一種在絕緣非織造材料表面沉積納米顆粒的方法
【專利摘要】一種借助納米顆粒電泳過程和非織造材料攔截效應(yīng)將納米顆粒組裝到絕緣非織造材料表面的方法。首先將納米顆粒分散在水中，通過超聲波分散處理得到納米顆粒分散液。再將絕緣的非織造材料置于納米顆粒分散液中，并使其處于連接直流電場的正負(fù)極之間。接通電源后，帶負(fù)電性或正電性的納米顆粒在水溶液中受電場的作用，由電場的一極向另外一極移動，并受到非織造材料表面及內(nèi)部纖維的阻攔。依靠非織造材料的攔截與吸附作用實(shí)現(xiàn)了納米顆粒在非織造材料表面組裝。該方法具有應(yīng)用范圍廣、操作簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種在絕緣非織造材料表面沉積納米顆粒的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于復(fù)合材料的制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種復(fù)合非織造過濾材料的制備 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 非織造材料表面纖維分布雜亂，孔隙結(jié)構(gòu)較多，對顆粒物有很好的攔截和篩分作 用，是一種新型過濾材料。但現(xiàn)有的非織造過濾材料對空氣中的小粒徑顆粒物的過濾效果 不太理想，存在過濾精度與過濾阻力互相制約的問題。將具有高吸附性能的石墨烯等納米 顆粒組裝到非織造材料表面，可以在不增加過濾阻力的情況下提高過濾材料的過濾精度。
[0003] 納米材料（例如石墨烯、碳納米管、納米二氧化鈦、納米二氧化硅等）具有高比表 面積、高機(jī)械強(qiáng)度、易于修飾等優(yōu)勢，可以很好的吸附和脫附各種分子、原子和顆粒物。因 此，將石墨烯等納米材料組裝到過濾材料表面以增強(qiáng)其過濾性能具有較好的應(yīng)用前景。目 前，將微觀的納米顆粒引入到宏觀的非織造材料表面具有多種方法，最常用的是浸漬法和 噴涂法。然而，浸漬和噴涂法是利用簡單的物理吸附，存在納米顆粒容易脫落，且納米顆粒 在非織造材料表面分布不均等缺點(diǎn)。除上述方法外，電泳沉積法也是比較常用的在織物或 非織造材料表面沉積納米顆粒的方法，但該方法要求織物或非織造材料自身必須為導(dǎo)體， 且需要將織物或非織造材料作為電極的一極。對于非導(dǎo)電的織物或非織造材料則無法應(yīng) 用，這就大大限制了該方法的使用范圍。
[0004] 本發(fā)明利用納米顆粒在直流電場正負(fù)極之間的電泳現(xiàn)象以及非織造材料的過濾 效應(yīng)，提出了一種在絕緣非織造材料表面組裝納米顆粒的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 配置濃度為1. 0 X ΚΓ5?1. Omg/ml的納米顆粒（如氧化石墨烯或羧基化碳納米管 等）水溶液，超聲分散一定時間，得到分散均勻的懸浮液。
[0006] 將兩塊連接直流電源正負(fù)極的導(dǎo)體，置于納米顆粒的分散液中，絕緣非織造材料 置于正負(fù)極之間。功能化處理后的石墨烯或碳納米管等納米顆粒表面含有豐富的羥基、羧 基或氨基等官能團(tuán)，在水溶液中呈現(xiàn)電負(fù)性或電正性，在1?1000V直流電場的作用下，納 米顆粒由一極向另一極移動，受到非織造材料的阻攔，非織造材料作為"濾網(wǎng)"將納米顆粒 攔截在其纖維表面，實(shí)現(xiàn)了納米顆粒在非織造材料表面的組裝。處理1?60min后取出干 燥。
[0007] 本發(fā)明的特色在于：以往的電泳沉積技術(shù)只適用于導(dǎo)電材料，而一般的織物或非 織造材料均是非導(dǎo)體。本方法提供的納米材料沉積技術(shù)針對非導(dǎo)電非織造材料，具有廣泛 的應(yīng)用范圍。該方法還具有操作簡便，成本低，綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0008] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明提供的絕緣非織造材料表面組裝納米顆粒的方法 進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0009] 實(shí)施例1 :
[0010] 將〇. lg的氧化石墨粉末分散在1000ml去離子水中，超聲分散1小時，再用超聲波 細(xì)胞粉碎儀處理30min，得到0. lmg/ml分散均勻的氧化石墨烯水溶液。
[0011] 將兩塊不銹鋼薄板分別連接直流電源的正負(fù)極，置于裝滿氧化石墨烯水溶液電泳 槽兩側(cè)。將聚酯針刺非織造材料置于正負(fù)極之間并固定，距正極約lcm，距負(fù)極6cm。給極 板施加12V的直流電壓，通電時間5min。關(guān)閉電源，取出非織造材料，干燥即得表面組裝了 氧化石墨烯的聚酯復(fù)合非織造材料。
[0012] 實(shí)施例2:
[0013] 將2g混酸氧化處理的碳納米管分散在2000ml去離子水中，超聲分散1小時，得到 1. Omg/ml分散均勻的氧化碳納米管水溶液。
[0014] 將兩塊不銹鋼薄板分別連接直流電源的正負(fù)極，置于裝滿氧化碳納米管水溶液電 泳槽兩側(cè)。將丙綸熔噴非織造材料置于正負(fù)極之間，距正極約2cm，距負(fù)極15cm，并固定。施 加60V的直流電壓，通電時間20min。關(guān)閉電源，取出非織造材料，干燥即得表面組裝了氧化 碳納米管的丙綸復(fù)合非織造材料。
[0015] 實(shí)施例3:
[0016] 將l〇mg氨基功能化處理的二氧化鈦納米顆粒分散在500ml去離子水中，超聲分散 2小時，得到0. 02mg/ml分散均勻的二氧化鈦水溶液。
[0017] 將兩塊不銹鋼薄板分別連接直流電源的正負(fù)極，置于裝滿二氧化鈦水溶液的電泳 槽兩側(cè)。將氨纟侖非織造材料置于正負(fù)極之間，距正極約30cm，距負(fù)極3cm，并固定。施加200V 的直流電壓，通電時間50min。關(guān)閉電源，取出非織造材料，干燥即得表面組裝了二氧化鈦納 米顆粒的氨綸復(fù)合非織造材料。
【權(quán)利要求】
1. 一種在絕緣非織造材料表面沉積納米顆粒的方法，其特征在于包含以下步驟： 配置含納米顆粒的水溶液，將電極置于含納米顆粒溶液的裝置中，絕緣的非織造材料 置于兩個電極之間，將電極分別接通直流電源的正負(fù)極，通電處理一定時間后，取出非織造 材料并干燥。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在絕緣非織造材料表面沉積納米顆粒的方法，其特征在 于沉積基體為絕緣的非織造材料，包括聚酯、丙綸、氨綸等非織造材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在絕緣非織造材料表面沉積納米顆粒的方法，其特征 在于納米顆粒為功能化石墨烯、碳納米管和二氧化鈦等，納米顆粒在水溶液中的濃度為
1. Ο X 10 5 ?1. Omg/ml。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在絕緣非織造材料表面沉積納米顆粒的方法，其特征在 于電泳沉積所用電源為直流電源，電壓為1?1000V，沉積時間為1?60min。
【文檔編號】C25D13/12GK104152971SQ201410384066
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】徐志偉, 焦昆艷, 吳凡, 錢曉明, 陳磊, 田旭, 滕堃玥, 焦亞男 申請人:天津工業(yè)大學(xué)