CN106832883A - 石墨烯‑水性pu复合浆料及其制备方法和用途 - Google Patents

石墨烯‑水性pu复合浆料及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种石墨烯‑水性PU复合浆料及其制备方法和用途,所述复合浆料包括重量比为100:(0.025~5)的水性PU、石墨烯;所述水性PU的固含量为40%‑62%。采用本发明的石墨烯‑水性PU复合浆料制备的水性PU手套具有优异的抗菌效果,符合国际标准IS022196和美国标准AATCC100,抗菌率超过99%。该产品为环保型产品,与市场上的油性PU相比,不再使用有毒溶剂DMF,也保护工人的健康;该产品经久耐用,耐磨等级能够达到欧盟EN388标准4级;该产品采用水性材料,容易降解,属于环保友好型产品。

Description

石墨烯-水性PU复合浆料及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及一种石墨烯-水性PU复合浆料及其制备方法和用途。
背景技术
PU涂层手套又称PU涂胶手套或PU贴指、贴掌手套,是将经特殊处理的聚氨酯完全覆盖在手掌部分,能提供良好的防滑性能,并能防止人体手掌的手汗和微粒污染。传统的PU涂层手套生产方法中,需使用二甲基甲酰胺(DMF)溶剂,而DMF具有较高的毒性,如手套中有DMF残留,穿戴后能够经皮肤及呼吸道吸收,对肝脏功能造成损害,给劳动者的身体健康带来不利的影响。
石墨烯是一种二维纳米材料,它的晶格是由六个碳原子组成的六边形,厚度为一个原子层,碳原子之间由s键连接,结合方式为sp2杂化,这些s键赋予了石墨烯极其优异的力学性能和结构刚性,石墨烯的强度比最好的钢铁还要强100倍。石墨烯具有很高的导电性,常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s;导热系数高达5300W/m·K,高于碳纳米管和金刚石,石墨烯还具有抗菌、阻燃、抗辐射等功能性。然而,未见有将石墨烯应用于PU手套的相关报道。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足,提供一种石墨烯-水性PU复合浆料及其制备方法和用途。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
本发明涉及一种石墨烯-水性PU复合浆料,所述复合浆料包括重量比为100:(0.025~5)的水性PU、石墨烯;所述水性PU的固含量为40%-62%。
所述复合浆料还包括协同剂,所述协同剂与水性PU的重量比为(0.01-0.2):100;所述协同剂为氨基酸、蔗糖酯、甜菜碱、聚氧乙烯、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、Span、Tween或乙醇胺中的一种或几种的组合。
优选地,所述复合浆料包括钛白粉、水、防粘剂中的至少一种;以水性PU的重量份100份为基数,钛白粉的添加量为0.8-1.2份,水的添加量为用于将复合浆料的固含量调节至30%-35%,防粘剂的添加量为1-5份;所述防粘剂为蜡乳液、碳酸钙或高岭土。
优选地,所述石墨烯的类型选自化学气相沉积法制备石墨烯、二氧化碳超临界膨胀剥离石墨烯、化学氧化剥离的氧化石墨烯、偶联剂改性氧化石墨烯、氨基高分子改性氧化石墨烯、阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯、溴代十二烷改性氧化石墨烯、溴代十六烷改性氧化石墨烯、溴代十八烷改性氧化石墨烯、高温热膨胀所得还原氧化石墨烯、低温热膨胀所得还原氧化石墨烯、电化学剥离所得石墨烯、改性的电化学剥离石墨烯、机械球磨剥离石墨烯、三辊研磨机械剥离石墨烯中的一种或几种。
本发明还涉及一种石墨烯-水性PU复合浆料的制备方法,其特征在于,依次加入石墨烯、水性PU、协同剂、水、防粘剂和钛白粉,搅拌均匀即得石墨烯-PU复合浆料。
本发明还涉及一种石墨烯-水性PU复合浆料用于制备水性PU手套。
本发明还涉及一种水性PU手套的生产方法,包括以下步骤:
A、将手套内胆浸入凝固剂中;所述凝固剂包括质量百分含量为94~98%的甲醇或乙醇,以及质量百分含量为2~6%的硝酸钙、氯化钙或氯化锌;
B、将浸好凝固剂的手套内胆浸入所述的石墨烯-水性PU复合浆料中;
所述石墨烯-水性PU复合浆料使用前采用增稠剂增稠将粘度控制为2000~3500mpa.s;所述增稠剂为聚丙烯酸钠、干酪素或羧甲基纤维素钠。所述粘度过高或过低制备的水性PU手套性能要明显差于本发明。
优选地,所述生产方法还包括将步骤B制得的浸好石墨烯-水性PU复合浆料的手套内胆浸入固化剂中;所述固化剂包括质量百分含量为2~5%冰醋酸和95~98%甲醇。
优选地,所述固化剂还包括质量百分含量为0.5~1.5%的碳酸钙。
优选地,步骤A中,所述凝固剂还包括质量百分含量为0.5~1.5%的冰醋酸。
优选地,所述生产方法还包括在步骤A之前将手套内胆套在手模上进行预处理;所述预处理温度为60~75℃。
优选地,所述生产方法还包括:在步骤B之后,
将手套进行预热处理;
将手套进行泡洗处理;
将手套进行烘干处理。
优选地,所述预热处理的温度为50~70℃,时间为20~35min;所述泡洗的温度为常温;所述烘干的温度为100~120℃,时间为60~72min。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
1)本产品具有优异的抗菌效果,符合国际标准IS022196和美国标准AATCC100,抗菌率超过99%。
2)本产品与市场上的油性PU相比,不再使用有毒溶剂DMF,也保护工人的健康。
3)本产品经久耐用,耐磨等级能够达到欧盟EN388标准4级。
4)本产品采用水性材料,容易降解,属于环保友好型产品。
5)本产品为远红外产品,符合中国标准GB/T30127。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供了一种石墨烯-水性PU复合浆料及其制备方法,具体为:根据表1中的各组分及含量进行称取,将称取的组分混合,搅拌均匀即得石墨烯-水性PU复合浆料。
将上述石墨烯-水性PU复合浆料制备PU手套,具体步骤如下:
将一针织手套浸入一凝固剂中,进行淋凝固剂处理;
将该手套浸入石墨烯-水性PU复合浆料中、再经淋浆和匀浆处理;所述淋浆和均浆处理为将手套内胆从石墨烯-水性PU复合浆料中拿出后抖掉多余的浆料,然后将手套内胆倒置使手套两端的浆料均匀分布;及
将该手套浸入一固化剂中,进行淋固化剂处理;所述淋固化剂处理为将手套内胆从固化剂中拿出后停留10-20s。
所述石墨烯-水性PU复合浆料使用前采用增稠剂增稠将粘度控制为2000mpa.s;所述增稠剂为聚丙烯酸钠;
所述淋浆和匀浆处理时间均为50s。
所述凝固剂由质量百分含量为96%的甲醇和4%的硝酸钙组成;所述固化剂由质量百分含量为4%冰醋酸和96%甲醇组成。
所述生产方法还包括在进行淋凝固剂处理前将手套进行预处理;所述预处理温度为60℃。
所述生产方法还包括:在淋固化剂处理后,
将手套进行预热处理;
将手套进行泡洗处理;
将手套进行烘干处理。
所述预热处理的温度为55℃,时间为35min;所述泡洗的温度为常温;所述烘干的温度为120℃,时间为60min。
实施例2
本实施例提供了一种石墨烯-水性PU复合浆料及其制备方法,具体为:根据表1中的各组分及含量进行称取,将称取的组分混合,搅拌均匀即得石墨烯-水性PU复合浆料。
将上述石墨烯-水性PU复合浆料制备PU手套,具体步骤如下:
将一手套内胆浸入一凝固剂中,然后进行淋凝固剂处理;所述淋凝固剂处理为将手套内胆从凝固剂中拿出后停留60-70s。
将该手套浸入石墨烯-水性PU复合浆料中、再经淋浆和匀浆处理;所述淋浆和均浆处理为将手套内胆从石墨烯-水性PU复合浆料中拿出后抖掉多余的浆料,然后将手套内胆倒置使手套两端的浆料均匀分布;及
将该手套浸入一固化剂中,然后进行淋固化剂处理;所述淋固化剂处理为将手套内胆从固化剂中拿出后停留10-20s。
所述石墨烯-水性PU复合浆料使用前采用增稠剂增稠将粘度控制为3500mpa.s;所述增稠剂为干酪素;
所述淋浆和匀浆处理时间均为30s。
所述凝固剂由质量百分含量为98%的乙醇和2%的氯化钙组成;所述固化剂由质量百分含量为5%冰醋酸和95%甲醇组成。
所述生产方法还包括在进行淋凝固剂处理前将手套进行预处理;所述预处理温度为75℃。
所述生产方法还包括:在淋固化剂处理后,
将手套进行预热处理;
将手套进行泡洗处理;
将手套进行烘干处理。
所述预热处理的温度为70℃,时间为20min;所述泡洗的温度为常温;所述烘干的温度为100℃,时间为72min。
实施例3
本实施例提供了一种石墨烯-水性PU复合浆料及其制备方法,具体为:根据表1中的各组分及含量进行称取,将称取的组分混合,搅拌均匀即得石墨烯-水性PU复合浆料。
将上述石墨烯-水性PU复合浆料制备PU手套,具体步骤如下:
将一针织手套浸入一凝固剂中,进行淋凝固剂处理;
将该手套浸入石墨烯-水性PU复合浆料中、再经淋浆和匀浆处理;所述淋浆和均浆处理为将手套内胆从石墨烯-水性PU复合浆料中拿出后抖掉多余的浆料,然后将手套内胆倒置使手套两端的浆料均匀分布;及
将该手套浸入一固化剂中,进行淋固化剂处理;所述淋固化剂处理为将手套内胆从固化剂中拿出后停留10-20s。
所述石墨烯-水性PU复合浆料使用前采用增稠剂增稠将粘度控制为3000mpa.s;所述增稠剂为羧甲基纤维素钠。
所述淋浆和匀浆处理时间均为30s。
所述凝固剂由质量百分含量为98%的甲醇和2%的氯化锌组成;所述固化剂由质量百分含量为3%冰醋酸和97%甲醇组成。
所述生产方法还包括在进行淋凝固剂处理前将手套进行预处理;所述预处理温度为70℃。
所述生产方法还包括:在淋固化剂处理后,
将手套进行预热处理;
将手套进行泡洗处理;
将手套进行烘干处理。
所述预热处理的温度为50℃,时间为30min;所述泡洗的温度为常温;所述烘干的温度为110℃,时间为65min。
实施例4
本实施例提供了一种石墨烯-水性PU复合浆料及其制备方法,具体为:根据表1中的各组分及含量进行称取,将称取的组分混合,搅拌均匀即得石墨烯-水性PU复合浆料。
将上述石墨烯-水性PU复合浆料制备PU手套,具体步骤与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种水性PU浆料及其制备方法,其组分及制备方法与实施例1的方法基本相同,不同之处仅在于:本对比例不含有石墨烯。
将上述水性PU浆料制备水性PU手套,具体步骤与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供了一种水性PU浆料及其制备方法,其组分及制备方法与实施例3的方法基本相同,不同之处仅在于:本对比例所述水性PU的固含量为30%。
对比例3
本对比例提供了一种水性PU浆料及其制备方法,其组分及制备方法与实施例3的方法基本相同,不同之处仅在于:本对比例所述水性PU的固含量为70%。
对比例4
本对比例提供了一种水性PU浆料及其制备方法,其组分及制备方法与实施例3的方法基本相同,不同之处仅在于:本对比例未添加钛白粉。
对比例5
本对比例提供了一种水性PU浆料及其制备方法,其组分及制备方法与实施例3的方法基本相同,不同之处仅在于:本对比例未添加协同剂。
对比例6
本对比例提供了一种水性PU浆料及其制备方法,其组分及制备方法与实施例3的方法基本相同,不同之处仅在于:本对比例协同剂的加入量为0.4重量份。
表1各实施例和对比例的石墨烯-水性PU复合浆料组分及重量份数
性能测试
对上述实施例、对比例制得的防护手套产品进行性能测试,手套坯采用13针尼龙针织内胆,抗菌性采用国际标准IS022196和美标标准AATCC100,其他性能采用欧盟EN388标准,结果如表2所示。
表2石墨烯-水性PU复合浆料制备的水性PU手套性能测试
综上所述,本发明的产品具有优异的抗菌效果,符合国际标准IS022196,抗菌率超过99%,且采用美国标准AATCC100,其抗菌率同样超过99%;本产品与市场上的油性PU相比,不再使用有毒溶剂DMF,也保护工人的健康;本产品经久耐用,耐磨等级能够达到欧盟EN388标准4级;本产品采用水性材料,容易降解,属于环保友好型产品。
本发明具体应用途径很多,以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出,以上实施例仅用于说明本发明,而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进,这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种石墨烯-水性PU复合浆料,其特征在于,所述复合浆料包括重量比为100:(0.025~5)的水性PU、石墨烯;所述水性PU的固含量为40%-62%。
2.根据权利要求1所述的石墨烯-水性PU复合浆料,其特征在于,所述复合浆料还包括协同剂,所述协同剂与水性PU的重量比为(0.01-0.2):100;所述协同剂为氨基酸、蔗糖酯、甜菜碱、聚氧乙烯、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、span、Tween或乙醇胺中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的石墨烯-水性PU复合浆料,其特征在于,所述复合浆料还包括钛白粉、水、防粘剂中的至少一种;以水性PU的重量份100份为基数,钛白粉的添加量为0.8-1.2份,水的添加量为用于将复合浆料的固含量调节至30%-35%,防粘剂的添加量为1-5份;所述防粘剂为蜡乳液、碳酸钙或高岭土。
4.根据权利要求1所述的石墨烯-水性PU复合浆料,其特征在于,所述石墨烯的类型选自化学气相沉积法制备石墨烯、二氧化碳超临界膨胀剥离石墨烯、化学氧化剥离的氧化石墨烯、偶联剂改性氧化石墨烯、氨基高分子改性氧化石墨烯、阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯、溴代十二烷改性氧化石墨烯、溴代十六烷改性氧化石墨烯、溴代十八烷改性氧化石墨烯、高温热膨胀所得还原氧化石墨烯、低温热膨胀所得还原氧化石墨烯、电化学剥离所得石墨烯、改性的电化学剥离石墨烯、机械球磨剥离石墨烯、三辊研磨机械剥离石墨烯中的一种或几种。
5.一种根据权利要求1~4任一项所述的石墨烯-水性PU复合浆料的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:依次加入石墨烯、水性PU、协同剂、水、防粘剂和钛白粉,搅拌均匀即得石墨烯-PU复合浆料。
6.一种根据权利要求1~4任一项所述的石墨烯-水性PU复合浆料用于制备水性PU手套。
7.一种水性PU手套的生产方法,其特征在于,包括以下步骤:
A、将手套内胆浸入凝固剂中;所述凝固剂包括质量百分含量为94~98%的甲醇或乙醇,以及质量百分含量为2~6%的硝酸钙、氯化钙或氯化锌;
B、将浸好凝固剂的手套内胆浸入如权利要求1~4任一项所述的石墨烯-水性PU复合浆料中;
所述石墨烯-水性PU复合浆料使用前采用增稠剂增稠将粘度控制为2000~3500mpa.s;所述增稠剂为聚丙烯酸钠、干酪素或羧甲基纤维素钠。
8.根据权利要求7所述的水性PU手套的生产方法,其特征在于,所述生产方法还包括将步骤B制得的浸好石墨烯-水性PU复合浆料的手套内胆浸入固化剂中;所述固化剂包括质量百分含量为2~5%冰醋酸和95~98%甲醇。
9.根据权利要求8所述的水性PU手套的生产方法,其特征在于,所述固化剂还包括质量百分含量为0.5~1.5%的碳酸钙。
10.根据权利要求7所述的水性PU手套的生产方法,其特征在于,步骤A中,所述凝固剂还包括质量百分含量为0.5~1.5%的冰醋酸。
11.根据权利要求7所述的水性PU手套的生产方法,其特征在于,所述生产方法还包括在步骤A之前将手套内胆套在手模上进行预处理;所述预处理温度为60~75℃。
12.根据权利要求7所述的水性PU手套生产方法,其特征在于,所述生产方法还包括:在步骤B之后,
将手套进行预热处理;
将手套进行泡洗处理;
将手套进行烘干处理。
13.根据权利要求12所述的水性PU手套生产方法,其特征在于,所述预热处理的温度为50~70℃,时间为20~35min;所述泡洗的温度为常温;所述烘干的温度为100~120℃,时间为60~72min。
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