[发明专利]一种基于石墨烯改性的水性聚氨酯纺织浆料及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于石墨烯改性的水性聚氨酯纺织浆料的制备方法，包括以下步骤：将石墨烯加入浓硫酸和高锰酸钾溶液中搅拌，滴加蒸馏水，水浴氧化得到氧化石墨烯，水洗离心超声得到氧化石墨烯水溶液；将氧化石墨烯与芳基重氮盐反应得到芳基改性的石墨烯，与水性聚氨酯溶液微波辐射反应得到石墨烯/聚氨酯溶液；将石墨烯/聚氨酯溶液中加入乙二醇、纳米二氧化钛、碳酸钙、羟乙基纤维素，加热搅拌，研磨得到基于石墨烯改性的水性聚氨酯纺织浆料。该方法制备的水性聚氨酯纺织浆料的稳定性和成膜性好，膜柔软强韧，具有耐热抗静电等功能。

技术领域

本发明属于纺织材料技术领域，具体涉及一种基于石墨烯改性的水性聚氨酯纺织浆料及其制备方法。

背景技术

目前，纺织浆料主要可分为变性淀粉、聚乙烯醇和丙烯酸，其中聚乙烯醇具有粘附性好、浆膜强度高、耐磨性好等特点，但是聚乙烯醇的环保性很差，因此，随着绿色可循环概念的深入人心，绿色可降解纺织浆料的研发和发展也势在必行。

水性聚氨酯是一种绿色可降解的高分子材料，能分散与水中，具有气味小、无毒、无污染、节能、操作方便等优点，被广泛运用于涂料和黏合剂。中国文献(“水性聚氨酯浆料的合成与性能”，吕福菊等，纺织学报，第32卷第11期，第64-68页，2011年11月)公开了用甲苯二异氰酸酯、聚丙二醇、二羟甲基丙酸和1,4-丁二醇为原料合成的水性聚氨酯，得到水溶性、粘附性能、浆膜性能最好的4种原料比例。目前，水性聚氨酯作为调节剂或者辅助剂与淀粉等其他原料一起制备纺织浆料，该浆料具有降低的粘度，热稳定好，吸湿率较低，形成的浆膜柔软，缓解了淀粉类浆料的柔韧性，可以部分或者全部替代PVA浆料，但是基于纯的水性聚氨酯类的纺织浆料的研究并不多。

石墨烯是从石墨中剥离出来的只有一层原子厚度的二维晶体，石墨烯具有出色的机械性能、导电性能、热学性能和光学性能，而且石墨烯经处理后可形成氧化石墨烯、氧化还原石墨烯等，基于石墨烯及其衍生物的纺织材料也十分多，如石墨烯复合纤维和石墨烯改性整理剂。关于石墨烯及其衍生物与聚氨酯的复合材料方面的研究较多。中国专利CN105199366A公开的一种抗静电保暖的聚氨酯薄膜及其制备方法，该聚氨酯薄膜中含有高透湿聚氨酯树脂、溶剂、石墨烯粉和助剂，经混合搅拌烘干得到高透湿、抗静电和保暖的聚氨酯薄膜。中国专利CN 105625049A公开的一种具有电磁屏蔽功能合成革的制备方法及其聚氨酯发泡浆料，所述聚氨酯发泡浆料中含有负载四氧化三铁的氧化石墨烯纳米粒子、溶剂型聚氨酯树脂、有机溶剂、分散剂、消泡剂、阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂，得到具有电磁屏蔽功能的合成革。由上述现有技术可知，石墨烯和聚氨酯的复合材料的研究较多，但针对纺织浆料的方面研究较少。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于石墨烯改性的水性聚氨酯纺织浆料及其制备方法，采用氧化石墨烯和水性聚氨酯作为主要原料，并结合其他辅助材料，得到基于石墨烯改性的水性聚氨酯纺织浆料。该方法制备的水性聚氨酯纺织浆料的主要原料为水性聚氨酯，通过还原氧化石墨烯的改性，赋予纺织浆料优异的稳定性，成膜性好，膜柔软强韧，且具有耐热抗静电等功能，降低纺丝的难度。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种基于石墨烯改性的水性聚氨酯纺织浆料，所述基于石墨烯改性的水性聚氨酯纺织浆料包括改性石墨烯、水性聚氨酯、乙二醇、纳米二氧化钛、碳酸钙、羟乙基纤维素和水，所述改性石墨烯为芳基改性的氧化石墨烯。

作为上述技术方案的优选，所述基于石墨烯改性的水性聚氨酯纺织浆料的组分，按重量份计，包括改性石墨烯5-15份、水性聚氨酯35-50份、乙二醇30-60份、纳米二氧化钛5-10份、碳酸钙10-15份、羟乙基纤维素10-15份和水20-60份。

本发明还提供一种基于石墨烯改性的水性聚氨酯纺织浆料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将石墨烯加入浓硫酸和高锰酸钾溶液中搅拌，滴加蒸馏水，水浴氧化得到氧化石墨烯，水洗、离心、超声得到氧化石墨烯水溶液；