江苏省特种安全防护产品质量监督检验中心 江苏泰州 225300
摘要：电泳沉积是一种在导电材料上沉积纳米粒子的方法。由于纤维材料的导电性普遍较差，电泳沉积很少用于将纳米粒子与纤维材料进行组装。本文概述了一种利用电泳沉积和纤维拦截的协同作用在改性聚丙烯(PP)非织造布上组装氧化石墨烯(GO)纳米片的新方法。该方法为将碳纳米微粒与非导电纤维材料相结合提供了一种新的途径。首先，为了改善表面润湿性，采用丙烯酸和N2等离子体处理对聚丙烯(PP)非织造布进行改性。改性聚丙烯(PP)非织造布的水接触角测试结果表明改性的PP非织造布的亲水性得到了改善。然后利用电泳沉积和纤维拦截协同作用的方法将GO纳米片组装到改性PP非织造布上。此外，x射线衍射的结果表明，成功将GO纳米片组装到了改PP非织造布上。GO纳米片与改性PP非织造布的复合材料具有较好的过滤性能。
关键词：GO纳米片；改性PP非织造布；纤维拦截；电泳沉积；过滤
1 前言
纤维材料具有相互连通的孔结构和对空气和水的高渗透性，常用作过滤材料［1］和电磁屏蔽材料［2］。氧化石墨烯（GO）具有很强的亲水性并易于溶胀和分散在水中［3］。GO良好的水分散性使其成为与纤维基材料进行组装的首选材料［4］。王双英等提出了一种通过电泳沉积法制备多孔混合石墨烯-碳纳米管层的方法［5］。 Katsumi Yoshida等人通过电泳沉积在SiC纤维上形成用于二维复合材料的碳涂层［6］。虽然上述研究已经通过电泳沉积成功沉积了碳纳米颗粒，但目前只有导电的纤维材料被用作电极的基底。这是因为除了一些特殊的导电纤维如碳纤维，大多数纤维是非导电的或具有弱导电性，因此电泳沉积很少用于制备纤维材料与碳纳米颗粒的复合材料。本文利用电泳沉积和纤维拦截的协同作用在改性聚丙烯(PP)非织造布上组装氧化石墨烯(GO)纳米片，该方法操作简单、绿色环保且成本较低。
2 试验
2.1 试验原理
首先通过丙烯酸和N2等离子体处理来改善PP非织造布的表面润湿性，增大PP非织造布与GO纳米片间的粘合力。然后利用电泳沉积和纤维拦截的协同作用在改性PP非织造布上组装GO纳米片，制成改性PP / GO非织造布。
2.2 试样的制备
2.2.1 聚丙烯(PP)非织造布的改性
首先，用30%丙烯酸水溶液对聚丙烯非织造布进行预处理，水浴温度为60℃，温度为60℃，并在60℃下干燥。然后将预处理后的聚丙烯样品在室温下真空至5 Pa。此后，将N2通入气体室，气体流量为1.0 L/h，以保持40 Pa的压强。使用yz -2型微波等离子体发生器进行N2微波等离子体处理，并通过改变等离子体处理功率和处理时间调节处理程度。由丙烯酸预处理的样品在表1所述的条件下进行等离子处理。等离子体功率分别设置为60、90、150和200 w，处理时间分别设置为3、6和9min。N2等离子体处理6 min的样品被称为M-PP 90 -6，其他样品的名称在表1中列出。
5 结论
本文概述了一种利用电泳沉积和纤维拦截的协同作用在改性PP非织造布上组装GO纳米片的新方法。该方法为将碳纳米微粒与非导电纤维材料的结合提供了一种新的途径。首先，采用了丙烯酸和N2等离子体处理对PP非织造布进行改性。改性PP非织造布的水接触角测试结果表明丙烯酸和N2等离子体处理改善了PP非织造布的表面润湿性，增大了PP非织造布与GO纳米片间的粘合力，且制备改性PP /GO复合非织造布时宜选用M-PP 90-6。然后利用电泳沉积和纤维拦截协同作用的方法将GO纳米片组装到改性的PP非织造布上。此外，x射线衍射结果表明，GO纳米片成功组装到了改性的PP非织造布上。与PP非织造布和改性PP非织造布相比，改性PP /GO非织造布具有较好的过滤性能。
参考文献：
[1] N Wang， X Wang， B Ding， J Yu， G Sun. Tunable fabrication of three-dimensional polyamide-66 nano-fiber/
nets for high efficiency fine particulate filtration[J]. Journal of Materials Chemistry， 2011， 22(4):1445- 1452.
[2] A Haji， RS Rahbar， AM Shoushtari. Improved microwave shielding behavior of carbon nanotube-coated PET fabric using plasma technology[J]. Applied Surface Science， 2014 ， 311 (9) :593-601.
[3] L Sun， H Yu， B Fugetsu. Graphene oxide adsorption enhanced by in situ reduction with sodium hydrosulfite to remove acridine orange from aqueous solution[J]. Journal of Hazardous Materials， 2012， 203-204(4):101-110.
[4] X Liu， Z Qin， Z Dou， N Liu， L Chen， M Zhu. Fabricating conductive poly(ethylene terephthalate) nonwoven fabrics using an aqueous dispersion of reduced graphene oxide as a sheet dyestuff[J]. Rsc Advances，2014， 4(45):
23869-23875.
[5] S Wang， RAW Dryfe RAW. Graphene oxide-assisted deposition of carbon nanotubes on carbon cloth as advanced binder-free electrodes for flexible supercapacitors[J]. Journal of Materials Chemistry A，2013，1(17):
5279-5283.
[6] K Yoshida， K Matsukawa， M Imai， T Yano. Formation of carbon coating on SiC fiber for two-dimensional SiCf/SiC composites by electrophoretic deposition[J]. Materials Science & Engineering B，2009， 161(1):188-192.
[7]黄锋林，魏取福，徐文正.等离子体处理对丙纶纤维表面接触角的影响[J]. 纺织学报， 2006， 27(2)：65-67.
论文作者:马丽,王小瑾,孙小维,杨森,钱辉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/21
标签：织造布论文; 纳米论文; 电泳论文; 纤维论文; 等离子体论文; 聚丙烯论文; 材料论文; 《防护工程》2018年第20期论文;