阅读说明：本技术 一种石墨烯防水透气膜 (Waterproof ventilated membrane of graphite alkene ) 是由 晁磊 周如鸿 张俊武 于 2020-07-17 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种石墨烯防水透气膜,通过以下步骤进行制备：S1、制备石墨烯分散液；S2、制备石墨烯/聚乙烯预分散体：取5-10份的聚乙烯,加入10倍于聚乙烯的溶剂,升温至120-160℃,待完全溶解后形成聚乙烯热熔物,加入所述石墨烯分散液,搅拌混合2-4h,形成石墨烯/聚乙烯混合热熔液,将所述石墨烯/聚乙烯混合热熔液缓慢倒入溶剂中并快速搅拌,待完全析出后,抽滤,洗涤,真空干燥,得到粉末状的石墨烯/聚乙烯预分散体；S3、制备石墨烯防水透气膜。这种石墨烯防水透气膜采用预分散方式,有效解决石墨烯片层团聚问题,石墨烯较薄片层插层到聚乙烯链中,减少透气膜的厚度。石墨烯充当无机材料的作用,提高断裂强度和断裂伸长率,增加透气性。(The invention provides a graphene waterproof breathable film which is prepared by the following steps: s1, preparing a graphene dispersion liquid; s2, preparing a graphene/polyethylene pre-dispersion: adding 5-10 parts of polyethylene into a solvent which is 10 times that of the polyethylene, heating to 120-160 ℃, forming a polyethylene hot melt after completely dissolving, adding the graphene dispersion liquid, stirring and mixing for 2-4 hours to form a graphene/polyethylene mixed hot melt, slowly pouring the graphene/polyethylene mixed hot melt into the solvent and quickly stirring, after completely separating out, performing suction filtration, washing, and vacuum drying to obtain a powdery graphene/polyethylene pre-dispersion; s3, preparing the graphene waterproof breathable film. The graphene waterproof breathable film adopts a pre-dispersion mode, the problem of graphene sheet layer agglomeration is effectively solved, and graphene is intercalated into a polyethylene chain compared with a sheet layer, so that the thickness of the breathable film is reduced. The graphene serves as an inorganic material, so that the breaking strength and the breaking elongation are improved, and the air permeability is improved.)

一种石墨烯防水透气膜

技术领域

本发明涉及透气膜技术领域，尤其涉及一种石墨烯防水透气膜。

背景技术

聚乙烯防水透气膜广泛应用于婴儿纸尿裤、卫生巾、护理床垫等卫生用品，相对于不透气的膜制品，聚乙烯透气膜不易产生皮肤表面的水气，减少皮炎的发生率。同时，聚乙烯膜还具备一定的伸缩性，可以根据人体活动进行适应性变形，提高使用舒适性。

聚乙烯防水透气膜一般在生产过程中添加一定比例的超细无机填料（如碳酸钙），经过流延拉伸工艺处理后形成微孔，微孔的分布较广，使得聚乙烯膜具有一定的水蒸气透过量，而尺寸较大的水分子得以截留。但是球状结构的碳酸钙的添加容易引起材料拉伸强度的下降。目前常用的改性材料是滑石粉，在一定程度上增加了材料的拉伸强度、刚性等性能。不可忽视的是滑石粉的添加无形中增加了膜的厚度，减少了透气率，降低了舒适感，还有一定的毒副作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术的上述问题，本发明提供了一种石墨烯防水透气膜来解决上述问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种石墨烯防水透气膜，通过以下步骤进行制备：

S1、制备石墨烯分散液：将1-2份的分散剂加入溶剂中，搅拌均匀后加入2-10份的石墨烯和1-2份的偶联剂，超声分散1-3h，加入pH调节剂，控制反应体系的pH值，加热反应4-12h，反应结束后抽滤并用溶剂洗涤，干燥处理后重新分散到溶剂中，制得石墨烯分散液；

S2、制备石墨烯/聚乙烯预分散体：取5-10份的聚乙烯，加入10倍于聚乙烯的溶剂，升温至120-160℃，待完全溶解后形成聚乙烯热熔物，加入所述石墨烯分散液，搅拌混合2-4h，形成石墨烯/聚乙烯混合热熔液，将所述石墨烯/聚乙烯混合热熔液缓慢倒入溶剂中并快速搅拌，待完全析出后，抽滤，洗涤，真空干燥，得到粉末状的石墨烯/聚乙烯预分散体；

S3、制备石墨烯防水透气膜：将30-60份聚乙烯、0.1-0.5份颜料、0.5-5份纳米无机填料、0.1-0.8份助剂与所述石墨烯/聚乙烯预分散体进行配料，搅拌混合均匀，投入到双螺杆挤出机中进行熔融造粒，再经流延机流延成膜基材，对所述膜基材进行热拉伸形成纳米级微孔，最后进行热定型、冷却以及电晕，得到石墨烯防水透气膜。

作为优选，在所述步骤S1中的控制反应体系的pH值具体为：

第一步、将反应体系的pH值调节至弱酸性，在60-80℃下反应4-6 h，

第二步、将反应体系的pH值调节至碱性，升温至90-140 ℃并反应6-8 h。

作为优选，所述步骤S1中的干燥温度小于40 ℃；在所述步骤S2中的干燥温度为60-80 ℃，干燥时间为24h；在所述步骤S3中，热拉伸的温度为80-90℃，热定型的温度为90-105℃。

作为优选，在所述步骤S2中将所述石墨烯/聚乙烯混合热熔液缓慢倒入溶剂时的搅拌转速为1000-1500 r/min。

作为优选，所述分散剂为BYK163、Winsperse-3050、Silok-7096、Silok-7679、Anti-Terra250中的一种或几种。

作为优选，所述石墨烯的片层小于20层。

作为优选，所述pH调节剂为冰醋酸、盐酸、氨水、尿素中的一种或几种；所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、有机铬络合物偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种。

作为优选，所述的溶剂为乙醇、甲苯、二甲苯、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷中的一种或几种。

作为优选，所述聚乙烯为高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、线性低密度聚乙烯、极低密度聚乙烯中的一种或几种。

作为优选，所述纳米无机填料为纳米碳酸钙，粒径在2-20nm。

本发明的有益效果是，这种石墨烯防水透气膜采用预分散方式，有效解决石墨烯片层团聚问题，石墨烯较薄片层插层到聚乙烯链中，石墨烯在聚乙烯材料中分散均匀，减少透气膜的厚度。石墨烯充当无机材料的作用，减少碳酸钙的用量，在聚乙烯拉伸过程中形成纳米空隙，且石墨烯优异的机械性能，增加膜的韧性，提高断裂强度和断裂伸长率，增加透气性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1中（a）为超声处理后的石墨烯分散情况，（b）为静置一周以上的石墨烯分散情况

图2为干燥后的石墨烯/聚乙烯预分散体

图3为聚乙烯膜和石墨烯防水透气膜的机械拉伸性能比较。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1

称取1份的分散剂加入到溶剂中，搅拌均匀，缓慢加入2份的石墨烯，1份的硅烷偶联剂，超声分散2h，加入冰醋酸调节体系至弱酸性，将温度控制在70 ^oC，反应4h后，加入氨水，升温至100 ^oC，继续反应6h，洗涤抽滤，重新分散在溶剂中，得到石墨烯分散液，备用。

取5份线性低密度聚乙烯，加入到溶剂中，升温至140 ^oC热搅拌至完全溶解，加入上述制备的石墨烯分散液，继续搅拌待形成稳定石墨烯/聚乙烯混合热熔物，反应3h。热熔物缓慢倾倒在溶液中并快速搅拌，搅拌速度为1200r/min，搅拌析出。过滤、洗涤，在60 ^oC下真空干燥，得石墨烯/聚乙烯预分散体粉末。

取40份聚乙烯，3份纳米碳酸钙，0.2份颜料，0.2份助剂和上述步骤中制备的石墨烯/聚乙烯预分散体粉末，充分搅拌混合进行配料。投入到双螺杆挤出机中进行熔融造粒，熔体经流延机流延成膜，并对膜基材进行80 ^oC热拉伸形成纳米级微孔，将膜进行105 ^oC热定型、冷却、电晕、切边、收卷处理后，得到石墨烯防水透气膜成品。

实施例2

称取2份分散剂加入到溶剂中，搅拌均匀，缓慢加入4份石墨烯，2份硅烷偶联剂，超声分散3h，加入盐酸调节体系至弱酸性，在70 ^oC条件下反应5h，加入氨水，升温120 ^oC，继续反应6h，洗涤抽滤，30 ^oC条件下干燥，重新分散在溶剂中，得到石墨烯分散液，备用。

取5份高密度聚乙烯，加入到溶剂中，升温至145 ^oC热搅拌至完全溶解，加入上述制备的石墨烯分散液，继续搅拌形成稳定石墨烯/聚乙烯混合热熔物，反应4h。热熔物倾倒在溶液中并快速搅拌，搅拌速度为1500r/min，搅拌析出。过滤、洗涤，真空干燥，得石墨烯/聚乙烯预分散体粉末。

取50份聚乙烯，0.5份纳米碳酸钙，0.2份颜料，0.2份助剂和上述步骤中制备的石墨烯/聚乙烯预分散体粉末粉末，充分搅拌混合进行配料。投入到双螺杆挤出机中进行熔融造粒、熔体经流延机流延成膜，并对膜基材进行85 ^oC热拉伸形成纳米级微孔，将膜进行105 ^oC热定型、冷却、电晕、切边、收卷处理后，得到石墨烯防水透气膜成品。

实施例3

称取1份分散剂加入到溶剂中，搅拌均匀，缓慢加入3份石墨烯，2份硅烷偶联剂，超声分散2h，加入冰醋酸调节体系至弱酸性，80 ^oC条件下反应6h，加入尿素，升温至140 ^oC，继续反应6h，洗涤抽滤，重新分散在溶剂中，得到石墨烯分散液，备用。

取4份线性低密度聚乙烯1份高密度聚乙烯，加入到溶剂中，升温至145 ^oC热搅拌至完全溶解，加入上述制备的石墨烯分散液，继续搅拌形成稳定石墨烯/聚乙烯混合热熔物，反应4h。热熔物倾倒在溶液中并快速搅拌，搅拌速度为1500r/min，搅拌析出。过滤、洗涤，真空干燥，得石墨烯/聚乙烯预分散体粉末。

称取50份聚乙烯，2份纳米碳酸钙，0.2份颜料，0.2份助剂和上述步骤中制备的石墨烯/聚乙烯预分散体粉末，充分搅拌混合进行配料。投入到双螺杆挤出机中进行熔融造粒、熔体经流延机流延成膜，并对膜基材进行90^oC热拉伸形成纳米级微孔，将膜进行105 ^oC热定型、冷却、电晕、切边、收卷处理后，得到石墨烯防水透气膜成品。

对比例1

称取50份聚乙烯，5份纳米碳酸钙，0.2份颜料，0.2份助剂，充分搅拌混合进行配料。投入到双螺杆挤出机中进行熔融造粒、熔体经流延机流延成膜，并对膜基材进行90 ^oC热拉伸形成纳米级微孔，将膜进行105 ^oC热定型、冷却、电晕、切边、收卷处理后，得到普通聚乙烯防水透气膜成品。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。