石墨烯复合抗菌母粒、石墨烯量子点增强纤维和石墨烯量子点复合薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种石墨烯复合抗菌母粒及其制备方法和应用，所述石墨烯复合抗菌母粒的制备原料包括特定份数的镀银石墨烯量子点、高分子基体、多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮的组合，通过在高分子基体中添加镀银石墨烯量子点，使其具有抗菌和抗病毒的效果；进一步选择多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮共同作为分散剂，二者产生协同作用，有助于提升镀银石墨烯量子点在高分子基体中的分散性以及与高分子基体的相容性，进一步提升了石墨烯复合抗菌母粒的抗菌、抗病毒性以及力学性能。及力学性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】石墨烯复合抗菌母粒、石墨烯量子点增强纤维和石墨烯量子点复合薄膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于复合材料
，具体涉及一种石墨烯复合抗菌母粒、石墨烯量子点增强纤维和石墨烯量子点复合薄膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]高分子聚合物具有无毒、质轻、力学性能好、耐腐蚀、易于加工和回收等优点，在日常生活中受到广泛的应用，例如厨房用具、卫生间设施、垃圾箱、家用电器的塑料外壳、壁纸、食品包装袋等。但是随着人们对健康、环境保护的意识越来越强烈，高分子材料本身已经不能够满足人们的需求，所以需要对其进行改性处理，赋予其他特殊性能，如阻燃性、抗静电性、柔软性等等。改性处理的方法包括化学改性和物理改性，所谓化学改性，即通过化学手段，将具有抗菌功能的基团接枝或者嵌段到聚丙烯中，但这种方法加工工艺复杂，难度较大，限制了其应用的范围；所谓物理改性，是将抗菌功能物质与高分子基体通过共混熔融造粒的方式生产出抗菌母粒，操作方便，技术难度低，适用性广。
[0003]纳米银由于具有较好的广谱抗菌性、对人类细胞低毒害性、不易产生耐药性及安全性高等特点已逐步应用于生物医学及临床等相关领域，越来越多与之相关抗菌卫材、妇科抗菌洗剂等各类抗菌、杀菌生活及医疗用品出现在大众消费市场上。而石墨烯作为一种全新的材质，其新奇的结构在电学、光学、热学、力学等方面展现出优良的特性，使其自发现之日就得到研究人员的关注，将这种新型材质与高分子材料进行结合，为各行各业的技术创新又展现出了更多的可能性。
[0004]CN106954636A公开了一种石墨烯
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纳米银复合材料，包括按照重量份计的以下组分：石墨烯混合粉体1～16份；纳米银抗菌粉体1～9份；其中，石墨烯混合粉体包括按照重量份计的以下组分：石墨烯0.3～65份；石墨碳0.2～25份；石墨0.02～10份；纳米银抗菌粉体包括按照重量份计的以下组分：硝酸银2～5份；磷酸锆90～95份；氧化锌1～5份。该复合材料抗菌杀菌效果好，性能稳定。本专利技术还公开了该复合材料的制备方法，步骤少，流程简单。
[0005]CN105017705A公开了一种聚合物基载银石墨烯纳米抗菌材料的制备方法，聚合物基载银石墨烯纳米抗菌材料包括重量份数为75～90份的基体树脂、重量份数为10～20份的聚苯乙烯/载银石墨烯复合材料、重量份数为0.05～0.2份的抗氧化剂；制备方法是将上述组份通过熔融共混制得。该专利技术抗菌复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均大于90％。所制备的抗菌复合材料可应用于电子电器工业、汽车工业、仪器仪表工业、机械工业和建材工业中。
[0006]CN111909454A公开了一种抗菌母粒，包括以下重量份的原料：70～90重量份聚丙烯树脂、3～6重量份负载纳米银的石墨烯、1～3重量份分散剂、0.4～0.8重量份润滑剂，所述负载纳米银的石墨烯兼具了石墨烯和纳米银的优点，与聚丙烯树脂熔融造粒后得到的抗菌母粒具有优异的抗菌性，解决了聚丙烯材料生产的产品不具备抗菌性，易受细菌污染的问题，制备的抗菌母粒可应用于生产一次性餐具上。
[0007]但是，由于石墨烯以及纳米银均具有较高的比表面积，因此很难在基体中分散均匀，进而导致得到的复合材料的抗菌性和力学性能均有一定程度的不足。
[0008]因此，开发一种兼具优异抗菌、抗病毒性能以及力学性能的石墨烯复合抗菌母粒，是本领域急需解决的技术问题。
[0009]金属材料抗菌属于重金属银、铜、锌及其氧化物，容易氧化并对人体产生重金属污染；有机材料抗菌不能在机体里面直接熔融，只能后处理；生物质材料抗菌量有限，抗菌效果不显著。
[0010]随着石墨烯研究的深入，其在纺织领域也得到了广泛的研究与应用，可赋予纤维和纺织品远红外发射、高效抗菌除螨、优异抗静电、高回弹性、防霉除异味等功能，同时还具有长效保温御寒、柔软亲肤、轻盈舒适等特点。石墨烯量子点改性材料属于无机碳材料，改变以上抗菌弊端，并有效抗流感病毒H1N1/H3N2等近几年，纳米技术在纤维与纺织品中得到了广泛应用，而且向多种纳米结构复配、多种纤维添加、多种功能复合的方向迅速发展，并已经成为一个新的研究平台。功能纤维是构成功能纺织品的重要要素，其特殊功能通过纺织品的形式得以体现。过去十多年中，专业科研技术人员在开发、研究和探索各种差别化合成纤维，试图在保持合成纤维特征和优点的同时，弥补合成纤维的某些缺陷。因此，纤维的功能性被明显提升，纤维材料作为材料科学的重要组成部分得到了人们的高度重视。
[0011]CN103338538A公开了一种石墨烯辐射发热膜及其制备方法和应用，将石墨烯浆料涂覆在纤维面料表面形成辐射发热膜，其中，石墨烯浆料由3～5份石墨烯粉末、13份远红外发射剂、4～6份粘结稀释剂混合搅拌均匀后涂覆在纤维面料表面成膜。使用中，在外界温度的作用下石墨烯辐射发热膜辐射发热。
[0012]CN112457558A公开了一种功能纤维用石墨烯量子点改性高分子母粒及其制备方法，以高分子基体、石墨烯量子点、第二功能填料、表面处理剂、填料包覆剂、加工助剂为原料，采用高剪切熔融分散方法制得，其中石墨烯量子点为采用微波水热合成法制得的石墨烯量子点粉体；本专利技术旨在提供一种可以兼具远红外发射、高效抗菌除螨、优异抗静电、高回弹性、防霉除异味等功能的功能母粒，将本专利技术的功能母粒用于功能纤维的制备，以制备出兼具高透明、长效保温御寒、广谱抑菌、高回弹的纤维材料，扩大了石墨烯在功能纤维领域的应用范围。
[0013]CN112457558A公开了一种功能纤维用石墨烯量子点改性高分子母粒及其制备方法，属于石墨烯功能纤维与纺织品领域，以高分子基体、石墨烯量子点、第二功能填料、表面处理剂、填料包覆剂、加工助剂为原料，采用高剪切熔融分散方法制得，其中石墨烯量子点为采用微波水热合成法制得的石墨烯量子点粉体；本专利技术旨在提供一种可以兼具远红外发射、高效抗菌除螨、优异抗静电、高回弹性、防霉除异味等功能的功能母粒，将本专利技术的功能母粒用于功能纤维的制备，以制备出兼具高透明、长效保温御寒、广谱抑菌、高回弹的纤维材料，扩大了石墨烯在功能纤维领域的应用范围。
[0014]但是，石墨烯量子点本身的比表面积较大，按照上述专利提供的方法得到的石墨烯量子点改性材料中的石墨烯量子点难以在基体中分散均匀，进而使得到的产品的抗菌效果有所下降。
[0015]因此，开发一种具有优异抗菌效果的石墨烯量子点增强纤维，是本领域技术人员目前急需解决的技术问题。
[0016]目前，塑料制品在人们的日常生活和工农业生产中占有十分重要的地位。为了使得塑料制品得到更广泛的应用，人们常在制备塑料制品的塑料母粒中添加抗菌剂，从而获得抗菌塑料制品。目前所添加的抗菌剂一般以有机抗菌剂和无机抗菌剂为主；有机抗菌剂以有机酸、酚、醇为主要成分，杀菌力强，即效性好，但加工中会产生刺激性气味，在塑料中易迁移，耐热性差，且有机材料抗菌不能在机体里面直接熔融，只能后处理；而无机类抗菌剂是将银、铜、锌等本身具有抗菌能力的金属或金属离子负载于无机物载体上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种石墨烯复合抗菌母粒，其特征在于，所述石墨烯复合抗菌母粒的制备原料按照重量份包括如下组分：镀银石墨烯量子点
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1～5重量份高分子基体
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90～100重量份分散剂
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2～4重量份；所述分散剂包括多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮的组合。2.根据权利要求1所述的石墨烯复合抗菌母粒，其特征在于，所述镀银石墨烯量子点通过如下方法制备得到，所述方法包括如下步骤：(1)将氧化石墨烯、过氧化氢和氨水进行反应，得到石墨烯量子点；(2)将步骤(1)得到的石墨烯量子点和多巴胺混合，得到改性石墨烯量子点；(3)将步骤(2)得到的改性石墨烯量子点、硝酸银和氨水进行反应，得到所述镀银石墨烯量子点。3.根据权利要求2所述的石墨烯复合抗菌母粒，其特征在于，步骤(1)所述反应的温度为70～90℃；优选地，步骤(1)所述反应的时间为24～48h；优选地，步骤(2)所述混合的时间不小于4h；优选地，步骤(3)所述反应的温度为90～110℃；优选地，步骤(3)所述反应的时间为1～2h。4.根据权利要求1～3任一项所述的石墨烯复合抗菌母粒，其特征在于，所述高分子基体包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩甲醛、聚氯乙烯、聚氨酯、聚乙烯或聚丙烯中的任意一种。5.根据权利要求1～4任一项所述的石墨烯复合抗菌母粒，其特征在于，所述多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:(0.5～1.5)。6.根据权利要求1～5任一项所述的石墨烯复合抗菌母粒，其特征在于，所述石墨烯复合抗菌母粒的制备原料中还包括助剂；优选地，所述石墨烯复合抗菌母粒的制备原料中助剂的含量为2～6重量份；优选地，所述助剂包括石蜡、白油、聚烯烃弹性体、聚乙烯蜡、三元乙丙橡胶、苯乙烯类热塑性弹性体、乙烯
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醋酸乙烯酯共聚物、丁苯橡胶、乙烯
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丙烯酸甲酯共聚物、乙烯
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丙烯酸乙酯共聚物、乙烯
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丙烯酸丁酯共聚物或聚酯弹性体中的任意一种或至少两种的组合。7.一种如权利要求1～6任一项所述石墨烯复合抗菌母粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将镀银石墨烯量子点、高分子基体、多巴胺、聚乙烯吡咯烷酮和任选地助剂混合，挤出造粒，得到所述石墨烯复合抗菌母粒。8.一种石墨烯复合抗菌纤维，其特征在于，所述石墨烯复合抗菌纤维通过将如权利要求1～6任一项所述的石墨烯复合抗菌母粒纺丝得到。9.一种石墨烯复合抗菌薄膜，其特征在于，所述石墨烯复合抗菌薄膜通过将如权利要求1～6任一项所述的石墨烯复合抗菌母粒吹膜得到。10.一种如权利要求1～6任一项所述的石墨烯复合抗菌母粒在抗菌制品中的应用。11.一种石墨烯量子点增强纤维，其特征在于，所述石墨烯量子点增强纤维的制备原料按照重量份包括如下组分：
石墨烯量子点母粒
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3～10重量份；高分子母粒
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70～90重量份；填料
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1～3重量份；所述石墨烯量子点母粒的制备原料按照重量份包括如下组分：石墨烯量子点
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3～7重量份；分散剂
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2～3重量份；高分子基体
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90～100重量份。12.根据权利要求11所述的石墨烯量子点增强纤维，其特征在于，所述石墨烯量子点的径向尺寸为10～20nm。13.根据权利要求11或12所述的石墨烯量子点增强纤维，其特征在于，所述分散剂包括己内酰胺。14.根据权利要求11～13任一项所述的石墨烯量子点增强纤维，其特征在于，所述填料包括石蜡、白油、聚烯烃弹性体、聚乙烯蜡、三元乙丙橡胶、苯乙烯类热塑性弹性体、乙烯
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【专利技术属性】
技术研发人员：秦继恩，杨永强，秦秀宪，唐玉芹，王动芝，
申请(专利权)人：秦继恩，
类型：发明
国别省市：