一种多功能芳纶复合织物的制备方法及其应用

本发明涉及多功能纺织品领域，具体涉及一种多功能芳纶复合织物的制备方法及其应用。

背景技术：

1、随着物联网和5g信息时代的到来，可穿戴电子设备在电磁屏蔽（emi）、加热和传感等诸多领域的广泛应用而受到极大的关注。

2、由柔性基板和导电材料组成的导电复合材料在多功能柔性电子器件制造中具有广阔的前景，其中，纺织物具有优异的柔韧性、舒适性和透气性，是柔性可穿戴基材的潜在候选者。芳纶织物具有优异的力学性能和热稳定性，广泛应用于航空航天，军事等领域。

3、 mxene作为一种优异的二维导电材料，已广泛应用于电磁屏蔽、焦耳热、光热转化等领域。mxene表面具有丰富的官能团、类似金属的导电性和典型的分层结构，使其与基材具有很强的相互作用。因此，作为一种导电纳米组分，mxene在制造多功能可穿戴电子设备方面显示出巨大的潜力。

4、为了改善mxene与芳纶织物之间的界面结合，采用与mxene相同电荷的阴离子聚合物以及与芳纶分子结构相似的水热芳纶纳米纤维或芳纶纳米纤维对其进行改性，制备改性mxene导电油墨，将改性mxene与芳纶织物进行复合。

5、刷涂法是将涂料刷涂在基底表面，由于基底和涂料之间存在一定的相互作用，从而形成一种复合材料。刷涂法具有制备简单，且可规模化生产的优势。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种多功能芳纶复合织物的制备方法，将改性mxene导电油墨负载到芳纶织物表面，得到一种基于mxene的多功能芳纶复合织物。

2、本发明另一目的在于提供一种多功能芳纶复合织物，利用上述方法制备得到的织物，同时具有电磁屏蔽性能，电热性能，光热性能和传感性能，同时保持织物原有的柔韧性和透气性。

3、本发明具体技术方案如下：

4、一种多功能芳纶复合织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5、1）将芳纶织物进行预处理；

6、2）制备改性mxene导电油墨；

7、3）将导电油墨刷涂在芳纶织物表面。

8、进一步的，步骤1）中所述的织物包括间位芳纶织物，对位芳纶织物。

9、进一步的，步骤1）中所述的织物预处理方法包括丙酮洗涤，氢氧化钠洗涤，等离子体处理其中一种或多种处理方法。

10、进一步的，步骤1）中所述的织物丙酮预处理条件：温度为20-50℃，洗涤时间为30-600分钟。

11、进一步的，步骤1）中所述的织物氢氧化钠预处理条件：氢氧化钠质量分数为5%-20%，温度为20-50℃，洗涤时间为30-300分钟。

12、进一步的，步骤1）中所述的织物等离子体处理条件：处理时间为2-30分钟。

13、进一步的，步骤2）中所述的改性mxene导电油墨制备方法为：将过渡金属碳化物前驱体和金属氟化物加入到盐酸溶液中，搅拌均匀后在30-45℃下反应20-40小时，经过离心洗涤、超声处理，得到mxene分散液，将mxene分散液与阴离子聚合物（水热芳纶纳米纤维，芳纶纳米纤维）分散液以一定质量比进行共混（阴离子聚合物与mxene的质量比低于10:100），得到改性mxene导电油墨。

14、进一步的，步骤2）中所述的改性mxene导电油墨固含量为2-20mg/g。

15、进一步的，步骤2）中所述的改性mxene导电油墨的溶剂为水或乙醇和水的共混溶剂。

16、进一步的，步骤3）中所述的将导电油墨刷涂在织物表面，具体步骤为：织物放在热台表面，将导电油墨刷涂在织物表面，热台温度为100-150℃。

17、本发明提供的一种多功能芳纶复合织物，采用上述方法制备得到。

18、本发明提供的一种多功能芳纶复合织物的应用，用于制作电热材料、应变传感材料、电磁屏蔽材料或光热材料。

19、本发明通过简单且可扩展的刷涂技术在芳纶织物表面沉积mxene导电填料，并通过对mxene进行表面改性，改善mxene与芳纶织物之间的亲和力，在织物纤维表面构筑mxene导电网络，赋予织物优异的导电性，电热性能，传感性能，光热性能和电磁屏蔽性能。

20、本发明基于刷涂技术，在芳纶织物纤维表面构筑连续的mxene导电网络，开发出一种多功能导电复合织物，具有如下优势：

21、1)技术推广性强：刷涂技术操作简单快捷且可规模化操作。

22、 2)通过控制导电填料的质量及分散体系，可以控制导电组分的厚度及附着状态，制备的复合织物具有较好的导电性。

技术特征：

1.一种多功能芳纶复合织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的多功能芳纶复合织物的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述的织物包括间位芳纶织物，对位芳纶织物。

3.根据权利要求1所述的多功能芳纶复合织物的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述的织物预处理方法包括丙酮洗涤，氢氧化钠洗涤，等离子体处理其中一种或多种处理方法。

4.根据权利要求3所述的多功能芳纶复合织物的制备方法，其特征在于，所述的丙酮洗涤：温度为20-50℃，洗涤时间为30-600分钟。

5.根据权利要求3所述的多功能芳纶复合织物的制备方法，其特征在于，所述的氢氧化钠洗涤：氢氧化钠质量分数为5%-20%，温度为20-50℃，洗涤时间为30-300分钟。

6.根据权利要求3所述的多功能芳纶复合织物的制备方法，其特征在于，所述的等离子体处理：处理时间为2-30分钟。

7.根据权利要求1所述的多功能芳纶复合织物的制备方法，其特征在于，步骤2）中所述的改性mxene导电油墨制备方法为：将过渡金属碳化物前驱体和金属氟化物加入到盐酸溶液中，搅拌均匀后在30-45℃下反应20-40小时，经过离心洗涤、超声处理，得到mxene分散液，然后将mxene分散液与阴离子聚合物（水热芳纶纳米纤维，芳纶纳米纤维）分散液以一定质量比进行共混（阴离子聚合物与mxene的质量比低于10:100），得到改性mxene导电油墨；导电油墨的固含量为2-20mg/g，溶剂为水或乙醇和水的共混溶剂。

8.根据权利要求1所述的多功能芳纶复合织物的制备方法，其特征在于，步骤3）中所述的将导电油墨刷涂在织物表面，具体步骤为：织物放于热台表面，将导电油墨刷涂在织物表面，热台温度为100-150℃。

9.一种权利要求1-8任一项所述制备方法制备的多功能芳纶复合织物。

10.一种权利要求1-9任一项所述制备方法制备的多功能芳纶复合织物的应用，其特征在于，用于制作电热材料、应变传感材料、电磁屏蔽材料或光热材料。

技术总结本发明提供了一种多功能芳纶复合织物的制备方法及其应用，通过简单且可扩展的一步刷涂的方法将改性MXene导电油墨负载在芳纶织物表面，形成连续的导电网络，赋予复合织物优异的导电性，电热性能，光热性能，传感性能和电磁屏蔽性能。改性MXene增强了MXene与芳纶织物之间的界面结合，从而使MXene更加牢固的附着在织物表面，形成导电复合织物。技术研发人员：陈胜,赵颖会,邓聪,杨琴,阎斌受保护的技术使用者：四川大学技术研发日：技术公布日：2024/9/2