石墨烯导电布、制备方法及其用途
阅读：169发布：2021-08-28
专利汇可以提供石墨烯导电布、制备方法及其用途专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 石墨 烯导电布、其制备方法及其用途，涉及 石墨烯 复合材料 技术领域。该石墨烯导电布由石墨烯 片层 和 纤维 基体复合而成，石墨烯片层嵌入纤维基体中，形成连续石墨烯导 电网 络。该石墨烯导电布的制备方法是将布料溶胀后浸入石墨烯浆料中充分混合，取出干燥后得到石墨烯导电布；或，将纤维溶胀后浸入石墨烯浆料中充分混合，取出干燥后得到石墨烯导电纤维，再将石墨烯导电纤维经过编织或混纺，得到石墨烯导电布。本发明解决了传统导电布导电均匀性差，导电层与基体结合性差的技术问题。通过本发明方法得到的石墨烯导电布石墨烯能牢固嵌入纤维基体中，大大提高了导电材料与基体的结合性，摩擦、搓揉、弯折后不影响其 导电性 能。，下面是石墨烯导电布、制备方法及其用途专利的具体信息内容。
1.一种石墨烯导电布，其特征在于，该石墨烯导电布由石墨烯片层和纤维基体复合而成，所述石墨烯片层嵌入所述纤维基体中，在纤维基体中形成连续的石墨烯导电网络；
石墨烯导电布的制备方法，包括以下步骤：
(1)布料溶胀：将布料浸入溶胀溶剂中5～60min，使布料中纤维充分溶胀；
(2)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入表面活性剂促进分散，超声10～60min，得到石墨烯浆料，其中，石墨烯的添加量为1～100mg/mL，水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:(1/3～5)；
(3)混合：将步骤(1)得到的溶胀布料放入步骤(2)得到的石墨烯浆料中静置10～
120min，充分混合后取出布料，于40～120℃下干燥得到石墨烯导电布；
步骤(1)和步骤(2)顺序可调换；或，
石墨烯导电布的制备方法，包括以下步骤：
(1’)纤维溶胀：将纤维浸入溶胀溶剂中5～60min，使纤维充分溶胀；
(2’)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入表面活性剂促进分散，超声10～60min，得到石墨烯浆料，其中，石墨烯的添加量为1～100mg/mL，水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:(1/3～5)；
(3’)混合：将步骤(1’)得到的溶胀纤维放入步骤(2’)得到的石墨烯浆料中静置10～
120min，充分混合后取出纤维，于40～120℃下干燥得到石墨烯导电纤维；
(4’)将所述石墨烯导电纤维经过编织或混纺，得到石墨烯导电布；
步骤(1’)和步骤(2’)顺序可调换。
2.按照权利要求1所述的石墨烯导电布，其特征在于，所述石墨烯导电布的方块电阻为
1KΩ/□-100KΩ/□。
3.一种按照权利要求1或2所述的石墨烯导电布的制备方法，其特征在于，将布料溶胀后浸入石墨烯浆料中，使石墨烯浆料与溶胀布料充分混合，取出布料干燥后得到石墨烯导电布；或，
将纤维溶胀后浸入石墨烯浆料中，使石墨烯浆料与溶胀纤维充分混合，取出纤维干燥后得到石墨烯导电纤维，然后将所述石墨烯导电纤维经过编织或混纺，得到石墨烯导电布。
4.按照权利要求3所述的石墨烯导电布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)布料溶胀：将布料浸入溶胀溶剂中，使布料中纤维充分溶胀；
(2)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，分散后得到石墨烯浆料；
(3)混合：将步骤(1)得到的溶胀布料放入步骤(2)得到的石墨烯浆料中静置，充分混合后取出布料干燥得到石墨烯导电布；
步骤(1)和步骤(2)顺序可调换。
5.按照权利要求4所述的石墨烯导电布的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的溶胀时间为5～60min；和/或，
步骤(2)的石墨烯浆料的浓度为1～100mg/mL；水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为
1:(1/3～5)；和/或，
步骤(3)中静置时间为10～120min；干燥温度为40～120℃。
6.按照权利要求3所述的石墨烯导电布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)布料溶胀：将布料浸入溶胀溶剂中5～60min，使布料中纤维充分溶胀；
(2)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入表面活性剂促进分散，超声10～60min，得到石墨烯浆料，其中，石墨烯的添加量为1～100mg/mL，水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:(1/3～5)；
(3)混合：将步骤(1)得到的溶胀布料放入步骤(2)得到的石墨烯浆料中静置10～
120min，充分混合后取出布料，于40～120℃下干燥得到石墨烯导电布；
步骤(1)和步骤(2)顺序可调换。
7.按照权利要求3所述的石墨烯导电布的制备方法，其特征在于，石墨烯导电纤维的制备方法包括以下步骤：
(1’)纤维溶胀：将纤维浸入溶胀溶剂中，使纤维充分溶胀；
(2’)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，分散后得到石墨烯浆料；
(3’)混合：将步骤(1’)得到的溶胀纤维放入步骤(2’)得到的石墨烯浆料中静置，充分混合后取出纤维干燥得到石墨烯导电纤维；
步骤(1’)和步骤(2’)顺序可调换。
8.按照权利要求7所述的石墨烯导电布的制备方法，其特征在于，步骤(1’)中的溶胀时间为5～60min；和/或，
步骤(2’)的石墨烯浆料的浓度为1～100mg/mL；水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:(1/3～5)；和/或，
步骤(3’)中静置时间为10～120min；干燥温度为40～120℃。
9.按照权利要求3所述的石墨烯导电布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1’)纤维溶胀：将纤维浸入溶胀溶剂中5～60min，使纤维充分溶胀；
(2’)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入表面活性剂促进分散，超声10～60min，得到石墨烯浆料，其中，石墨烯的添加量为1～100mg/mL，水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:(1/3～5)；
(3’)混合：将步骤(1’)得到的溶胀纤维放入步骤(2’)得到的石墨烯浆料中静置10～
120min，充分混合后取出纤维，于40～120℃下干燥得到石墨烯导电纤维；
(4’)将所述石墨烯导电纤维经过编织或混纺，得到石墨烯导电布；
步骤(1’)和步骤(2’)顺序可调换。
10.一种按照权利要求1或2所述的石墨烯导电布在抗静电材料、电热材料或电磁屏蔽材料中的应用。
石墨烯导电布、制备方法及其用途
技术领域
背景技术
[0002] 导电布指具有导电性的布料，通常是通过导电纤维与普通纤维混纺，或在尼龙或聚酯纤维织物表面沉积导电层得到。导电布兼具了导电纤维或导电层较为优秀的导电性以及织物极好的柔韧性，在柔性电热材料、柔性电磁屏蔽材料、柔性吸波材料等方面均得到了广泛的应用。但目前导电布的结构依旧存在一些明显的缺点：对于导电纤维与普通纤维混纺得到的导电布，其导电网络并不能完全搭接，电阻均匀一性不佳；而对于织物表面覆盖导电层制备得到的导电布，其表面的导电层与织物纤维表面的结构连接并不十分牢固，摩擦、揉搓、弯折等机械过程均可能导致导电层剥落，影响导电布的导电特性。
[0003] 对于导电布的制备方法，目前主要有以下几种：
[0007] 根据上述三种方法可知，目前常见的导电布主要有如下两种结构：1、 导电纤维与普通织物纤维的复合混纺结构，导电纤维实现导电功能；2、普通织物纤维编织形成导电布骨架，导电层附着于织物纤维骨架表面，形成连续导电层，实现导电功能。
[0008] 第一种混纺工艺制备的导电布电阻均匀性差，导电纤维在导电布中不能充分搭接形成连续的导电网络，并且需要通过特殊措施进行纺织加工，无法直接在传统纺织设备上直接进行。第二种通过在布料表面电镀、磁控溅射或涂覆导电层制得的导电布的缺点在于导电布中金属层或碳层在织物表面的附着性、结合性较差，易于剥落。通过真空磁控溅射虽然可以提高导电层的附着性，但制备成本会随之大大增加。这些缺点限制了导电布的应用。
[0009] 有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
[0010] 本发明的目的之一在于提供一种石墨烯导电布，该石墨烯导电布结构上以石墨烯作为导电材料，导电结构石墨烯片层嵌入到纤维基体中，以形成连续导电网络，这种结构的附着力佳，耐磨性好，即使揉搓也不会影响其导电特性。
[0011] 本发明的目的之二在于提供一种所述石墨烯导电布的制备方法，包括两种方式：方式之一为以布料为原料，通过石墨烯液相法改性处理，得到石墨烯导电布；方式之二为以天然或合成纤维为原料，通过石墨烯液相法改性处理，先得到石墨烯导电纤维，再经过编织或混纺，得到石墨烯导电布。石墨烯导电布的制备方法简单高效、可大量制备，可控性好。
[0012] 本发明的目的之三在于提供一种所述石墨烯导电布在抗静电材料、电热材料或电磁屏蔽材料中的应用。
[0013] 为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
[0014] 一种石墨烯导电布，该石墨烯导电布由石墨烯片层和纤维基体复合而 成，所述石墨烯片层嵌入所述纤维基体中，在纤维基体中形成连续的石墨烯导电网络。
[0016] 一种上述石墨烯导电布的制备方法，将布料溶胀后浸入石墨烯浆料中，使石墨烯浆料与溶胀布料充分混合，取出布料干燥后得到石墨烯导电布；或，
[0017] 将纤维溶胀后浸入石墨烯浆料中，使石墨烯浆料与溶胀纤维充分混合，取出纤维干燥后得到石墨烯导电纤维，然后将所述石墨烯导电纤维经过编织或混纺，得到石墨烯导电布。
[0018] 优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，上述石墨烯导电布的第一种制备方法包括以下步骤：
[0019] (1)布料溶胀：将布料浸入溶胀溶剂中，使布料中纤维充分溶胀；
[0020] (2)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，分散后得到石墨烯浆料；
[0021] (3)混合：将步骤(1)得到的溶胀布料放入步骤(2)得到的石墨烯浆料中静置，充分混合后取出布料干燥得到石墨烯导电布；
[0022] 步骤(1)和步骤(2)顺序可调换。
[0023] 优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，步骤(1)中的溶胀时间为5～60min；和/或，
[0024] 步骤(2)的石墨烯浆料的浓度为1～100mg/mL；水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:(1/3～5)；和/或，
[0025] 步骤(3)中静置时间为10～120min；烘干温度为40～120℃。
[0026] 优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，上述石墨烯导电布的第一种制备方法包括以下步骤：
[0027] (1)布料溶胀：将布料浸入溶胀溶剂中5～60min，使布料中纤维充分 溶胀；
[0028] (2)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入表面活性剂促进分散，超声10～60min，得到石墨烯浆料，其中，石墨烯的添加量为1～100mg/mL，水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:(1/3～5)；
[0029] (3)混合：将步骤(1)得到的溶胀布料放入步骤(2)得到的石墨烯浆料中静置10～120min，充分混合后取出布料，于40～120℃下干燥得到石墨烯导电布；
[0030] 步骤(1)和步骤(2)顺序可调换。
[0031] 优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，上述石墨烯导电布的第二种制备方法中石墨烯导电纤维的制备方法包括以下步骤：
[0032] (1’)纤维溶胀：将纤维浸入溶胀溶剂中，使纤维充分溶胀；
[0033] (2’)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，分散后得到石墨烯浆料；
[0034] (3’)混合：将步骤(1’)得到的溶胀纤维放入步骤(2’)得到的石墨烯浆料中静置，充分混合后取出纤维干燥得到石墨烯导电纤维；
[0035] 步骤(1’)和步骤(2’)顺序可调换。
[0036] 优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，步骤(1’)中的溶胀时间为5～60min；和/或，
[0037] 步骤(2’)的石墨烯浆料的浓度为1～100mg/mL；水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:(1/3～5)；和/或，
[0038] 步骤(3’)中静置时间为10～120min；干燥温度为40～120℃。
[0039] 优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，上述石墨烯导电布的第二种制备方法包括以下步骤：
[0040] (1’)纤维溶胀：将纤维浸入溶胀溶剂中5～60min，使纤维充分溶胀；
[0041] (2’)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入 表面活性剂促进分散，超声10～60min，得到石墨烯浆料，其中，石墨烯的添加量为1～100mg/mL，水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:(1/3～5)；
[0042] (3’)混合：将步骤(1’)得到的溶胀纤维放入步骤(2’)得到的石墨烯浆料中静置10～120min，充分混合后取出纤维，于40～120℃下干燥得到石墨烯导电纤维；
[0043] (4’)将所述石墨烯导电纤维经过编织或混纺，得到石墨烯导电布；
[0044] 步骤(1’)和步骤(2’)顺序可调换。
[0045] 一种上述石墨烯导电布在抗静电材料、电热材料或电磁屏蔽材料中的应用。
[0046] 与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0047] (1)传统布料是纤维通过一定方式编织而成的，相比目前导电布，本发明石墨烯导电布在结构上石墨烯片层嵌入纤维基体中，在纤维基体中形成连续的石墨烯导电网络，使纤维具有一定的导电性，这种结构由于石墨烯完全嵌入到纤维基体中，使得导电布导电层附着性强，耐磨性好，即使通过摩擦、揉搓、弯折等机械过程也不容易剥落，不影响其导电特性；
[0048] (2)本发明的石墨烯导电布中的所有纤维均可提供导电通道，电阻均匀性好；对石墨烯导电布进行弯折、揉搓试验，试验结果表明，石墨烯导电布经弯折试验后，方块电阻变化率<10％；石墨烯导电布经揉搓试验后，方块电阻变化率<20％；
[0049] (3)本发明的石墨烯导电布的制备方法通过石墨烯液相法改性处理，使布料中的纤维溶胀后在与石墨烯浆料的溶剂交换中得以嵌入石墨烯片层，在纤维基体中得以从形成连续的石墨烯导电网络，制备方法简单高效，可大量制备，可控性好。附图说明
[0050] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0051] 图1为实施例1得到的石墨烯导电布的外貌图。
[0052] 图2为实施例1和对比例1得到的石墨烯导电布表层纤维显微结构对比图((a)为采用实施例1的布料表层纤维显微结构图；(b)为对比例1得到的石墨烯导电布表层纤维显微结构图)；(c)为实施例1得到的石墨烯导电布表层纤维显微结构图)。
具体实施方式
[0053] 下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0054] 根据本发明的一个方面，提供了一种石墨烯导电布，该石墨烯导电布由石墨烯片层和纤维基体复合而成，石墨烯片层嵌入纤维基体中，在纤维基体中形成连续的石墨烯导电网络。
[0055] 传统的导电布一般通过电镀方式将金属或碳沉积在布料表面，形成导电层达到导电的效果，但此种方式得到的导电布导电层仅附着在布料表面，附着性较差，容易剥落；而通过将金属纤维或碳纤维与其他织物纤维混纺得到的导电布电阻均匀性差。
[0056] 本发明的石墨烯导电布的结构与普通布十分类似，即纤维(包括天然纤维或合成纤维)通过一定方式编织而成。本发明以石墨烯为导电层，将石墨烯片层完全嵌入到纤维基体中，而且布料的全部纤维基体均可均匀地 嵌入有石墨烯片层，所有纤维均可提供导电通道，形成连续的导电网络，使得所有纤维均具有一定导电性，这样的结构使导电布电阻均匀性好，导电层附着力佳，耐磨，即使揉搓、弯折也不会影响其导电性能。
[0057] 在一种优选的实施方式中，石墨烯导电布的方块电阻为1KΩ/□-100KΩ/□。
[0058] 导电性是指薄膜(布料)传导电流的能力，用方块电阻对其进行表征。方块电阻又称膜电阻，是用于间接表征薄膜膜层、玻璃镀膜膜层等样品上的真空镀膜的热红外性能的测量值，该数值大小可直接换算为热红外辐射率。方块电阻的大小与样品尺寸无关，其单位为Siements/sq，后增加欧姆/sq(Ω/□)表征方式，该单位直接翻译为方块电阻或者面电阻，用于膜层测量又称为膜层电阻。方块电阻越大，导电性越差。
[0059] 本发明的石墨烯导电布的方块电阻稳定在1KΩ/□-100KΩ/□。经过测试，石墨烯导电布经弯折试验，方块电阻变化率<10％；石墨烯导电布经揉搓试验，方块电阻变化率<20％。
[0060] 根据本发明的第二个方面，提供了一种上述石墨烯导电布的制备方法，该方法将布料溶胀后浸入石墨烯浆料中，使石墨烯浆料与溶胀布料充分混合，取出布料干燥后得到石墨烯导电布；或，
[0061] 将纤维溶胀后浸入石墨烯浆料中，使石墨烯浆料与溶胀纤维充分混合，取出纤维干燥后得到石墨烯导电纤维，将所述石墨烯导电纤维经过编织或混纺，得到石墨烯导电布。
[0062] 获得石墨烯导电布的方法有两种，一是以布料为原料，经过石墨烯液相法改性处理后获得石墨烯导电布；二是以天然或合成纤维为原料，经过石墨烯液相法改性处理后先获得石墨烯导电纤维，再将石墨烯导电纤维编织、混纺得到石墨烯导电布。这两种方法都可以实现将石墨烯片层嵌入到纤维基体中，使得石墨烯导电层在纤维基体中形成完整的导电网络。
[0063] “石墨烯液相法改性处理”是指将石墨烯制备成石墨烯浆料，将处理 后的布料或纤维浸入其中对其进行改性处理的过程。
[0064] 对布料或纤维的处理方式为使布料或纤维溶胀。
[0065] 溶胀的目的是使纤维的空间结构得到充分舒展，使石墨烯浆料与溶胀纤维发生溶剂交换，即石墨烯浆料在已溶胀的纤维中扩散，石墨烯浆料把溶胀的纤维中的溶剂替换掉，由于纤维中石墨烯浆料浓度低，所以才会使石墨烯浆料扩散到纤维中，石墨烯片层在这种驱动力的作用下嵌入纤维中并形成均匀导电网络。最后将布料或纤维干燥，溶剂挥发，纤维的空间结构被收紧，使得石墨烯片层稳定地嵌入固定于纤维基体中。
[0066] 优选的干燥方式为烘干。
[0067] 该制备方法简单高效，可大量制备，可控性好。
[0068] 在一种优选的实施方式中，上述石墨烯导电布的第一种制备方法包括以下步骤：
[0069] (1)布料溶胀：将布料浸入溶胀溶剂中，使布料中纤维充分溶胀；
[0070] (2)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，分散后得到石墨烯浆料；
[0071] (3)混合：将步骤(1)得到的溶胀布料放入步骤(2)得到的石墨烯浆料中静置，充分混合后取出布料干燥得到石墨烯导电布。
[0072] 步骤(1)和步骤(2)顺序可调换。
[0073] 通过使用溶胀溶剂对布料中的纤维进行溶胀。溶胀溶剂包括能够使纤维溶胀的酸液、碱液或有机溶剂。溶胀溶剂的选择需要针对组成布料的纤维种类选择合适的酸液、碱液或有机溶剂。典型但非限制性的溶胀溶剂包括针对主要含氨纶纤维的布料采用二甲苯作为溶胀溶剂、针对主要含腈纶纤维的布料采用二甲苯和DMF(N,N-二甲基甲酰胺)的混合液(二甲苯：DMF体积比为1:1)作为溶胀溶剂、针对主要含涤纶纤维的布料采用质量分数为10％的氢氧化钠水溶液作为溶胀溶剂、针对主要含维尼纶纤维的布料采用乙醇和二氯甲烷的混合液(乙醇：二氯甲烷体积比为1:1～3:1)作为 溶胀溶剂。溶胀后纤维的空间结构得到充分舒展。
[0074] 水和DMF的混合液指水和DMF溶剂以任意体积比混合后得到的混合液。使用水和DMF的混合液作为石墨烯浆料的溶剂，可以使石墨烯均匀地分散在溶剂中，得到稳定均匀的分散液，即石墨烯浆料。
[0075] 在一种优选的实施方式中，步骤(1)中的溶胀时间为5～60min；和/或，[0076] 步骤(2)的石墨烯浆料的浓度为1～100mg/mL；水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:(1/3～5)；和/或，
[0077] 步骤(3)中静置时间为10～120min；烘干温度为40～120℃。
[0078] 溶胀纤维与石墨烯浆料静置，使它们充分混合，两者实现溶剂交换，即石墨烯片层在浓度梯度的驱动下嵌入纤维网络结构中。
[0079] 步骤(1)中溶胀典型但非限制性的时间为5min、10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min。
[0080] 步骤(3)中典型但非限制性的静置时间为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃或120℃。
[0081] 步骤(3)中典型但非限制性的烘干温度为10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min或120min。
[0082] 在一种优选的实施方式中，步骤(2)将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入表面活性剂促进分散，超声10～60min，得到石墨烯浆料。
[0083] 表面活性剂的添加量占水和DMF混合液的重量百分比为0.05～10％；表面活性剂选自常规的表面活性剂。
[0084] 加入表面活性剂以及超声10～60min都是为了促进石墨烯的溶解及分散，得到均匀稳定的分散液，使得石墨烯分散液与布料混合后石墨烯能够均匀地扩散嵌入到布料的纤维基体中。
[0085] 步骤(2)典型但非限制性的超声时间为10min、20min、30min、40min、50min或60min。
[0086] 在一种优选的实施方式中，作为一种典型的石墨烯导电布的制备方法，包括以下步骤：
[0087] (1)布料溶胀：将布料浸入溶胀溶剂中5～60min，使布料中纤维充分溶胀；
[0088] (2)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入表面活性剂促进分散，超声10～60min，得到石墨烯浆料，其中，石墨烯的添加量为1～100mg/mL，水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:(1/3～5)；
[0089] (3)混合：将步骤(1)得到的溶胀布料放入步骤(2)得到的石墨烯浆料中静置10～120min，充分混合后取出布料，于40～120℃下干燥得到石墨烯导电布。
[0090] 步骤(1)和步骤(2)顺序可调换。
[0091] 通过上述方法制得的石墨烯导电布以石墨烯作为导电层，石墨烯片层均匀稳定地嵌入布料的纤维基体中，形成连续的导电网络。
[0092] 在一种优选的实施方式中，上述石墨烯导电布的第二种制备方法中石墨烯导电纤维的制备方法包括以下步骤：
[0093] (1’)纤维溶胀：将纤维浸入溶胀溶剂中，使纤维充分溶胀；
[0094] (2’)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，分散后得到石墨烯浆料；
[0095] (3’)混合：将步骤(1’)得到的溶胀纤维放入步骤(2’)得到的石墨烯浆料中静置，充分混合后取出纤维干燥得到石墨烯导电纤维；
[0096] 步骤(1’)和步骤(2’)顺序可调换。
[0097] 纤维包括天然纤维、合成纤维或多种纤维以任意比例混合加工制造成的混合纤维。
[0098] 在获得石墨烯导电纤维时，采用与石墨烯导电布相似的处理方法，以纤维为原料，经石墨烯液相法改性处理，即将纤维溶胀(纤维空间结构舒 展)后浸入石墨烯浆料中，使石墨烯浆料与溶胀纤维充分混合，混合静置时石墨烯嵌入溶胀的纤维结构中，一段时间后取出纤维干燥(溶剂挥发，纤维空间结构收紧)得到石墨烯导电纤维。干燥方式为烘干。
[0099] 步骤(1’)中纤维溶胀所采用的溶胀溶剂以及步骤(2’)中制备石墨烯浆料采用的水和DMF的混合液的选用方式均参考上述第一种石墨烯导电布的制备方法中步骤(1)溶胀溶剂以及步骤(2)水和DMF的混合液的选用方式。
[0100] 在一种优选的实施方式中，步骤(1’)中的溶胀时间为5～60min；和/或，[0101] 步骤(2’)的石墨烯浆料的浓度为1～100mg/mL；水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:(1/3～5)；和/或，
[0102] 步骤(3’)中静置时间为10～120min；干燥温度为40～120℃。
[0103] 在一种优选的实施方式中，步骤(2’)将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入表面活性剂促进分散，超声10～60min，得到石墨烯浆料。
[0104] 步骤(1’)、步骤(2’)、步骤(3’)的参数可参考步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)的参数。
[0105] 在一种优选的实施方式中，作为另一种典型的石墨烯导电布的制备方法，包括以下步骤：
[0106] (1’)纤维溶胀：将纤维浸入溶胀溶剂中5～60min，使纤维充分溶胀；
[0107] (2’)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入表面活性剂促进分散，超声10～60min，得到石墨烯浆料，其中，石墨烯的添加量为1～100mg/mL，水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:(1/3～5)；
[0108] (3’)混合：将步骤(1’)得到的溶胀纤维放入步骤(2’)得到的石墨烯浆料中静置10～120min，充分混合后取出纤维，于40～120℃下干燥得到石墨烯导电纤维；
[0109] (4’)将所述石墨烯导电纤维经过编织或混纺，得到石墨烯导电布；
[0110] 步骤(1’)和步骤(2’)顺序可调换。
[0111] 通过上述第二种方法制备石墨烯导电布时，先按照上述方法获得石墨烯导电纤维，得到的石墨烯导电纤维石墨烯片层嵌入纤维中，在纤维基体中形成连续的导电网络，使得纤维具有一定的导电性，进而通过编制或混纺等工艺得到石墨烯导电布。
[0112] 根据本发明的第三个方面，提供了一种上述石墨烯导电布在抗静电材料、电热材料或电磁屏蔽材料中的应用。
[0113] 为了进一步了解本发明得到的石墨烯导电布的结构和性能，下面结合具体实施例及对比例对本发明做进一步详细的说明。
[0114] 实施例1～4采用不同纤维种类的布料为原料，按照本发明第一种方法制备石墨烯导电布，实施例5～8采用相应种类的纤维为原料，按照本发明第二种方法制备石墨烯导电布，对比例1～8采用与实施例1～8相应的布料或纤维为原料，将石墨烯直接浸渍到布料或纤维表面，获得石墨烯导电布。
[0115] 实施例1
[0116] 选择市售氨纶纤维单独纺织或与其他纤维混纺的布料为原料，制备石墨烯导电布：
[0117] (1)布料溶胀：将该布料在室温下浸入二甲苯中10min，使布料中的纤维充分溶胀；
[0118] (2)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入0.05％的表面活性剂促进分散，超声10min，得到石墨烯浆料，其中，石墨烯的添加量为1mg/mL，水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:5；
[0119] (3)混合：将步骤(1)得到的溶胀布料放入步骤(2)得到的石墨烯浆料中静置10min后取出布料，于80℃下烘干得到石墨烯导电布。
[0120] 实施例2
[0121] 选择市售腈纶纤维单独纺织或与其他纤维混纺的布料为原料，制备石 墨烯导电布：
[0122] (1)布料溶胀：将该布料在室温下浸入二甲苯和DMF混合液(二甲苯：DMF体积比为1:1)中60min，使布料中的纤维充分溶胀；
[0123] (2)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入10％的表面活性剂促进分散，超声60min，得到石墨烯浆料，其中，石墨烯的添加量为100mg/mL，水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为3:1；
[0124] (3)混合：将步骤(1)得到的溶胀布料放入步骤(2)得到的石墨烯浆料中静置120min后取出布料，于40℃下烘干得到石墨烯导电布。
[0125] 实施例3
[0126] 选择市售涤纶纤维单独纺织或与其他纤维混纺的布料为原料，制备石墨烯导电布：
[0127] (1)布料溶胀：将该布料在100℃下浸入10％氢氧化钠水溶液中20min，使布料中的纤维充分溶胀；
[0128] (2)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入1％的表面活性剂促进分散，超声30min，得到石墨烯浆料，其中，石墨烯的添加量为50mg/mL，水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:1；
[0129] (3)混合：将步骤(1)得到的溶胀布料放入步骤(2)得到的石墨烯浆料中静置60min后取出布料，于120℃下烘干得到石墨烯导电布。
[0130] 实施例4
[0131] 选择市售维尼纶纤维单独纺织或与其他纤维混纺的布料为原料，制备石墨烯导电布：
[0132] (1)布料溶胀：将该布料在室温下浸入乙醇和二氯甲烷混合液(乙醇：二氯甲烷体积比为1:1)中30min，使布料中的纤维充分溶胀；
[0133] (2)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入5％的表面活性剂促进分散，超声20min，得到石墨烯浆料，其中，石墨烯的添加量为40mg/mL，水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:3；
[0134] (3)混合：将步骤(1)得到的溶胀布料放入步骤(2)得到的石墨烯浆料中静置80min后取出布料，于85℃下烘干得到石墨烯导电布。
[0135] 实施例5
[0136] 选择市售氨纶纤维为原料，制备石墨烯导电布：
[0137] (1)纤维溶胀：将该纤维在室温下浸入二甲苯中10min，使纤维充分溶胀；
[0138] (2)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入0.05％的表面活性剂促进分散，超声10min，得到石墨烯浆料，其中，石墨烯的添加量为1mg/mL，水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:5；
[0139] (3)混合：将步骤(1)得到的溶胀纤维放入步骤(2)得到的石墨烯浆料中静置10min后取出纤维，于80℃下烘干得到石墨烯导电纤维；
[0140] (4)将石墨烯导电纤维经过编织，得到石墨烯导电布。
[0141] 实施例6
[0142] 选择市售腈纶纤维为原料，制备石墨烯导电布：
[0143] (1)纤维溶胀：将该纤维在室温下浸入二甲苯和DMF混合液(二甲苯：DMF体积比为1:1)中60min，使纤维充分溶胀；
[0144] (2)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入10％的表面活性剂促进分散，超声60min，得到石墨烯浆料，其中，石墨烯的添加量为100mg/mL，水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为3:1；
[0145] (3)混合：将步骤(1)得到的溶胀纤维放入步骤(2)得到的石墨烯浆料中静置120min后取出纤维，于40℃下烘干得到石墨烯导电纤维；
[0146] (4)将石墨烯导电纤维经过混纺，得到石墨烯导电布。
[0147] 实施例7
[0148] 选择市售涤纶纤维为原料，制备石墨烯导电布：
[0149] (1)纤维溶胀：将该纤维在100℃下浸入10％氢氧化钠水溶液中20min，使纤维充分溶胀；
[0150] (2)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入1％的表面活性剂促进分散，超声30min，得到石墨烯浆料，其中，石墨烯的添加量为50mg/mL，水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:1；
[0151] (3)混合：将步骤(1)得到的溶胀纤维放入步骤(2)得到的石墨烯浆料中静置60min后取出纤维，于120℃下烘干得到石墨烯导电纤维；
[0152] (4)将石墨烯导电纤维经过编织，得到石墨烯导电布。
[0153] 实施例8
[0154] 选择市售维尼纶纤维为原料，制备石墨烯导电布：
[0155] (1)纤维溶胀：将该纤维在室温下浸入乙醇和二氯甲烷混合液(乙醇：二氯甲烷体积比为1:1)中30min，使纤维充分溶胀；
[0156] (2)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入5％的表面活性剂促进分散，超声20min，得到石墨烯浆料，其中，石墨烯的添加量为40mg/mL，水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:3；
[0157] (3)混合：将步骤(1)得到的溶胀纤维放入步骤(2)得到的石墨烯浆料中静置80min后取出纤维，于85℃下烘干得到石墨烯导电纤维；
[0158] (4)将石墨烯导电纤维经过混纺，得到石墨烯导电布。
[0159] 对比例1
[0160] 选择市售氨纶纤维单独纺织或与其他纤维混纺的布料为原料，制备石墨烯导电布：
[0161] (1)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入0.05％的表面活性剂促进分散，超声10min，得到石墨烯浆料，其中，石墨烯的添加量为1mg/mL，水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:5；
[0162] (2)浸渍：将布料放入步骤(1)得到的石墨烯浆料中静置10min后取出布料，于80℃下烘干得到石墨烯导电布。
[0163] 对比例2
[0164] 选择市售腈纶纤维单独纺织或与其他纤维混纺的布料为原料，制备石 墨烯导电布：
[0165] (1)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入10％的表面活性剂促进分散，超声60min，得到石墨烯浆料，其中，石墨烯的添加量为100mg/mL，水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为3:1；
[0166] (2)浸渍：将布料放入步骤(1)得到的石墨烯浆料中静置120min后取出布料，于40℃下烘干得到石墨烯导电布。
[0167] 对比例3
[0168] 选择市售涤纶纤维单独纺织或与其他纤维混纺的布料为原料，制备石墨烯导电布：
[0169] (1)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入1％的表面活性剂促进分散，超声30min，得到石墨烯浆料，其中，石墨烯的添加量为50mg/mL，水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:1；
[0170] (2)浸渍：将布料放入步骤(1)得到的石墨烯浆料中静置60min后取出布料，于120℃下烘干得到石墨烯导电布。
[0171] 对比例4
[0172] 选择市售维尼纶纤维单独纺织或与其他纤维混纺的布料为原料，制备石墨烯导电布：
[0173] (1)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入5％的表面活性剂促进分散，超声20min，得到石墨烯浆料，其中，石墨烯的添加量为40mg/mL，水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:3；
[0174] (2)浸渍：将布料放入步骤(1)得到的石墨烯浆料中静置80min后取出布料，于85℃下烘干得到石墨烯导电布。
[0175] 对比例5
[0176] 选择市售氨纶纤维为原料，制备石墨烯导电布：
[0177] (1)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入0.05％的表面活性剂促进分散，超声10min，得到石墨烯浆料，其中，石墨 烯的添加量为1mg/mL，水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:5；
[0178] (2)浸渍：将纤维放入步骤(1)得到的石墨烯浆料中静置10min后取出纤维，于80℃下烘干得到石墨烯导电纤维；
[0179] (3)将石墨烯导电纤维经过编织，得到石墨烯导电布。
[0180] 对比例6
[0181] 选择市售腈纶纤维为原料，制备石墨烯导电布：
[0182] (1)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入10％的表面活性剂促进分散，超声60min，得到石墨烯浆料，其中，石墨烯的添加量为100mg/mL，水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为3:1；
[0183] (2)浸渍：将纤维放入步骤(1)得到的石墨烯浆料中静置120min后取出纤维，于40℃下烘干得到石墨烯导电纤维；
[0184] (3)将石墨烯导电纤维经过混纺，得到石墨烯导电布。
[0185] 对比例7
[0186] 选择市售涤纶纤维为原料，制备石墨烯导电布：
[0187] (1)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入1％的表面活性剂促进分散，超声30min，得到石墨烯浆料，其中，石墨烯的添加量为50mg/mL，水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:1；
[0188] (2)浸渍：将纤维放入步骤(1)得到的石墨烯浆料中静置60min后取出纤维，于120℃下烘干得到石墨烯导电纤维；
[0189] (3)将石墨烯导电纤维经过编织，得到石墨烯导电布。
[0190] 对比例8
[0191] 选择市售维尼纶纤维为原料，制备石墨烯导电布：
[0192] (1)制备石墨烯浆料：将石墨烯分散于水和DMF的混合液中，加入5％的表面活性剂促进分散，超声20min，得到石墨烯浆料，其中，石墨烯的添加量为40mg/mL，水和DMF的混合液中水和DMF的体积比为1:3；
[0193] (2)浸渍：将纤维放入步骤(1)得到的石墨烯浆料中静置80min后 取出纤维，于85℃下烘干得到石墨烯导电纤维；
[0194] (3)将石墨烯导电纤维经过混纺，得到石墨烯导电布。
[0195] 将按上述实施例和对比例方法得到的导电布进行导电性测试，并进行弯折和搓揉试验，具体试验过程如下：
[0196] 1、弯折试验：测定按上述实施例和对比例方法得到的石墨烯导电布的方块电阻，然后对石墨烯导电布进行弯折试验，弯折曲率半径Φ5，弯折5000次后再次测定其方块电阻，计算方块电阻变化率。
[0197] 2、搓揉试验：测定按上述实施例和对比例方法得到的石墨烯导电布的方块电阻，然后对石墨烯导电布进行搓揉试验，方法为使用另一块洁净布料在导电布表面以10N的力反复摩擦，重复5000次后再次测定其方块电阻，计算方块电阻变化率。
[0198] 方块电阻采用四探针测试仪进行测定。
[0199] 实施例和对比例石墨烯导电布弯折搓揉前后的导电性能测试结果如表1所示。
[0200] 表1实施例和对比例石墨烯导电布弯折搓揉前后的导电性能测试结果[0201]
[0202]
[0203] 从表1中可以看出，本发明方法得到的石墨烯导电布的导电性能好，方块电阻稳定在1KΩ/□-100KΩ/□。而采用对比例的方法将布料直接浸渍到石墨烯中得到的导电布的方块电阻大，导电性能较差，而且导电布的电阻均匀性差。
[0204] 实施例1～8为按照本发明方法制得的石墨烯导电布，而对比例1～8将石墨烯直接浸渍在布料上，对实施例和对比例得到的布料进行弯折试验后，得到导电布弯折前后的方块电阻变化率，对实施例和对比例得到的布料进行揉搓试验后，得到导电布揉搓前后的方块电阻变化率，结果如表1所示。
[0205] 由表1可以看出，通过本发明方法制得的石墨烯导电布经过弯折试验后，导电布弯折前后的方块电阻变化率<10％，经过揉搓试验后，导电布揉搓前后的方块电阻变化率<20％；而按照对比例方法直接浸渍后得到的石墨烯导电布经过弯折试验后，导电布弯折前后的方块电阻变化率>50％，经过揉搓试验后，导电布揉搓前后的方块电阻变化率>1000％。
因此，本发明方 法得到的导电布经弯折、揉搓后导电性能变化不大，较为稳定，石墨烯导电层在布料中的附着性佳，耐磨性好，不容易剥落。而对比例方法获得的石墨烯导电布经弯折、揉搓后导电性能明显下降，可见，石墨烯导电层在布料中的附着性差，容易剥落。
因此，本发明方 法得到的导电布经弯折、揉搓后导电性能变化不大，较为稳定，石墨烯导电层在布料中的附着性佳，耐磨性好，不容易剥落。而对比例方法获得的石墨烯导电布经弯折、揉搓后导电性能明显下降，可见，石墨烯导电层在布料中的附着性差，容易剥落。
[0206] 此外，直接以布料为原料获得的石墨烯导电布(实施例1～4)与以纤维为原料，先获得石墨烯导电纤维，进一步获得的石墨烯导电布(实施例5～8)在导电性能上相差不大。
[0207] 进一步对实施例1和对比例1得到的石墨烯导电布用普通显微镜对布料外貌及其纤维结构进行观察分析。
[0208] 图1为实施例1得到的石墨烯导电布的外貌图。
[0209] 从图1可以看出，石墨烯导电布和普通布料在外形上相似，由于布料中掺杂了石墨烯，布料的颜色明显变深，但是可以看出整个布料颜色均匀，整个导电布的均匀性好。
[0210] 图2中(a)为采用实施例1的布料表层纤维显微结构图；图2中(b)为对比例1得到的石墨烯导电布表层纤维显微结构图；图2中(c)为实施例1得到的石墨烯导电布纤维表面显微结构图。
[0211] 图2中浅色部分代表布料中的表层纤维，深色部分代表石墨烯片层，由图2可以看出，图2中(a)为无石墨烯的表层纤维结构，图2中(b)表层纤维覆盖有石墨烯，而图2中(c)可以看出石墨烯已嵌入表层纤维中。
[0212] 本发明所提供的石墨烯导电布相比于目前导电布，石墨烯能牢固嵌入纤维基体中，大大提高了导电材料与基体的结合性，使得石墨烯导电布的耐磨性、机械性能相比于目前技术所能提供的导电布都有了很大程度的提升，经过摩擦、揉搓、弯折等机械过程也不影响其导电特性，大大拓展了导电布的应用范围。
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