一种石墨烯基吸湿排汗快速散热的功能母粒及制备方法

技术领域

本发明涉及一种石墨烯基吸湿排汗快速散热的功能母粒及制备方法，属于功能纤维领域。

背景技术

随着人们生活水平的提高和纺织业的发展，消费者对服装的舒适性、外观和功能性追求越来越高。因此，生产出即舒适又具有一定功能性的纺织材料是今后的发展趋势。对于户外运动，休闲活动，竞技等会产生大量汗水。尤其是特种职业如军警，特种环境工作的人员，负荷更大。在上述活动中，人体的大量汗水及热量，如果穿着传统面料的服装，例如纤维织物，吸湿性差，吸湿后就会贴身，使消费者感到不舒适。开发快速吸水、排汗迅速、快干等功能的纤维材料以及产品势在必行，以满足穿着舒适、干爽、保持健康和体能等需求。

目前纤维材料改性存在以下问题：一、以化学填加剂达成亲水目的，能够改善织物材料的亲水性，但不耐洗，亦不环保；二、纤维本身的散热性较差，改性纤维产品可吸湿排汗，但散热性差。

发明内容

针对现有技术改善纤维存在散热功能差、不耐洗、不环保等技术问题，本发明提供一种石墨烯基吸湿排汗、快速散热的功能母粒及制备方法，以高O/C比的改性石墨烯为主要原料，与塑料和助剂等混炼得到功能母粒，不仅能够大幅改善纤维的吸湿和排汗性能，而且散热效果也非常好。

本发明的技术方案：

一种石墨烯基吸湿排汗快速散热的功能母粒，包括以下组分：

塑料基料40-65份；

改性氧化石墨烯30-40份；

聚乙烯蜡+石蜡2-5份；

增韧剂 0.1-0.8份；

抗氧化剂1.0-2.0份；

所述改性氧化石墨烯的O/C为30-40/60-70。

所述改性氧化石墨烯的表面由表面改性剂改性。

所述塑料基料为PE、POE、PET中的任一种或几种的混合基料。

所述聚乙烯蜡和石蜡的质量比为1～2:1～3。

所述增韧剂为羧甲基纤维素钠、聚氧乙烯砒硌烷酮、聚氧乙烯和酪蛋白中的任一种或几种的混合物。

所述抗氧化剂为抗氧化剂1010。

制备所述一种石墨烯基吸湿排汗快速散热的功能母粒的方法，包括以下步骤：将石墨采用氧化法剥离，获得O/C比为30-40/60-70的高O/C比的氧化石墨烯；再将高O/C比的氧化石墨烯采用表明改性剂予以表面改性，得到改性氧化石墨烯；最后将所述改性氧化石墨烯与塑料基料、聚乙烯蜡+石蜡、增韧剂和抗氧化剂混合制成母粒。

首先将天然鳞片石墨混酸插层保护，所述混酸为浓H

氧化剂为高铁酸盐类氧化剂。

将所述高O/C比的氧化石墨烯制备母粒包括以下步骤：

以气流磨将所述高O/C比的氧化石墨烯细磨至2-5μm，在高搅拌机中加入表面改性剂，得到改性氧化石墨烯；

然后将改性氧化石墨烯与聚乙烯及石蜡(1～2:1～3)按比例在高搅拌机中混合分散，温度设定80～100℃，转速800～1000RPM；

最后将所述改性氧化石墨烯和混合蜡与塑料基料、增韧剂和抗氧化剂按比例投入双螺杆制粒机，制成母粒。

本发明的有益技术效果：

本发明的一种石墨烯基吸湿排汗快速散热的功能母粒，制备时，将石墨烯深度氧化获得高O/C比的氧化石墨烯，且通过混酸插层保护，使得高O/C比的氧化石墨烯含有大量亲水基团、仍能保有完整单晶结构。以高O/C比的氧化石墨烯与塑料基料、辅剂等按比例混合制成母粒，提供各式纤维使用，经由纤维毛细现象达成吸湿排汗的目的，并且利用石墨烯本身具有快速散热的条件，结合了吸湿排汗及快速散热的双重功能，可制成吸湿排汗、快速散热的功能面料。另外，由于采用高O/C比的石墨烯作为吸湿排汗和散热的材料，与现有技术的化学添加剂，具有耐洗和环保等优势。

将高O/C比的氧化石墨烯通过硅烷偶联剂表面改性，再与混合蜡(聚乙烯蜡+石蜡)熔融混合，增加与塑料基料的结合性。

上述高O/C比的氧化石墨烯是以加重氧化剂的使用比例(增加10％)及在低温下(0-10℃)，加长搅拌时间(5小时-12小时)而制成。最终获得的O/C比以XPS量测，可达30-40/60-70；FTIR量测存在大量亲水基团，包括羟基，羧基，羰基，环氧基。

上述高O/C的氧化石墨烯，深度氧化，必须对石墨晶体保护避免破坏，使用混酸方式来达成。具体方法是用H

具体实施方式

下面将通过具体实施例对本发明的一种石墨烯基吸湿排汗快速散热的功能母粒及制备方法作进一步的详细描述。

实施例1

一种石墨烯基吸湿排汗快速散热的功能母粒的制备方法，包括以下步骤：

1、高O/C比氧化石墨烯的制备方法

将浓度为93-98％的高浓H

XPS量取高O/C比氧化石墨烯的O/C比4/6，FTIR分析具有大量氧化基团，包括羟基，羧基，羰基，环氧基。

2、高目数及改性氧化石墨烯制备

以气流磨将上述粒径为45μm的高O/C比氧化石墨烯细磨至2-5μm，高搅拌加入KH-560表面改性，100℃混合搅拌30mins，得到改性氧化石墨烯，KH-560的含量占高O/C比的氧化石墨烯的质量重1-1.5％。

3、石墨烯基吸湿排汗快速散热的功能母粒制造

①将高目数改性氧化石墨烯与聚乙烯蜡及石蜡(1:1)按比例在高搅机混合分散，温度设定80～100℃，转速800～1000RPM，混合蜡占改性氧化石墨烯总量的7.5wt％；

②将HDPE和POE(质量比5:1)55kg，改性氧化石墨烯40kg，增韧剂0.5kg，抗氧化剂1010:1.5kg，投入双螺杆制粒机，温度各分区设定230～260℃，额定转速的75％。HDPE的含水份低于100ppm。

一种石墨烯基吸湿排汗快速散热的功能母粒的组成为：

HDPE+POE(5:1) 55份；

改性氧化石墨烯40份；

聚乙烯蜡：石蜡(1:1)3份；

增韧剂0.5份；

抗氧化剂1.5份

实施例2

一种石墨烯基吸湿排汗快速散热的功能母粒的制备方法，包括以下步骤：

1、高O/C比氧化石墨烯制备

将高浓H

XPS量测高O/C比氧化石墨烯的O/C比3.7/6.3，FTIR红外线分析具有大量氧化基团，羟基，羧基，环氧基及羰基，且晶体保持完整。

2、超细改性氧化石墨烯制备及改性

以气流磨将上述粒径为2500目的高O/C比氧化石墨烯细磨至2μm，在高搅拌机中加入KH-550硅烷偶联剂表面改性，温度设定100℃，混合拌30mins，得到改性氧化石墨烯，KH-550的含量占高O/C比的氧化石墨烯的质量重1-1.5％。

3、石墨烯基吸湿排汗快速散热的功能母粒制备

①将改性氧化石墨烯与聚乙烯蜡及石蜡(1:1)按比例在高搅机混合分散，温度设定80～100℃，转速800～1000RPM，混合蜡占改性氧化石墨烯总量的10wt％；

②将HDPE和POE(质量比5:1)65kg，改性氧化石墨烯30kg，增韧剂0.5kg，抗氧化剂1010:1.5kg，投入双螺杆制粒机，温度各分区设定230～260℃，额定转速的75％。HDPE的含水份低于100ppm。

一种石墨烯基吸湿排汗快速散热的功能母粒的组成为：

HDPE+POE(5:1)65份

改性氧化石墨烯30份

聚乙烯蜡：石蜡(1:1)3份

增韧剂0.5份

抗氧化剂10101.5份

实施例1和2中制备的功能母粒可制成具有吸湿排汗和快速散热的功能面料，且具有耐洗和环保等优势。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，因此以上所述仅为本发明的实施例。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还包括各种等效变化和改进，这些变化和改进都将落入要求保护的本发明范围内。