[发明专利]一种石墨烯覆膜无纺布及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯覆膜无纺布及其制备方法。所述石墨烯覆膜无纺布包括外层和内层，所述外层为石墨烯覆膜材料，内层为无纺布，所述石墨烯覆膜材料包括以下重量份的组分：石墨烯1‑30份、聚偏氟乙烯100‑150份、聚乙烯1‑5份和分散剂0.1‑2份。本发明采用机械强度高、超疏水、阻燃的石墨烯结合聚偏氟乙烯和聚乙烯在无纺布上形成覆膜，大大增强了无纺布的机械性能、抗渗水性能和阻燃性能，使其满足防护服的使用要求。

技术领域

本发明涉及无纺布技术领域，尤其是一种石墨烯覆膜无纺布及其制备方法。

背景技术

防护服是一种重要的防疫装备，通常防护服的结构包括外表层和内表层，外表层为隔绝颗粒物及水分的覆膜层，内表层为无纺布层。覆膜层常采用聚乙烯透气膜或聚氨酯薄膜，其渗水压难以满足医用的标准，且机械强度、阻燃性、透气性和透湿性能较差，因此，需要开发新款满足超疏水、机械强度高和阻燃的防护服面料。

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，此外，石墨烯具有超疏水性和阻燃性，这使得石墨烯在制备防护服面料有良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种石墨烯覆膜无纺布，该石墨烯覆膜无纺布具有优良的机械性能、抗渗水性能和阻燃性能，适合用于制备防护服。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种石墨烯覆膜无纺布，包括外层和内层，所述外层为石墨烯覆膜材料，内层为无纺布，所述石墨烯覆膜材料包括以下重量份的组分：石墨烯1-30份、聚偏氟乙烯100-150份、聚乙烯1-5份和分散剂0.1-2份。

本发明采用机械强度高、超疏水、阻燃的石墨烯材料结合聚偏氟乙烯和聚乙烯在无纺布上形成覆膜，大大增强了无纺布的机械性能、抗渗水性能和阻燃性能。

其中，石墨烯含量过低，对于改善无纺布的机械性能、抗渗水性能和阻燃性能的效果不明显，但石墨烯含量过高容易团聚，反而导致无纺布的机械性能、抗渗水性能和阻燃性能降低，因此，本发明中石墨烯的重量份选为1-30份。

聚乙烯含量过低，对于改善无纺布的机械性能、抗渗水性能和阻燃性能的效果不明显，聚乙烯含量过高也会导致无纺布的抗渗水性能显著降低，因此，本发明中聚乙烯中重量份选为1-5份。

本发明通过优选石墨烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯和分散剂的比例，使得石墨烯覆膜无纺布兼具优良的机械性能、抗渗水性能和阻燃性能。

进一步地，所述石墨烯覆膜材料中聚乙烯和聚偏氟乙烯的重量比为1:50-1:100。当聚乙烯和聚偏氟乙烯的重量比为1:50-1:100时，制备得到的石墨烯覆膜无纺布兼具较好的机械性能、抗渗水性能和阻燃性能。

进一步地，所述石墨烯的比表面积为500-1000m²/g，厚度为0.55-3.74nm。

进一步地，所述聚偏氟乙烯密度为1.6-1.8cm³。

进一步地，所述无纺布的克重为25-50g/cm²。

进一步地，所述分散剂为胺盐、季胺盐、吡啶鎓盐中的至少一种。

本发明还提供了上述的石墨烯覆膜无纺布的制备方法，包括以下步骤：

(1)将石墨烯和分散剂溶于乙醇，超声分散，得到石墨烯分散液，将聚偏氟乙烯和聚乙烯加入到溶剂中后，与石墨烯分散液混合，在50-80℃搅拌2-24h，得到石墨烯聚偏氟乙烯溶液；