CN110240811A - 银离子石墨烯油料的制备方法及应用 - Google Patents

银离子石墨烯油料的制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种银离子石墨烯油料的制备方法及应用，其方法包括：将天然鳞片石墨粉加入基础油中并搅拌混合形成油相石墨原料，在搅拌过程中不断加入改性亲油拆层剂；搅拌5h‑7h，使改性亲油拆层剂充分混合于油相石墨原料的石墨层之间形成油相混合物；将非离子基螯合银加入油相混合物中进行渗入反应，渗入反应1h后加入撞击剂搅拌均匀形成油相反应物；油相反应物静置反应1‑1.5h，形成银离子石墨烯油料。通过制备出石墨烯油料，相比于干粉状态的石墨烯，能够更加轻松快捷的和塑料粒进行混合分散，从而缩短封装塑料制品的制备周期，且混合分散效果更优，同时，使塑料制品的银离子含量在5ppm或以上，进而使这样的配比的塑料制品具有杀菌能力。

Description

银离子石墨烯油料的制备方法及应用
技术领域
本发明涉及石墨烯的技术领域，尤其涉及一种银离子石墨烯油料的制备方法及应用。
背景技术
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。
现有技术当中，含有石墨烯的塑料制品在生物医学和药物中大量应用，但是生物医学和药物在生产过程中，需要做到少菌或者无菌，而采用石墨烯制作而成的生物医学和药物的设备中的塑料制品并不具备杀菌效果，导致影响生物医学和药物在生产中的合格率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种银离子石墨烯油料的制备方法及应用，以解决现有技术当中塑料制品的不具备杀菌功能的技术问题。
为了达到上述目的，本发明提出一种银离子石墨烯油料的制备方法，包括如下步骤：
将天然鳞片石墨粉加入基础油中并搅拌混合形成油相石墨原料，在搅拌过程中不断加入改性亲油拆层剂；
搅拌5h-7h，使所述改性亲油拆层剂充分混合于所述油相石墨原料的石墨层之间形成油相混合物；
将非离子基螯合银加入所述油相混合物中进行渗入反应，渗入反应1h后加入撞击剂搅拌均匀形成油相反应物；
所述油相反应物静置反应1-1.5h，形成所述银离子石墨烯油料。
进一步地，所述基础油的配制方法包括：
将聚乙二醇加入硅油中并搅拌混合形成所述基础油，在搅拌混合的过程当中不断加入亲油拆层剂。
进一步地，所述亲油拆层剂为经加工改性混合成的亲油乳液。
进一步地，所述基础油由10％-30％的聚乙二醇和70％-90％的硅油混合而成，所述亲油拆层剂的质量占所述基础油质量的10％。
进一步地，所述天然鳞片石墨粉与基础油的混合比例，以质量分数计算，天然鳞片石墨粉：基础油＝2-3：6。
进一步地，所述撞击剂的质量占所述油相混合物质量的10％。
进一步地，所述撞击剂的化学式为(C10H16N2O8)n。
进一步地，所述天然鳞片石墨粉的尺寸为300目-15000目。
进一步地，所述非离子基螯合银的化学式为C10H32N2O8Ag。
本发明还公开了一种银离子石墨烯油料的制备方法的应用，所述银离子石墨烯油料添加至塑料制品当中，起到杀菌的作用。
本发明的有益效果是：
通过制备出石墨烯油料，相比于干粉状态的石墨烯，能够更加轻松快捷的和塑料粒进行混合分散，从而缩短封装塑料制品的制备周期，且混合分散效果更优，同时，使塑料制品的银离子含量在5ppm或以上，进而使这样的配比的塑料制品具有杀菌能力。
附图说明
图1为本发明第一实施例当中的银离子石墨烯油料的制备方法的流程图；
图2为本发明第二实施例当中的银离子石墨烯油料的制备方法的流程图。
具体实施方式
为了更清楚地表述本发明，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。
一般在而言，一个物品中银离子的含量在5ppm或以上时，杀菌功能特别超卓，以致人类对银的应用需求甚广。但是由于是银是贵金属的关系，以致于银的应用因成本昂贵而却步。为了降低银金属应用的成本，本发明提供的如下方法。
实施例一
请参阅图1，所示为本发明第一实施例当中的银离子石墨烯油料的制备方法，包括步骤S11-步骤S14。
步骤S11，将天然鳞片石墨粉加入基础油中并搅拌混合形成油相石墨原料，在搅拌过程中不断加入改性亲油拆层剂。
具体的，天然鳞片石墨粉的尺寸可以为300目-15000目，天然鳞片石墨粉在市面上有很多品牌，随意选择合适尺寸的购买即可。选择的基础油可以为硅油、基础润滑机油等，优选为硅油，基础油可以直接从total、SK或其他油品公司购买，也可以通过手段制备而成。
在具体实施时，可将天然鳞片石墨粉以及基础油分别放入螺杆式搅拌器中，天然鳞片石墨粉与基础油的混合比例，以质量分数计算，天然鳞片石墨粉：基础油＝2：6。启动螺杆式搅拌器，以转速为120r/min的速度旋转，形成油相石墨原料。在此过程中，螺杆式搅拌器内的温度为常温，气压为一个大气压。在其它实施例当中，天然鳞片石墨粉与基础油的混合比例，以质量分数计算，天然鳞片石墨粉：基础油还可以为2-3：6中的任一比例。
此外，当天然鳞片石墨粉以及基础油分别放入螺杆式搅拌器搅拌的过程中，不断加入改性亲油拆层剂，油相石墨原料与改性亲油拆层剂的混合比例，以质量分数计算，油相石墨原料：改性亲油拆层剂＝9：1。改性亲油拆层剂需要应用无污染和副作用的材料，改性亲油拆层剂在石墨烯剥离过程中所产生的膨胀反应发出的气体必须是无污染的气体，例如二氧化碳或氧气。
在具体实施时，改性亲油拆层剂可以通过以下配制方法配制得到：
首先，将亲水碱性膨化剂与水混合溶解，形成所述亲水碱性膨化剂的饱和溶液，然后将所述亲水碱性膨化剂的饱和溶液加入到非离子螯合剂中，通过超声搅拌，形成乳化状态的改性亲油拆层剂。
需要指出的是，将亲水碱性膨化剂与水充分混合，直至亲水碱性膨化剂达到饱和状态，这样就可以在最大程度上应用碱性膨化剂的膨化效果。亲水碱性膨化剂的饱和溶液与非离子螯合剂均放入超声波搅拌器，通过超声方式实现二者的充分混合，因为亲水碱性膨化剂的饱和溶液为无机溶液，非离子螯合剂为有机溶液，通过超声方式可以实现二者之间的更好混合。
其中，亲水碱性膨化剂为碳酸氢钠、轻质碳酸钙以及过氧化钠中的一种或多种，非离子螯合剂为EDTA、TDPA以及EHDT中的一种或多种。改性亲油拆层剂需要达到亲水亲油的乳液状态，才能溶合到基础油中，渗透进入石墨层之间。在反应过程中改性亲油拆层剂释放氧气或二氧化碳，从而进一步打开石墨层与层之间的范德华力，以达到石墨层的剥离效果。在具体实施时，所述非离子螯合剂的添加量可以为所述亲水碱性膨化剂的饱和溶液的质量分数的1％-5％。
步骤S12，搅拌5h-7h，使所述改性亲油拆层剂充分混合于所述油相石墨原料的石墨层之间形成油相混合物。
具体的，搅拌时间示天然鳞片石墨粉的目数而定，改性亲油拆层剂充分混合于所述油相石墨原料的石墨层之间形成油相混合物，混合后的无机金属离子进入非离子螯合剂的配位体中，无机非金属离子形成游离状态，并渗透到石墨层与层之间。
步骤S13，将非离子基螯合银加入所述油相混合物中进行渗入反应，渗入反应1h后加入撞击剂搅拌均匀形成油相反应物。
其中，所加入的非离子基螯合银的化学式为C10H32N2O8Ag，可从亚天集团购买得到，所加入的撞击剂为多聚式非离子螯合物，其化学式为(C10H16N2O8)n，可从亚天集团购买得到，并且该撞击剂的添加质量占所述油相混合物质量的10％。
可以理解的，非离子基螯合银的添加主要是通过渗入反应将银离子镶嵌与石墨烯中。撞击剂的添加主要是获取游离状态的无机非金属离子中的负价电子，以螯合正价无机金属离子，此时，无机非金属离子失去电子后转换成二氧化碳或氧气，反应过程中放热，从而打断石墨层与层之间的范德华力，实现石墨层之间的剥离。
步骤S14，所述油相反应物静置反应1-1.5h，形成所述银离子石墨烯油料。
综上，本实施例当中的银离子石墨烯油料的制备方法，通过制备出石墨烯油料，相比于干粉状态的石墨烯，能够更加轻松快捷的和塑料粒进行混合分散，从而缩短封装塑料制品的制备周期，且混合分散效果更优，同时，当银离子含量在5ppm或以上时，就可使这样的配比的材料具有杀菌方面的能力了，在生产实践过程中，用螯合银离子杀菌方面做出的口罩检测上可达到杀菌效果为99.9％；而且没有释出物，安全可靠。
具体的，还可以将含有这种银离子石墨烯油料的塑料制品应用在管道上，当管道上可以有杀菌功能时，可以提升人们的用水安全，进而提高人们的卫生水平。例如，将含有这种银离子石墨烯油料的塑料制品应用在食水管道上，可以杀菌和除垢，由于石墨烯本身带远红外线波，能在食水管道上将水份子团拆细，使得水垢比较难以聚积，进而保持食水管道清洁而不容易滋生细菌。再加上银离子起了杀菌作用，食水管道上在水体中的细菌也大大降低，从而减少水体传播细菌的问题存在，大大的提高了人们的用水安全性和卫生性。
银离子石墨烯油料生产法所制得的材料，是未来应用甚广的材料。如果银离子石墨烯油料作塑料添加剂所做出的功能性管道，必然提升城市建设上的管道应用。由于在银离子杀菌功能，不但在食水管道上应用，还可在污水管道上应用，提高污水处理上的病毒细菌方面处理，达到独具经济价值的材料。
实施例二
请参阅图2，所示为本发明第二实施例当中的银离子石墨烯油料的制备方法，包括步骤S21-步骤S25。
步骤S21，将聚乙二醇加入硅油中并搅拌混合形成基础油，在搅拌混合的过程当中不断加入亲油拆层剂。
在本实施例当中，所述基础油由硅油和聚乙二醇混合而成，在具体实施时，可将10％-30％的聚乙二醇和70％-90％的硅油添加到液体搅拌器中进行搅拌混合，搅拌时转速可为100r/min，温度可为常温，气压可为一个大气压。所述亲油拆层剂为经加工改性混合成的亲油乳液，可从亚天集团购买得到，并且所述亲油拆层剂的添加质量占所述基础油质量的10％。
步骤S22，将天然鳞片石墨粉加入所述基础油中并搅拌混合形成油相石墨原料，在搅拌过程中不断加入改性亲油拆层剂。
步骤S23，搅拌5h-7h，使所述改性亲油拆层剂充分混合于所述油相石墨原料的石墨层之间形成油相混合物。
步骤S24，将非离子基螯合银加入所述油相混合物中进行渗入反应，渗入反应1h后加入撞击剂搅拌均匀形成油相反应物。
步骤S25，所述油相反应物静置反应1-1.5h，形成所述银离子石墨烯油料。
其中，步骤S22-步骤S25的具体实现过程可参阅实施一中的相应内容，在此不在赘述。
综上，本实施例当中制备方法相比于第一实施例当中的制备方法的进一步优点在于，通过将10％-30％的聚乙二醇作为添加助剂添加在硅油中，以调制出用于制备银离子石墨烯油料的基础油，由于聚乙二醇具有优良的润滑性、分散性等特点，能够使制备出的银离子石墨烯油料更加轻松快捷的和塑料粒进行混合分散，并且混合分散效果提升显著。
实施例三
在本发明的另一实施例中，还公开了一种银离子石墨烯油料的制备方法的应用，所述银离子石墨烯油料添加至塑料制品当中，起到杀菌的作用。
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 (10)

1.一种银离子石墨烯油料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将天然鳞片石墨粉加入基础油中并搅拌混合形成油相石墨原料，在搅拌过程中不断加入改性亲油拆层剂；
搅拌5h-7h，使所述改性亲油拆层剂充分混合于所述油相石墨原料的石墨层之间形成油相混合物；
将非离子基螯合银加入所述油相混合物中进行渗入反应，渗入反应1h后加入撞击剂搅拌均匀形成油相反应物；
所述油相反应物静置反应1-1.5h，形成所述银离子石墨烯油料。
2.根据权利要求1所述的银离子石墨烯油料的制备方法，其特征在于，所述基础油的配制方法包括：
将聚乙二醇加入硅油中并搅拌混合形成所述基础油，在搅拌混合的过程当中不断加入亲油拆层剂。
3.根据权利要求1所述的银离子石墨烯油料的制备方法，其特征在于，所述亲油拆层剂为经加工改性混合成的亲油乳液。
4.根据权利要求2或3所述的银离子石墨烯油料的制备方法，其特征在于，所述基础油由10％-30％的聚乙二醇和70％-90％的硅油混合而成，所述亲油拆层剂的质量占所述基础油质量的10％。
5.根据权利要求1所述的银离子石墨烯油料的制备方法，其特征在于，所述天然鳞片石墨粉与基础油的混合比例，以质量分数计算，天然鳞片石墨粉：基础油＝2-3：6。
6.根据权利要求1所述的银离子石墨烯油料的制备方法，其特征在于，所述撞击剂的质量占所述油相混合物质量的10％。
7.根据权利要求1或6所述的银离子石墨烯油料的制备方法，其特征在于，所述撞击剂的化学式为(C10H16N2O8)n。
8.根据权利要求1所述的银离子石墨烯油料的制备方法，其特征在于，所述天然鳞片石墨粉的尺寸为300目-15000目。
9.根据权利要求1所述的银离子石墨烯油料的制备方法，其特征在于，所述非离子基螯合银的化学式为C10H32N2O8Ag。
10.一种基于权利要求1-9所述的银离子石墨烯油料的制备方法的应用，其特征在于，所述银离子石墨烯油料添加至塑料制品当中，起杀菌的作用。
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