響,如一些胺類物質毒性很大,對眼睛、皮膚和呼吸道等都有刺激作用。而本專 利采用的陽離子改性劑環境友好且效果顯著。
[0027]②陽離子改性劑濃度
[0028]經變性處理后的纖維素纖維引入陽離子基團,使纖維帶上正電荷,對溶液中陽離 子改性劑的斥力增大,反而抑制了變性處理的進一步進行。隨著陽離子改性劑在纖維上反 應的進行,纖維中剩下的活性基將減少,當陽離子改性劑濃度增加到一定程度后,吸附率提 高趨緩,故應適當選取陽離子改性劑濃度。
[0029] ③堿量
[0030] 由于在堿性條件下,纖維素離子能與陽離子改性劑發生親核加成反應。因此,一定 量的堿量能提高陽離子改性劑與纖維素的反應性。
[0031] ④處理時間
[0032] 當陽離子改性處理進行到一定程度后,陽離子改性劑的濃度和纖維素纖維中的活 性基團的濃度都下降,變性反應隨時間的增加而趨緩。所以,無限制的增加反應時間沒有必 要。
[0033] ⑤處理溫度
[0034] 溫度太低,達不到助劑與纖維反應的活化能,改性效果不明顯。隨著溫度漸漸升 高,反應活性也隨之增加,變性程度就越高。但是,當溫度升高到一定程度時,水解等副反應 程度也會加劇,因此變性溫度不能無限制地提高。
[0035] ⑥陽離子化改性工藝
[0036]根據棉產品的不同形態(如散纖維、紗線、針織物、機織物等)和陽離子改性劑的不 同類型,可采用不同的陽離子化改性工藝。其中吸盡法是將織物放入含有陽離子試劑的堿 性改性液中,在一定溫度和時間下浸漬,取出流水沖洗后用稀酸中和,再經水洗至中性,自 然晾干。此種方法所需的時間較長,不適合連續化生產;乳堆法是在室溫下進行,廢液量較 少。但室溫堆置時間長,比較耗時;乳焙法生產效率高,適于工業化批量生產,但乳焙工藝可 能導致改性劑泳移,造成永久性染色不勻;浸漬法適用于棉紗線、機織物、針織物等。織物浸 漬于含有改性劑和堿劑的溶液中,保持良好攪動,使織物與液體充分接觸均勻,生產效率較 高。且碳納米管與織物親和力較大,不會發生水解反應,浸漬法具有優勢。
[0037] (4)浸漬處理碳納米管
[0038]碳納米管在水溶液中分散性能較差,需使用表面活性劑使其分散均勻,所采用的 分散劑有雙重作用:其一,作為分散劑均勻碳納米管在水溶液中分散性;其二對于陽離子改 性后的棉織物,碳納米管的吸附速度非常快,容易引起吸附不勻現象。所以,用分散劑做緩 染劑。分散劑帶負電荷,陽離子化棉織物帶正電荷。由于分散劑相比碳納米管要小得多,在 溶液中泳動速度快得多,因此分散劑優先與陽離子化棉織物上的正電荷結合。但是,由于碳 納米管比表面活性劑分子相對要大,在棉織物上結合的直接性比表面活性劑要高,因此碳 納米管與陽離子之間的相互作用比分散劑與棉織物的相互作用要強,所以,結合在棉織物 表面的分散劑會被碳納米管置換下來。如果分散劑濃度很高,與棉織物陽離子的結合趨勢 增大,一部分陰離子表面活性劑會吸附在棉織物上,不能被置換下來,繼續占據陽離子結合 位點,碳納米管就不能與棉織物上的陽離子結合,這時碳納米管的吸附量就會有所下降。 [0039]本專利首次通過靜電植絨技術構筑三維可拉伸織物,并通過將其陽離子化以增強 與改性后的碳納米管的相互作用,提高其三維導電性能和電容性能。
[0040]本發明首先將棉/氨綸混紡織物均勻涂覆石墨烯導電膠,靜電植絨形成三維織物 結構基底,然后進行陽離子化使其表面帶有大量正電荷,進一步與表面帶有大量負電荷的 酸化碳納米管多次浸漬處理,制成三維可拉伸自支撐電極,工藝簡單且易于工業化。
[0041 ] 有益效果
[0042] (1)本發明巧妙采用傳統工藝上的"靜電植絨"技術可控引導另一支路,垂直取向 的三維氨基化碳納米管具有規律性的孔隙結構和電子傳輸通道,使其在提高其比表面積的 同時增加其電荷儲存能力;
[0043] (2)本發明采用的紡織基底為含有一定氨綸含量的三維靜電植絨棉織物,其三維 孔隙發達且具備可拉伸性,即可實現在小應力下實現大變形,適合于在穿戴式醫療監控、通 訊設備或其他小型電子產品中的應用,填補了目前可拉伸電極應用的空白;
[0044] (3)本發明通過研究酸化碳納米管與紡織織物具體結合力和吸附機理,采用簡單 一步浸漬工藝,將傳統意義上的"吸附性染色"理念應用于導電纖維構筑上,將酸化碳納米 管作為分散性染色劑經過一步浸漬法與陽離子化三維紡織纖維基底結合,實現均勻可拉伸 三維電極的構筑,易于實現大規模生產,并且節能、環保;
[0045] (4)本發明所構筑的三維可拉伸電極可直接作為電極使用,在封裝成電容器時不 需要集流體和支撐材料,更不需要粘合劑等塑成電極,可自實現自支撐結構,具有重大產業 化應用價值。
【附圖說明】
[0046] 圖1為本發明中三維碳納米管/紡織纖維可拉伸電極材料的制備方法的示意圖。
【具體實施方式】
[0047]下面結合具體實施例,進一步闡述本發明。應理解,這些實施例僅用于說明本發明 而不用于限制本發明的范圍。此外應理解,在閱讀了本發明講授的內容之后,本領域技術人 員可以對本發明作各種改動或修改,這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定 的范圍。
[0048]實施例中測試性能和方法為:
[0049] (1)牢度的測試
[0050] 耐水洗色牢度測試按GB/T3921-2008,耐摩擦色牢度測試按GB/T3920-2008。
[00511 (2)洗后外觀
[0052]將靜電植入的織物放入lmol/L硫酸鈉溶液中浸泡60min,觀察其雙面碳納米管脫 落情況。
[0053] (3)電化學性能測試
[0054]采用三電極測試方法測試其電容性能。測試電解液采用lmol/L硫酸鈉溶液,對電 極為鉑電極,參比電極選用飽和甘汞電極,測試其循環伏安性能、恒流充放電性能計算其電 容值,并恒流充放電1000次后測試其電容值(壽命電容值)。
[0055] 實施例1
[0056] 將已前處理的棉/氨綸混紡織物均勻涂覆上石墨烯導電膠,雙面靜電植絨,植絨電 壓60KV,極板間距離10cm,時間IOs,預烘90°C,lOmin,焙烘140°C,5min。
[0057] 靜電植絨纖維陽離子化:室溫下將靜電植絨棉/氨綸混紡纖維放入加有滲透劑JFC (lg/L)的水浴中處理,浴比:20:1,加入陽離子改性劑SA:5%(o w f.),處理12min;加入純 堿10%(〇 w f.),調節染浴pH 10~11,并逐步升溫至70°C,處理30min后清洗烘干。
[0058] 碳納米管酸化:將0.5g MWNTs置于100mL濃硝酸溶液中110°C回流4h。
[0059] 浸漬處理:室溫條件下將所述靜電植絨棉/氨綸混紡織物放置于含有十二烷基苯 磺酸鈉(15g/L)和酸化碳納米管(1.6g/L)復合制劑液中,超聲5min后室溫條件下浸漬5min, 120°C烘干,重復8次。測定其牢度、洗后外觀及電容性能,其結果見表1。
[0060] 表1植入碳納米管性能及電容性能測試結果
[0062] 實施例2
[0063]將已前處理的棉/氨綸混紡織物均勻涂覆上石墨烯導電膠,雙面靜電植絨,植絨電 壓601^,極板間距離10〇11,時間158,預烘90°(^,10111;[11,焙烘140°(^,5111;[11。
[0064]靜電植絨纖維陽離子化:室溫下將靜電植絨棉/氨綸混紡纖維放入加有滲透劑JFC (lg/L)的水浴中處理,浴比:20:1,加入