一种抗菌改性石墨烯聚酰胺6复合材料及其制备方法与流程

本发明属于聚酰胺6材料领域，具体地说，涉及一种抗菌改性石墨烯聚酰胺6复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚酰胺(polyamide,简称pa)是指分子主链上含有酰胺基(-co-nh-)的一类化合物，俗称尼龙，制备成纤维时也称锦纶。pa6纤维具备所有合成纤维的共同优点，如抗腐蚀、耐虫蛀、不易霉烂、湿强度高、吸湿率低等，此外，pa6纤维还具备优异的耐磨、抗疲劳、耐碱，可在酸性条件下上色等性能，因此它可以用于服装、窗帘、汽车内饰、传送带、帘子线等。其缺点是初始模量小，使用中易变形、耐热和耐光性差，易在日光或紫外线照射下变黄，且不具备功能性。石墨烯不仅具有良好的机械性能，还能够为复合材料带来许多功能特性，如良好的抗菌抑菌性能、优异的抗紫外线性能等。为了提高聚酰胺6材料的性能，拓宽其应用领域，利用石墨烯对pa6进行改性受到研究者们的广泛关注。

2、公开号为cn113122954a的中国专利公开了一种基于石墨烯聚酰胺6纤维的运动面料及其制备方法，其首先利用由改性氧化石墨烯与聚酰胺6经纺丝制得石墨烯聚酰胺6纤维，然后利用石墨烯聚酰胺6纤维、棉纶纤维、抗菌剂整理制得石墨烯聚酰胺6纤维的运动面料，通过上述方法制备的运动面料具有较好的力学强度和亲肤性，同时赋予了一定的抗菌性，但是在实际应用中发现其抗菌性能的持久性不尽如人意。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种抗菌改性石墨烯聚酰胺6复合材料及其制备方法。

2、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种抗菌改性石墨烯聚酰胺6复合材料的制备方法，包括以下步骤：

4、s1：将部分已内酰胺进行预聚合，得到预聚物；

5、s2：将聚乙烯醇磺酸盐与功能化石墨烯加入分散液中混合，得到石墨烯分散液；

6、s3：将全氟烷基季铵盐、氨基化有机硅季铵盐、石墨烯分散液、预聚物和剩余己内酰胺混合，进行开环、聚合反应、切片、萃取、干燥，得到抗菌改性石墨烯聚酰胺6。

7、可选地，s3中所述聚乙烯醇磺酸盐、全氟烷基季铵盐、氨基化有机硅季铵盐和功能化石墨烯的质量用量比为(5-15):(3-8):(10-30):15。

8、可选地，所述功能化石墨烯与所述已内酰胺总质量用量比为(3-5):100。

9、可选地，s1中己内酰胺用量占已内酰胺总用量的(30-55)％。

10、可选地，所述预聚合反应温度为260-280℃，压力1-1.2mpa，预聚合时间为1.5-2.5h。

11、可选地，所述分散液为去离子水。

12、可选地，所述开环反应条件为温度255～275℃，压力0.15～0.85mpa，反应时间1.5～4h；聚合反应条件为温度240～255℃，压力-0.05～-0.20mpa，反应时间3～10h。

13、可选地，所述混合方式采取超声剪切一体化方式。

14、可选地，所述功能化石墨烯为羧基化石墨烯。

15、根据上述制备方法制备得到的抗菌改性石墨烯聚酰胺6复合材料。

16、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

17、(1)本发明中石墨烯和氨基化有机硅季铵盐、全氟烷基季铵盐均具有较强的杀菌能力，选用特定的两种季铵盐与羧基化石墨烯配合在一起，全氟烷基季铵盐与氨基化有机硅季铵盐骨架相互交织在一起，通过协同作用，杀菌效果更强且持久性更好；

18、(2)本发明控制聚乙烯醇磺酸盐、全氟烷基季铵盐、氨基化有机硅季铵盐和石墨烯的用量比，通过限定聚乙烯醇磺酸盐的加入量，一方面使得石墨烯在分散液中均匀分散，另一方面提高了全氟烷基季铵盐和氨基化有机硅季铵盐在石墨烯片层上的的分散性，使得全氟烷基季铵盐和氨基化有机硅季铵盐的稳定性提高；

19、(3)氨基化有机硅季铵盐含有仲胺基和硅烷氧基两种活泼官能团，仲胺既可以与石墨烯表面的羧基生成共价键或氢键，又可以与聚酰胺6中的酰胺基团间形成氢键，从而将石墨烯和聚酰胺6基体偶联起来，结合更加牢固，保证了材料持久长效的杀菌效果，同时赋予了抗菌改性石墨烯聚酰胺6复合纤维良好的力学性能。

技术特征：

1.一种抗菌改性石墨烯聚酰胺6复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种抗菌改性石墨烯聚酰胺6复合材料的制备方法，其特征在于，s3中所述聚乙烯醇磺酸盐、全氟烷基季铵盐、氨基化有机硅季铵盐和功能化石墨烯的质量用量比为(5-15):(3-8):(10-30):15。

3.根据权利要求1所述的一种抗菌改性石墨烯聚酰胺6复合材料的制备方法，其特征在于，所述功能化石墨烯与所述已内酰胺总质量用量比为(3-5):100。

4.根据权利要求1所述的一种抗菌改性石墨烯聚酰胺6复合材料的制备方法，其特征在于，s1中己内酰胺用量占已内酰胺总用量的(30-55)％。

5.根据权利要求1所述的一种抗菌改性石墨烯聚酰胺6复合材料的制备方法，其特征在于，所述预聚合反应温度为260-280℃，压力1-1.2mpa，预聚合时间为1.5-2.5h。

6.根据权利要求1所述的一种抗菌改性石墨烯聚酰胺6复合材料的制备方法，其特征在于，所述分散液为去离子水。

7.根据权利要求1所述的一种抗菌改性石墨烯聚酰胺6复合材料的制备方法，其特征在于，所述开环反应条件为温度255～275℃，压力0.15～0.85mpa，反应时间1.5～4h；聚合反应条件为温度240～255℃，压力-0.05～-0.20mpa，反应时间3～10h。

8.根据权利要求1所述的一种抗菌改性石墨烯聚酰胺6复合材料的制备方法，其特征在于，所述混合方式采取超声剪切一体化方式。

9.根据权利要求1所述的一种抗菌改性石墨烯聚酰胺6复合材料的制备方法，其特征在于，所述功能化石墨烯为羧基化石墨烯。

10.根据权利要求1-9中任一项制备方法得到的抗菌改性石墨烯聚酰胺6复合材料。

技术总结
本发明属于聚酰胺6材料领域，具体涉及一种抗菌改性石墨烯聚酰胺6复合材料及其制备方法。本发明首先将部分已内酰胺进行预聚合，得到预聚物，然后将聚乙烯醇磺酸盐与功能化石墨烯加入分散液中混合，得到石墨烯分散液；之后将全氟烷基季铵盐、氨基化有机硅季铵盐、石墨烯分散液、预聚物和剩余己内酰胺混合，进行开环、聚合反应、切片、萃取、干燥，得到抗菌改性石墨烯聚酰胺6。通过氨基化有机硅季铵盐、全氟烷基季铵盐的协同配合，使得抗菌改性石墨烯聚酰胺6复合材料杀菌持久力更强，且力学性能优异。

技术研发人员：曹建鹏,马宏明,倪张根,黄荣庆
受保护的技术使用者：江苏江山红化纤有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12