[發明專利]石墨烯摻雜聚丙烯熔噴非織造布的制備方法、熔噴布及其應用

有效

• 申請號: 202110461429.0
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113174699B
• 公開（公告）日: 2023-10-17
• 發明（設計）人: 肖長發;陳宇岳;楊竹強;陳凱凱;張德鎖;封嚴;林紅
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學;邯鄲恒永防護潔凈用品有限公司;蘇州大學;天津工業大學;江蘇新視界先進功能纖維創新中心有限公司
• 主分類號: D04H1/544
• 分類號: D04H1/544;D04H1/56;D01D5/098;D01F1/09;D01F1/10;D01F6/46
• 代理公司: 蘇州三英知識產權代理有限公司 32412
• 代理人: 朱如松

本發明公開了一種石墨烯摻雜聚丙烯非織造布的制備方法，先將功能化石墨烯均勻分散后制備紡絲原料，經高速混料機混合后送入雙螺桿擠出機中，熔融擠出，冷切造粒后得到熔噴專用料，再將熔噴專用料送入單螺桿擠出機，加熱熔融后經模頭擠出，并通過熱氣流高速牽伸形成初生纖維，初生纖維經冷空氣冷卻成網，收卷，得到石墨烯摻雜聚丙烯非織造布。所制備的石墨烯摻雜聚丙烯非織造布發揮了石墨烯抗菌、抗病毒以及抗靜電、密封阻隔等多效防護功能作用，具有纖網均勻性好，結構蓬松柔軟以及良好力學性能的優點。

技術領域

本發明屬于非織造織物技術領域，具體涉及一種石墨烯摻雜聚丙烯熔噴非織造布的制備方法、熔噴布及其應用。

背景技術

熔噴法非織造布是將高聚物切片通過螺桿擠出機使其熔融，采用高速熱空氣流對模頭噴絲孔擠出的聚合物熔體細流進行牽伸，由此形成超細纖維并收集在凝網簾或滾筒上，依靠自身粘合而成的非織造布。熔噴法非織造布中的纖維超細、纖網均勻性好，結構蓬松柔軟，其纖網中的超細纖維隨機排列，具有較好的過濾特性和大量的微小孔隙，在過濾材料、衛生材料、醫用口罩、電池隔膜、吸油材料等方面廣泛應用。

由于納米材料具有特殊功能，特別是隨著納米材料制備技術的發展，其功能性越來越明顯，研究人員根據不同需要，將不同功能納米材料顆粒添加到熔噴非織造布中，以改善其特性或賦予其新的功能。目前，在熔噴纖維中加入功能性納米材料顆粒主要有以下三種方式：一是將功能性納米材料顆粒與樹脂在螺桿中熔融共混后擠出，經高速熱空氣流噴射成型功能納米材料熔噴非織造布，專利ZL200310107113.3與US6858551 B1中報道該方法。該方法能使納米材料均勻分散在熔噴纖維體內，防止產生掉塵現象，但容易使纖維產生應力集中現象，在一定程度上影響非織造布的力學性能。二是后整理涂層技術，該方法借助粘合劑將功能納米材料顆粒黏附在熔體纖維表面，但由于粘合劑包覆作用，功能納米材料難以發揮全部功效，而且存在衛生性差的缺點。三是當熔融樹脂在高速熱空氣流作用噴射成型時，功能性納米顆粒在模頭附近加入，由于此時大多數熔噴纖維仍帶有粘性，顆粒粘附纖維表面或纖維網空隙內，此方法易發揮納米材料顆粒功效但顆粒與熔噴纖維粘結牢度較弱，易產生掉塵現象。以上方法制備熔噴法非織造布均存在截留效率低、無法直接殺滅有害病菌等問題，限制了非織造布應用范圍。

石墨烯及衍生物作為新興二維多功能納米材料，以其優異廣譜抗菌抗病毒能力、不會誘導細菌產生耐藥性、制備工藝簡單、較好的生物相容性等優點，相對于傳統抗菌抗病毒成分，在生物醫學、家居紡織、建筑工程等領域均表現出良好的應用潛力。石墨烯材料的抗菌抗病毒能力主要基于以下幾種機制的混合協同作用：物理切割、膜表面成分提取、物理捕獲、氧化應激作用等。

目前，石墨烯改性非織造布(例如ZL201710969519.4，CN108499220A等)的制備方法主要是后整理涂層方法和改性氧化石墨烯接枝樹脂母粒方法，此類制備方法難以發揮石墨烯全部功效并影響非織造布的力學性能。目前，采用雙螺桿共混造粒與單螺桿熔噴紡絲工藝制備石墨烯摻雜聚丙烯熔噴非織造布的方法未見報道。

發明內容

本發明的石墨烯摻雜聚丙烯非織造布發揮了石墨烯抗菌、抗病毒以及抗靜電、密封阻隔等多效防護功能作用，具有纖網均勻性好，結構蓬松柔軟以及良好力學性能的優點，解決了石墨烯分散與復合成形難題，實現多功能防護非織造材料的功能化，該方法綠色環保，便于工業化實施。

本發明的石墨烯摻雜聚丙烯熔噴非織造布的制備方法，包括以下步驟：

制備功能化石墨烯分散液：將氧化石墨烯加入去離子水中，并在保護氣氛下加入苯二胺和氨水，攪拌均勻再加入水合肼后得到功能化石墨烯分散液；