[發(fā)明專利]一種石墨烯/尼龍纖維復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN110699772B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳敏;黃大勇;黃勇
• 申請（專利權(quán)）人: 秦皇島中科瀚祺科技有限公司
• 主分類號: D01F6/90
• 分類號: D01F6/90;D01F1/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 張敏

本發(fā)明提供了一種石墨烯/尼龍纖維復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用，屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明使用多糖溶液為溶劑，一是作為石墨烯的分散介質(zhì)，二是在石墨烯與尼龍粉末之間起到一個(gè)“粘結(jié)”的作用，使得石墨烯可以均勻包覆在尼龍粉末表面；同時(shí)，由于石墨烯具有較薄的片層厚度(2～50nm)，使得該復(fù)合材料具有優(yōu)異的抗菌效果，且在紅外燈照射下實(shí)現(xiàn)快速升溫；另外，本發(fā)明的制備方法簡單、易操作，適合工業(yè)化。實(shí)施例數(shù)據(jù)表明：本發(fā)明所得石墨烯/尼龍纖維復(fù)合材料對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌以及肺炎克雷伯氏菌的抑菌率均可達(dá)到99％以上；同時(shí)，將該復(fù)合材料置于100℃的紅外燈照射下，樣品表面溫度可在10s內(nèi)由25℃升至49℃。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種石墨烯/尼龍纖維復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

尼龍纖維(聚酰胺纖維)，是世界上出現(xiàn)的第一種合成纖維，也就是我們常說的錦綸。尼龍的出現(xiàn)是高分子化學(xué)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑，使得紡織品的面貌煥然一新。由于尼龍具有強(qiáng)度高、韌性高和可加工性等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于工程塑料、紡織品等領(lǐng)域中。

石墨烯是目前世界上已知的最薄的二維納米材料，具有極其優(yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能和極高的機(jī)械強(qiáng)度。

將石墨烯和尼龍纖維結(jié)合在一起形成復(fù)合材料，能夠使復(fù)合材料同時(shí)具有石墨烯和尼龍纖維的性能。現(xiàn)有技術(shù)在制備石墨烯-尼龍纖維復(fù)合材料時(shí)，一般是石墨烯粉末與尼龍粒子混合后，經(jīng)熔融共混擠出得到。現(xiàn)有技術(shù)的這種制備方法復(fù)雜；且石墨烯與尼龍混合不均，影響最終復(fù)合材料的性能，限制了石墨烯/尼龍復(fù)合材料的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種石墨烯/尼龍纖維復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明提供的制備方法簡單，且石墨烯與尼龍能夠均勻分散復(fù)合在一起，使石墨烯/尼龍纖維復(fù)合材料具有良好的抗菌效果，且可以在紅外燈照射下實(shí)現(xiàn)快速升溫。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種石墨烯/尼龍纖維復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

將石墨烯分散于多糖溶液中，得到石墨烯/多糖分散液；所述石墨烯的片層厚度為2～50nm；

將所述石墨烯/多糖分散液和尼龍粉末混合，得到石墨烯/尼龍分散液；將所述石墨烯/尼龍分散液干燥，得到石墨烯/尼龍粉末；

將所述石墨烯/尼龍粉末熔融紡絲，得到石墨烯/尼龍纖維復(fù)合材料。

優(yōu)選地，所述石墨烯為經(jīng)還原氧化石墨法或物理機(jī)械剝離法所制備。

優(yōu)選地，所述多糖溶液中的多糖為羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、半纖維素和殼聚糖中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述多糖溶液的濃度為0.01～5g/L。

優(yōu)選地，所述石墨烯在所述石墨烯/多糖分散液中的濃度為0.01～10g/L。

優(yōu)選地，所述尼龍粉末為尼龍-6粉末、尼龍-610粉末、尼龍-1010粉末和尼龍-66粉末中的一種或幾種。

優(yōu)選地，所述尼龍粉末在所述石墨烯/尼龍分散液中的濃度為100～2000g/L。

優(yōu)選地，所述熔融紡絲的溫度為150～400℃；所述熔融紡絲的拉伸速度為1000～3000m/min。

本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述的制備方法得到石墨烯/尼龍纖維復(fù)合材料，所述石墨烯/尼龍纖維復(fù)合材料為石墨烯薄片均勻分散在尼龍基體中，所述石墨烯薄片的厚度為2～50nm。

本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述石墨烯/尼龍纖維復(fù)合材料在保暖內(nèi)衣領(lǐng)域中的應(yīng)用。