[发明专利]一种改性竹炭母粒、改性纤维和制备方法

权利要求书

1.一种改性竹炭母粒，其特征在于，所述母粒包括基材，以及分散于所述基材中的改性竹炭材料；

所述改性竹炭材料包括竹炭基体，以及石墨烯片层，所述石墨烯片层至少部分通过化学键交联在所述竹炭基体上；

所述基材包括聚酯材料、锦纶材料、腈纶材料和丙纶材料中的任意1种或至少2种的组合。

2.如权利要求1所述的母粒，其特征在于，所述母粒中，所述改性竹炭材料的含量为0.1～10wt％；

优选地，所述改性竹炭材料的颗粒尺寸为3μm以下，优选1μm以下；

优选地，所述改性竹炭材料的比表面积为1000～3000m²/g，所述改性竹炭材料在0.7～10nm具有连续分布的孔结构，平均孔径为2～10nm。

3.一种如权利要求1或2所述的改性竹炭母粒的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)制备改性竹炭：将竹炭进行活化，获得修饰有含氧官能团的竹炭；然后将修饰有含氧官能团的竹炭与石墨烯材料混合，加入交联剂，交联聚合后，得到改性竹炭；

(2)将步骤(1)的改性竹炭与基材混合后螺杆挤出，得到改性竹炭母粒。

4.如权利要求3所述的改性竹炭母粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述交联聚合后进行还原操作，得到改性竹炭；

优选地，所述还原包括化学还原法、炭化还原法或微波还原法；

优选地，所述化学还原法为使用化学还原剂进行还原，所述化学还原剂包括水合肼、L-抗坏血酸、硼氢化钠、柠檬酸钠、氢氧化钠中的任意1种或至少2种的组合；

优选地，所述炭化还原法为在非氧化性气氛下进行炭化，所述炭化温度为500～1000℃，炭化时间为0.5～6h；

优选地，所述微波还原法为在非氧化性气氛下进行微波还原，微波功率为5.1～0.7kW，微波时间为1～15min，微波还原温度为800～1200℃。

5.如权利要求3或4所述的改性竹炭母粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述竹炭和石墨烯材料的质量比为100:1～20，优选100:1～10，更优选100:1～5；

优选地，所述竹炭的碳源包括竹质材料，优选包括毛竹和/或楠竹；

优选地，所述石墨烯材料为具有石墨烯片层结构的材料，优选包括石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯衍生物中的任意1种或至少2种的组合；

优选地，所述石墨烯包括剥离石墨制备得到的石墨烯、通过还原氧化石墨烯制备得到的石墨烯、通过氧化石墨后还原制备得到的石墨烯、通过化学气相沉积含碳气体得到的石墨烯、通过高温裂解生物质原料得到的石墨烯中的任意1种或至少2种的组合；

优选地，步骤(2)所述改性竹炭和基材的混合温度为90～100℃；

优选地，所述螺杆挤出的温度为200～280℃。

6.如权利要求3～5之一所述的制备方法，其特征在于，所述“将待改性的竹炭进行活化”的步骤为：将待改性竹炭与活化剂混合；

优选地，所述活化剂包括氧化剂，优选硝酸、硫酸、磷酸、次氯酸钠、双氧水中的任意1种或至少2种的组合；

优选地，所述活化剂的添加量为竹炭重量的0.1～10倍；

优选地，所述活化的温度为35～85℃，所述活化时间为0.5～10h；

优选地，所述石墨烯材料包括氧化石墨烯和/或氨基化石墨烯；

优选地，所述交联剂包括乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、多缩丙二醇，丁二醇、环戊二醇、环己二醇、乙醇胺、乙二胺、脂肪二胺、三聚氰胺、二硫醇、巯基乙醇中的任意1种或至少2种的组合；

优选地，所述交联剂的添加量为石墨烯重量的0.1～10倍；

优选地，所述交联聚合的pH值为4～8，交联聚合的温度为30～90℃，时间为0.5～12h。

7.一种改性纤维，其特征在于，所述纤维包括纤维本体，以及分散于所述纤维本体内部的改性竹炭材料；

所述改性竹炭材料包括竹炭基体，以及石墨烯片层，所述石墨烯片层至少部分通过化学键交联在所述竹炭基体上；

所述纤维本体包括聚酯纤维、锦纶纤维、腈纶纤维和丙纶纤维中的任意1种或至少2种的组合。