石墨烯聚丙烯驻极体空气过滤抗菌纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及石墨烯高分子复合材料技术领域，尤其是一种石墨烯聚丙烯驻极体空气过滤抗菌纤维及其制备方法。
背景技术
聚丙烯纤维具有强度高、韧性好、耐化学品性和抗微生物性好及价格低等优点，因此广泛用于绳索、渔网、安全带、箱包带、安全网、缝纫线、电缆包皮、土工布、过滤布、造纸用毡和纸的增强材料等产业领域。石墨烯是由单层碳原子之间依靠sp2杂化组成的具有六角形晶体结构的二维碳纳米材料，是构成碳纳米管、富勒烯、石墨等碳材料的基本结构，其单层厚度仅有0.335nm。石墨烯材料导热和机械性能突出、电子传递性能和光学性能优异，拥有高比表面积、优异的催化活性以及较好的抗菌活性。
驻极体空气过滤材料利用纤维本身驻极性，对粉尘静电吸附，捕获细菌和病毒。聚丙烯熔喷纤维驻极的带电不同于普通材料摩擦带的电荷。驻极体纤维的电荷是在驻极工艺时通过外加高压电荷额外加上去的内部电荷。这些电荷随着驻极母粒纳米形式分散在熔喷超细纤维多孔内部结构里。熔喷材料本身拒水加上超细纤维的阻隔，这些电荷被牢牢的锁在内部，只有微细颗粒进入熔喷层内部时，静电作用和超细纤维结构就开始发挥作用。本发明结合石墨烯材料和驻极材料良好的抗菌性能，提供了一种高熔指石墨烯聚丙烯驻极体空气过滤抗菌纤维制备方法。
发明内容
为了克服现有石墨烯纤维材料性能差的不足，本发明提供了一种石墨烯聚丙烯驻极体空气过滤抗菌纤维及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种石墨烯聚丙烯驻极体空气过滤抗菌纤维，包含以下重量份的组分：石墨烯粉体0.5~15份，聚丙烯粉末77~95.5份、有机过氧化物1~3份、马来酸酐接枝聚丙烯3~5份、驻极材料1~15份。
进一步的，有机过氧化物是指2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧己烷和1，1-二叔戊基过氧环己烷中的一种或两种的混合物。
进一步的，驻极材料是电气石、二氧化硅和磷酸锆中的一种或多种的混合物，驻极材料粒径为0.1~10微米。
进一步的，石墨烯粉体层数为2~30层。
一种石墨烯聚丙烯驻极体空气过滤抗菌纤维的制备方法，包含如下步骤：
步骤一：制备石墨烯聚丙烯混合料，将聚丙烯粉末放在真空干燥箱中干燥，将石墨烯粉体、聚丙烯粉末、有机过氧化物、驻极材料和马来酸酐接枝的聚丙烯装入球磨罐中进行球磨；
步骤二：制备石墨烯聚丙烯复合材料母粒，将球磨共混后的混合物放在真空干燥箱中干燥，然后经双螺杆挤出机挤出造粒；
步骤三：制备石墨烯聚丙烯抗菌纤维，石墨烯聚丙烯复合材料母粒在螺杆挤出机中熔化后被送入纺丝部位，经纺丝泵定量送入纺丝组件，过滤后，由喷丝板的毛细孔中挤出，通过驻极设备，对复合材料液态丝条进行驻极处理，液态丝条通过冷却介质时逐渐固化，然后由卷绕装置高速拉伸成丝。
进一步的，步骤一中的聚丙烯粉末在真空干燥箱中干燥温度为80~100℃，干燥时间为6~10小时。
进一步的，步骤一中的球磨混合物料的磨球与物料的比例为15:1，球磨混合物料的球磨时间为0.5~10小时，球磨速度为150~600rpm。
进一步的，步骤二中球磨共混后的混合物在真空干燥箱中干燥温度为80~100℃，干燥时间为6~10小时。
进一步的，步骤二将干燥后的混合物料经双螺杆挤出造粒，螺杆转速为10~100rpm，螺杆挤出机温度为一区220℃，二区240℃，三区230℃。
进一步的，步骤三中驻极电压为30~50KV，卷绕装置的拉伸速度为1500~3000m/min。
本发明的有益效果是，本发明的石墨烯聚丙烯抗菌纤维是以聚丙烯为基体，石墨烯为填料，抗菌性能作为石墨烯基本性能之一，石墨烯具有特殊的纳米二维层状结构，细菌细胞与石墨烯基材料接触时，石墨烯基材料利用锋利的片层破坏细菌细胞膜，最后通过氧化应激作用破坏或干扰细胞结构使细菌生理活动遭到破坏从而死亡，达到抗菌的作用。
具体实施方式
一种石墨烯聚丙烯驻极体空气过滤抗菌纤维的制备方法，包括如下步骤，步骤一：制备石墨烯聚丙烯混合料，将聚丙烯粉末放在真空干燥箱中干燥，按一定比重将石墨烯、聚丙烯粉末、抗氧剂和马来酸酐接枝的聚丙烯装入球磨罐中进行球磨；其中，聚丙烯粉末在真空干燥箱中干燥温度为80~100℃，干燥时间为6~10小时，石墨烯粉体0.5~15份，聚丙烯粉末77~95.5份、有机过氧化物1~3份、马来酸酐接枝聚丙烯3~5份、驻极材料1~15份，石墨烯粉体层数为2~30层，有机过氧化物是指2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧己烷和1，1-二叔戊基过氧环己烷中的一种或两种的混合物，驻极材料是电气石、二氧化硅和磷酸锆中的一种或多种的混合物，驻极材料粒径为0.1~10微米，球磨混合物料中磨球与物料的比例为10:1，球磨混合物料球磨时间为0.5~10小时，球磨速度为150~600rpm。
步骤二：制备石墨烯聚丙烯复合材料母粒，将球磨共混后的混合物放在真空干燥箱中干燥，然后经双螺杆挤出机挤出造粒；其中，球磨共混后的混合物在真空干燥箱中干燥温度为80~100℃，干燥时间为6~10小时，将干燥后的混合物料经双螺杆挤出造粒，螺杆转速为10~100rpm，双螺杆挤出机内的挤出管道分为三个区域，通过这三个区域时物料分别受到的温度是一区220℃，二区240℃，三区230℃。
步骤三：制备石墨烯聚丙烯抗菌纤维，石墨烯聚丙烯复合材料母粒在螺杆挤出机中熔化后被送入纺丝部位，经纺丝泵定量送入纺丝组件，过滤后，由喷丝板的毛细孔中挤出，通过驻极设备，对复合材料液态丝条进行驻极处理，液态丝条通过冷却介质时逐渐固化，然后由卷绕装置高速拉伸成丝，其中，驻极电压为30~50KV，卷绕装置的拉伸速度为1500~3000m/min。
本发明石墨烯聚丙烯抗菌纤维是以聚丙烯为基体，石墨烯为填料。抗菌性能作为石墨烯基本性能之一，石墨烯具有特殊的纳米二维层状结构，细菌细胞与石墨烯基材料接触时，石墨烯基材料利用锋利的片层破坏细菌细胞膜，最后通过氧化应激作用破坏或干扰细胞结构使细菌生理活动遭到破坏从而死亡，达到抗菌的作用。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。
