CN112175286B - 一种石墨烯-聚丙烯复合母料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种石墨烯-聚丙烯复合母料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112175286B
CN112175286B CN202010908938.9A CN202010908938A CN112175286B CN 112175286 B CN112175286 B CN 112175286B CN 202010908938 A CN202010908938 A CN 202010908938A CN 112175286 B CN112175286 B CN 112175286B
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
polypropylene
master batch
polypropylene composite
compatilizer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010908938.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112175286A (zh
Inventor
拜永孝
任尚远
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lanzhou University
Original Assignee
Lanzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lanzhou University filed Critical Lanzhou University
Priority to CN202010908938.9A priority Critical patent/CN112175286B/zh
Publication of CN112175286A publication Critical patent/CN112175286A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112175286B publication Critical patent/CN112175286B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/22—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques
    • C08J3/226—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques using a polymer as a carrier
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10—Other agents for modifying properties
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10—Other agents for modifying properties
    • D01F1/103—Agents inhibiting growth of microorganisms
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10—Other agents for modifying properties
    • D01F1/106—Radiation shielding agents, e.g. absorbing, reflecting agents
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/44—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds
    • D01F6/46—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of polyolefins
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4282—Addition polymers
    • D04H1/4291—Olefin series
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/005—Synthetic yarns or filaments
    • D04H3/007—Addition polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2423/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2423/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2423/10—Homopolymers or copolymers of propene
    • C08J2423/12—Polypropene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C08K3/042—Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/08—Ingredients agglomerated by treatment with a binding agent

Abstract

本发明公开了一种石墨烯‑聚丙烯复合母料及其制备方法和应用，包括以下步骤：向石墨烯水系分散液中加入含相容剂的二甲苯溶液，搅拌混合并进行辐照，再将其进行固化，洗涤，冻干，得相容剂接枝的石墨烯颗粒；将相容剂接枝的石墨烯颗粒与聚丙烯预混，挤出造粒，得石墨烯‑聚丙烯复合母料。本发明利用石墨烯‑聚丙烯复合母料制备得到的石墨烯‑聚丙烯纺粘无纺布的力学性能优异，且无需后处理便可拥有良好的抗菌、抗病毒、抗紫外线辐射、抗静电的功能性，实现了无纺布生产工艺流程的简化，降低了生产成本，同时拓宽了无纺布的应用领域。

Description

一种石墨烯-聚丙烯复合母料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及无纺布材料技术领域。更具体地说，本发明涉及一种石墨烯-聚丙烯复合母料的制备方法及其应用。
背景技术
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型蜂巢晶格结构的二维碳纳米材料，是目前已知的最薄和最坚硬的单原子层厚度材料，自身具有许多极为优异的性能，如其杨氏模量达到1100GPa，断裂强度达到130GPa，在复合材料领域具有广阔的应用前景。
石墨烯及其衍生物，如石墨烯(GR)、氧化石墨烯(GO)和还原氧化石墨烯(rGO)，均具有独特的二维表面化学结构和尖锐的物理边缘结构，其所展现出来的物理化学上的特性使其在抑菌抗菌领域有着好的应用前景。石墨烯材料的抗菌抗病毒能力主要基于以下几种机制的混合协同作用：1)物理切割，也称纳米刀(Nano-Knives)，石墨烯材料尖锐物理边缘可有效切割细菌病毒表面，破坏细胞壁和膜结构，造成胞内物质泄漏和代谢紊乱，最终导致细菌病毒死亡，是石墨烯材料的主要抗菌抗病毒机制之一；2)膜表面成分提取(Insertionand Extraction)，石墨烯材料具有大的比表面积和疏水性，可以有效通过接触或插入方式吸附结合细菌病毒表面的磷脂分子，从而破坏其细胞膜结构引起细菌病毒死亡；3)物理捕获(Wrapping)，石墨烯材料会通过包裹方式将细菌同周围介质隔离，进而阻断其增殖，起到抑菌作用；4)氧化应激作用(ROS)，在同细菌接触过程中，石墨烯表面缺陷和尖锐的边缘结构均会诱导细菌产生活性氧成分，从而导致其正常生理代谢紊乱，造成细菌死亡。除了上述主要抗菌抗病毒机制外，电荷传导也是重要的石墨烯抗菌机制，该机制通过石墨烯传导细菌表面电荷，破坏细胞膜的生理活动和功能，造成细菌代谢紊乱，进而促进细菌死亡。
然而，由于石墨烯自身具有很高的表面能，导致其容易发生形变和团聚。石墨烯片层大量的堆叠与团聚会使得复合材料在应用中形成应力集中点，极大的削弱以石墨烯为增强相的聚丙烯复合无纺布的力学性能。此外，石墨烯与纳米复合纤维基体材料相容性差，会使得石墨烯与基体材料结合力减弱，表现在复合材料中石墨烯与无纺布纤维基体材料在受力的过程中产生滑动而使得复合材料的力学性能降低和失效。石墨烯的团聚更会使得石墨烯-聚丙烯无纺布的抗菌抗紫外等功能性大大下降。
近些年来石墨烯无纺布领域主要以将配置好的石墨烯浆料通过浸渍、喷涂、涂覆等方式固定于无纺布表面制备功能性无纺布。申请号为CN103920179A的专利公开了一种石墨烯伤口敷料的制备方法，其制备方法是将制备好的石墨烯超声粉碎后再置于喷粘机中，通过将石墨烯垂直喷于无纺布基底层料表面，通过热粘接法或化学结合法使石墨烯粘于无纺布基底层表面上制备了一种石墨烯伤口敷料。申请号为CN201610149633的专利公开了一种石墨烯抗菌敷料的制备方法，该方法包括以下步骤：首先配置氧化石墨烯溶液，将碳纤维针刺无纺布浸泡于氧化石墨烯溶液中，再经烘干，配制VB1、VB2和VB6的维生素工作液，并将干燥后的纤维敷料基体浸入维生素工作液中，密闭抽真空干燥。将预处理后的纤维敷料基体与不干胶无纺布、单硅离型纸共同置于敷贴机上，经剪裁、压片等工序后，制成所需规格的敷贴，包装好并完成消毒后制得石墨烯抗菌敷料产品。然而这两种结合方式只是让石墨烯依附在无纺布表面，这种结合方式对表面石墨烯的实际负载量有一定要求，无法大含量的负载且有可能在无纺布表面发生堆叠与团聚。而且石墨烯浆料与无纺布基体相容性差的因素导致容易从无纺布表面脱落或在洗涤条件下掉落而无法二次使用或掉落颗粒造成危险与危害。
将石墨烯与聚丙烯利用复合工艺制备复合母粒后生产的无纺布，石墨烯在聚丙烯基体中附着，分散均匀，相容性好。所制得无纺布无需“三抗”后处理便可同时拥有良好的抗菌与抗病毒、抗紫外线辐射、抗静电等功能性，实现了无纺布生产工艺流程的简化，降低了生产成本。申请号为201810379843.5的中国发明申请专利公开了一种石墨烯/聚丙烯非织造布过滤网的制备方法，该方法包括以下步骤：在N2的保护下，将联苯-4-羧酸和氨水加入到氧化石墨烯分散液中，向混合液中加入还原剂反应；反应产物经过过滤后采用洗涤剂洗涤，获得联苯-4-羧酸改性还原氧化石墨烯；将联苯-4-羧酸改性还原氧化石墨烯和苯胺加入到H3PO4溶液中进行搅拌、超声处理制备联苯-4-羧酸改性还原氧化石墨烯的H3PO4分散液；然后将2-氨基苯酚-4-磺酸和H3PO4溶液加入到联苯-4-羧酸改性还原氧化石墨烯的H3PO4分散液中，将合成产物过滤，洗涤，得到PANI纳米纤维接枝改性RGO。将制备的PANI纳米纤维接枝改性RGO分散在二甲苯中，先后使用乙醇和二甲苯作为洗涤剂洗涤；通过母粒-熔融复合法制备石墨烯/聚丙烯树脂复合母粒。最后用复合母粒制备熔喷无纺布材料。然而，其方法步骤复杂，石墨烯改性制备过程存在大量且种类繁多的对人体有害的无机和有机溶剂的替换，实验流程中溶剂替换复杂，增大了处理难度，加大了环境污染，故其应用受到限制。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种石墨烯-聚丙烯复合母料的制备方法，本方法采用高能紫外辐照实现在石墨烯表面接枝与聚丙烯基材具有类似极性的相容剂，与聚丙烯基材形成“双疏”相互作用。相容剂的接枝加大了石墨烯片层间的间距，有效防止石墨烯在聚丙烯基体中的堆叠与团聚。相容剂的存在可以提高石墨烯在基体中的相容性，在石墨烯增强材料与基体之间形成界面层，界面层能传递应力，利用相互之间的协同作用，增强复合强度，提高了复合材料的性能，同时还可以改善界面状态。该方法绿色无污染，且接枝效果高，不存在大量的溶剂交换。为实现绿色高效高质量生产功能性石墨烯-聚丙烯无纺布提供较好的原材料。本发明还提供一种石墨烯-聚丙烯复合母料及其在制备功能性无纺布中的应用，石墨烯-聚丙烯复合母料通过无纺布制备设备制备出石墨烯-聚丙烯复合功能性无纺布(纺粘和熔喷)，整个生产工艺与现有设备无缝连接，可操作性强，对工业上现有设备的适应性好，成本低，便于推广，容易实现量产。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种石墨烯-聚丙烯复合母料的制备方法，包括以下步骤：
向石墨烯水系分散液中加入含相容剂的二甲苯溶液，搅拌混合并进行辐照，再将其进行固化，洗涤，冻干，得相容剂接枝的石墨烯颗粒；
将相容剂接枝的石墨烯颗粒与聚丙烯预混，挤出造粒，得石墨烯-聚丙烯复合母料。
优选的是，所述石墨烯水系分散液中石墨烯的含量为0.5～20mg/ml。
优选的是，所述相容剂与所述石墨烯水系分散液中石墨烯的质量比为1～3:1～5。
优选的是，所述相容剂为石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、油酸酰胺、单硬脂酸甘油酯中的一种或者几种。
优选的是，含相容剂的二甲苯溶液的制备方法为：将相容剂加入60～120℃的二甲苯中搅拌30～60min。
优选的是，所述搅拌的时间为3～5h，所述辐照在所述搅拌结束前30min内进行；
所述紫外辐照采用高压汞灯进行照射，所述紫外辐照的时间为0.5～16min、波长为365nm、强度为0.5～1kw。
优选的是，所述固化在装有液氮的容器中进行；
所述洗涤采用乙醇溶液。
优选的是，所述预混的时间为5～10min；
所述石墨烯水系分散液中的石墨烯与所述聚丙烯的质量比为0.1～15:100。
还提供一种石墨烯-聚丙烯复合母料，利用所述的石墨烯-聚丙烯复合母料的制备方法制备而成。
一种所述的石墨烯-聚丙烯复合母料在制备功能性无纺布中的应用。
本发明至少包括以下有益效果：
普通丙纶无纺布的断裂强力是51.28N，石墨烯-聚丙烯复合无纺布的断裂强力相较于普通聚丙烯无纺布提高了149％，最高达到了127.36N，使石墨烯-聚丙烯无纺布的力学强度有了很大的提高；
采用本发明制备的复合无纺布无需后处理便具有抗静电、抗菌、抗紫外辐射的功能性特点，无掉色现象，产品环保，手感柔软；
石墨烯-聚丙烯功能性无纺布的制备所需设备为普通工业用无纺布机器，生产工艺与现有设备无缝衔接，生产过程比较简便，在产品质量、生产效率等方面提高明显。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
<实施例1>
本实施例涉及石墨烯-聚丙烯复合母料的制备方法，具体包括如下步骤：
配制石墨烯含量为0.5mg/ml的石墨烯水系分散液；将聚丙烯蜡加入60℃二甲苯溶液中持续搅拌30min，形成含聚丙烯蜡的二甲苯溶液；将石墨烯水系分散液加入含聚丙烯蜡的二甲苯溶液中，再持续搅拌3h，在搅拌结束前30min内利用高压汞灯对其进行紫外辐照，得混合液相。其中，高压汞灯的辐照强度为11.08mJ/cm2，辐照时间1min，紫外光波长365nm，强度为500W，聚丙烯蜡和石墨烯的质量比是1:1。
将上述混合液相缓慢滴入含有足量液氮的容器中进行低温固化，待其沉入容器底部后重复上述步骤，取出固化物。用大量低于零度的乙醇洗涤固化物上的二甲苯，冻干，得相容剂接枝的石墨烯颗粒。
将上述相容剂接枝的石墨烯颗粒与聚丙烯在室温下高速预混5min，得混合物料；将混合物料经双螺杆挤出工艺水冷造粒，得到石墨烯-聚丙烯复合母料。其中，石墨烯和聚丙烯的质量比为0.1:100。
<实施例2>
本实施例涉及石墨烯-聚丙烯复合母料的制备方法，具体包括如下步骤：
配制石墨烯含量为20mg/ml的石墨烯水系分散液。将聚乙烯蜡加入60℃二甲苯溶液中持续搅拌60min，形成含聚乙烯蜡的二甲苯溶液；将石墨烯水系分散液加入含聚乙烯蜡的二甲苯溶液中，再持续搅拌5h，在搅拌结束前30min内利用高压汞灯对其进行紫外辐照，得混合液相。其中，高压汞灯的辐照强度为11.08mJ/cm2，辐照时间16min、紫外光波长365nm、强度为1kW。聚丙烯蜡、石墨烯的质量比是3:5。
将上述混合液相缓慢滴入含有足量液氮的容器中进行低温固化，待其沉入容器底部后重复上述步骤，取出固化物。用大量低于零度的乙醇洗涤固化物上的二甲苯，冻干，得相容剂接枝的石墨烯颗粒。
将上述相容剂接枝的石墨烯颗粒与聚丙烯在室温下高速预混10min，得混合物料；将混合物料经双螺杆挤出工艺水冷造粒，得到石墨烯-聚丙烯复合母料。其中，石墨烯和聚丙烯的质量比为5:100。
<实施例3>
本实施例涉及石墨烯-聚丙烯复合母料的制备方法，具体包括如下步骤：
配制石墨烯含量为10mg/ml的石墨烯水系分散液。将石蜡加入60℃二甲苯溶液中持续搅拌60min，形成含石蜡的二甲苯溶液；将石墨烯水系分散液加入含石蜡的二甲苯溶液中，再持续搅拌4h，在搅拌结束前30min内利用高压汞灯对其进行紫外辐照，得混合液相。其中，高压汞灯的辐照强度为11.08mJ/cm2，辐照时间6min、紫外光波长365nm、强度为1kW。石蜡、石墨烯的质量比是1:2。
将上述混合液相缓慢滴入含有足量液氮的容器中进行低温固化，待其沉入容器底部后重复上述步骤，取出固化物。用大量低于零度的乙醇洗涤固化物上的二甲苯，冻干，得相容剂接枝的石墨烯颗粒。
将上述相容剂接枝的石墨烯颗粒与聚丙烯在室温下高速预混8min，得混合物料；将混合物料经双螺杆挤出工艺水冷造粒，得到石墨烯-聚丙烯复合母料。其中，石墨烯和聚丙烯的质量比为2.5:100。
<实施例4>
本实施例涉及石墨烯-聚丙烯复合母料的制备方法，具体步骤同实施例1，其中，不同的是，将聚丙烯蜡替换为马来酸酐接枝聚丙烯，且马来酸酐接枝聚丙烯加入120℃二甲苯溶液中持续搅拌。
<实施例5>
本实施例涉及石墨烯-聚丙烯复合母料的制备方法，具体步骤同实施例2，其中，不同的是，将聚乙烯蜡替换为马来酸酐接枝聚乙烯，且马来酸酐接枝聚乙烯加入120℃二甲苯溶液中持续搅拌。
<实施例6>
本实施例涉及石墨烯-聚丙烯复合母料的制备方法，具体步骤同实施例3，其中，不同的是，将石蜡替换为油酸酰胺，且油酸酰胺加入80℃二甲苯溶液中持续搅拌。
<实施例7>
本发明还提供一种石墨烯-聚丙烯复合母料的制备方法制备得到的石墨烯-聚丙烯复合母料在制备功能性无纺布中的应用。将实施例1～6制备得到的石墨烯-聚丙烯复合母料分别置于无纺布制备设备中进行熔融、吹丝、铺网、热压成型，常温冷却，得石墨烯-聚丙烯复合功能性无纺布。
<对比例1>
本实施例涉及石墨烯-聚丙烯功能无纺布的制备方法，采用石墨烯-聚丙烯功能无纺布母料置于无纺布制备设备中进行熔融、吹丝、铺网、热压成型，常温冷却，得石墨烯-聚丙烯功能无纺布。石墨烯-聚丙烯功能无纺布母料的制备方法同实施例1，不同的是，未添加与聚丙烯基材具有类似极性和疏水-疏水相互作用的相容剂。
<对比例2>
本实施例涉及石墨烯-聚丙烯功能无纺布的制备方法，采用石墨烯-聚丙烯功能无纺布母料置于无纺布制备设备中进行熔融、吹丝、铺网、热压成型，常温冷却，得石墨烯-聚丙烯功能无纺布。石墨烯-聚丙烯功能无纺布母料的制备方法同实施例3，不同的是，未采用紫外辐照。
<无纺布性能测试>
将以上实施例1～6的石墨烯-聚丙烯复合母料制备得到功能性无纺布和对比例1～2制得的石墨烯-聚丙烯功能无纺布的抗菌性能、抗紫外性能、断裂强力进行测试，抗菌性能测试采用FZ/T73023-2006的方法，抗紫外性能采用GB/T18830-2009的方法，断裂强力测试采用GB-T24218.3-2010的方法，强力标准采用FZT64004-93国家无纺布标准作为参考，测试结果如下表所示。
Figure BDA0002662556590000071
由上表可知，实施例1～6的石墨烯-聚丙烯复合母料制备的无纺布相较于对比例1～2的无纺布，其抗菌性能、抗紫外性能、断裂强度提升明显。表明相容剂接枝在石墨烯表面提高了石墨烯在基体中的相容性，在石墨烯增强材料与基体之间形成一个界面层，界面层能传递应力，利用相互之间的协同作用，提升了复合强度，提高了复合材料的性能。石墨烯的添加赋予聚丙烯无纺布多样的功能性，对无纺布的抗菌性能、抗紫外幅射、断裂强力等性能均有显著的提高。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (9)

1.一种石墨烯-聚丙烯复合母料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
向石墨烯水系分散液中加入含相容剂的二甲苯溶液，搅拌混合并进行辐照，再将其进行固化，洗涤，冻干，得相容剂接枝的石墨烯颗粒；
将相容剂接枝的石墨烯颗粒与聚丙烯预混，挤出造粒，得石墨烯-聚丙烯复合母料；
其中，所述相容剂为石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、油酸酰胺、单硬脂酸甘油酯中的一种或者几种；
所述辐照采用高压汞灯进行照射，所述辐照的时间为0.5~16min、波长为365nm、强度为0.5~1kw；
所述固化在装有液氮的容器中进行。
2.如权利要求1所述的石墨烯-聚丙烯复合母料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯水系分散液中石墨烯的含量为0.5~20mg/ml。
3.如权利要求1所述的石墨烯-聚丙烯复合母料的制备方法，其特征在于，所述相容剂与所述石墨烯水系分散液中石墨烯的质量比为1~3:1~5。
4.如权利要求1所述的石墨烯-聚丙烯复合母料的制备方法，其特征在于，含相容剂的二甲苯溶液的制备方法为：将相容剂加入60~120℃的二甲苯中搅拌30~60min。
5.如权利要求1所述的石墨烯-聚丙烯复合母料的制备方法，其特征在于，所述搅拌的时间为3~5h，所述辐照在所述搅拌结束前30min内进行。
6.如权利要求1~5任一项所述的石墨烯-聚丙烯复合母料的制备方法，其特征在于，
所述洗涤采用乙醇溶液。
7.如权利要求1~5任一项所述的石墨烯-聚丙烯复合母料的制备方法，其特征在于，所述预混的时间为5~10min；
所述石墨烯水系分散液中的石墨烯与所述聚丙烯的质量比为0.1~15:100。
8.一种石墨烯-聚丙烯复合母料，其特征在于，利用权利要求1~7任一项所述的石墨烯-聚丙烯复合母料的制备方法制备而成。
9.一种权利要求8所述的石墨烯-聚丙烯复合母料在制备功能性无纺布中的应用。
CN202010908938.9A 2020-09-02 2020-09-02 一种石墨烯-聚丙烯复合母料及其制备方法和应用 Active CN112175286B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010908938.9A CN112175286B (zh) 2020-09-02 2020-09-02 一种石墨烯-聚丙烯复合母料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010908938.9A CN112175286B (zh) 2020-09-02 2020-09-02 一种石墨烯-聚丙烯复合母料及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112175286A CN112175286A (zh) 2021-01-05
CN112175286B true CN112175286B (zh) 2021-08-06

Family

ID=73925263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010908938.9A Active CN112175286B (zh) 2020-09-02 2020-09-02 一种石墨烯-聚丙烯复合母料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112175286B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113652800B (zh) * 2021-08-18 2022-08-23 浙江冠诚科技有限公司 一种超柔软双组分防水透气无纺布及其生产工艺
CN115433408A (zh) * 2022-08-31 2022-12-06 方大炭素新材料科技股份有限公司 一种石墨烯-聚丙烯复合抗菌母料及其制备方法和应用

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104098816A (zh) * 2013-04-09 2014-10-15 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种聚烯烃/石墨烯纳米复合材料及其制备方法
CN106009282A (zh) * 2016-07-04 2016-10-12 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种聚丙烯接枝氧化石墨烯复合材料的制备方法
CN108164811A (zh) * 2017-11-29 2018-06-15 贵州晟扬管道科技有限公司 一种石墨烯功能化聚丙烯波纹管的制作方法
CN108423670A (zh) * 2018-03-30 2018-08-21 深圳烯湾科技有限公司 石墨烯的表面修饰方法
CN109897278A (zh) * 2019-01-23 2019-06-18 中国石油化工股份有限公司 一种石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法
CN110684312A (zh) * 2019-09-27 2020-01-14 黔南民族师范学院 一种氧化石墨烯功能化接枝聚丙烯的制备工艺
DE102019124734A1 (de) * 2018-09-14 2020-03-19 Sabic Global Technologies B.V. Laserinduzierte Graphenbildung in Polymerzusammensetzungen
CN111320758A (zh) * 2018-12-14 2020-06-23 中国石油天然气股份有限公司 一种聚丙烯接枝的石墨烯复合材料及其制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102731733B (zh) * 2011-04-08 2016-05-04 中国科学院上海应用物理研究所 一种高分子接枝的氧化石墨烯及其制备方法
CN103232637B (zh) * 2013-05-04 2015-06-03 吉林大学 一种石墨烯/聚丙烯导电纳米复合材料及其制备方法
CN105273309B (zh) * 2015-10-26 2018-10-23 江南石墨烯研究院 一种抗静电阻燃型石墨烯基聚丙烯复合材料及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104098816A (zh) * 2013-04-09 2014-10-15 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种聚烯烃/石墨烯纳米复合材料及其制备方法
CN106009282A (zh) * 2016-07-04 2016-10-12 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种聚丙烯接枝氧化石墨烯复合材料的制备方法
CN108164811A (zh) * 2017-11-29 2018-06-15 贵州晟扬管道科技有限公司 一种石墨烯功能化聚丙烯波纹管的制作方法
CN108423670A (zh) * 2018-03-30 2018-08-21 深圳烯湾科技有限公司 石墨烯的表面修饰方法
DE102019124734A1 (de) * 2018-09-14 2020-03-19 Sabic Global Technologies B.V. Laserinduzierte Graphenbildung in Polymerzusammensetzungen
CN111320758A (zh) * 2018-12-14 2020-06-23 中国石油天然气股份有限公司 一种聚丙烯接枝的石墨烯复合材料及其制备方法
CN109897278A (zh) * 2019-01-23 2019-06-18 中国石油化工股份有限公司 一种石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法
CN110684312A (zh) * 2019-09-27 2020-01-14 黔南民族师范学院 一种氧化石墨烯功能化接枝聚丙烯的制备工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN112175286A (zh) 2021-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Enhanced photocatalytic degradation of organic dyes by ultrasonic-assisted electrospray TiO2/graphene oxide on polyacrylonitrile/β-cyclodextrin nanofibrous membranes
Li et al. Fabrication of pure chitosan nanofibrous membranes as effective absorbent for dye removal
Li et al. High-hydrophobic ZIF-8@ PLA composite aerogel and application for oil-water separation
Dai et al. Eco-friendly polyvinyl alcohol/carboxymethyl cellulose hydrogels reinforced with graphene oxide and bentonite for enhanced adsorption of methylene blue
Yang et al. Functionalized chitosan electrospun nanofiber membranes for heavy-metal removal
CN112175286B (zh) 一种石墨烯-聚丙烯复合母料及其制备方法和应用
CN108285540A (zh) 一种水分散芳纶纳米纤维及芳纶纳米纸的制备方法
CN104558323B (zh) 一种高水溶性纳米六方氮化硼及其聚合物复合水凝胶的制备方法
Dadol et al. Solution blow spinning–polyacrylonitrile–assisted cellulose acetate nanofiber membrane
CN108659525B (zh) 一种基于原位聚合法制备PA6/介孔纳米材料@Ag复合抗菌纤维的方法
Xu et al. Superhydrophilic and polyporous nanofibrous membrane with excellent photocatalytic activity and recyclability for wastewater remediation under visible light irradiation
CN108499220A (zh) 石墨烯/聚丙烯非织造布过滤网制备方法及其应用
CN106567192A (zh) 一种多功能的保健纳米纤维膜的制备方法
CN103111274B (zh) 石墨烯/TiO2纤维的制备方法
CN104028247B (zh) 一种用于去除水中钒的过滤介质及其制备方法
CN105885092A (zh) 一种聚合物用氧化石墨烯-凹凸棒土复合改性剂以及聚合物的改性方法
CN111101290B (zh) 改性聚酰胺纤维无纺布及其制备方法
CN112522856A (zh) 一种金属有机骨架和电纺纳米纤维复合防护罩覆膜及制备
CN109233230B (zh) 一种有机/无机杂化改性聚乳酸膜材料及其制备方法
CN105284812A (zh) 一种广谱抗菌两亲生物碳材料及其制法和用途
Zhu et al. “Sandwich-like” electrospinning fiber-based molecularly imprinted membrane constructed with electrospun polyethyleneimine as the multifunction interlayer for the selective separation of shikimic acid
Ju et al. Designing robust, breathable, and antibacterial multifunctional porous membranes by a nanofluids templated strategy
CN104727134A (zh) 碳纳米复合材料及其制备方法和应用
Gao et al. β-Cyclodextrin functionalized coaxially electrospun poly (vinylidene fluoride)@ polystyrene membranes with higher mechanical performance for efficient removal of phenolphthalein
CN109134944A (zh) 一种具有不同化学官能团的多孔小球及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant