本发明涉及一种石墨烯聚丙烯母粒及其制备方法，具体地，涉及一种原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒及其制备方法。
背景技术：
石墨烯是一种有碳原子按六边形排列而成的二维材料，氧化石墨烯在石墨烯的表层具有羧基，环氧基，羟基等含有基团修饰。由于氧化石墨烯制备工艺较简单，原材料成本低廉，同时在实际操作时氧化石墨烯与石墨烯相比更不易团聚，因此可广泛应用于大规模工业生产中。
聚丙烯母粒是一种成本低，性能好，用途极为广泛的化学母粒，但传统聚丙烯母粒并不具备功能性，随着社会发展，传统聚丙烯已不能满足人们对功能性纺织品的需求，而石墨烯聚丙烯母粒具有良好的抗菌性、远红外、抗紫外等功能，且原味聚合石墨烯聚丙烯功能性为永久性的，不会随着洗涤次数增加功能性减弱情况，扩展了传统聚丙烯的应用范围，提高产品附加值，很好的满足了人们对健康、环保的功能性纺织品的需求。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种石墨烯聚丙烯母粒及其制备方法，制备具有抗菌、防螨、抗紫外、远红外等功能的改性石墨烯聚丙烯母粒，提升聚丙烯附加值，扩展聚丙烯母粒的使用范围。
为了达到上述目的，本发明提供了一种原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒，其中所述的母粒，其原料按质量百分比计包含：丙烯单体90％～95％，氧化石墨烯0.1％～9％，改性剂0.1％～5％，催化剂0.1％～1％。
上述的原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒，其中，所述的改性剂包含聚乙烯醇、羟丙基纤维素、聚乙二醇、木质素磺酸钠、聚乙烯吡络烷酮、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、脱氧胆酸钠、氨基硅氧烷、十八胺、硅烷偶联剂中的任意一种或多种。
上述的原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒，其中，所述的催化剂包含茂金属催化剂或z-n催化剂中的任意一种。
上述的原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒，其中，所述的氧化石墨烯是采用机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法中的任意一种方法制备的氧化石墨烯。
本发明还提供了上述的原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，按比例称取各原料；步骤2，制备改性氧化石墨烯浆料；步骤3，制备改性氧化石墨烯粉体；步骤4，制备丙烯/改性氧化石墨烯混合材料；步骤5，通过聚合反应，得到原位聚合石墨烯聚丙烯母粒。
上述的原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒的制备方法，其中，所述的步骤2中，将氧化石墨烯粉体及改性剂加入到去离子水中，搅拌0.5～1h，将温度升至50～80℃后，超声分散处理10～20min，制备改性氧化石墨烯浆料。
上述的原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒的制备方法，其中，所述的改性氧化石墨烯浆料中氧化石墨烯的浓度为1～5mg/ml。
上述的原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒的制备方法，其中，所述的步骤3中，将所得的改性氧化石墨烯浆料冷冻干燥，得到改性氧化石墨烯粉体，再将所得的粉体送入容器中密闭，抽真空，然后充氮气保护待用。
上述的原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒的制备方法，其中，所述的步骤4中，取制备好的改性氧化石墨烯粉体，按比例加入粉末状的丙烯单体，搅拌均匀。
上述的原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒的制备方法，其中，所述的步骤5中，将混合的丙烯/改性氧化石墨烯材料放入聚合釜中，并将催化剂加入，加热至50～60℃，搅拌10～20min，再将温度升至70～90℃，聚合反应3～5h，出料切粒烘干，得到原位聚合石墨烯聚丙烯母粒。
本发明提供的原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒及其制备方法具有以下优点：
本配方的氧化石墨烯先制备改性氧化石墨烯粉体，再与丙烯料复合共聚，制备石墨烯聚丙烯母粒。该原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒中石墨烯分散均匀，不易脱落，功能性具有持久性。
本发明的原位聚合石墨烯聚丙烯母粒具有抗菌、防螨、远红外、抗紫外等性能优良，其中大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌抑菌率达到99.9％，抑螨率大于90％，远红外温升达到0.88，upf大于100，功能性良好。
本方法制备的原位聚合石墨烯聚丙烯母粒，工艺简单易操作，成本低廉，经济效益高，适合大规模工业化生产。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
本发明提供的原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒，该母粒原料按质量百分比计包含：丙烯单体90％～95％，氧化石墨烯0.1％～9％，改性剂0.1％～5％，催化剂0.1％～1％。
优选地，改性剂包含聚乙烯醇、羟丙基纤维素、聚乙二醇、木质素磺酸钠、聚乙烯吡络烷酮(pvp)、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、脱氧胆酸钠、氨基硅氧烷、十八胺、硅烷偶联剂等中的任意一种或多种。
催化剂包含茂金属催化剂或z-n催化剂等中的任意一种。
氧化石墨烯是采用机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等中的任意一种方法制备的氧化石墨烯。
本发明还提供了该原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒的制备方法，该方法包含：步骤1，按比例称取各原料；步骤2，制备改性氧化石墨烯浆料；步骤3，制备改性氧化石墨烯粉体；步骤4，制备丙烯/改性氧化石墨烯混合材料；步骤5，通过聚合反应，得到原位聚合石墨烯聚丙烯母粒。
优选地，步骤2中将氧化石墨烯粉体及改性剂加入到去离子水中，搅拌0.5～1h，将温度升至50～80℃后，超声分散处理10～20min，制备改性氧化石墨烯浆料。
改性氧化石墨烯浆料中氧化石墨烯的浓度为1～5mg/ml。
步骤3中将所得的改性氧化石墨烯浆料冷冻干燥，得到改性氧化石墨烯粉体，再将所得的粉体送入容器中密闭，抽真空，然后充氮气保护待用。
步骤4中取制备好的改性氧化石墨烯粉体，按比例加入粉末状的丙烯单体，搅拌均匀。
步骤5中将混合的丙烯/改性氧化石墨烯材料放入聚合釜中，并将催化剂加入，加热至50～60℃，搅拌10～20min，再将温度升至70～90℃，聚合反应3～5h，出料切粒烘干，得到原位聚合石墨烯聚丙烯母粒。
下面结合实施例对本发明提供的原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒及其制备方法做更进一步描述。
实施例1
一种原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒，该母粒原料按质量百分比计包含：丙烯单体95％，氧化石墨烯0.1％，改性剂3.9％，催化剂1％。
优选地，改性剂包含聚乙烯醇或羟丙基纤维素。
催化剂包含茂金属催化剂。
氧化石墨烯是采用机械剥离法制备的氧化石墨烯。
本实施例还提供了该原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒的制备方法，该方法包含：
步骤1，按比例称取各原料。
步骤2，制备改性氧化石墨烯浆料。
将氧化石墨烯粉体及改性剂加入到去离子水中，搅拌0.5～1h，将温度升至50～80℃后，超声分散处理10～20min，制备改性氧化石墨烯浆料。改性氧化石墨烯浆料中氧化石墨烯的浓度为1mg/ml。
步骤3，制备改性氧化石墨烯粉体。
将所得的改性氧化石墨烯浆料冷冻干燥，得到改性氧化石墨烯粉体，再将所得的粉体送入容器中密闭，抽真空，然后充氮气保护待用。
步骤4，制备丙烯/改性氧化石墨烯混合材料。
取制备好的改性氧化石墨烯粉体，按比例加入粉末状的丙烯单体，搅拌均匀。
步骤5，通过聚合反应，得到原位聚合石墨烯聚丙烯母粒。
将混合的丙烯/改性氧化石墨烯材料放入聚合釜中，并将催化剂加入，加热至50～60℃，搅拌10～20min，再将温度升至70～90℃，聚合反应3～5h，出料切粒烘干，得到原位聚合石墨烯聚丙烯母粒。
实施例2
一种原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒，该母粒原料按质量百分比计包含：丙烯单体91.8％，氧化石墨烯3％，改性剂5％，催化剂0.2％。
优选地，改性剂包含聚乙二醇和木质素磺酸钠。
催化剂包含z-n催化剂。
氧化石墨烯是采用化学气相沉积法制备的氧化石墨烯。
本实施例还提供了该原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒的制备方法，该方法包含：
步骤1，按比例称取各原料。
步骤2，制备改性氧化石墨烯浆料。
将氧化石墨烯粉体及改性剂加入到去离子水中，搅拌0.5～1h，将温度升至50～80℃后，超声分散处理10～20min，制备改性氧化石墨烯浆料。改性氧化石墨烯浆料中氧化石墨烯的浓度为2mg/ml。
步骤3，制备改性氧化石墨烯粉体。
将所得的改性氧化石墨烯浆料冷冻干燥，得到改性氧化石墨烯粉体，再将所得的粉体送入容器中密闭，抽真空，然后充氮气保护待用。
步骤4，制备丙烯/改性氧化石墨烯混合材料。
取制备好的改性氧化石墨烯粉体，按比例加入粉末状的丙烯单体，搅拌均匀。
步骤5，通过聚合反应，得到原位聚合石墨烯聚丙烯母粒。
将混合的丙烯/改性氧化石墨烯材料放入聚合釜中，并将催化剂加入，加热至50～60℃，搅拌10～20min，再将温度升至70～90℃，聚合反应3～5h，出料切粒烘干，得到原位聚合石墨烯聚丙烯母粒。
实施例3
一种原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒，该母粒原料按质量百分比计包含：丙烯单体94.1％，氧化石墨烯5％，改性剂0.1％，催化剂0.8％。
优选地，改性剂包含聚乙烯吡络烷酮。
催化剂包含茂金属催化剂。
氧化石墨烯是采用氧化还原法制备的氧化石墨烯。
本实施例还提供了该原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒的制备方法，该方法包含：
步骤1，按比例称取各原料。
步骤2，制备改性氧化石墨烯浆料。
将氧化石墨烯粉体及改性剂加入到去离子水中，搅拌0.5～1h，将温度升至50～80℃后，超声分散处理10～20min，制备改性氧化石墨烯浆料。改性氧化石墨烯浆料中氧化石墨烯的浓度为3mg/ml。
步骤3，制备改性氧化石墨烯粉体。
将所得的改性氧化石墨烯浆料冷冻干燥，得到改性氧化石墨烯粉体，再将所得的粉体送入容器中密闭，抽真空，然后充氮气保护待用。
步骤4，制备丙烯/改性氧化石墨烯混合材料。
取制备好的改性氧化石墨烯粉体，按比例加入粉末状的丙烯单体，搅拌均匀。
步骤5，通过聚合反应，得到原位聚合石墨烯聚丙烯母粒。
将混合的丙烯/改性氧化石墨烯材料放入聚合釜中，并将催化剂加入，加热至50～60℃，搅拌10～20min，再将温度升至70～90℃，聚合反应3～5h，出料切粒烘干，得到原位聚合石墨烯聚丙烯母粒。
实施例4
一种原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒，该母粒原料按质量百分比计包含：丙烯单体91％，氧化石墨烯7％，改性剂1.5％，催化剂0.5％。
优选地，改性剂包含十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠。
催化剂包含z-n催化剂。
氧化石墨烯是采用机械剥离法或化学气相沉积法制备的氧化石墨烯。
本实施例还提供了该原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒的制备方法，该方法包含：
步骤1，按比例称取各原料。
步骤2，制备改性氧化石墨烯浆料。
将氧化石墨烯粉体及改性剂加入到去离子水中，搅拌0.5～1h，将温度升至50～80℃后，超声分散处理10～20min，制备改性氧化石墨烯浆料。改性氧化石墨烯浆料中氧化石墨烯的浓度为4mg/ml。
步骤3，制备改性氧化石墨烯粉体。
将所得的改性氧化石墨烯浆料冷冻干燥，得到改性氧化石墨烯粉体，再将所得的粉体送入容器中密闭，抽真空，然后充氮气保护待用。
步骤4，制备丙烯/改性氧化石墨烯混合材料。
取制备好的改性氧化石墨烯粉体，按比例加入粉末状的丙烯单体，搅拌均匀。
步骤5，通过聚合反应，得到原位聚合石墨烯聚丙烯母粒。
将混合的丙烯/改性氧化石墨烯材料放入聚合釜中，并将催化剂加入，加热至50～60℃，搅拌10～20min，再将温度升至70～90℃，聚合反应3～5h，出料切粒烘干，得到原位聚合石墨烯聚丙烯母粒。
实施例5
一种原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒，该母粒原料按质量百分比计包含：丙烯单体90％，氧化石墨烯9％，改性剂0.9％，催化剂0.1％。
优选地，改性剂包含十六烷基三甲基溴化铵、脱氧胆酸钠、氨基硅氧烷、十八胺、硅烷偶联剂等中的任意一种或多种。
催化剂包含茂金属催化剂或z-n催化剂等中的任意一种。
氧化石墨烯是采用机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等中的任意一种方法制备的氧化石墨烯。
本实施例还提供了该原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒的制备方法，该方法包含：
步骤1，按比例称取各原料。
步骤2，制备改性氧化石墨烯浆料。
将氧化石墨烯粉体及改性剂加入到去离子水中，搅拌0.5～1h，将温度升至50～80℃后，超声分散处理10～20min，制备改性氧化石墨烯浆料。改性氧化石墨烯浆料中氧化石墨烯的浓度为5mg/ml。
步骤3，制备改性氧化石墨烯粉体。
将所得的改性氧化石墨烯浆料冷冻干燥，得到改性氧化石墨烯粉体，再将所得的粉体送入容器中密闭，抽真空，然后充氮气保护待用。
步骤4，制备丙烯/改性氧化石墨烯混合材料。
取制备好的改性氧化石墨烯粉体，按比例加入粉末状的丙烯单体，搅拌均匀。
步骤5，通过聚合反应，得到原位聚合石墨烯聚丙烯母粒。
将混合的丙烯/改性氧化石墨烯材料放入聚合釜中，并将催化剂加入，加热至50～60℃，搅拌10～20min，再将温度升至70～90℃，聚合反应3～5h，出料切粒烘干，得到原位聚合石墨烯聚丙烯母粒。
本发明提供的原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒及其制备方法，其特征技术为利用氧化石墨烯先制备改性氧化石墨烯粉体，再与丙烯料复合共聚，然后放入反应釜中反应，最后出料切粒。本发明利用改性氧化石墨烯溶液制备和分散体系，以及聚丙烯原位聚合技术制备一种石墨烯聚丙烯母粒，该复合母粒具有抗菌、远红外、抗紫外特点，且原位聚合改性石墨烯聚丙烯母粒中石墨烯分散均匀，不易脱落，功能性具有持久性。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。