[发明专利]一种改性竹炭母粒、改性纤维和制备方法

说明书

本发明涉及一种改性竹炭母粒，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。本发明采用石墨烯材料对竹炭进行改性，至少部分通过化学键将两者交联在一起，实现了将石墨烯材料牢固结合在竹炭上的目的，起到增强比表面积，增强竹炭的吸附能力的作用；从分散性上看，石墨烯材料与竹炭的牢固有效的结合，降低了石墨烯材料的分散性，提高了改性的竹炭材料在使用过程中的均匀性。

技术领域

本发明属于纤维改性技术领域，尤其涉及一种改性竹炭母粒、改性纤维和制备方法。

背景技术

竹炭主要由炭、氢、氧等元素组成，质地坚硬，细密多孔，吸附能力强，其吸附能力是同体积木炭的10倍以上，所含矿物质是同体积木炭的5倍以上，因此具有良好的除臭、防腐、吸附异味的功能。纳米级竹炭微粉还具有良好的抑菌、杀菌的功效，可以吸附并中和汗液所含有的酸性物质，达到美白皮肤的功效。不仅如此，竹炭还是很好的远红外和负离子的发射材料。

石墨烯材料具有较高的比表面积，吸附能力强。但是将石墨烯材料与竹炭混合使用却因为两者容易团聚造成效果上相互抵消，影响产品性能。

本领域需要开发一种能够将石墨烯与竹炭均匀分散，协同增效两种材料性能的材料。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种改性竹炭母粒，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。

所述改性竹炭材料中，石墨烯材料和竹炭基体通过化学键交联，相较于范德华力，化学键交联更加牢固，与竹炭材料牢固结合的石墨烯材料赋予了竹炭材料更高的比表面积。将所述改性竹炭材料分散在高分子材料的基材中，石墨烯材料通过化学键牢固吸附在竹炭颗粒的周围，而多个(2个以上)竹炭颗粒相互之间也可能通过石墨烯材料相互吸附，由此使得所述改性竹炭材料具有较竹炭基体的粒径大的颗粒粒径，这种变化减少了石墨烯、竹炭颗粒在基材中的团聚，增加了其分散均匀性，更好地提高了石墨烯材料和竹炭颗粒为基材带来的比表面积的增大，和远红外抗菌性能的提高。

优选地，所述母粒中，所述改性竹炭材料的含量为0.1～10wt％，例如0.3wt％、0.6wt％、0.8wt％、1.2wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％等。

优选地，所述改性竹炭材料的颗粒尺寸为3μm以下，例如2.8μm、2.5μm、2.2μm、1.8μm、1.5μm、1.2μm、0.8μm、0.5μm、0.2μm等，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，中孔比例为10～50％。

本发明目的之二是提供一种如目的之一所述的改性竹炭母粒的制备方法，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。