CN115976719A - 一种白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套及其制备方法 - Google Patents

一种白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套及其制备方法，该方法包含：步骤1，按比例选取聚乙烯切片和白石墨烯聚乙烯母粒，作为手套原料；步骤2，制备白石墨烯聚乙烯纤维；步骤3，以步骤2所得的白石墨烯聚乙烯纤维为芯线，制备包覆纱线；步骤4，采用步骤3所得的纱线，通过编织得到白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套。本发明还提供了通过该方法制备的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套。本发明提供的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套制备方法简单，成本低廉，性价比高，所得的手套具有优异的抗切割、抗菌、抗热功能，能够满足消费者在安全防护领域的需求。

Description

一种白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种白石墨烯功能性手套及其制备方法，具体地，涉及一种白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套及其制备方法。
背景技术
手是人体器官中最为精细致密的器官之一，人们使用双手来完成各种工作。手套则是手部保暖或劳动保护用品，也有装饰用的。它是人在寒冷时的保温必备之物，或是作为必不可少的医疗防菌、工业防护用品。手套按照制作方法分为缝制、针织、浸胶等。随着对手套各种功能性要求的提升，手套的材质和制备工艺等方向的相关技术也在不断地发展。特别是手套的材质，决定了手套的防护性能，是手套选择的依据。
“白色石墨烯”是晶粒为层片状结构的六方氮化硼(英文名称为Hexagonal BoronNitride，缩写为h-BN)在经过剥层后得到的纳米薄片的别名。由于六方氮化硼的结构和石墨非常相似，具有六方层状结构，质地柔软，可加工性强，并且颜色为白色。与石墨烯相对应，因此六方氮化硼被称为“白色石墨烯”。六方氮化硼和石墨烯都是仅一个原子厚度的层状二维材料，不同之处在于石墨烯结合纯属碳原子之间的共价键，而六方氮化硼晶体中的结合则是硼、氮异类原子间的共价结合。高度相似的晶体结构赋予白色石墨烯与石墨烯一些共同特性，如极高的面内弹性模量、高温稳定性、原子级平滑的表面。白色石墨烯具有高透明度和化学惰性，而且具有很高的机械强度、高熔点、高热导率，以及极低的摩擦系数等性质。单层原子厚的氮化硼可以在空气中经受住800℃的高温。白色石墨烯具有极好的不渗透性，非常适合用于金属在高温和腐蚀性液体环境下的防腐。与此同时，最新研究发现，白石墨烯还具有优异的抗菌性能，在纤维应用上极具发展潜力。
聚乙烯(polyethylene，简称PE)是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上，也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性优良。
将白石墨烯复合在聚乙烯中，能够进一步提升聚乙烯材料的功能性，从而扩展其应用范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种白石墨烯功能性手套及其制备方法，该手套制备方法简单，成本低廉，性价比高，应用领域广泛，所得的手套具有优异的抗菌性和高强度，以及抗热、抗切割性能出色等优点。
为了达到上述目的，本发明提供了一种白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，按比例选取聚乙烯切片和白石墨烯聚乙烯母粒，作为手套原料；步骤2，制备白石墨烯聚乙烯纤维；步骤3，以步骤2所得的白石墨烯聚乙烯纤维为芯线，制备包覆纱线；步骤4，采用步骤3所得的纱线，通过编织得到白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套。
上述的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套的制备方法，其中，所述的手套原料中，按质量百分比计，白石墨烯聚乙烯母粒的用量为手套原料总量的5-20％。
上述的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套的制备方法，其中，所述的白石墨烯聚乙烯母粒，是采用白石墨烯粉末、抗切割粉末、抗热粉末、聚乙烯粉末为原料，均匀混合后通过螺杆挤出机造粒得到的。
上述的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套的制备方法，其中，所述的白石墨烯聚乙烯母粒，采用的原料按重量百分比计，由白石墨烯粉末1％～3％，抗切割粉末2-15％、抗热粉末13-28％，聚乙烯粉末65-80％组成。
上述的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套的制备方法，其中，所述的抗切割粉末为硅粉、玻纤粉、碳纤粉、碳纳米管、玄武岩粉中的任意一种或多种。
上述的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套的制备方法，其中，所述的抗热粉末为二氧化钛、硅藻土、氧化镁、陶瓷粉、中空玻璃微珠粉、气凝胶粉中的任意一种或多种。
上述的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套的制备方法，其中，所述的步骤2中，采用熔融法制备白石墨烯聚乙烯纤维，首先通过熔融拉伸得到预牵丝，然后再通过牵伸得到白石墨烯聚乙烯纤维。
上述的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套的制备方法，其中，所述的步骤3中，以白石墨烯聚乙烯纤维为芯线，包覆氨纶和玻纤，制备包覆纱线；氨纶的细度为100D-400D，玻纤的细度为100D-400D。
上述的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套的制备方法，其中，所述的步骤4中，采用手套针织机，以U2织法编织手套，编织的针数为18针。
本发明还提供了通过上述的方法制备的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套。
本发明提供的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套及其制备方法具有以下优点：
本发明以白石墨烯聚乙烯母粒为原料，采用两步熔融法，依次制备白石墨烯聚乙烯母粒和白石墨烯聚乙烯纤维，得到高抗切割、抗菌、抗热功能的聚乙烯丝，然后将其包覆后加工得到的手套，具有优异的抗切割、抗菌、抗热功能，能够满足消费者在安全防护领域的需求。
该手套的对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌抗菌率能够达到99％以上，抗热性能可以达到3级，抗切割等级≥A3级。
本发明的制备方法简单易操作，成本低廉，性价比高，能够带来更大的经济效益，并且更加环保，适合大规模工业化生产。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
本发明提供的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套的制备方法，其包含：步骤1，按比例选取聚乙烯切片和白石墨烯聚乙烯母粒，作为手套原料；步骤2，制备白石墨烯聚乙烯纤维；步骤3，以步骤2所得的白石墨烯聚乙烯纤维为芯线，制备包覆纱线；步骤4，采用步骤3所得的纱线，通过编织得到白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套。
优选地，该手套原料中，按质量百分比计，白石墨烯聚乙烯母粒的用量为手套原料总量的5-20％。
白石墨烯聚乙烯母粒是采用白石墨烯粉末、抗切割粉末、抗热粉末、聚乙烯粉末为原料，均匀混合后通过螺杆挤出机造粒得到的。即，通过双螺杆挤出机，熔融挤出造粒。
白石墨烯聚乙烯母粒采用的原料按重量百分比计，由白石墨烯粉末2.5％，抗切割粉末2-15％、抗热粉末13-28％，聚乙烯粉末65-80％组成。
抗切割粉末为硅粉、玻纤粉、碳纤粉、碳纳米管、玄武岩粉等中的任意一种或多种。
抗热粉末为二氧化钛、硅藻土、氧化镁、陶瓷粉、中空玻璃微珠粉、气凝胶粉等中的任意一种或多种。
步骤2中，采用熔融法制备白石墨烯聚乙烯纤维，首先通过熔融拉伸得到预牵丝，然后再通过牵伸得到白石墨烯聚乙烯纤维。
步骤3中，以白石墨烯聚乙烯纤维为芯线，包覆氨纶和玻纤，制备包覆纱线；氨纶的细度为100D-400D，玻纤的细度为100D-400D。采用的氨纶和玻纤的质量比为1:1。
步骤4中，采用手套针织机，以U2织法编织手套，编织的针数为18针。
本发明中采用的设备和其他工艺条件参数等均为本领域内技术人员所知的。
本发明还提供了通过该方法制备的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套。
下面结合实施例对本发明提供的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套及其制备方法做更进一步描述。
实施例1
一种白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套的制备方法，其包含：
步骤1，按比例选取聚乙烯切片和白石墨烯聚乙烯母粒，作为手套原料。
优选地，该手套原料中，按质量百分比计，白石墨烯聚乙烯母粒的用量为手套原料总量的20％。
白石墨烯聚乙烯母粒是采用白石墨烯粉末、抗切割粉末、抗热粉末、聚乙烯粉末为原料，均匀混合后通过螺杆挤出机造粒得到的。
白石墨烯聚乙烯母粒采用的原料按重量百分比计，由白石墨烯粉末3％，抗切割粉末15％、抗热粉末13％，聚乙烯粉末69％组成。
抗切割粉末为硅粉。抗热粉末为二氧化钛。
步骤2，制备白石墨烯聚乙烯纤维。
采用熔融法制备白石墨烯聚乙烯纤维，首先通过熔融拉伸得到预牵丝，然后再通过牵伸得到白石墨烯聚乙烯纤维。
步骤3，以步骤2所得的白石墨烯聚乙烯纤维为芯线，包覆氨纶和玻纤，制备包覆纱线。
氨纶的细度为400D，玻纤的细度为400D。
步骤4，采用步骤3所得的纱线，通过编织得到白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套。
编织是采用手套针织机，以U2织法编织手套，编织的针数为18针。
本实施例还提供了通过该方法制备的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套。
实施例2
一种白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套的制备方法，其包含：
步骤1，按比例选取聚乙烯切片和白石墨烯聚乙烯母粒，作为手套原料。
优选地，该手套原料中，按质量百分比计，白石墨烯聚乙烯母粒的用量为手套原料总量的15％。
白石墨烯聚乙烯母粒是采用白石墨烯粉末、抗切割粉末、抗热粉末、聚乙烯粉末为原料，均匀混合后通过螺杆挤出机造粒得到的。
白石墨烯聚乙烯母粒采用的原料按重量百分比计，由白石墨烯粉末2.5％，抗切割粉末4.5％、抗热粉末28％，聚乙烯粉末65％组成。
抗切割粉末为玻纤粉或碳纤粉。抗热粉末为硅藻土。
步骤2，制备白石墨烯聚乙烯纤维。
采用熔融法制备白石墨烯聚乙烯纤维，首先通过熔融拉伸得到预牵丝，然后再通过牵伸得到白石墨烯聚乙烯纤维。
步骤3，以步骤2所得的白石墨烯聚乙烯纤维为芯线，包覆氨纶和玻纤，制备包覆纱线。
氨纶的细度为300D，玻纤的细度为300D。
步骤4，采用步骤3所得的纱线，通过编织得到白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套。
编织是采用手套针织机，以U2织法编织手套，编织的针数为18针。
本实施例还提供了通过该方法制备的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套。
实施例3
一种白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套的制备方法，其包含：
步骤1，按比例选取聚乙烯切片和白石墨烯聚乙烯母粒，作为手套原料。
优选地，该手套原料中，按质量百分比计，白石墨烯聚乙烯母粒的用量为手套原料总量的10％。
白石墨烯聚乙烯母粒是采用白石墨烯粉末、抗切割粉末、抗热粉末、聚乙烯粉末为原料，均匀混合后通过螺杆挤出机造粒得到的。
白石墨烯聚乙烯母粒采用的原料按重量百分比计，由白石墨烯粉末2％，抗切割粉末5％、抗热粉末20％，聚乙烯粉末73％组成。
抗切割粉末为碳纳米管。抗热粉末为氧化镁或陶瓷粉。
步骤2，制备白石墨烯聚乙烯纤维。
采用熔融法制备白石墨烯聚乙烯纤维，首先通过熔融拉伸得到预牵丝，然后再通过牵伸得到白石墨烯聚乙烯纤维。
步骤3，以步骤2所得的白石墨烯聚乙烯纤维为芯线，包覆氨纶和玻纤，制备包覆纱线。
氨纶的细度为250D，玻纤的细度为250D。
步骤4，采用步骤3所得的纱线，通过编织得到白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套。
编织是采用手套针织机，以U2织法编织手套，编织的针数为18针。
本实施例还提供了通过该方法制备的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套。
实施例4
一种白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套的制备方法，其包含：
步骤1，按比例选取聚乙烯切片和白石墨烯聚乙烯母粒，作为手套原料。
优选地，该手套原料中，按质量百分比计，白石墨烯聚乙烯母粒的用量为手套原料总量的8％。
白石墨烯聚乙烯母粒是采用白石墨烯粉末、抗切割粉末、抗热粉末、聚乙烯粉末为原料，均匀混合后通过螺杆挤出机造粒得到的。
白石墨烯聚乙烯母粒采用的原料按重量百分比计，由白石墨烯粉末1.5％，抗切割粉末12％、抗热粉末15％，聚乙烯粉末71.5％组成。
抗切割粉末为玄武岩粉。抗热粉末为中空玻璃微珠粉或气凝胶粉。
步骤2，制备白石墨烯聚乙烯纤维。
采用熔融法制备白石墨烯聚乙烯纤维，首先通过熔融拉伸得到预牵丝，然后再通过牵伸得到白石墨烯聚乙烯纤维。
步骤3，以步骤2所得的白石墨烯聚乙烯纤维为芯线，包覆氨纶和玻纤，制备包覆纱线。
氨纶的细度为200D，玻纤的细度为200D。
步骤4，采用步骤3所得的纱线，通过编织得到白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套。
编织是采用手套针织机，以U2织法编织手套，编织的针数为18针。
本实施例还提供了通过该方法制备的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套。
实施例5
一种白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套的制备方法，其包含：
步骤1，按比例选取聚乙烯切片和白石墨烯聚乙烯母粒，作为手套原料。
优选地，该手套原料中，按质量百分比计，白石墨烯聚乙烯母粒的用量为手套原料总量的5％。
白石墨烯聚乙烯母粒是采用白石墨烯粉末、抗切割粉末、抗热粉末、聚乙烯粉末为原料，均匀混合后通过螺杆挤出机造粒得到的。
白石墨烯聚乙烯母粒采用的原料按重量百分比计，由白石墨烯粉末白石墨烯粉末1％，抗切割粉末2％、抗热粉末17％，聚乙烯粉末80％。
抗切割粉末为硅粉、玻纤粉、碳纤粉、碳纳米管、玄武岩粉中的任意多种。
抗热粉末为二氧化钛、硅藻土、氧化镁、陶瓷粉、中空玻璃微珠粉、气凝胶粉中的任意多种。
步骤2，制备白石墨烯聚乙烯纤维。
采用熔融法制备白石墨烯聚乙烯纤维，首先通过熔融拉伸得到预牵丝，然后再通过牵伸得到白石墨烯聚乙烯纤维。
步骤3，以步骤2所得的白石墨烯聚乙烯纤维为芯线，包覆氨纶和玻纤，制备包覆纱线。
氨纶的细度为100D，玻纤的细度为100D。
步骤4，采用步骤3所得的纱线，通过编织得到白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套。
编织是采用手套针织机，以U2织法编织手套，编织的针数为18针。
本实施例还提供了通过该方法制备的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套。
对本发明各实施例制备的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套进行测试，结果如下表1所示。抗切割等级测试按照ANSI/ISEA 2016标准。
表1.试验结果。
实施例 抗切割等级(级) 抗菌性(％) 抗热性能(级)
1 A4 99 2级
2 A3 99 3级
3 A3 96 3级
4 A4 84 2级
5 A2 78 2级
本发明提供的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套及其制备方法，首先通过两步熔融法制备得到高抗切割、抗菌、抗热功能的聚乙烯丝，然后将其包覆后加工得到白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套。所得的手套应用领域广泛，制备方法简单，成本低廉，性价比高，具有优异的抗菌性、高强度，以及抗热、抗切割性能出色等优点，特别能够满足消费者在安全防护领域的需求。经过多种测试，结果证明该手套的抗切割等级能够达到A3级或以上，抗热性能可以达到3级，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌抗菌率达到99％以上。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套的制备方法，其特征在于，所述的方法包含：
步骤1，按比例选取聚乙烯切片和白石墨烯聚乙烯母粒，作为手套原料；
步骤2，制备白石墨烯聚乙烯纤维；
步骤3，以步骤2所得的白石墨烯聚乙烯纤维为芯线，制备包覆纱线；
步骤4，采用步骤3所得的纱线，通过编织得到白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套。
2.如权利要求1所述的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套的制备方法，其特征在于，所述的手套原料中，按质量百分比计，白石墨烯聚乙烯母粒的用量为手套原料总量的5-20％。
3.如权利要求2所述的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套的制备方法，其特征在于，所述的白石墨烯聚乙烯母粒，是采用白石墨烯粉末、抗切割粉末、抗热粉末、聚乙烯粉末为原料，均匀混合后通过螺杆挤出机造粒得到的。
4.如权利要求3所述的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套的制备方法，其特征在于，所述的白石墨烯聚乙烯母粒，采用的原料按重量百分比计，由白石墨烯粉末1％～3％，抗切割粉末2-15％、抗热粉末13-28％，聚乙烯粉末65-80％组成。
5.如权利要求4所述的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套的制备方法，其特征在于，所述的抗切割粉末为硅粉、玻纤粉、碳纤粉、碳纳米管、玄武岩粉中的任意一种或多种。
6.如权利要求4所述的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套的制备方法，其特征在于，所述的抗热粉末为二氧化钛、硅藻土、氧化镁、陶瓷粉、中空玻璃微珠粉、气凝胶粉中的任意一种或多种。
7.如权利要求1所述的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，采用熔融法制备白石墨烯聚乙烯纤维，首先通过熔融拉伸得到预牵丝，然后再通过牵伸得到白石墨烯聚乙烯纤维。
8.如权利要求1所述的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，以白石墨烯聚乙烯纤维为芯线，包覆氨纶和玻纤，制备包覆纱线；氨纶的细度为100D-400D，玻纤的细度为100D-400D。
9.如权利要求1所述的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套的制备方法，其特征在于，所述的步骤4中，采用手套针织机，以U2织法编织手套，编织的针数为18针。
10.一种通过如权利要求1～9中任意一项所述的方法制备的白石墨烯高性价比功能性聚乙烯手套。
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