一种基于氧化亚铜/氧化石墨烯的导电抗菌发热多功能聚乙烯母粒及其制备方法

本发明涉及一种基于氧化亚铜/氧化石墨烯的导电抗菌发热多功能聚乙烯母粒及其制备方法，属于功能母粒。

背景技术：

1、聚乙烯(pe)作为通用高分子材料，具有成本低、加工性好等优势，但本征绝缘(体积电阻率>1014ω·cm)、抗菌性差(易滋生细菌)、导热/发热性能不足等缺陷限制了其在医疗、可穿戴设备、智能包装等领域的应用。

2、常规改善导电性是添加导电填料(如炭黑、石墨、碳纳米管、石墨烯、金属粉(铜、银))，改善抗菌性是添加抗菌剂(如银离子、季铵盐、铜纳米粒子、载锌磷酸锆等)；改善发热性是添加导电填料形成焦耳发热网络(如碳纳米管、石墨烯、铜纳米线)或引入相变材料；但是这些粒子常规很容易团聚，与基体的相容性差，很难同时发挥多功能性。

3、目前，制备了铜/氧化石墨烯(cu/go)复合结构，能兼顾导电、抗菌与发热功能；但是很难用于聚乙烯体系，其在聚乙烯体系中容易团聚，热加工稳定性差，很难同时兼顾导电、抗菌与发热功能。

技术实现思路

1、[技术问题]

2、铜/氧化石墨烯(cu/go)复合结构在聚乙烯体系中容易团聚，热加工稳定性差，很难同时兼顾导电、抗菌与发热功能。

3、[技术方案]

4、为了解决上述问题，本发明提供了一种基于氧化亚铜/氧化石墨烯的导电抗菌发热多功能聚乙烯母粒及其制备方法。具体来说，本发明以氧化亚铜粉末和氧化石墨烯粉末混合，进行球磨，之后加入还原剂抗坏血酸继续球磨，得到氧化亚铜/氧化石墨烯；之后将氧化亚铜/氧化石墨烯用于聚乙烯体系，制备得到导电抗菌发热多功能聚乙烯母粒。将导电抗菌发热多功能聚乙烯母粒经过纺丝、织造，得到织物。本发明制备的织物兼顾导电、抗菌与发热功能，应用前景广泛。

5、本发明的第一个目的是提供一种基于氧化亚铜/氧化石墨烯制备导电抗菌发热多功能聚乙烯母粒的方法，包括如下步骤：

6、(1)将氧化亚铜粉末和氧化石墨烯粉末混合，置于球磨机中，进行球磨；之后添加抗坏血酸继续球磨；球磨结束之后，干燥，过筛，得到氧化亚铜/氧化石墨烯粉体；

7、(2)将氧化亚铜/氧化石墨烯粉体、聚乙烯切片、eva、poe-g-mah置于高速混合机中搅拌，之后通过双螺杆挤出机，熔融挤出，水下热切，冷却，干燥，得到导电抗菌发热多功能聚乙烯母粒。

8、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中氧化亚铜粉末和氧化石墨烯粉末的质量比为2-6：1。

9、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中混合是在高速混合机中混合5-15min。

10、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中球磨的球料比10-12：1(质量比)，转速为300-400rpm，气体环境为ar气。

11、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中抗坏血酸和氧化石墨烯粉末的质量比为0.5-1.5：1。

12、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中第一次球磨1-3h，第二次球磨0.5-1.5h。

13、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中干燥是40-55℃下干燥2-4h，过筛是过300-500目筛。

14、在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中氧化亚铜/氧化石墨烯粉体、聚乙烯切片、eva、poe-g-mah的质量比为5-15：80-100：0.5-1.5：1-3。

15、在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中高速混合机是1000-2000rpm下搅拌1-8min。

16、在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中熔融挤出的温度为230-250℃。

17、本发明的第二个目的是本发明所述的方法制备得到的氧化亚铜/氧化石墨烯制备导电抗菌发热多功能聚乙烯母粒。

18、本发明的第三个目的是提供一种制备导电抗菌发热多功能聚乙烯纤维的方法，包括如下步骤：

19、以聚乙烯切片为海组分，以导电抗菌发热多功能聚乙烯母粒为岛组分；将海组分和岛组分按照质量比60-80：10-30加到双螺杆挤出机的料斗中进行复合纺丝，得到导电抗菌发热多功能聚乙烯纤维。

20、在本发明的一种实施方式中，复合纺丝具体为：

21、熔融纺丝、侧吹风冷却、上油、卷绕、在线拉伸、热定型；

22、其中，熔融纺丝的温度为210-250℃；侧吹风的速度为0.5-0.8m/s，侧吹风温度为20-22℃，冷却风相对湿度为50-65％；卷绕步骤中的初生丝卷绕速度为50-80m/min；纺丝速度为2000-4000m/min；热定型的温度为100-130℃，在线拉伸的倍数为5-15倍。

23、本发明的第四个目的是本发明所述的方法制备得到的导电抗菌发热多功能聚乙烯纤维。

24、本发明的第五个目的是提供一种导电抗菌发热多功能的聚乙烯织物，其采用了本发明所述的导电抗菌发热多功能聚乙烯纤维。

25、本发明的第六个目的是本发明所述的导电抗菌发热多功能聚乙烯母粒、导电抗菌发热多功能聚乙烯纤维、导电抗菌发热多功能的聚乙烯织物在医疗、可穿戴设备、智能包装等领域的应用。

26、本发明的第七个目的是提供一种提升聚乙烯纤维的导电、抗菌、发热性能的方法，其采用了本发明所述的导电抗菌发热多功能聚乙烯母粒、导电抗菌发热多功能聚乙烯纤维。

27、[有益效果]

28、(1)本发明制备的织物远红外线发射率≥0.92，远红外辐射温升值在3℃以上；抗菌率在99％以上。

29、(2)本发明制备的纤维电阻在20ω以下，拉伸强度在35cn/dtex以上。

30、(3)本发明的方法简单，使用更为方便。

1.一种基于氧化亚铜/氧化石墨烯制备导电抗菌发热多功能聚乙烯母粒的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中氧化亚铜粉末和氧化石墨烯粉末的质量比为2-6：1。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中氧化亚铜粉末和氧化石墨烯粉末的质量比为2-6：1。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中氧化亚铜/氧化石墨烯粉体、聚乙烯切片、eva、poe-g-mah的质量比为5-15：80-100：0.5-1.5：1-3。

5.权利要求1-4任一项所述的方法制备得到的氧化亚铜/氧化石墨烯制备导电抗菌发热多功能聚乙烯母粒。

6.一种制备导电抗菌发热多功能聚乙烯纤维的方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.权利要求6所述的方法制备得到的导电抗菌发热多功能聚乙烯纤维。

8.一种导电抗菌发热多功能的聚乙烯织物，其特征在于，其采用了权利要求7所述的导电抗菌发热多功能聚乙烯纤维。

9.权利要求5所述的导电抗菌发热多功能聚乙烯母粒、权利要求7所述的导电抗菌发热多功能聚乙烯纤维、权利要求8所述的导电抗菌发热多功能的聚乙烯织物在医疗、可穿戴设备、智能包装等领域的应用。

10.一种提升聚乙烯纤维的导电、抗菌、发热性能的方法，其特征在于，采用了权利要求5所述的导电抗菌发热多功能聚乙烯母粒、权利要求7所述的导电抗菌发热多功能聚乙烯纤维。