[發(fā)明專利]一種可輻射加熱的MXene/聚合物復(fù)合材料的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110367356.9
• 申請(qǐng)日: 2021-04-06
• 公開（公告）號(hào): CN113024871A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王建峰;石夢(mèng)科;靳秀秀;王萬(wàn)杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號(hào): C08J7/06
• 分類號(hào): C08J7/06;C08J7/12;C08L23/06;D06M11/74;D06M11/48;D06M11/55;D06M13/328;D06M101/34;D06M101/22
• 代理公司: 北京天盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11421
• 代理人: 何軍華

本發(fā)明涉及柔性可穿戴加熱材料領(lǐng)域，尤其涉及一種可輻射加熱的MXene/聚合物復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：將聚合物材料經(jīng)過表面羥基化處理或極性改性處理后先用去離子水洗滌再干燥，制得預(yù)處理聚合物材料；將MXene溶液均勻地噴涂在上述預(yù)處理聚合物材料上后，干燥即得可輻射加熱的MXene/聚合物復(fù)合材料。該制備方法簡(jiǎn)單安全，條件溫和，可大規(guī)模批量制備；制備出的MXene/聚合物復(fù)合材料具有輻射加熱、電加熱和光加熱三種加熱模式，其中，輻射加熱模式下的最高溫度可達(dá)45.2℃，電加熱模式下的最高溫度可達(dá)85.0℃，而光加熱模式下的最高溫度可達(dá)90.0℃，在新一代節(jié)能加熱柔性保溫織物或薄膜領(lǐng)域擁有巨大的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及柔性可穿戴加熱材料領(lǐng)域，尤其涉及一種可輻射加熱的MXene/聚合物復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

保持相對(duì)穩(wěn)定且合適的體溫是人體正常行使各種功能的前提，人體如果無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到熱平衡，可能會(huì)造成脫水、感冒等癥狀，導(dǎo)致免疫力下降。一般可通過使用功能性服裝或者調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的方法，滿足適合人體進(jìn)行活動(dòng)的溫度。對(duì)于室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)來(lái)說(shuō)，空調(diào)或者暖氣的使用每年需要消耗巨大資源，且很大一部分能源浪費(fèi)在加熱空曠的建筑和無(wú)生命物體上；而在室外環(huán)境下，人體的保暖同等重要。戶外加熱主要依靠太陽(yáng)光和電，太陽(yáng)能作為一種清潔能源，在陽(yáng)光充足的情況下，依靠材料本身的光加熱轉(zhuǎn)換特性能產(chǎn)生一定的熱量，在白天能滿足人體的部分加熱需求；而電加熱依靠材料自身的導(dǎo)電率來(lái)進(jìn)行焦耳轉(zhuǎn)換來(lái)獲取熱量。

一般情況下，人體皮膚溫度在34℃左右，皮膚發(fā)射出的中紅外輻射主要是在7～14μm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)(大氣窗口)，人體產(chǎn)生的熱量中約有50％會(huì)通過紅外輻射損失掉。然而傳統(tǒng)紡織品的中紅外發(fā)射率較高，導(dǎo)致較高的熱量損失。通過控制紡織品在中紅外波段的發(fā)射率，可降低紅外輻射損耗，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體的被動(dòng)輻射加熱。目前已有研究人員通過在織物中添加具有低發(fā)射率的金屬填料來(lái)制備具有一定輻射加熱效果的復(fù)合織物，但是其制備工藝復(fù)雜、密度大、可穿著性較差，并且這類織物的電加熱和光加熱效果一般，限制了其在室內(nèi)室外可穿戴加熱領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，具有多種加熱模式的聚合物復(fù)合材料的研發(fā)仍然具有很大的挑戰(zhàn)。

MXene是一種新型二維納米材料，是通過HF等刻蝕劑將MAX相中的A原子層刻蝕剝離制備而成的一種碳/氮化物納米層狀結(jié)構(gòu)材料，通式為M_n+1X_nT_x，其中M代表過渡金屬元素，X代表碳或氮元素，T代表刻蝕過程中產(chǎn)生在MAX相表面的官能團(tuán)(-OH,-F,＝O等)。得益于MXene的層狀結(jié)構(gòu)、豐富的官能團(tuán)以及超高的比表面積等特點(diǎn)，MXene在復(fù)合材料、吸附、儲(chǔ)能、電磁屏蔽等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。然而，目前關(guān)于MXene在輻射加熱以及多重加熱模式聚合物織物方面的研究相對(duì)較少。基于MXene開發(fā)具有多種加熱模式的聚合物復(fù)合材料具有重要意義和巨大價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種可輻射加熱的MXene/聚合物復(fù)合材料的制備方法，解決了上述背景技術(shù)中提到的聚合物織物不能同時(shí)具有輻射加熱、電和光加熱模式的問題。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種可輻射加熱的MXene/聚合物復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：將聚合物材料經(jīng)過表面羥基化處理或極性改性處理后先用去離子水洗滌再干燥，制得預(yù)處理聚合物材料；將MXene溶液均勻地噴涂在上述預(yù)處理聚合物材料上后，干燥即得可輻射加熱的MXene/聚合物復(fù)合材料。

優(yōu)選地，表面羥基化處理所用溶液為鹽酸多巴胺溶液。

優(yōu)選地，鹽酸多巴胺溶液的濃度為1～10mg/mL。

優(yōu)選地，鹽酸多巴胺溶液處理的溫度為1～30℃，時(shí)間為1～36h。

優(yōu)選地，極性改性處理所用溶液由重鉻酸鉀、濃硫酸和水組成，且重鉻酸鉀、濃硫酸和水的質(zhì)量比為(1～10)：(80～120)：8。