CN110024673B - 石墨烯聚酯纤维水耕种植棉及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石墨烯聚酯纤维水耕种植棉及其制作方法，其中主要成分包括PET材料、石墨烯材料；石墨烯聚酯纤维水耕种植棉的制作方法步骤为熔融挤压喷丝、冷却成型、压片、装模加热、冷却定型、脱模切口及检查；将石墨烯材料熔合在PET材料中，再将石墨烯与PET材料组成的混合材料制成了石墨烯聚酯纤维水耕种植棉、PET材料为良好的力学性能，成型加工性能好所以可以更好的固定支持水培植物。将石墨烯运用到水耕领域可以说是充分发挥了石墨烯能有效发放远红外线的实用性能，同时进一步的发掘了水耕种植的潜力；且远红外线还可以促进植物细胞成长，加快植物新陈代谢效率，从而加快植物对营养物质吸收利用率，目前的水耕种植棉达不到的。

Description

石墨烯聚酯纤维水耕种植棉及其制作方法

技术领域

本发明涉及园林绿化工程以及种植技术领域，尤其涉及一种适用于绿化种植使用的石墨烯聚酯纤维水耕种植棉。

背景技术

无土栽培是指不用天然土壤而用基质或仅育苗时用基质，在定植以后用营养液进行灌溉的栽培方法。由于无土栽培可人工创造良好的根际环境以取代土壤环境，有效防止土壤连作病害及土壤盐分积累造成的生理障碍，充分满足作物对矿质营养、水分、气体等环境条件的需要，栽培用的基本材料又可以循环利用，因此具有省水、省肥、省工、高产优质等特点。水耕栽培又称养液栽培，为无土栽培的方式之一；其特点是完全不需要土壤，而将植物生长所需的各种养分，依其需要量调配成培养液，供作物吸收利用。水耕栽培由于不接触土壤，病虫害减少，栽培过程可节省农药费用，而且肥料利用率高，缩短生育期，增加收获次数，提高作物的品质与产量。

虽然目前使用水耕种植方法比传统的土耕方法肥料利用率高，缩短生育期，但是还是造成存在有的肥料浪费或者是有些营养成分难以被吸收利用的情况。

石墨烯为呈六角型晶格的平面薄膜，是只有一个碳原子厚度的2维材料。它是已知材料中最薄的一种，质料非常牢固坚硬，电阻率极低，电子的移动速度极快，导电性极高。在导热方面，更是超越了目前已知的其它所有材料，现已被称为是21世纪最为颠覆的材料。

此外，石墨烯于近年来也广泛受生物学所关注，包括生物检测，生物成象和生物组件等等。石墨烯很容易变得饱和，能吸收和辐射高达40％的远红外线。

远红外线(Far Infrared，缩写FIR)，一般是指光谱上位于4～1000μm区域的光波，属于红外线的波长范围。其位于可见光光谱红色光的外侧，为不可见光。不同学界对于远红外线的范围定义常常不同，例如天文学上常定义远红外线为在波长25μm与350μm之间的电磁波。生物体可以热的形式，感受及吸收其能量。

远红外线已确定是一种对动植物有益的光波，其中最精华的波长称为生育之光，波长介于6～14μm，能与生物体内细胞的水分子产生最有效的共振，同时具备了渗透性能，有效地促进动植物的生长，有助于酶活性活化，加速发芽。酶是一种大分子生物催化剂，几乎所有细胞内的代谢过程都离不开酶，它能大大加快这些过程中各化学反应进行的速率。这些酶的化学反应都依赖着水解过程，所以水分子团的大小品质对其反应过程有着密切关系，而水分子团越小对酶的活化及功效则越大。远红外线的波长振荡能使水分子团变小，这变小了的水分子团，一般都称为小分子水。

比较小的水分子团在接触细胞表面时，更有效率的打开氢键，分开成单一的水分子，迅速通过细胞膜的水通道，使细胞迅速补水。所以小水分子渗透力较强，也可帮助营养和矿物素等物质，快速输送及进入细胞。此外，在泥土中的小水分子可以加快植物根部吸收水分及种子发芽，加快分解土壤中营养及吸收等。

水是由无数个H2O水分子组成，如同一串串葡萄，聚结在一起形成大大小小的水分子团。小分子水团是由10个或以下水分子所聚集，以核磁共振仪检测约为100Hz以下，而一般水的分子团含有15个水分子左右，共振检测约为125Hz左右。

可是，一般自来水、井水、河水和雨水都是约为15个水分子团左右或更多。自然界中的天然小分子水团多数埋藏在地底泉水或深层海洋水里。有些称为长寿村的水源则受到矿物质及或外来能量等的影响，平均值大都在共振检测80Hz-90Hz之间，他们种植的蔬果植物生长快又健康，特别鲜甜美味，营养值也较高。

由于远红外线的好处，市面上都推出了一些种植用的照灯产品，但由于可能是耗电，安装设施及成本等问题，均未见普及于农业上应用。

发明内容

针对上述存在问题，本发明的目的是为了解决上述技术不足而提供的一种石墨烯聚酯纤维水耕种植棉制作方法。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一种石墨烯聚酯纤维水耕种植棉制作方法，包括以下实现步骤：

S1、石墨烯与PET材料混合制得母料粒：将90-100目的石墨烯粉末与90-100目的PET材料加入反应釜搅拌，充分混合之后加热使石墨烯与PET材料反应生成母料粒；

S2、熔融挤压喷丝：母料粒加入到熔融挤压喷丝装置中，通过加热使母料粒成为熔融状态，然后熔融的母料受挤压喷出形成石墨烯PET卷丝；

S3、冷却成型：将喷出的高温且未固化的石墨烯PET卷丝通过冷却通道，使石墨烯PET卷丝冷却成型；

S4、装模加热：将石墨烯PET卷丝填充到模具中并封口，再将模具送进加热炉进行加热使其微熔；

S5、冷却定型：将加热完成的模具置于冷却室进行自然冷却降温，使石墨烯PET卷丝冷却成型；

S6、脱模切口：待模具温度降到室温时，将定型完成的石墨烯聚酯纤维水耕种植棉从模具取出，并从石墨烯聚酯纤维水耕种植棉的外表面向其中心切口；

S7、检查：挑出石墨烯聚酯纤维水耕种植棉中的不良品，并将其切碎后送回S2熔融挤压喷丝过程中。

其中，在S4装模加热过程中，所述模具材料的熔点高于石墨烯PET卷丝，所述模具为空心圆筒，且带有相适配的密封盖子；石墨烯PET卷丝塞满模具内部并用密封盖子压紧，然后送入加热炉进行加热直至石墨烯PET卷丝表面处于微熔状态。

其中，在S5的冷却定型过程中的冷却方式采用自然冷却，且所述冷却室内还设有风冷结构、水冷结构。

其中，在S6脱模切口的过程中，先对脱模后的石墨烯聚酯纤维水耕种植棉进行初步的检查，通过表面按压、观察透光度然后从相较于表面其他部位的按压阻力小、透光强度大的表面处向石墨烯聚酯纤维水耕种植棉中心切口，切入到石墨烯聚酯纤维水耕种植棉的中轴线处，且在中轴线上挖出圆孔；植物从切口处塞进石墨烯聚酯纤维水耕种植棉中并固定在中心圆孔处。

其中，在S1中石墨烯与PET材料混合制得母料粒的具体步骤为：

S11、PET原料与石墨烯的混合：将90-100目的PET材料与石墨烯材料混合，连续搅拌；

S12、加热反应：待石墨烯材料与PET材料充分混合之后，将混合物料送入循环锅炉中进行加热处理，并加入缓冲剂提高分散渗透效果；

S13、升温分散：将循环锅炉内的温度进一步升高并不断搅拌，使石墨烯材料均匀分散与溶解；

S14、冷却成粒：将溶解完成的母料浆液冷却造粒，即形成母料粒。

其中，所述的PET材料与石墨烯材料的质量混合比例为：石墨烯材料占3-5％，PET材料95-97％；加热石墨烯与PET材料的同时加入缓冲剂提高分散渗透效果，加入的缓冲剂与石墨烯以及PET材料的混合物料质量比比例为1：15000～1：1000。

其中，在S2的过程中熔融挤压喷丝装置包括料斗、高温挤压筒以及喷嘴；所述高温挤压筒的进料口与所述料斗的出料端相通，所述喷嘴固定在所述高温挤压筒的出料口处；母料粒在料斗中充分混合，然后被输送到高温挤压筒中进一步熔融处理，最后在喷嘴的喷出端被挤成丝状喷出。

其中，所述高温挤压筒包括料筒和螺杆，所述螺杆可旋转固定在所述料筒的中心轴位置上；所述料筒的外壁设有电热圈，所述电热圈的发热温度达到230℃～250℃；

母料粒加入料斗后，旋转的螺杆连续不断地把母料粒送入料筒，同时电热圈放热使料筒中的温度为230℃～250℃；被送入料筒中的母料粒不断被加热升温，同时受到旋转螺杆的研磨和挤压，从而使得母料粒被充分熔解成为流浆状态。

其中，所述喷嘴的喷出端设有挤孔片，所述挤孔片通过螺纹配合固定在所述喷嘴的喷出端，所述挤孔片与喷嘴的喷出端之间设有密闭垫片；所述挤孔片上设有多种形状不同的小孔，小孔的形状包括月牙形、半圆形以及椭圆形；

当流浆状态的母料粒从挤孔片上的小孔喷出时，不同小孔喷出的会形成不同形状的石墨烯PET卷丝，而且不同小孔喷出的石墨烯PET卷丝的弯曲的曲率也不一样。

其中，在S3冷却成型的过程中，使用风冷的冷却方式；所述冷却通道包括外送风层和内送风层，所述内送风层在外送风层的中心轴线上，所述外送风层与内送风层之间形成通道；所述内送风层与外送风层均设有均匀分布的通风孔，所述通风孔由通道内斜向下开设；

通道内不断地有8-12摄氏度的冷风从通风孔斜向上吹出，当喷出的高温且未固化石墨烯PET卷丝通过冷却通道时，冷风对石墨烯PET卷丝进行冷却且加快石墨烯PET卷丝固化成型。

其中，在S4装模加热过程中，所述模具所选用材料的熔点高于石墨烯PET卷丝，所述模具为空心圆筒，且带有相适配的盖子；在加入加热炉之前要用的石墨烯PET卷丝将模具压紧塞满然后用所述盖子将模具口封住，然后送入加热炉进行加热，加热至使模具内的石墨烯PET卷丝表面处于微熔状态。

其中，在S5的冷却定型过程中的冷却方式采用自然冷却，要加快冷却速度辅以风冷或水冷的冷却方式。

其中，在S6脱模切口的过程中，需要先对脱模后的石墨烯聚酯纤维水耕种植棉进行初步的检查，通过表面按压、观察透光度然后从相较于表面其他部位的按压阻力小、透光强度大的表面处向石墨烯聚酯纤维水耕种植棉中心切口。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，通过将石墨烯材料熔合在PET材料中，再将石墨烯与PET材料组成的混合材料制成了石墨烯聚酯纤维水耕种植棉。PET材料为无毒、无臭、无味，而且对水稳定；良好的力学性能，成型加工性能好所以可以更好的固定支持水培植物。同时以PET材料为载体，将石墨烯熔合在PET材料中可以使石墨烯更加稳定地存在；利用石墨烯能有效发放远红外线的性质，而且远红外线可以把大的水分子团拆分为小的水分子；又因为小的水分子相对于大的水分子团更容易被植物吸收；将石墨烯运用到水耕领域可以说是充分发挥了石墨烯能有效发放远红外线的实用性能，同时也是进一步的发掘了水耕种植的潜力。同时远红外线还可以促进植物细胞成长，加快植物新陈代谢效率，从而加快植物对营养物质吸收利用率，这是目前的水耕种植棉达不到的；在实现这些功能时主要是利用石墨烯自身的性质，无需使用及依赖一些人造的设备所以使用简单方便，无需维护。

附图说明

附图1为本发明石墨烯聚酯纤维水耕种植棉的制作流程图；

附图2为本发明的熔融挤压喷丝装置及冷却通道结构图；

附图3为挤孔片放大图；

附图4为石墨烯PET卷丝制成石墨烯聚酯纤维水耕种植棉的过程示意图；

附图5为切口之后石墨烯聚酯纤维水耕种植棉的俯视图。

1、料斗 2、料筒

3、电热圈 4、螺杆

5、喷嘴 6、挤孔片

7、内送风层 8、外送风层

9、通风孔 10、模具

11、加热炉 12、石墨烯聚酯纤维水耕种植棉。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明一种石墨烯聚酯纤维水耕种植棉制作方法包括以下实现步骤：

具体实施例1：

S1、石墨烯与PET材料混合制得母料粒：将90目的石墨烯粉末与90目的PET材料加入反应釜搅拌，充分混合之后加热使石墨烯与PET材料反应生成母料粒；

石墨烯与PET材料混合制得母料粒的具体步骤为：

S11、PET原料与石墨烯的混合：将90目的PET材料与石墨烯材料混合，连续搅拌；其中，PET材料与石墨烯材料的质量混合比例为：石墨烯材料占3％，PET材料97％；

S12、加热反应：待石墨烯材料与PET材料充分混合之后，将混合物料送入循环锅炉中进行加热处理，并加入缓冲剂提高分散渗透效果，缓冲剂与石墨烯以及PET材料的混合物料质量比比例为1：15000；

S13、升温分散：将循环锅炉内的温度进一步升高并不断搅拌，使石墨烯材料均匀分散与溶解；

S14、冷却成粒：将溶解完成的母料浆液冷却造粒，即形成母料粒。

S2、熔融挤压喷丝：母料粒加入到熔融挤压喷丝装置中，通过加热使母料粒成为熔融状态，然后熔融的母料受挤压喷出形成石墨烯PET卷丝；

S3、冷却成型：将喷出的高温且未固化的石墨烯PET卷丝通过冷却通道，使石墨烯PET卷丝冷却成型；

S4、装模加热：将石墨烯PET卷丝填充到模具10中并封口，再将模具10送进加热炉11进行加热使其微熔；

S5、冷却定型：将加热完成的模具10置于冷却室进行自然冷却降温，使石墨烯PET卷丝冷却成型；

S6、脱模切口：待模具温度降到室温时，将定型完成的石墨烯聚酯纤维水耕种植棉从模具取出，并从石墨烯聚酯纤维水耕种植棉的外表面向其中心切口；

S7、检查：挑出石墨烯聚酯纤维水耕种植棉中的不良品，并将其切碎后送回S2熔融挤压喷丝过程中。

在本实施例中，在S4装模加热过程中，所述模具材料的熔点高于石墨烯PET卷丝，所述模具为空心圆筒，且带有相适配的密封盖子；石墨烯PET卷丝塞满模具内部并用密封盖子压紧，然后送入加热炉进行加热直至石墨烯PET卷丝表面处于微熔状态。

根据模具10的空腔体积，在空心圆筒模具10中需要填充足够多的石墨烯PET卷丝，当然本发明并不局限于使用上述空心圆筒模具10的成型方案，只要是能够实现将石墨烯PET卷丝成为一定形状的模具计方案均属于本发明的简单变形和变换，应当落入本发明的保护范围。

在本实施例中，在S5的冷却定型过程中的冷却方式采用自然冷却，且所述冷却室内还设有风冷结构、水冷结构，需要加快冷却速度可使用风冷或者水冷。

在本实施例中，在S6脱模切口的过程中，先对脱模后的石墨烯聚酯纤维水耕种植棉12进行初步的检查，通过表面按压、观察透光度然后从相较于表面其他部位的按压阻力小、透光强度大的表面处向石墨烯聚酯纤维水耕种植棉中心切口，切入到石墨烯聚酯纤维水耕种植棉12的中轴线处，且在中轴线上挖出圆孔；植物从切口处塞进石墨烯聚酯纤维水耕种植棉中并固定在中心圆孔处；

通过初步的检查，在出比较薄弱的地方切入，一方面可以容易切入，另一方面可以方便最后检查挑选；在中心挖圆孔为了预留作物的位置，避免夹坏作物。

在本实施例中，所述的PET材料与石墨烯材料的质量混合比例为：石墨烯材料占3％，PET材料97％；加热石墨烯与PET材料的同时加入缓冲剂提高分散渗透效果，加入的缓冲剂与石墨烯以及PET材料的混合物料质量比比例为1：15000。

在本实施例中，在S2的过程中熔融挤压喷丝装置包括料斗1、高温挤压筒以及喷嘴5；所述高温挤压筒的进料口与所述料斗1的出料端相通，所述喷嘴5固定在所述高温挤压筒的出料口处；母料粒在料斗1中充分混合，然后被输送到高温挤压筒中进一步熔融处理，最后在喷嘴5的喷出端被挤成丝状喷出。

在本实施例中，所述高温挤压筒包括料筒2和螺杆4，所述螺杆4可旋转固定在所述料筒2的中心轴位置上；所述料筒2的外壁设有电热圈3，所述电热圈3的发热温度达到230℃～250℃；

母料粒加入料斗1后，旋转的螺杆4连续不断地把母料粒送入料筒2，同时电热圈3放热使料筒2中的温度为250℃；被送入料筒2中的母料粒不断被加热升温，同时受到旋转螺杆4的研磨和挤压，从而使得母料粒被充分熔解成为流浆状态。

在本实施例中，所述喷嘴5的喷出端设有挤孔片6，所述挤孔片6通过螺纹配合固定在所述喷嘴5的喷出端，所述挤孔片6与喷嘴5的喷出端之间设有密闭垫片；所述挤孔片6上设有多种形状不同的小孔，小孔的形状包括月牙形、半圆形以及椭圆形；

当流浆状态的母料粒从挤孔片6上的小孔喷出时，不同小孔喷出的会形成不同形状的石墨烯PET卷丝，而且不同小孔喷出的石墨烯PET卷丝的弯曲的曲率也不一样。

在本实施例中，在S3冷却成型的过程中，使用风冷的冷却方式；所述冷却通道包括外送风层8和内送风层7，所述内送风层7在外送风层8的中心轴线上，所述外送风层8与内送风层7之间形成通道；所述内送风层7与外送风层8均设有均匀分布的通风孔9，所述通风孔9由通道内斜向下开设；

通道内不断地有8-12摄氏度的冷风从通风孔9斜向上吹出，当喷出的高温且未固化石墨烯PET卷丝通过冷却通道时，冷风对石墨烯PET卷丝进行冷却且加快石墨烯PET卷丝固化成型。

具体实施例2：

S1、石墨烯与PET材料混合制得母料粒：将100目的石墨烯粉末与100目的PET材料加入反应釜搅拌，充分混合之后加热使石墨烯与PET材料反应生成母料粒；

石墨烯与PET材料混合制得母料粒的具体步骤为：

S11、PET原料与石墨烯的混合：将100目的PET材料与石墨烯材料混合，连续搅拌；其中，PET材料与石墨烯材料的质量混合比例为：石墨烯材料占5％，PET材料95％；

S12、加热反应：待石墨烯材料与PET材料充分混合之后，将混合物料送入循环锅炉中进行加热处理，并加入缓冲剂提高分散渗透效果，缓冲剂与石墨烯以及PET材料的混合物料质量比比例为1：1000；

S13、升温分散：将循环锅炉内的温度进一步升高并不断搅拌，使石墨烯材料均匀分散与溶解；

S14、冷却成粒：将溶解完成的母料浆液冷却造粒，即形成母料粒。

S2、熔融挤压喷丝：母料粒加入到熔融挤压喷丝装置中，通过加热使母料粒成为熔融状态，然后熔融的母料受挤压喷出形成石墨烯PET卷丝；

S3、冷却成型：将喷出的高温且未固化的石墨烯PET卷丝通过冷却通道，使石墨烯PET卷丝冷却成型；

S4、装模加热：将石墨烯PET卷丝填充到模具10中并封口，再将模具10送进加热炉11进行加热使其微熔；

S5、冷却定型：将加热完成的模具10置于冷却室进行自然冷却降温，使石墨烯PET卷丝冷却成型；

S6、脱模切口：待模具温度降到室温时，将定型完成的石墨烯聚酯纤维水耕种植棉从模具取出，并从石墨烯聚酯纤维水耕种植棉的外表面向其中心切口；

S7、检查：挑出石墨烯聚酯纤维水耕种植棉中的不良品，并将其切碎后送回S2熔融挤压喷丝过程中。

在本实施例中，在S4装模加热过程中，所述模具材料的熔点高于石墨烯PET卷丝，所述模具为空心圆筒，且带有相适配的密封盖子；石墨烯PET卷丝塞满模具内部并用密封盖子压紧，然后送入加热炉进行加热直至石墨烯PET卷丝表面处于微熔状态。

根据模具10的空腔体积，在空心圆筒模具10中需要填充足够多的石墨烯PET卷丝，当然本发明并不局限于使用上述空心圆筒模具10的成型方案，只要是能够实现将石墨烯PET卷丝成为一定形状的模具计方案均属于本发明的简单变形和变换，应当落入本发明的保护范围。

在本实施例中，在S5的冷却定型过程中的冷却方式采用自然冷却，且所述冷却室内还设有风冷结构、水冷结构，需要加快冷却速度可使用风冷或者水冷。

在本实施例中，在S6脱模切口的过程中，先对脱模后的石墨烯聚酯纤维水耕种植棉12进行初步的检查，通过表面按压、观察透光度然后从相较于表面其他部位的按压阻力小、透光强度大的表面处向石墨烯聚酯纤维水耕种植棉中心切口，切入到石墨烯聚酯纤维水耕种植棉12的中轴线处，且在中轴线上挖出圆孔；植物从切口处塞进石墨烯聚酯纤维水耕种植棉中并固定在中心圆孔处。

通过初步的检查，在出比较薄弱的地方切入，一方面可以容易切入，另一方面可以方便最后的检查挑选；在中心挖圆孔为了预留作物的位置，避免夹坏作物。

在本实施例中，所述的PET材料与石墨烯材料的质量混合比例为：石墨烯材料占5％，PET材料95％；加热石墨烯与PET材料的同时加入缓冲剂提高分散渗透效果，加入的缓冲剂与石墨烯以及PET材料的混合物料质量比比例为1：1000。

在本实施例中，在S2的过程中熔融挤压喷丝装置包括料斗1、高温挤压筒以及喷嘴5；所述高温挤压筒的进料口与所述料斗1的出料端相通，所述喷嘴5固定在所述高温挤压筒的出料口处；母料粒在料斗1中充分混合，然后被输送到高温挤压筒中进一步熔融处理，最后在喷嘴5的喷出端被挤成丝状喷出。

在本实施例中，所述高温挤压筒包括料筒2和螺杆4，所述螺杆4可旋转固定在所述料筒2的中心轴位置上；所述料筒2的外壁设有电热圈3，所述电热圈3的发热温度达到230℃～250℃；

母料粒加入料斗1后，旋转的螺杆4连续不断地把母料粒送入料筒2，同时电热圈3放热使料筒2中的温度为230℃；被送入料筒2中的母料粒不断被加热升温，同时受到旋转螺杆4的研磨和挤压，从而使得母料粒被充分熔解成为流浆状态。

在本实施例中，所述喷嘴5的喷出端设有挤孔片6，所述挤孔片6通过螺纹配合固定在所述喷嘴5的喷出端，所述挤孔片6与喷嘴5的喷出端之间设有密闭垫片；所述挤孔片6上设有多种形状不同的小孔，小孔的形状包括月牙形、半圆形以及椭圆形；

当流浆状态的母料粒从挤孔片6上的小孔喷出时，不同小孔喷出的会形成不同形状的石墨烯PET卷丝，而且不同小孔喷出的石墨烯PET卷丝的弯曲的曲率也不一样。

在本实施例中，在S3冷却成型的过程中，使用风冷的冷却方式；所述冷却通道包括外送风层8和内送风层7，所述内送风层7在外送风层8的中心轴线上，所述外送风层8与内送风层7之间形成通道；所述内送风层7与外送风层8均设有均匀分布的通风孔9，所述通风孔9由通道内斜向下开设；

通道内不断地有8-12摄氏度的冷风从通风孔9斜向上吹出，当喷出的高温且未固化石墨烯PET卷丝通过冷却通道时，冷风对石墨烯PET卷丝进行冷却且加快石墨烯PET卷丝固化成型。

本发明利用了石墨烯容易变得饱和，能吸收和辐射高达40％的远红外线。在太阳日照之下，可以大量吸收热能，转化为远红外线并辐射到土壤和植物里，让植物在生长过程中能吸收远红外线带来的益处，同时把土壤里的水分子拆分到10个水团以下，成为小分子水，有效提高植物的生长率及营养水平。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种石墨烯聚酯纤维水耕种植棉制作方法，其特征在于，包括以下实现步骤：

S1、石墨烯与PET材料混合制得母料粒：将90-100目的石墨烯粉末与90-100目的PET材料加入反应釜搅拌，充分混合之后加热使石墨烯与PET材料反应生成母料粒；

S2、熔融挤压喷丝：母料粒加入到熔融挤压喷丝装置中，通过加热使母料粒成为熔融状态，然后熔融的母料受挤压喷出形成石墨烯PET卷丝；

S3、冷却成型：将喷出的高温且未固化的石墨烯PET卷丝通过冷却通道，使石墨烯PET卷丝冷却成型；

S4、装模加热：将石墨烯PET卷丝填充到模具中并封口，再将模具送进加热炉进行加热使其微熔；

S5、冷却定型：将加热完成的模具置于冷却室处进行自然冷却降温使石墨烯PET卷丝冷却成型；

S6、脱模切口：待模具温度降到室温时，将定型完成的石墨烯聚酯纤维水耕种植棉从模具取出，并从石墨烯聚酯纤维水耕种植棉的外表面向其中心切口；

S7、检查：挑出石墨烯聚酯纤维水耕种植棉中的不良品，并将其切碎后送回S2熔融挤压喷丝过程中；

所述的PET材料与石墨烯材料的质量混合比例为：石墨烯材料占3-5%， PET材料95-97%；加热石墨烯与PET材料的同时加入缓冲剂提高分散渗透效果，加入的缓冲剂与石墨烯以及PET材料的混合物料质量比比例为1：15000~1：1000；

以PET材料为载体，将石墨烯熔合在PET材料中使石墨烯更加稳定地存在；利用石墨烯能有效发放远红外线的性质，而且远红外线可以把大的水分子团拆分为小的水分子；小的水分子相对于大的水分子团更容易被植物吸收。

2.根据权利要求1所述的石墨烯聚酯纤维水耕种植棉制作方法，其特征在于，在S4装模加热过程中，所述模具材料的熔点高于石墨烯PET卷丝，所述模具为空心圆筒，且带有相适配的密封盖子；石墨烯PET卷丝塞满模具内部并用密封盖子压紧，然后送入加热炉进行加热直至石墨烯PET卷丝表面处于微熔状态。

3.根据权利要求1所述的石墨烯聚酯纤维水耕种植棉制作方法，其特征在于，在S5的冷却定型过程中的冷却方式采用自然冷却，且所述冷却室内还设有风冷结构、水冷结构。

4.根据权利要求1所述的石墨烯聚酯纤维水耕种植棉制作方法，其特征在于，在S6脱模切口的过程中，先对脱模后的石墨烯聚酯纤维水耕种植棉进行初步的检查，通过表面按压、观察透光度然后从相较于表面其他部位的按压阻力小、透光强度大的表面处向石墨烯聚酯纤维水耕种植棉中心切口，切入到石墨烯聚酯纤维水耕种植棉的中轴线处，且在中轴线上挖出圆孔；植物从切口处塞进石墨烯聚酯纤维水耕种植棉中并固定在中心圆孔处。

5.根据权利要求1所述的石墨烯聚酯纤维水耕种植棉制作方法，其特征在于，在S1中石墨烯与PET材料混合制得母料粒的具体步骤为：

S11、PET原料与石墨烯的混合：将90-100目的PET材料与石墨烯材料混合，连续搅拌；

S12、加热反应：待石墨烯材料与PET材料充分混合之后，将混合物料送入循环锅炉中进行加热处理，并加入缓冲剂提高分散渗透效果；

S13、升温分散：将循环锅炉内的温度进一步升高并不断搅拌，使石墨烯材料均匀分散与溶解；

S14、冷却成粒：将溶解完成的母料浆液冷却造粒，即形成母料粒。

6.根据权利要求1所述的石墨烯聚酯纤维水耕种植棉制作方法，其特征在于，在S2的过程中熔融挤压喷丝装置包括料斗、高温挤压筒以及喷嘴；所述高温挤压筒的进料口与所述料斗的出料端相通，所述喷嘴固定在所述高温挤压筒的出料口处；母料粒在料斗中充分混合，然后被输送到高温挤压筒中进一步熔融处理，最后在喷嘴的喷出端被挤成丝状喷出。

7.根据权利要求6所述的石墨烯聚酯纤维水耕种植棉制作方法，其特征在于，所述高温挤压筒包括料筒和螺杆，所述螺杆可旋转固定在所述料筒的中心轴位置上；所述料筒的外壁设有电热圈，所述电热圈的发热温度达到230℃~250℃；

母料粒加入料斗后，旋转的螺杆连续不断地把母料粒送入料筒，同时电热圈放热使料筒中的温度为230℃~250℃；被送入料筒中的母料粒不断被加热升温，同时受到旋转螺杆的研磨和挤压，从而使得母料粒被充分熔解成为流浆状态。

8.根据权利要求6所述的石墨烯聚酯纤维水耕种植棉制作方法，其特征在于，所述喷嘴的喷出端设有挤孔片，所述挤孔片通过螺纹配合固定在所述喷嘴的喷出端，所述挤孔片与喷嘴的喷出端之间设有密闭垫片；所述挤孔片上设有多种形状不同的小孔，小孔的形状包括月牙形、半圆形以及椭圆形；

当流浆状态的母料粒从挤孔片上的小孔喷出时，不同小孔喷出的会形成不同形状的石墨烯PET卷丝，而且不同小孔喷出的石墨烯PET卷丝的弯曲的曲率也不一样。

9.根据权利要求1所述的石墨烯聚酯纤维水耕种植棉制作方法，其特征在于，在S3冷却成型的过程中，使用风冷的冷却方式；所述冷却通道包括外送风层和内送风层，所述内送风层在外送风层的中心轴线上，所述外送风层与内送风层之间形成通道；所述内送风层与外送风层均设有均匀分布的通风孔，所述通风孔由通道内斜向下开设；

通道内不断地有8-12摄氏度的冷风从通风孔斜向上吹出，当喷出的高温且未固化石墨烯PET卷丝通过冷却通道时，冷风对石墨烯PET卷丝进行冷却且加快石墨烯PET卷丝固化成型。

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