均勻地覆蓋在無機納米材料表面，能夠實現納米材料的可控結構構筑。

利用自組裝技術，實現織物導電納米涂層結構優化，可以大幅度提高織物基底表面區域的導電性及其電相關性能，滿足現代工程技術要求。其中沿纖維軸向的定向排列的涂層結構，很大程度上能夠提高織物基底表面的有效電子傳導以及電磁感性損耗。通常情況下納米涂層的定向排列結構是由外力(機械、電或磁)驅動實現的。本發明的發明人借助蒸發誘導自組裝，借助織物基底的毛細作用力形成沿纖維軸向的對流流動，制備具有沿纖維軸向定向排列的高效導電納米涂層。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種蒸發誘導定向自組裝高效導電織物涂層及其制備方法，以實現復雜結構織物基底表面的高導電、電磁屏蔽涂層的構筑。

為了解決上述問題，本發明提供了一種蒸發誘導定向自組裝高效導電織物涂層，其特征在于，所述涂層包括織物基底上的一維導電納米材料和水性聚合物基體，通過蒸發誘導自組裝一維導電納米材料在織物基底表面進行定向排列，可通過較短的路徑和較少的結點，實現結構中的快速電子傳導，進而獲得對電磁波的高效損耗。

優選地，所述織物基底為纖維織物材料，一維導電納米材料在織物基底表面沿纖維軸向進行定向排列；一維導電納米材料為碳納米管、多壁碳納米管、磷化鐵納米棒、氧化鋅納米線、二氧化鈦納米管、硅烯納米帶和碳化硅中的至少一種；水性聚合物為聚乙二醇、聚乙烯醇、海藻酸鈉、聚環氧乙烷、聚丙烯酸和海藻酸鈉中的至少一種。

優選地，所述一維導電納米材料和水性聚合物配置成浸潤液，織物基底通過浸潤負載一維導電納米材料和水性聚合物基體，浸潤液具有趨向在纖維間交疊處的堆積，產生沿纖維軸向的毛細牽引力，從而暴露出纖維部分表面，在蒸發干燥水滴的三相，即固-液-氣接觸線上，液體的蒸發速率明顯大于液-氣兩相界面的蒸發速率，從而形成液滴內的沿纖維軸向的對流流動，驅動一維納米材料沿纖維表面定向運動，并排列固定在每根纖維上。

更優選地，所述一維導電納米材料和水性聚合物基體在浸潤液中形成非共價鍵的相互作用，驅動水性聚合物分子包裹一維導電納米材料，從而增加了一維導電納米材料表面的負電荷，促進了一維導電納米材料在浸潤液中均勻穩定分散；同時，水性聚合物分子所含的親水基團與水分子形成三維水化網絡，進一步促進一維納米材料分散液的穩定性。

進一步地，所述非共價鍵的相互作用包括靜電、氫鍵、主客體、電荷轉移和親/疏水作用中的任意一種或幾種。同時，液體在蒸發過程中的對流流動控制。

本發明還提供了上述蒸發誘導定向自組裝高效導電織物涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1)：將織物基底進行預處理；