本发明涉及一种石墨烯熔喷布及其制备方法，具体地，涉及一种原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布及其制备方法。
背景技术：
石墨烯是一种有碳原子按六边形排列而成的二维材料，氧化石墨烯在石墨烯的表层具有羧基，环氧基，羟基等含有基团修饰。由于氧化石墨烯制备工艺较简单，原材料成本低廉，同时在实际操作时氧化石墨烯与石墨烯相比更不易团聚，因此可广泛应用于大规模工业生产中。
传统聚丙烯熔喷布并不具备功能性，随着社会发展，已不能满足人们对功能性纺织品的需求，而石墨烯聚丙烯熔喷布具有良好的抗菌性、远红外、抗紫外等功能，且原味聚合石墨烯聚丙烯功能性为永久性的，可用于口罩、无纺布衣、空气净化器中，作为抗菌过滤材料，提高产品附加值，很好的满足了人们对健康、环保的功能性纺织品的需求。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种石墨烯聚丙烯熔喷布及其制备方法，利用改进的熔喷布生产工艺体系，以及聚丙烯原位聚合技术，制备具有抗菌、抗紫外、远红外等功能的改性石墨烯聚丙烯熔喷布，提升聚丙烯附加值，扩展聚丙烯熔喷布的使用范围。
为了达到上述目的，本发明提供了一种原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布，其中，所述的熔喷布的原料按质量百分比计包含：原位聚合石墨烯聚丙烯母粒0.1％～30％，聚丙烯切片69％～99％，改性剂0.1％～5％；该熔喷布通过熔喷布生产工艺制备。
上述的原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布，其中，所述的原位聚合石墨烯聚丙烯母粒是采用粉末状的石墨烯材料和丙烯单体通过聚合反应得到的原位聚合石墨烯聚丙烯母粒。
上述的原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布，其中，所述的石墨烯材料包含机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法中的任意一种方法制备的石墨烯或氧化石墨烯。
上述的原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布，其中，所述的改性剂包含聚乙烯醇、羟丙基纤维素、聚乙二醇、木质素磺酸钠、聚乙烯吡络烷酮、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十八胺、硅烷偶联剂中的任意一种或多种。
本发明还提供了上述的原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，按比例称取各原料；步骤2，将步骤1原料中的石墨烯聚丙烯母粒与聚丙烯切片进行研磨，混合均匀；步骤3，将步骤2所得的混合料放入螺杆挤出机中熔融挤出；步骤4，将步骤3所得的熔体通过高速热空气流将细流牵伸后，两侧的室温空气掺入牵伸热空气流，使细流冷却成形，形成超细纤维；步骤5，将步骤4所得的纤维收集在凝网帘上，依靠自身热粘合成无纺布；步骤6，将步骤5所得的纤网形成的无纺布，经过切边机切边，卷绕在卷绕辊上，形成按规格卷装的无纺布。
上述的原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布的制备方法，其中，所述的步骤2中，研磨后的粉末粒径为100～200目。
上述的原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布的制备方法，其中，所述的步骤3中，将混合料放入螺杆挤出机中，螺杆及模头温度为180～220℃，1区200～210℃，2区215～225℃，3区225～235℃，法兰温度225～235℃，弯头温度225～235℃，螺杆主频10～20hz。
上述的原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布的制备方法，其中，所述的步骤3中，熔体进入模头之前经过过滤，去除杂质。
上述的原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布的制备方法，其中，所述的步骤4中，通过高速热空气流将熔体细流牵伸，热空气温度为275～285℃，热空气压力为0.2～0.4mpa。
上述的原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布的制备方法，其中，所述的步骤5中，在凝网帘下部设有真空抽吸装置，使得纤维收集在凝网帘上，依靠自身热粘合成无纺布；成网的接收距离为10～20cm，成网速度为20～50cm/s。
本发明提供的原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布及其制备方法具有以下优点：
本发明的原位聚合石墨烯聚丙烯熔喷布具有抗菌、远红外、抗紫外等性能优良，其中大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌抑菌率达到99.9％，远红外温升达到0.88，upf大于100，功能性良好。
本方法制备的原位聚合石墨烯聚丙烯熔喷布，工艺简单易操作，成本低廉，经济效益高，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。
本发明提供的原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布，该熔喷布的原料按质量百分比计包含：原位聚合石墨烯聚丙烯母粒0.1％～30％，聚丙烯切片69％～99％，改性剂0.1％～5％；该熔喷布通过熔喷布生产工艺制备。
原位聚合石墨烯聚丙烯母粒是采用粉末状的石墨烯材料和丙烯单体通过聚合反应得到的原位聚合石墨烯聚丙烯母粒。
优选地，其原料按质量百分比计包含：丙烯单体90％～95％，石墨烯材料0.1％～9％，改性剂0.1％～5％，催化剂0.1％～1％。改性剂包含聚乙烯醇、羟丙基纤维素、聚乙二醇、木质素磺酸钠、聚乙烯吡络烷酮(pvp)、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、脱氧胆酸钠、氨基硅氧烷、十八胺、硅烷偶联剂中的任意一种或多种。催化剂包含茂金属催化剂或z-n催化剂中的任意一种。
该原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒的制备过程包含：将石墨烯材料及改性剂加入到去离子水中，搅拌，将温度升至50～80℃后，超声分散处理，制备改性石墨烯浆料。改性石墨烯浆料中石墨烯材料的浓度为1～10mg/ml。再将所得的改性石墨烯浆料冷冻干燥，得到改性石墨烯粉体，送入容器中密闭，抽真空，然后充氮气保护待用。取制备好的改性石墨烯粉体，加入粉末状的丙烯单体，搅拌均匀。将混合的丙烯/改性石墨烯材料放入聚合釜中，并将催化剂加入，加热至50～60℃，搅拌10～20min，再将温度升至70～90℃，聚合反应3～5h，出料切粒烘干，得到原位聚合石墨烯聚丙烯母粒。
石墨烯材料包含机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等中的任意一种方法制备的石墨烯或氧化石墨烯。
改性剂包含聚乙烯醇、羟丙基纤维素、聚乙二醇、木质素磺酸钠、聚乙烯吡络烷酮、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十八胺、硅烷偶联剂等中的任意一种或多种。
本发明还提供了该原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布的制备方法，其包含：步骤1，按比例称取各原料；步骤2，将步骤1原料中的石墨烯聚丙烯母粒与聚丙烯切片进行研磨，混合均匀；步骤3，将步骤2所得的混合料放入螺杆挤出机中熔融挤出；步骤4，熔体细流牵伸与冷却：将步骤3所得的熔体通过高速热空气流将细流牵伸后，两侧的室温空气掺入牵伸热空气流，使细流冷却成形，形成超细纤维；步骤5，将步骤4所得的纤维收集在凝网帘上，依靠自身热粘合成具有一定强度的无纺布；步骤6，将步骤5所得的纤网成型后形成的一定规格的无纺布，经过切边机切边，卷绕在卷绕辊上，形成按一定规格卷装的无纺布。
优选地，步骤2中，研磨后的粉末粒径为100～200目。
步骤3中，将混合料放入螺杆挤出机中，螺杆及模头温度为180～220℃，1区200～210℃，2区215～225℃，3区225～235℃，法兰温度225～235℃，弯头温度225～235℃，螺杆主频10～20hz。
步骤3中，熔体进入模头之前经过过滤，去除杂质。
步骤4中，通过高速热空气流将熔体细流牵伸，热空气温度为275～285℃，热空气压力为0.2～0.4mpa。
步骤5中，在凝网帘下部设有真空抽吸装置，使得纤维收集在凝网帘上，依靠自身热粘合成无纺布；成网的接收距离为10～20cm，成网速度为20～50cm/s。
下面结合实施例对本发明提供的原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布及其制备方法做更进一步描述。
实施例1
一种原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布，该熔喷布的原料按质量百分比计包含：原位聚合石墨烯聚丙烯母粒0.1％，聚丙烯切片99％，改性剂0.9％；该熔喷布通过熔喷布生产工艺制备。
优选地，原位聚合石墨烯聚丙烯母粒是采用粉末状的石墨烯材料和丙烯单体通过聚合反应得到的原位聚合石墨烯聚丙烯母粒。
石墨烯材料包含机械剥离法或化学气相沉积法制备的氧化石墨烯。
改性剂包含聚乙烯醇或羟丙基纤维素。
本实施例还提供了该原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料。
步骤2，将步骤1原料中的石墨烯聚丙烯母粒与聚丙烯切片进行研磨，混合均匀。研磨后的粉末粒径为100～200目。
步骤3，将步骤2所得的混合料放入螺杆挤出机中熔融挤出。
螺杆及模头温度为180～220℃，1区200～210℃，2区215～225℃，3区225～235℃，法兰温度225～235℃，弯头温度225～235℃，螺杆主频10～20hz。
熔体进入模头之前经过过滤，去除杂质。
步骤4，将步骤3所得的熔体通过高速热空气流将细流牵伸后，两侧的室温空气掺入牵伸热空气流，使细流冷却成形，形成超细纤维。
热空气温度为275～285℃，热空气压力为0.2～0.4mpa。
步骤5，将步骤4所得的纤维收集在凝网帘上，在凝网帘下部设有真空抽吸装置，使得纤维依靠自身热粘合成无纺布；成网的接收距离为10～20cm，成网速度为20～50cm/s。
步骤6，将步骤5所得的纤网形成的无纺布，经过切边机切边，卷绕在卷绕辊上，形成按规格卷装的无纺布。
实施例2
一种原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布，该熔喷布的原料按质量百分比计包含：原位聚合石墨烯聚丙烯母粒8％，聚丙烯切片91.9％，改性剂0.1％；该熔喷布通过熔喷布生产工艺制备。
优选地，原位聚合石墨烯聚丙烯母粒是采用粉末状的石墨烯材料和丙烯单体通过聚合反应得到的原位聚合石墨烯聚丙烯母粒。
石墨烯材料包含机械剥离法制备的石墨烯。
改性剂包含聚乙二醇、木质素磺酸钠、聚乙烯吡络烷酮中的任意一种或多种。
本实施例还提供了该原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料。
步骤2，将步骤1原料中的石墨烯聚丙烯母粒与聚丙烯切片进行研磨，混合均匀。研磨后的粉末粒径为100～200目。
步骤3，将步骤2所得的混合料放入螺杆挤出机中熔融挤出。
螺杆及模头温度为180～220℃，1区200～210℃，2区215～225℃，3区225～235℃，法兰温度225～235℃，弯头温度225～235℃，螺杆主频10～20hz。
熔体进入模头之前经过过滤，去除杂质。
步骤4，将步骤3所得的熔体通过高速热空气流将细流牵伸后，两侧的室温空气掺入牵伸热空气流，使细流冷却成形，形成超细纤维。
热空气温度为275～285℃，热空气压力为0.2～0.4mpa。
步骤5，将步骤4所得的纤维收集在凝网帘上，在凝网帘下部设有真空抽吸装置，使得纤维依靠自身热粘合成无纺布；成网的接收距离为10～20cm，成网速度为20～50cm/s。
步骤6，将步骤5所得的纤网形成的无纺布，经过切边机切边，卷绕在卷绕辊上，形成按规格卷装的无纺布。
实施例3
一种原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布，该熔喷布的原料按质量百分比计包含：原位聚合石墨烯聚丙烯母粒15％，聚丙烯切片80％，改性剂5％；该熔喷布通过熔喷布生产工艺制备。
优选地，原位聚合石墨烯聚丙烯母粒是采用粉末状的石墨烯材料和丙烯单体通过聚合反应得到的原位聚合石墨烯聚丙烯母粒。
石墨烯材料包含化学气相沉积法制备的石墨烯。
改性剂包含十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。
本实施例还提供了该原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料。
步骤2，将步骤1原料中的石墨烯聚丙烯母粒与聚丙烯切片进行研磨，混合均匀。研磨后的粉末粒径为100～200目。
步骤3，将步骤2所得的混合料放入螺杆挤出机中熔融挤出。
螺杆及模头温度为180～220℃，1区200～210℃，2区215～225℃，3区225～235℃，法兰温度225～235℃，弯头温度225～235℃，螺杆主频10～20hz。
熔体进入模头之前经过过滤，去除杂质。
步骤4，将步骤3所得的熔体通过高速热空气流将细流牵伸后，两侧的室温空气掺入牵伸热空气流，使细流冷却成形，形成超细纤维。
热空气温度为275～285℃，热空气压力为0.2～0.4mpa。
步骤5，将步骤4所得的纤维收集在凝网帘上，在凝网帘下部设有真空抽吸装置，使得纤维依靠自身热粘合成无纺布；成网的接收距离为10～20cm，成网速度为20～50cm/s。
步骤6，将步骤5所得的纤网形成的无纺布，经过切边机切边，卷绕在卷绕辊上，形成按规格卷装的无纺布。
实施例4
一种原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布，该熔喷布的原料按质量百分比计包含：原位聚合石墨烯聚丙烯母粒20％，聚丙烯切片77％，改性剂3％；该熔喷布通过熔喷布生产工艺制备。
优选地，原位聚合石墨烯聚丙烯母粒是采用粉末状的石墨烯材料和丙烯单体通过聚合反应得到的原位聚合石墨烯聚丙烯母粒。
石墨烯材料包含氧化还原法制备氧化石墨烯。
改性剂包含十六烷基三甲基溴化铵和十八胺。
本实施例还提供了该原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布的制备方法，其包含：
本实施例还提供了该原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料。
步骤2，将步骤1原料中的石墨烯聚丙烯母粒与聚丙烯切片进行研磨，混合均匀。研磨后的粉末粒径为100～200目。
步骤3，将步骤2所得的混合料放入螺杆挤出机中熔融挤出。
螺杆及模头温度为180～220℃，1区200～210℃，2区215～225℃，3区225～235℃，法兰温度225～235℃，弯头温度225～235℃，螺杆主频10～20hz。
熔体进入模头之前经过过滤，去除杂质。
步骤4，将步骤3所得的熔体通过高速热空气流将细流牵伸后，两侧的室温空气掺入牵伸热空气流，使细流冷却成形，形成超细纤维。
热空气温度为275～285℃，热空气压力为0.2～0.4mpa。
步骤5，将步骤4所得的纤维收集在凝网帘上，在凝网帘下部设有真空抽吸装置，使得纤维依靠自身热粘合成无纺布；成网的接收距离为10～20cm，成网速度为20～50cm/s。
步骤6，将步骤5所得的纤网形成的无纺布，经过切边机切边，卷绕在卷绕辊上，形成按规格卷装的无纺布。
实施例5
一种原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布，该熔喷布的原料按质量百分比计包含：原位聚合石墨烯聚丙烯母粒30％，聚丙烯切片69％，改性剂1％；该熔喷布通过熔喷布生产工艺制备。
优选地，原位聚合石墨烯聚丙烯母粒是采用粉末状的石墨烯材料和丙烯单体通过聚合反应得到的原位聚合石墨烯聚丙烯母粒。
石墨烯材料包含机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法中的任意一种方法制备的石墨烯或氧化石墨烯。
改性剂包含硅烷偶联剂。
本实施例还提供了该原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料。
步骤2，将步骤1原料中的石墨烯聚丙烯母粒与聚丙烯切片进行研磨，混合均匀。研磨后的粉末粒径为100～200目。
步骤3，将步骤2所得的混合料放入螺杆挤出机中熔融挤出。
螺杆及模头温度为180～220℃，1区200～210℃，2区215～225℃，3区225～235℃，法兰温度225～235℃，弯头温度225～235℃，螺杆主频10～20hz。
熔体进入模头之前经过过滤，去除杂质。
步骤4，将步骤3所得的熔体通过高速热空气流将细流牵伸后，两侧的室温空气掺入牵伸热空气流，使细流冷却成形，形成超细纤维。
热空气温度为275～285℃，热空气压力为0.2～0.4mpa。
步骤5，将步骤4所得的纤维收集在凝网帘上，在凝网帘下部设有真空抽吸装置，使得纤维依靠自身热粘合成无纺布；成网的接收距离为10～20cm，成网速度为20～50cm/s。
步骤6，将步骤5所得的纤网形成的无纺布，经过切边机切边，卷绕在卷绕辊上，形成按规格卷装的无纺布。
本发明提供的原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布及其制备方法，是利用改进的熔喷布生产工艺体系，以及聚丙烯原位聚合技术，生产一种原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布。制备的石墨烯熔喷布具有抗菌、远红外、抗紫外特点，且石墨烯分散均匀，不易脱落，功能性具有持久性。
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。