本发明涉及合成材料加工领域，具体而言，涉及一种功能性合成材料及其制备方法、制品。
背景技术：
：随着社会经济的快速发展，人们的生活水平不断的提高，功能性、舒适性的产品越来越受到消费者的青睐，因此消费者对这些产品本身的功能性要求也越来越高。例如：传统的合成纤维面料，只是具备一些纤维材料本身所具有的普通性能，但是诸如环保性、吸湿性、抗菌、抗紫外、防辐射等其他性能均非常欠缺，传统的薄膜只具备普通薄膜本身所具有的普通性能，但是诸如抗菌、环保性、抗紫外、远红外等性能欠缺。因此为了进一步拓展合成材料在纺织品应用中的广度和深度，具备功能性的合成材料及其制品成为当今的研究热点。碳纳米材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm的碳材料，例如碳纳米管、石墨烯等。石墨烯是一种由单层sp2杂化碳原子组成的蜂窝状结构的二维材料，具有许多优异的性能。自从2004年被发现起，石墨烯就成为了科学界的一大研究热点，在对石墨烯的物理化学性质进行研究的同时，与石墨烯相关的复合材料层出不穷。在纳米科学方向上，石墨烯也被用来制备相关的纳米复合材料，尤其是石墨烯/金属或石墨烯/金属氧化物的纳米复合材料。由于石墨烯的优异性能，这些纳米复合材料在新型能源、生物传感、催化、光学材料等领域有着广阔的研究前景。中国专利“CN201410830753”公开了一种抗静电氨纶纤维，即将改性的二氧化钛抗静电剂加入到聚氨酯聚合物溶液中。但是该专利制备的氨纶纤维只具有抗静电性。中国专利“CN104278354A”公开了一种肉色氨纶纤维，该专利是先将白、红、黄三种纳米颜料加入到DMAC中，后再在高温超声条件下对搅拌分散制得肉色颜料溶液，然后在预聚完成后将肉色颜料加入到预聚物中，后经熟化、纺丝即可得肉色氨纶长丝。但是该专利制备的氨纶纤维只是改变了纤维的颜色，使白色氨纶纤维变成了肉色氨纶纤维。中国专利“CN201410611814”公开了一种壳聚糖改性氨纶长丝制备方法，该专利制备的氨纶纤维，与传统长丝或天然纤维纺成包芯纱相比，提高了韧性、抗菌性、除臭性，还可达到防水、透湿及抗菌三效合一的功能面料。但该专利制备的氨纶长丝远红外功能并不突出。中国专利“CN201510117354”提供了一种抗菌氨纶纤维及其制备方法，该发明专利制备的抗菌氨纶纤维性能稳定、均一，但仅具有抗菌性不具有别的特殊性能。中国专利“CN105295118A”提供了一种用于食品的活性包装膜，就是乳酸钠负载蒙脱土改性壳聚糖/聚乙烯醇复合抗菌阻隔膜，该发明通过在聚乙烯醇中引入蒙脱土改性壳聚糖使其具有良好的抑菌效果。有鉴于此，特提出本发明。技术实现要素：本发明的第一目的在于提供一种功能性合成材料，该功能性合成材料通过在合成材料制备过程中引入含有石墨烯结构及矿质元素物质复合而成，得到的复合材料作为制品时，具有良好的远红外、抗紫外、防辐射、防静电、抗菌以及抑菌等性能，能满足不同人群的需求，适于市场化，也提高了功能性合成材料本身的附加值。本发明的第二目的在于提供一种功能性合成材料的制备方法，该制备方法步骤简单，操作方便，通过该制备方法制备得到的功能性合成材料的各方面性能俱佳。本发明的第三目的在于提供采用上述功能性合成材料制成的制品，该制品应用广泛，深受消费者的喜爱，提高了合成材料本身的附加值。为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：本发明实施例提供了一种功能性合成材料，所述功能性合成材料为合成材料中含有石墨烯结构以及矿质元素，所述矿质元素包括Fe、Si和Al元素；所述矿质元素的含量占所述功能性合成材料的0.0005-0.8wt％；其中，所述合成材料包括聚丙烯合成材料、聚丙烯腈合成材料、聚乙烯醇缩甲醛合成材料、聚酰胺合成材料、聚氨酯合成材料中的其中一种。为了解决现有技术中的功能制品的不足之处，本发明充分运用了石墨烯以及合成材料各自的特性，将石墨烯结构引用到合成材料中，制成具有导电性、抑菌性、远红外保暖性的石墨烯复合合成材料，替代传统材料。将本发明的功能合成材料应用到制品上，基于材料的导电性、抑菌性、远红外保暖性能，从而可有效的提高其效果。在色系方面，石墨烯复合材料为灰黑色系，如需要合成材料为黑色时，无需再经过染色，使用更加方便，减少了操作工艺，(现有技术需要合成材料时，需要添加染料，这样做环境污染严重，或者是在合成材料制备过程中直接加入碳黑，使成黑色)。本发明的功能合成材料具石墨烯结构，本发明对所述石墨烯结构没有特别限制，以本领域技术人员熟知的定义即可，这种石墨烯 结构是指含有单层石墨烯结构或多层石墨烯结构，更优选为两者的组合，本发明的石墨烯结构优选为1-10层碳的六元环蜂窝状片层结构，还可以为单层、双层或3-10层结构的中的任意一种或多种的组合，若做成纤维这样层状结构更能增加纤维产品本身的透气性。通常的，层数多于10层，厚度在100nm以内碳的六元环蜂窝状片层结构，称为石墨烯纳米片层；层数为1-10层碳的六元环蜂窝状片层结构，称为石墨烯；以生物质为碳源制备的层数多于10层，厚度在100nm以内碳的六元环蜂窝状片层结构，称为生物质石墨烯纳米片层；以生物质为碳源制备的层数为1-10层碳的六元环蜂窝状片层结构，称为生物质石墨烯。本发明的石墨烯结构在微观表象上优选为碳的六元环蜂窝状片层结构微观上呈现翘曲、卷曲、折叠构象中的任意一种或多种的组合，关于复合物中的片层结构的微观形貌典型的可以通过电子显微镜观察获得，可以是透射电镜或扫描电镜。本发明的石墨烯结构在厚度上优选为100nm以下，更优选为50nm以下，最优选为20nm以下，还可以为10nm、11nm以及12nm等，本发明这种石墨烯结构的层数、厚度等参数限制均是发明人通过大量实践获得的，不是通过简单选择就可以获得的。在本发明中，功能合成材料经过检测，主要含有矿质元素，矿质元素包括Fe、Si和Al元素，最好还包括P、Ca、Na、Ni、Mn、K、Mg、Cr、S和Co中的一种或多种，矿质元素的含量占功能性合成材料的0.0005-0.8wt％，优选为0.005-0.6wt％，更优选为0.02-0.3wt％，最优选为0.03-0.2wt％，还可以为0.05wt％-0.15wt％，例如还可以为0.05wt％、0.1wt％、0.12wt％、0.3wt％、0.45wt％、0.7wt％、0.72wt％、0.78wt％等。本发明的矿质元素占所述功能合成 材料的质量分数，是指矿质元素在功能合成材料产品中的含量，即元素在混合物中的含量。优选地，所述矿质元素在材料中以单质、氧化物以及碳化物中的一种或几种组合的形式吸附于石墨烯结构的表面或内部。本发明的功能性合成材料中的石墨烯结构和矿质元素可以通过含有碳纳米结构的复合物的形式引入；进一步的，所述含有碳纳米结构的复合物无需进行改性；进一步的，所述含有碳纳米结构的复合物的质量占所述功能性合成材料质量的0.1--10wt％，优选0.5-7wt％，进一步优选1-5wt％，特别优选2-4wt％；优选地，所述含有碳纳米结构的复合物以含有碳纳米结构的复合物干粉的形式加入，或者以含有碳纳米结构的复合物分散液的形式加入；优选地，所述碳纳米结构的复合物分散液的分散剂选自去离子水、蒸馏水、乙醇、乙二醇、对苯二甲酸、醋酸钠溶液、十二烷基苯磺酸、蓖麻油聚氧乙烯醚中的任意1种或至少2种的组合。所述含有碳纳米结构的复合物中，碳元素的含量占所述含有碳纳米结构的复合物的80wt％以上。所述含有碳纳米结构的复合物中，矿质元素的含量占所述碳纳米结构复合物的0.5-6wt％；这种碳纳米结构的复合物优选为含有各种矿质元素的纳米级材料，更优选为纳米级单质、纳米级氧化物和纳米级无机化合物中的一种或多种。本发明的含有碳纳米结构的复合物中，石墨烯结构优选具有厚度在100nm以下的碳的六元环蜂窝状片层结构，优选具有厚度在 20nm以下的碳的六元环蜂窝状片层结构，进一步优选具有层数为1-10层碳的六元环蜂窝状片层结构中的任意一种或几种的组合，优选单层、双层或3-10层结构的中的任意一种或几种的组合；优选的，所述碳纳米结构复合物中碳的六元环蜂窝状片层结构微观上呈现翘曲、卷曲、折叠构象中的任意一种或几种的组合。另外，碳纳米结构的复合物在拉曼光谱下碳元素G峰与D峰的峰高比值优选为1-20，更优选为3-20。拉曼光谱下碳元素G峰体现了sp2杂化程度；D峰体现了晶格缺陷，例如sp3的碳结构。优选地，碳纳米结构复合物中还含有碳元素，碳元素的含量占所述碳纳米结构复合物的80wt％以上；碳纳米结构复合物中存在石墨烯和无定形碳结构，无定形碳中还含二维石墨层面或三维石墨微晶，在微晶边缘上存在大量不规则的键，除含有大量的sp2碳外，还含有不少的sp3碳。实际上它们的内部结构并不是真正的无定形体，而是具有和石墨一样结构的晶体，只是由碳原子六角形环状平面形成的层状结构零乱且不规则，晶体形成有缺陷，大部分无定形碳是石墨层型结构的分子碎片大致相互平行地，无规则地堆积在一起，可简称为乱层结构。层间或碎片之间用金刚石结构的四面体成键方式的碳原子键连起来。还有，矿质元素的含量占所述碳纳米结构复合物的0.5-8wt％，优选0.5-6wt％，再优选1-5wt％，进一步优选2-4wt％。所述矿质元素一般以单质、氧化物以及碳化物中的一种或几种组合的形式吸附于石墨烯结构的表面或内部。优选的，所述碳纳米结构复合物为生物质石墨烯纳米片或生物质石墨烯，均是以生物质为原料制备得到。利用生物质作为原料制备得到的生物质石墨烯纳米片或生物质石墨烯中，由于原料来自于植物，植物自身需要从土壤中吸收矿质元素，这些矿质元素在制备生物质石墨烯过程中得到了选择性的保留，矿质元素至少为Fe、Si、Al，还可含有K、Na、Ca、Mg、P、Mn和Co中的一种或几种。关于生物质石墨烯纳米片及生物质石墨烯的制备方法其实没有特别限制，以本领域技术人员熟知的类似复合物的制备方法即可。本发明优选为生物质石墨烯的制备，可以选择本领域技术人员熟知的生物质石墨烯的制备方法。现有的生物质石墨烯的制备方法举例如：CN104118873A公开的方法；CN104016341A公开的方法；CN104724696A公开的方法；CN104724699A公开的方法；CN105060289A公开的方法。优选地，按照以下步骤进行：(1)在催化剂的作用下，将生物质碳源进行催化处理，得到前驱体；优选的，催化处理的温度控制在150-200℃，时间≥4h，优选4-14h之间；所述前驱体中的水分含量优选为10wt％以下；前驱体升温至140-180℃的升温速率优选为3-5℃/min；所述保护性气氛为氮气、氦气、氩气中的任意一种或几种的组合，优选氮气；粗品洗涤为依次进行酸洗和水洗；酸洗优选使用浓度为3-6wt％的盐酸，进一步优选浓度为5wt％的盐酸，所述水洗优选使用去离子水和/或蒸馏水，洗涤的温度控制在55-65℃之间，优选60℃。(2)在保护性气体的条件下，将所述前驱体在140℃～180℃保温1.5h～2.5h，得到第一中间体；在本发明的某些具体实施例中，所述温度为142℃、148℃、155℃、160℃、172℃或178℃，所述保温时间为1.6h、1.8h、2h、2.2h或2.4h。(3)在保护性气体的条件下，将所述第一中间体升温至350℃～450℃保温3h～4h，得到第二中间体；在本发明的某些具体实施例中，所述温度为360℃、370℃、380℃、390℃、410℃、420℃、430℃或440℃；所述保温时间为3.1h、3.3h、3.5h、3.8h或3.9h。(4)在保护性气体的条件下，将所述第二中间体升温至1100℃～1300℃保温2h～4h，得到第三中间体；即粗产品。在本发明的某些具体实施例中，所述温度为1130℃、1170℃、1210℃或1280℃；所述时间为2.2h、2.4h、2.6h、2.8h、3.0h、3.2h、3.4h、3.6h或3.8h；优选地，所述步骤(3)和(4)中的升温速率为14℃/min～18℃/min，在本发明的某些具体实施例中，所述升温速率为15℃/min、16℃/min或17℃/min。(5)将所述第三中间体(粗产品)依次碱洗、酸洗、水洗，得到含有碳纳米结构的复合物；也即是上述的生物质石墨烯(含有碳纳米结构的复合物的一种)。上述步骤中的生物质碳源选自植物和/或农林废弃物中的任意一种或几种的组合，优选针叶木、阔叶木、林叶木、农林废弃物中的任意一种或几种的组合；所述农林废弃物优选自玉米杆、玉米芯、高粱杆、甜菜渣、甘蔗渣、糠醛渣、木糖渣、木屑、棉秆、果壳、和芦苇中的任意一种或几种的组合，优选玉米芯。生物质碳源选自木质纤维素、纤维素、木质素中一种或多种的组合，更优选为纤维 素和/或木质素，还可以为纤维素，进一步优选为多孔纤维素。上述制备得到的生物质石墨烯不需进行活化或者改进。在本发明中，所述生物质碳源优选为木质纤维素、纤维素和木质素中的一种或多种，更优选为木质纤维素、纤维素或木质素。优选的，所述纤维素为多孔纤维素，其通过如下方法获得：将生物质资源进行酸水解得到木质纤维素，之后经过多孔化后处理得到多孔纤维素；可选地，多孔纤维素经漂白后使用。所述生物质资源选自植物和/或农林废弃物中的任意一种或几种的组合；优选农林废弃物中的任意一种或几种的组合。优选的，所述农林废弃物选自玉米杆、玉米芯、高粱杆、甜菜渣、甘蔗渣、糠醛渣、木糖渣、木屑、棉秆和芦苇中的任意一种或几种的组合，优选玉米芯。本发明所述生物质碳源包括玉米杆和玉米芯的组合，甘蔗渣、高粱杆和木屑的组合，甜菜渣、甘蔗渣和玉米芯的组合、高粱杆、甜菜渣和木糖渣的组合等。生物质碳源和催化处理所用的催化剂的质量比优选为1:(0.5-5)，优选1:(1-3)；在本发明的某些具体实施例中，所述比例为1:0.5、1:1或1:3。所述催化剂选自锰的卤素化合物、含铁化合物、含钴化合物和含镍化合物中的任意一种或几种的组合。含铁化合物选自铁的卤素化合物、铁的氰化物和含铁酸盐中的任意一种或几种的组合。所述含铁酸盐为含有铁元素的有机酸的盐或含有铁元素的无机酸的盐。所述铁的卤素化合物可以是氯化铁和/或溴化铁。所述含钴化合物选自钴的卤素化合物和含钴酸盐中的任意一种或几种的组合。所述含钴酸盐为含有钴元素的有机酸的盐或含有钴元素的无机酸的 盐。所述钴的卤素化合物可以是氯化钴和/或溴化钴。所述含镍化合物选自镍的氯化盐和含镍酸盐中的任意一种或几种的组合。所述含镍酸盐为含有镍元素的有机酸的盐或含有镍元素的无机酸的盐。所述镍的卤素化合物可以是氯化镍和/或溴化镍。最优选的，所述催化剂选自氯化铁、氯化亚铁、硝酸铁、硝酸亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁、铁氰化钾、亚铁氰化钾、三草酸合铁酸钾、氯化钴、硝酸钴、硫酸钴、乙酸钴、氯化镍、硝酸镍、硫酸镍和乙酸镍中的任意一种或几种的组合。本发明所述催化剂的组合典型但非限制性的实例有氯化亚铁和硫酸铁的组合，铁氰化钾和三草酸合铁酸钾的组合，氯化钴、硝酸钴和氯化铁的组合，硫酸钴、乙酸钴和硝酸镍的组合，氯化铁、氯化钴和乙酸镍的组合。优选地，进行催化处理的温度为150℃-200℃，例如160℃、170℃、180℃190℃等，时间≥4h，优选4h-14h，在本发明的某些具体实施例中，时间可以为4.2h、7h、9h、12h、16h、19h、23h。优选的，前驱体中的水分含量控制在10wt％以下，在本发明的某些具体实施例中，水分含量还可以为1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、10wt％等。优选的，所述保护性气氛为氮气、氦气、氩气中的任意一种或几种的组合，优选氮气。优选的，所述酸洗使用浓度为3-6wt％的盐酸水溶液，进一步优选浓度为5wt％的盐酸水溶液；所述水洗优选使用去离子水和/或蒸馏水；所述碱洗使用浓度为5-15wt％的氢氧化钠水溶液，进一步优选浓度为10wt％的氢氧化钠水溶液。最后洗涤的温度最好控制在55-65℃之间，例如还可以为56℃、57℃、58℃、60℃、63℃等，优选60℃。本发明所述碳纳米结构复合物还可以通过以下多种方法制备：方法1：利用生物质资源通过现有工艺制备得到活性炭，因为不同植物体内微量元素种类和含量是有很大区别的，所以通过后期的酸洗、水洗等步骤控制矿质元素(至少含有Fe、Si、Al，还可以含有P、Ca、Na、Ni、Mn、K、Mg、Cr、S或Co中的任意一种及以上元素的组合)的含量，在此基础上引入石墨烯，使矿质元素占复合物的0.5-6wt％；方法2：市场购得木质素，在惰性气体下高温炭化，再加入石墨烯，后期引入纳米矿质元素(至少含有Fe、Si、Al，还可以含有P、Ca、Na、Ni、Mn、K、Mg、Cr、S或Co中的任意一种及以上元素的组合)，并使其含量控制在0.5-6wt％；方法3：对一些有机废料，例如酚醛树脂泡沫板，对其炭化后，引入石墨烯，后期引入纳米矿质元素(至少含有Fe、Si、Al，还可以含有P、Ca、Na、Ni、Mn、K、Mg、Cr、S或Co中的任意一种及以上元素的组合)，并使其含量控制在0.5-6wt％；方法4：向纳米石墨中加入活性炭和石墨烯，后期引入矿质元素(至少含有Fe、Si、Al，还可以含有P、Ca、Na、Ni、Mn、K、Mg、Cr、S或Co中的任意一种及以上元素的组合)，并使其含量控制在0.5-6wt％；本发明所利用的碳纳米结构复合物不限于以上制备方法。本发明通过碳纳米结构复合物的方式来引入石墨烯结构和矿质物质，并且在引入后，制备功能性合成材料过程中无需对引入物质 进行前处理，例如活化、改性等，就可以与合成材料聚合物进行有效的结合，带来额外提高的远红外效果和抑菌效果。本发明对复合材料或碳纳米结构复合物中矿质元素的含量进行测试，可通过如下方法进行：矿质元素含量测定方法之一：采用XRD方法。矿质元素含量测定方法之二：采用国标GB/T17359-1998，电子探针和扫描电镜X射线能谱定量分析通则。本发明对所述矿质元素的测定方法没有限定，任何本领域已知的或者新的测定法均可用于本发明；本发明提供了矿质元素含量的测定方法，优选“第一种矿质元素含量测定方法”进行测定，本发明实施例中选用“第一种矿质元素含量测定方法”进行测定。对所述碳纳米结构复合物的红外检测数据依据：GBT7286.1-1987《金属与非金属材料全法向发射率试验方法》；对所述碳纳米结构复合物的抑菌检测数据依据：按照GB/T20944.3-2008检验方法，以金黄色葡萄球菌为例。本发明的功能合成材料的制备方法是在现有的制备方法基础上进行改进制备得到，具体步骤如下：方法之一为：将合成材料熔融，然后向其中引入石墨烯结构以及矿质元素，冷却后得到功能性合成材料。方法之二为：将合成材料溶解于溶剂中，然后向其中引入石墨烯结构以及矿质元素，除去溶剂后得到功能性合成材料；优选地，所述溶剂为氟乙酸、苯酚与四氯乙烷的混合溶液、四氢呋喃中的任意1种或至少2种的组合；优选地，所述除去溶剂的方式为蒸馏。方法之三为：在合成材料聚合过程中引入石墨烯结构以及矿质元素，进行原位聚合，反应完毕得到熔体，熔体出料得到功能性合成材料。最后，本发明还提供了一种功能性材料制品，是由上述的功能性合成材料制备而成。优选地，所述功能性材料制品包括使用所述功能性合成材料通过纺丝制备的功能性合成纤维；优选地，所述功能性材料制品还包括使用所述功能性合成纤维制成的纺织品，所述纺织品包括民用服装、家纺织物、紫外防护织物和工业用特种防护服，所述家纺织物包括毛巾、浴巾、床单和被罩；优选地，所述功能性材料制品包括使用所述功能性合成材料通过流延刮涂法制备的薄膜；优选地，所述功能性材料制品还包括使用所述功能性合成材料制备的管材、家具、型材。例如上述的功能性合成纤维：通过在合成材料原位聚合过程或纺丝步骤中引入石墨烯结构及矿质元素；优选地，先采用溶剂将含有石墨烯结构以及矿质元素的载体溶解分散制成混合溶液后，再引入；优选地，所述功能性合成纤维是采用干法纺丝法、湿法纺丝法、干湿法纺丝法、反应纺丝法以及熔融方法中的其中一种方法进行制备而成；优选地，所述溶剂为水性溶剂，优选为水。以下四种制备方法为上述功能性合成纤维制备的常用方法，其中，干法纺丝法、湿法纺丝法和熔体纺丝法步骤中，聚合和纺丝步 骤为先后顺序，不同时进行的两个步骤。而反应纺丝法中，聚合和纺丝步骤同时进行，四种制备方法具体操作步骤如下，以氨纶为例：1)干法纺丝法：聚合：聚醚与二异氰酸酯反应形成预聚物，预聚物经溶剂混合溶解后，再加入二胺进行链增长反应，形成嵌段共聚物溶液，再经混合、过滤、脱泡等工序，制成性能均匀一致的纺丝原液。纺丝：将纺丝原液压入纺丝头，在压力的作用下，纺丝液从喷丝板毛细孔中被挤出形成丝条细流，并进入甬道。甬道中充有热空气，使丝条细流中的溶剂迅速挥发，并被空气带走，丝条浓度不断提高直至凝固，与此同时丝条细流被拉伸变细，最后被卷绕成一定的卷装。2)湿法纺丝法：聚合：聚醚与二异氰酸酯反应形成预聚物，预聚物经溶剂混合溶解后，再加入二胺进行链增长反应，形成嵌段共聚物溶液，再经混合、过滤、脱泡等工序，制成性能均匀一致的纺丝原液。纺丝：将纺丝原液压入纺丝头，在压力的作用下，纺丝液从喷丝板毛细孔中被挤出形成丝条细流，进入凝固浴。凝固浴以温水(90℃以下)为凝固介质，原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，原液细流中聚合物的浓度不断提高，于是高聚物在凝固浴中析出形成纤维，再经洗涤干燥后进行卷绕。3)反应纺丝法：反应纺丝法亦称化学纺丝法。反应纺丝法由单体或预聚物形成高聚物的过程与成纤过程同时进行。氨纶的反应纺丝，是将两端含有二异氰酸酯的聚醚或聚酯预聚物的溶液，经喷丝头压出进入凝固浴，与凝固浴中的链增长剂反应， 生成初生纤维。初生纤维卷绕后还应在加压的水中进行硬化处理，使初生纤维内部未起反应的部分进行交联，从而转变为具有三维结构的聚氨酯嵌段共聚物。4)熔体纺丝法：如针对氨纶生产，熔体纺丝只能适用于热稳定性良好的聚氨酯嵌段共聚物，如由4,4′-甲撑二苯二异氰酸酯和1,4-丁二醇缩聚所获得的聚氨酯嵌段共聚物等。氨纶的熔体纺丝主要经过6步完成：切片干燥-熔融-熔体细流形成-冷却-延伸-卷绕。5)干湿法纺丝法：聚合：聚醚与二异氰酸酯反应形成预聚物，预聚物经溶剂混合溶解后，再加入二胺进行链增长反应，形成嵌段共聚物溶液，再经混合、过滤、脱泡等工序，制成性能均匀一致的纺丝原液。纺丝：将纺丝原液压入纺丝头，在压力的作用下，纺丝液从喷丝板毛细孔中被挤出形成丝条细流，经过空气层，然后进入凝固浴。凝固浴以温水(90℃以下)为凝固介质，原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，原液细流中聚合物的浓度不断提高，于是高聚物在凝固浴中析出形成纤维，再经洗涤干燥后进行卷绕。本发明对所述功能性合成纤维的远红外性能和抗菌性能进行检测，检测标准如下：其中，红外检测数据依据：经国家纺织制品质量监督检验中心，按照FZ/T64010-2000检验方法进行检验；抑菌检测数据依据：经国家纺织制品质量监督检验中心，按照GB/T20944.3-2008检验方法。与现有技术相比，本发明的有益效果为：(1)本发明实施例提供了一种功能性合成材料，在传统的合成材料基础上引入石墨烯结构和矿质元素，通过石墨烯结构、Fe、Si和Al元素的搭配组合，使得本发明提供的功能性合成材料具有远红外性能和抗菌抑菌多种性能，并通过控制调节特定的加入比例，能够具有较高的远红外效果和抑菌效果，能满足不同人群的需求，适于市场化，也提高了材料本身的附加值；(2)本发明的功能性合成材料的制备方法步骤简单，操作方便，前后步骤衔接紧密，操作条件温和，当然这种制备方法只是较优的一种工艺路线，除此制备方法现有技术中的合成材料的其他制备方法也同样适用，操作灵活多样，只要将聚合物与碳纳米结构复合物实现复合即可，并且在引入过程中不需对物质进行如何预处理，例如活化、改性等，制备得到的功能性合成材料各方面性能俱佳，具备很好的远红外效果以及抑菌效果；(3)本发明的功能性合成材料的远红外性能最高可达到0.93，抑菌性能最高能都达到99％以上，可见其实际应用效果非常显著。具体实施方式下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品，下面以生物质石墨烯作为石墨烯结构及矿质元素的引入方式进行说明。生物质石墨烯制备方法：(1)按质量比1:1混合玉米芯纤维素和氯化亚铁，在150℃下搅拌进行催化处理4h，干燥至前驱体水分含量10wt％，得到前驱体；(2)N2气氛中，以3℃/min速率将前驱体升温至170℃，保温2h，之后程序升温至400℃，保温3h，之后升温至1200℃，保温3h后得到粗品；所述程序升温的升温速率为15℃/min；(3)55～65℃下，将粗品经过浓度为10％的氢氧化钠溶液、4wt％的盐酸酸洗后，水洗得到生物质石墨烯。通过工艺控制矿质元素含量为0.5-6wt％。以下实施例中，以聚酰胺纤维熔融纺丝为例，但是以下实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例1-11为在功能性聚酰胺纤维制备过程中引入生物质石墨烯，具体为在制备母粒过程中引入。母粒：将生物质石墨烯与聚酰胺切片一起混合搅拌3-5min，干燥，经双螺杆挤出，挤出温度为250-275℃，真空度为0.05-0.08MPa，经水冷切粒即得功能性合成材料(聚酰胺母粒)。聚酰胺纤维制备：将上述的聚酰胺母粒与聚酰胺切片混合搅拌1-2min，均匀后熔融纺丝制成功能性合成纤维(功能性聚酰胺纤维)。表1实施例12生物质石墨烯在纺丝过程中引入，生物质石墨烯的品质与实施例3中相同，加入量也为2.2wt％。经检测，纤维中矿质元素含量为0.015wt％，远红外法向发射率为0.87，抗菌率为90％。本发明实施例1-12的功能性合成纤维均可用于制民用服装、家纺织物、紫外防护织物和工业用特种防护服等纤维制品。比较例1将实施例3中的生物质石墨烯替换为纯石墨烯，其他条件不变。比较例2将实施例3中的生物质石墨烯替换为竹炭，其他条件不变。比较例3将实施例3中的生物质石墨烯替换为石墨，其他条件不变。具体检测结果如下：表2组别远红外(法向发射率)抗菌率％比较例10.7767比较例20.7860比较例30.750通过对其他合成纤维(如聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇缩甲醛纤维、聚氯乙烯纤维、聚氨酯纤维，以及它们再加上聚酰胺纤维之间中的几种混合)的制备检测结果显示，与聚酰胺纤维检测结果趋势雷同，结果数值相当。其他纤维不再一一赘述，仅提供含有碳纳米结构的复合物添加量为1.1％的实施例。具体见下表3。表3本发明实施例13-17的功能性合成纤维均可用于制民用服装、家纺织物、紫外防护织物和工业用特种防护服等纤维制品。含有碳纳米结构的复合物还可以通过以下几个方法得到：方法1：利用生物质资源通过现有工艺制备得到活性炭，因为不同植物体内微量元素种类和含量是有很大区别的，所以通过后期的酸洗、水洗等步骤控制矿质元素(Fe、Si、Al、P、Ca、Na、Mn、K、Mg、S)的含量，在此基础上引入石墨烯，使矿质元素占复合物的0.5-6wt％。方法2：市场购得木质素，在惰性气体下高温炭化或者对其进行不彻底的石墨化反应，再加入石墨烯，后期引入纳米矿质元素(P、Si、Ca、Al、Fe、Mg元素，具体引入途径为纳米五氧化二磷、纳米硅粉、纳米碳酸钙、纳米铝粉、纳米铁粉、纳米镁粉的纳米材料)，并使其含量控制在0.5-6wt％。方法3：对一些有机废料，例如酚醛树脂泡沫板，对其炭化后，引入石墨烯，后期引入纳米矿质元素(P、Si、Ca、Al、Fe、Mg、Co元素，具体为纳米五氧化二磷、纳米硅粉、纳米碳酸钙、纳米三氧化二铝、纳米铁粉、纳米镁粉、纳米钴粉的纳米材料)，并使其含量控制在0.5-6wt％。方法4：向纳米石墨中加入活性炭和石墨烯，后期引入矿质元素(具体为纳米铁粉、纳米硅粉、纳米三氧化二铝、纳米五氧化二磷、纳米碳酸钠、纳米氧化镍、纳米二氧化锰、纳米镁粉、纳米钴粉)，并使其含量控制在0.5-6wt％。实施例18-21分别为在聚酰胺纤维制备过程中引入方法1、方法2、方法3、方法4制备的含有碳纳米结构的复合物，具体为在单体聚合过程中引入。具体结果见下表4。表4从表1中可以看出，本发明制备得到的功能性合成纤维的各方面性能均优于市面上普通的纤维制品，当然这与本发明的特定的原 料选择是分不开的，市面上普通的石墨烯产品是满足不了本发明的原料要求的。当将其作为塑料材料时(例如薄膜、管材、家具、型材)，远红外及抑菌效果仍显著。尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。当前第1页1 2 3