一种透气膜组合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种透气膜组合物，其以PE基体材料中均匀分布有壳核型活性炭插层石墨烯，其组份及重量份数如下：PE 40‑70份；壳核型活性炭插层石墨烯0.5‑10份；无机填料28‑55份；助剂0.5‑5份。壳核型活性炭插层石墨烯以活性炭插层石墨烯为核层，交联结构多孔聚合体为壳层，各组份及质量份数如下：石墨烯10‑50％；活性炭10‑45％；交联结构多孔聚合体5‑47％，石墨烯为氧化石墨烯、还原石墨烯、膨胀石墨烯中的一种或多种，活性炭比表面积1400‑3800m

A gas permeable film composition and its preparation method

The invention relates to a gas permeable film composition, which evenly distributes the shell nuclear activated carbon intercalated graphene in the PE matrix material, and its components and weights are as follows: PE 40, 70 copies, 10 copies of the shell nuclear activated carbon intercalated graphene 0.5, 28 inorganic filler and 55 copies; and 5 additives 0.5. The shell nucleated active carbon intercalated graphene is used as the core layer of activated carbon intercalated graphene, and the cross-linked porous polymer is the shell, and the number of components and mass is as follows: graphene 10, 50%, 10 of activated carbon, 45%, 5 of crosslinked porous polymer, 47%, and one of graphene as graphite oxide, and one of the original graphite enes and expanded graphene. The specific surface area of activated carbon is 1400 3800m

【技术实现步骤摘要】
一种透气膜组合物及其制备方法
本专利技术涉及一次性卫生材料
，特别涉及一种透气膜组合物。
技术介绍
石墨烯(graphene)是指紧密堆积成二维蜂窝状结构的单层碳原子，它是构建其它维数碳材料(如零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨)的基本单元。单层石墨烯具有大的比表面积、优良的导电、导热性能和低的热膨胀系数。尤其是其高导电性质、大的比表面性质和其单分子层二维纳米尺度的结构性质，可在燃料电池的双极板、超级电容器和锂离子电池等中用作电极材料。此外，研究人员在以往的研究中心发现石墨烯具有一定的抗菌性能，例如在《美国化学会-纳米》(ACS-Nano，2010年第4卷4317页)报道了一种由氧化石墨烯还原的石墨烯纸具有一定的抗菌性能，随后出现一系列的具有较好抗菌性能的石墨烯/银纳米复合抗菌材料，但是，由于纳米银呈颗粒状，粒度为纳米级别，往往只能聚集在石墨烯的特定部位，无法均匀分布在表面，从而影响抗菌效果；同时，纳米银与石墨烯无法紧密结合，特别是但纳米银颗粒含量增加时，容易发生团聚现象，在使用过程中容易脱落，从而影响使用寿命及抗菌效果。在以往的研究中发现石墨烯具有一定的抗菌性能，随后出现一系列的具有较好抗菌性能的石墨烯/银纳米复合抗菌材料，研究发现此类材料在制备的工艺均具有一定的复杂性或者使用效果具有一定的局限性。一些研究选取二氧化钛进行协同促进石墨烯/银的抗菌性能，这是利用二氧化钛光催化材料的较高的光催化活性、无毒性、化学性质稳定、抗光腐蚀性能强等技术特点，以往研究中已有大量的报道证明二氧化钛能用于环境保护领域中(如：空气净化，水的灭菌消毒等)。为了扩大石墨烯的应用范围，研究者开始了对石墨烯进行表面修饰和活化的研究，如制备多孔石墨烯以提高石墨烯的比表面积，多孔石墨烯是在石墨烯的片层中通过物理或化学的方法制造一些具有纳米尺寸的孔洞，这种结构使得石墨烯在作为能源、催化或吸收材料时不仅具有较高的比表面积，而且还有很好的传质效应，充分发挥了二维纳米片层材料的优势。由此可见，多孔石墨烯不但具有和石墨烯类似的性质,而且具有更大的比表面积,存在分散均匀的纳米孔,显著的边缘效应，从而在气体分离膜、水处理、锂离子电池、电化学催化方面存在潜在的应用，进而引起研究者广泛关注。例如：YiLin等(Nanoscale,2013,5,7814)利用Ag纳米颗粒在空气中的催化氧化在石墨烯表面刻蚀出孔。又如采用氢氧化钾对石墨烯在高温和惰性气氛下进行化学活化，从而得到具有大比表面积且孔径范围0.5-5nm的多孔石墨烯。由此可见，现有技术中石墨烯的开发热点为：1)利用石墨烯抗菌性能，将含有活性基团的物质作为还原剂，如多酚类化合物的酚羟基等与氧化石墨烯中环氧基团、羟基等含氧基团发生亲核反应对氧化石墨烯进行还原，以克服氧化石墨烯虽亲水但由于片层之间的“π-π”键以及范德华力的作用导致不易分散而易团聚的缺陷。2)通过表面修饰和活化获得多孔石墨烯高比表面积的石墨烯，主要用于提高电容器、电池的性能，或作为催化剂载体，提高催化性能。综上所述，目前石墨烯在透气膜中的应用技术研究较少，还未查询到相关的现有技术文献。本专利技术提供一种基于多孔石墨烯的透气膜，获得具有优异透气性能的透气膜组合物。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种具有优异透湿性能的透气膜组合物，并解决现有石墨烯在高聚物的应用技术中存在的石墨烯易于团聚而不易分散的技术问题，通过透气膜在拉伸过程中石墨烯与PE基体材料之间形成的纳米孔隙或/和石墨烯本身具有的纳米孔隙，提高透气膜的透气性；同时，本专利技术选用的经表面处理的石墨烯对PE基体材料具有补强、增强的作用，弥补了因在PE基体材料中大幅度添加无机填料而造成的力学性能的下降，进而提高了透气膜的物性及其在一次性吸收制品中的应用性能。为了实现上述目标，采取的技术方案：所述的透气膜组合物，包括PE基体材料与无机填料，所述透气膜组合物还包括有壳核型活性炭插层石墨烯，所述壳核型活性炭插层石墨烯均匀分布在PE基体材料的连续相中，在拉伸作用下所述无机填料、壳核型活性炭插层石墨烯分别与PE基体材料之间形成纳米孔隙，所述透气膜组合物的组份及重量份数如下:PE40-70份；壳核型活性炭插层石墨烯0.5-10份；无机填料28-55份；助剂0.5-5份；所述壳核型活性炭插层石墨烯以活性炭插层石墨烯为核层，包覆连接所述核层的交联结构多孔聚合体为壳层，在所述壳层上建立有贯通至所述核层的通孔。在进一步优选的实施方式中，所述壳核型活性炭插层石墨烯按质量百分比计，各结构层包含的组份及质量份数如下：石墨烯10-50％；活性炭10-45％；交联结构多孔聚合体5-47％。进一步地，所述交联结构多孔聚合体由聚合单体、致孔剂、引发剂引发聚合，以及经交联剂交联而成的具有三维交联网络结构的聚合体，其中，聚合单体5-47份，所述引发剂的用量为聚合单体的0.01-2％；所述交联剂的用量为聚合单体的0.05-5％；所述致孔剂的用量为聚合单体的0.02-2％。其中，所述交联结构多孔聚合体的通孔结构(如孔隙大小)、密度等，对于本领域普通技术人员来说均可通过致孔剂进行调节。所述通孔的孔径大小为20-2000nm。进一步地，所述石墨烯为氧化石墨烯、还原石墨烯、膨胀石墨烯中的一种或多种，所述石墨烯的单层率大于80％，片层大小6-13μm。进一步地，所述石墨烯为多孔石墨烯，所述多孔石墨烯为多孔氧化石墨烯、多孔还原石墨烯或多孔膨胀石墨烯中的一种或多种，优选多孔氧化石墨烯；所述多孔石墨烯的孔直径为0.5～100nm。进一步地，所述活性炭的比表面积为1400-3800m2/g，颗粒大小为200-300目。进一步地，所述聚合单体为丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酰胺、乙烯醇、含氟有机物中的一种或两种以上组合物；所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、多异氰酸酯、多元醇类、缩水甘油醚、无机物、丙烯酸酯类以及环氧类中的一种或多种组合；所述引发剂为过硫酸盐，或由以亚硫酸氢盐、抗异坏学酸盐中的其中一种为还原剂，以过硫酸盐、过氧化氢中的其中一种为氧化剂组合而成的氧化还原引发体系。进一步地，所述无机填料选择超细CaCO3、Na2SO4中的其中一种或两种，粒径为0.1-80μm。进一步地，所述助剂为偶联剂、分散剂、相容剂中的一种或几种组合。其中：所述偶联剂选择铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂的一种或两种组合。所述分散剂为低分子量聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸镁、无规聚丙烯以及脂肪酸中的一种或几种。所述相容剂为乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物中的一种。所述的致孔剂是惰性气体、化学发泡剂、低沸点有机溶剂以及表面活性剂的一种或几种组合。其中，惰性气体如：He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn；化学发泡剂如：碳酸氢钠、碳酸铵、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈和N，N-二亚硝基对苯二甲酰胺等；低沸点有机溶剂如：脂肪族烃类、含氯脂肪族烃类、含氟脂肪族烃类、脂环烃类、芳香烃类、醇类、醚类、酮类和醛类等。在上述技术方案的基础上，本专利技术进一步提供所述的透气膜组合物的制备方法，包括如下步骤：步骤1：称取壳核型活性炭插层石墨烯，并将其与无机填料、PE、助剂进行配料，并搅拌混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透气膜组合物，包括PE基体材料与无机填料，其特征在于：所述透气膜组合物还包括有壳核型活性炭插层石墨烯，所述壳核型活性炭插层石墨烯均匀分布在PE基体材料的连续相中，在拉伸作用下所述无机填料、壳核型活性炭插层石墨烯分别与PE基体材料之间形成有纳米孔隙，所述透气膜组合物的组份及重量份数如下:PE 40‑70份；壳核型活性炭插层石墨烯 0.5‑10份；无机填料 28‑55份；助剂 0.5‑5份；所述壳核型活性炭插层石墨烯以活性炭插层石墨烯为核层，包覆连接所述核层的交联结构多孔聚合体为壳层，在所述壳层上建立有贯通至所述核层的通孔。

【技术特征摘要】
1.一种透气膜组合物，包括PE基体材料与无机填料，其特征在于：所述透气膜组合物还包括有壳核型活性炭插层石墨烯，所述壳核型活性炭插层石墨烯均匀分布在PE基体材料的连续相中，在拉伸作用下所述无机填料、壳核型活性炭插层石墨烯分别与PE基体材料之间形成有纳米孔隙，所述透气膜组合物的组份及重量份数如下:PE40-70份；壳核型活性炭插层石墨烯0.5-10份；无机填料28-55份；助剂0.5-5份；所述壳核型活性炭插层石墨烯以活性炭插层石墨烯为核层，包覆连接所述核层的交联结构多孔聚合体为壳层，在所述壳层上建立有贯通至所述核层的通孔。2.根据权利要求1所述的透气膜组合物，其特征在于：所述壳核型活性炭插层石墨烯按质量百分比计，各结构层包含的组份及质量份数如下：石墨烯10-50％；活性炭10-45％；交联结构多孔聚合体5-47％。3.根据权利要求2所述的透气膜组合物，其特征在于：所述交联结构多孔聚合体由聚合单体、致孔剂、引发剂引发聚合，以及经交联剂交联而成的具有三维交联网络结构的聚合体，按质量百分比计，所述引发剂的用量为聚合单体的0.01-2％；所述交联剂的用量为聚合单体的0.05-5％；所述致孔剂的用量为聚合单体的0.02-2％。4.根据权利要求2或3所述的透气膜组合物，其特征在于：所述石墨烯为氧化石墨烯、还原石墨烯、膨胀石墨烯中的一种或多种，所述石墨烯的单层率大于80％，片层大小6-13μm。5.根据权利要求4所述的透气膜组合物，其特征在于：所述石墨烯为多孔石墨烯，所述多孔石墨烯为多孔氧化石墨烯、多孔还原石墨烯或多孔膨胀石墨烯中的一种或多种。6.根据权利要求2所述的透气膜组合物，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁文伟，王伟，祝二斌，吴晓彪，罗梅芳，
申请(专利权)人：福建恒安卫生材料有限公司，福建恒安集团有限公司，福建恒安家庭生活用品有限公司，恒安中国卫生用品有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35