[發明專利]功能纖維用石墨烯量子點改性高分子母粒及其制備方法

在審

• 申請號: 202011420041.8
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112457558A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 徐歡;沈寶龍;郭志君;李雅茹;孔祥瑄;孫洪振;韓廣東;崔金聲
• 申請（專利權）人: 浩珂科技有限公司;中國礦業大學
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L23/08;C08L91/06;C08L33/04;C08L51/04;C08L77/06;C08L67/02;C08K3/04;C08K3/36;C08K5/098;C08K5/134;C08K5/526;C08K13/02;C08J3/22
• 代理公司: 濟寧匯景知識產權代理事務所(普通合伙) 37254
• 代理人: 孫兆乾

本發明涉及一種功能纖維用石墨烯量子點改性高分子母粒及其制備方法，屬于石墨烯功能纖維與紡織品領域，以高分子基體、石墨烯量子點、第二功能填料、表面處理劑、填料包覆劑、加工助劑為原料，采用高剪切熔融分散方法制得，其中石墨烯量子點為采用微波水熱合成法制得的石墨烯量子點粉體；本發明旨在提供一種可以兼具遠紅外發射、高效抗菌除螨、優異抗靜電、高回彈性、防霉除異味等功能的功能母粒，將本發明的功能母粒用于功能纖維的制備，以制備出兼具高透明、長效保溫御寒、廣譜抑菌、高回彈的纖維材料，擴大了石墨烯在功能纖維領域的應用范圍。

技術領域

本發明涉及石墨烯功能纖維與紡織品技術領域，具體涉及一種功能纖維用石墨烯量子點改性高分子母粒及其制備方法。

背景技術

功能纖維是構成功能紡織品的重要要素，其特殊功能通過紡織品的形式得以體現。過去十多年中，專業科研技術人員在開發、研究和探索各種差別化合成纖維，試圖在保持合成纖維特征和優點的同時，彌補合成纖維的某些缺陷。隨著各學科的相互交叉與滲透，化纖及紡織工業在借鑒其它學科成果和經驗的基礎上，由研究、開發以服裝用面料為重點的各種纖維材料，逐漸擴展為涉及產業、航空航天以及醫用、通信用纖維材料等領域。因此，纖維的功能性被明顯提升，纖維材料作為材料科學的重要組成部分得到了人們的高度重視。

近幾年，納米技術在纖維與紡織品中得到了廣泛應用，而且向多種納米結構復配、多種纖維添加、多種功能復合的方向迅速發展，并已經成為一個新的研究平臺。隨著石墨烯研究的深入，其在紡織領域也得到了廣泛的研究與應用，可賦予纖維和紡織品遠紅外發射、高效抗菌除螨、優異抗靜電、高回彈性、防霉除異味等功能，同時還具有長效保溫御寒、柔軟親膚、輕盈舒適等特點。

現有技術中，公布號為CN103338538A的中國發明專利申請公布了一種石墨烯輻射發熱膜及其制備方法和應用，將石墨烯漿料涂覆在纖維面料表面形成輻射發熱膜，其中，石墨烯漿料由3~5份石墨烯粉末、13份遠紅外發射劑、4~6份粘結稀釋劑混合攪拌均勻后涂覆在纖維面料表面成膜。使用中，在外界溫度的作用 下石墨烯輻射發熱膜輻射發熱。公布號為CN104831389A的中國發明專利申請公布了一種多功能粘膠纖維及其制備方法，將負載納米銀顆粒的石墨烯分散液與粘膠液混合均勻，經過紡絲后得到具有遠紅外溫升性能、紫外防護、高效抑菌的多功能粘膠纖維。

上述現有技術雖然將石墨烯材料和納米技術應用到功能纖維領域，但是仍然存在一些缺陷和不足：

1.石墨烯與高分子基體親和性差：由于石墨烯比表面積極大，易團聚、難分散，對纖維基體的親和性較差，導致石墨烯與聚合物基體的相容性差、界面結合較弱，在基體內分散困難，成為阻礙纖維性能提升的主要障礙，因此需要提高石墨烯改性母粒的紡絲流變性和可紡性；

2.難以滿足多功能性需求：高端應用對功能紡織品提出了多重功能的迫切需求，例如，添加納米銀可賦予纖維一定的抗菌能力，而遠紅外粉可以提高纖維的遠紅外發射率，開發兼具抗菌和遠紅外發射率的多功能石墨烯改性纖維已成為現今研究的一個重要方向；

3.顏色單調：盡管單層石墨烯納米片的透光率高達97.7%，但是由于加工方法和技術的局限，團聚后的石墨烯幾乎不透光，在引入石墨烯納米片的纖維中，由于石墨烯團聚引起的低透光率導致纖維和織物通常為單調的黑色，應用場景受限；

4.耐水洗色牢度差：石墨烯納米片的尺寸極低，通過噴涂或印刷工藝引入的石墨烯與纖維基體粘結強度較低，易發生剝離、脫落，不僅不能發揮功能效應，反而有可能會從紡織品上遷移至人體內部，危害人體健康。

針對目前功能紡織品對纖維材料提出的更高要求，急需開辟功能纖維用石墨烯改性合成高分子材料的分散和加工的新方法，以擴大其在高端功能紡織品行業的應用前景。

發明內容