[發(fā)明專利]一種石墨烯金屬有機(jī)框架復(fù)合改性聚丙烯熔噴材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011217526.7
• 申請(qǐng)日: 2020-11-04
• 公開（公告）號(hào): CN112342636B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 覃俊;劉禹豪;趙坤偉;何勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川省紡織科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): D01F6/46
• 分類號(hào): D01F6/46;D01F1/10;D06M15/37;C08G83/00;B01D39/00;D04H1/544;D04H3/007;D04H3/14;A41D13/11;A41D31/30;D06M101/20
• 代理公司: 北京卓特專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11572
• 代理人: 段宇

本發(fā)明提供了一種石墨烯金屬有機(jī)框架復(fù)合改性聚丙烯熔噴材料的制備方法,本發(fā)明首先制得含有不同電荷的石墨烯A和石墨烯B，其次用水楊酸改性了石墨烯，并使用改性石墨烯共混改性了聚丙烯樹脂，緊接著利用熔噴工藝制備了石墨烯/聚丙烯熔噴布，最后通過(guò)后處理工藝在改性熔噴布上負(fù)載了金屬有機(jī)框架材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用石墨烯和金屬有機(jī)框架材料改性聚丙烯制備熔噴非織造材料的方法，屬于材料制備技術(shù)和無(wú)紡布改性領(lǐng)域。

背景技術(shù):

聚丙烯（PP）熔噴非織造材料具有孔徑小，孔隙率高，比表面積大，成本低廉等優(yōu)勢(shì)，是傳統(tǒng)醫(yī)用防護(hù)口罩的主要濾芯層材料。常規(guī)的口罩用濾芯層主要是經(jīng)過(guò)駐極處理的PP熔噴非織造材料，其主要通過(guò)機(jī)械及靜電吸附截留空氣中的灰塵和飛沫等污染物。由于材料本身存在電荷衰減的現(xiàn)象，隨著時(shí)間及哈氣（水汽）等作用，PP熔噴材料的過(guò)濾效率會(huì)急劇下降，常規(guī)PP熔噴非織造材料的有效過(guò)濾時(shí)間僅為4小時(shí)，并且其不具有抗菌能力，口罩上細(xì)菌滋生也可能危害人體健康。此外，常規(guī)PP熔噴非織造材料功能性單一，已不能滿足日益復(fù)雜的使用需求。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有材料存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種長(zhǎng)效高效低阻、抗菌性好、功能豐富的復(fù)合PP熔噴非織造材料的制備方法。本發(fā)明首先制得含有不同電荷的石墨烯A和石墨烯B，其次用水楊酸改性了石墨烯，并使用改性石墨烯共混改性了聚丙烯樹脂，緊接著利用熔噴工藝制備了石墨烯/聚丙烯熔噴布，最后通過(guò)后處理工藝在改性熔噴布上負(fù)載了金屬有機(jī)框架材料。制得了一種新型石墨烯/金屬有機(jī)框架復(fù)合改性聚丙烯熔噴材料。該材料具有效能持久、高效低阻、抗菌性強(qiáng)、功能豐富等特性，可替代常規(guī)PP熔噴非織造熔噴濾料，大大提升現(xiàn)有防護(hù)口罩的防護(hù)性能及使用時(shí)間，同時(shí)可用來(lái)開發(fā)其他醫(yī)衛(wèi)產(chǎn)品。

本發(fā)明第一個(gè)目的是提供一種石墨烯/金屬有機(jī)框架復(fù)合改性聚丙烯熔噴材料的制備方法，所述方法包括：制備含有不同電荷的石墨烯A和石墨烯B、利用水楊酸改性石墨烯、改性石墨烯與聚丙烯樹脂共混造粒、石墨烯/聚丙烯熔噴布制備及后處理負(fù)載金屬有機(jī)框架材料，然后洗滌烘干得到石墨烯/金屬有機(jī)框架復(fù)合改性聚丙烯熔噴材料。

在一種實(shí)施方式中，水楊酸改性石墨烯在室溫下進(jìn)行，通過(guò)磁力攪拌和超聲處理1~4h，后經(jīng)干燥得到改性石墨烯材料。

在一種實(shí)施方式中，所述水楊酸/DMF溶液的濃度為0.5~3.0g/L，磁力攪拌的轉(zhuǎn)速為50~100r/min。

在一種實(shí)施方式中，反應(yīng)完成后干燥溫度為80℃，干燥時(shí)間為3~5h。

在一種實(shí)施方式中，使用螺桿擠出機(jī)對(duì)改性石墨烯與聚丙烯樹脂進(jìn)行共混，螺桿擠出機(jī)加熱區(qū)及模頭溫度為一區(qū)180~220℃，二區(qū)200~230℃，三區(qū)210~240℃，四區(qū)220~250℃，模頭溫度為190~240℃，螺桿轉(zhuǎn)速為20~60r/min。

在一種實(shí)施方式中，利用熔噴生產(chǎn)線制備了石墨烯/聚丙烯熔噴布，熔噴工藝中熔體溫度為270~330℃，噴絲頭溫度210~250℃，高速熱氣流溫度為270~320℃。

在一種實(shí)施方式中，通過(guò)浸漬工藝對(duì)石墨烯/聚丙烯熔噴纖維網(wǎng)進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理液為濃度1~5wt%的十二烷基硫酸鈉水溶液浸漬時(shí)間為0.5~5h。

在一種實(shí)施方式中，通過(guò)原位聚合在預(yù)處理后的石墨烯/聚丙烯熔噴布上負(fù)載了金屬有機(jī)框架材料，反應(yīng)溫度為100~160℃，反應(yīng)時(shí)間為5~24h。

在一種實(shí)施方式中，負(fù)載在石墨烯/聚丙烯熔噴布上的金屬有機(jī)框架材料的中心金屬離子為Cu²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺中的一種或多種，有機(jī)配體為對(duì)苯二甲酸、單寧酸、2-氨基對(duì)苯二甲酸中的一種或多種。

在一種實(shí)施方式中，負(fù)載在石墨烯/聚丙烯熔噴布上的金屬有機(jī)框架材料的中心金屬離子與有機(jī)配體質(zhì)量比為（1.0~1.2）：（1.2~1.4）。