一种功能性合成材料及其制备方法、制品与流程

文档序号:12458519阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种功能性合成材料,其特征在于,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。

2.根据权利要求1所述的一种功能性合成材料,其特征在于,所述石墨烯结构为1-10层碳的六元环蜂窝状片层结构;优选的,所述石墨烯结构的厚度在100nm以下;优选的,所述矿质元素以单质、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。

3.根据权利要求1所述的一种功能性合成材料,其特征在于,所述矿质元素的含量占所述功能性合成材料的0.005-0.6wt%;优选0.02-0.3wt%,最优选0.03-0.2wt%;

优选地,所述矿质元素还包括P、Ca、Na、Ni、Mn、K、Mg、Cr、S以及Co元素中的一种或多种。

4.根据权利要求1-3所述的一种功能性合成材料,其特征在于,所述石墨烯结构和矿质元素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;

优选地,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,所述含有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。

5.根据权利要求4所述的一种功能性合成材料,其特征在于,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。

6.根据权利要求4所述的一种功能性合成材料,其特征在于,所述含有碳纳米结构的复合物中,矿质元素的含量占所述含有碳纳米结构的复合物的0.5-6wt%。

7.根据权利要求4所述的一种功能性合成材料,其特征在于,所述含有碳纳米结构的复合物为生物质石墨烯纳米片,优选生物质石墨烯。

8.根据权利要求7所述的一种功能性合成材料,其特征在于,所述生物质石墨烯的制备方法包括如下步骤:

(1)将生物质碳源进行催化处理,得到前驱体;

(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;

(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;

(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;

(5)将所述第三中间体依次碱洗、酸洗、水洗,得到复合物;

优选地,所述步骤(3)和(4)中的升温速率控制在14℃/min~18℃/min之间。

9.根据权利要求8所述的一种功能性合成材料,其特征在于,所述生物质碳源为木质纤维素、纤维素、木质素中的一种或多种的组合;

优选地,所述步骤(1)中催化处理所用的催化剂包括含锰的卤素化合物、含铁化合物、含钴化合物、含镍化合物中的一种或多种的组合。

10.权利要求1-9任一项所述的功能性合成材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

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,即得。

11.权利要求1-9任一项所述的功能性合成材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

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,即得;

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采用蒸馏的方式进行。

12.权利要求1-9任一项所述的功能性合成材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

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,即得。

13.一种功能性材料制品,由含有权利要求1-9任一项所述的功能性合成材料制备而成。

14.根据权利要求13所述的一种功能性材料制品,其特征在于,

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。

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