阅读说明：本技术 石墨烯高物性合成革、制备方法及设备 (Graphene high-physical-property synthetic leather, preparation method and equipment ) 是由 郑重 刘爱明 罗志清 梁勇劲 刘格 于 2019-11-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了石墨烯高物性合成革、制备方法及设备,石墨烯高物性合成革,其由以下组成制成：染色坯革、石墨烯粉、浓硫酸、高锰酸钾、聚氨酯预聚体、-OH的改性石墨烯单体、成盐剂及去离子水,本发明还公开了石墨烯高物性合成革的制备方法,包括以下步骤：S1：进行石墨烯亲水改性,S2：亲油改性及引入活性基团,S3：制备聚氨酯预聚体,S4：得到水性聚氨酯乳液涂饰剂,S5：进行涂饰。本发明的制备方法更加的科学合理,有效提高皮革的耐磨耐刮性,耐水解能力强,抗菌抗霉,对金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯氏菌、大肠杆菌、混合霉菌等均具有良好的抑杀作用,抗菌率大于99％,防霉等级达1-0级,同时制备设备在制备过程中对物料加热均匀,提高了制备质量。(The invention discloses graphene high-physical-property synthetic leather, a preparation method and equipment, wherein the graphene high-physical-property synthetic leather is prepared from the following components: the invention also discloses a preparation method of the graphene high-physical-property synthetic leather, which comprises the following steps of: s1: carrying out graphene hydrophilic modification, and carrying out S2: lipophilic modification and introduction of active groups, S3: preparing a polyurethane prepolymer, S4: obtaining the aqueous polyurethane emulsion coating agent, S5: and (7) coating. The preparation method is more scientific and reasonable, effectively improves the wear resistance and the scratch resistance of the leather, has strong hydrolysis resistance, resists bacteria and mildew, has good inhibiting and killing effects on staphylococcus aureus, klebsiella pneumoniae, escherichia coli, mixed mildew and the like, has the antibacterial rate of more than 99 percent, achieves the mildew prevention level of 1-0 level, and simultaneously ensures that the preparation equipment uniformly heats materials in the preparation process and improves the preparation quality.)

石墨烯高物性合成革、制备方法及设备

技术领域

本发明涉及合成革领域，具体为石墨烯高物性合成革、制备方法及设备。

背景技术

皮革涂饰在皮革制造过程中是一个非常重要的工段，未经涂饰的皮革，手感粗糙，易损伤，经涂饰后在皮革表面形成一层薄膜，手感滑爽，且具有一定的强度，不易损伤，由于受到皮革化学品的限制，目前广泛应用的皮革产品存在涂层强度、耐磨性、耐老化性以及抗菌抗霉性差等技术缺陷，这一现状严重制约着我国皮革产品在国际市场的竞争力，因此加大皮革产品高性能关键技术的研究开发，利用高新技术改造传统皮革产业，是提高我国皮革产品技术含量和国际市场竞争力，确保我国皮革行业优势以及行业可持续发展的关键。

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。

石墨烯高物性合成革通常采用反应釜进行制备，但现有的反应釜加热方式通常通过对釜体的内壁进行加热，然后将热量传到给釜体中的物料，这种加热方式物料的中心处不与釜体的内壁接触，容易导致加热不均。

发明内容

本发明的目的在于提供石墨烯高物性合成革的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：石墨烯高物性合成革，其由以下组成制成：染色坯革、石墨烯粉、浓硫酸、高锰酸钾、聚氨酯预聚体、-OH的改性石墨烯单体、成盐剂及去离子水。

石墨烯高物性合成革的制备方法，包括以下步骤：

S1：进行石墨烯亲水改性，将石墨烯粉、浓硫酸及高锰酸钾混合，得到氧化石墨烯；

S2：亲油改性及引入活性基团，石墨烯经亲水改性后引入-COOH和环氧基等活性基团，改善亲水性，同时也为亲油改性提供反应点；

S3：制备聚氨酯预聚体，将聚酯或聚醚多元醇和小分子扩链剂升温至50摄氏度加入异氰酸酯和催化剂进行搅拌，然后升温至70摄氏度并反应两小时，然后升温至75摄氏度加入扩链剂，反应至-NCO达理论值后，得到聚氨酯预聚体；

S4：得到水性聚氨酯乳液涂饰剂，在预聚体中加入计量含-OH的改性石墨烯单体，继续在50摄氏度反应1小时，然后加入成盐剂中和30分钟，强烈搅拌下加入去离子水乳化，得到水性聚氨酯乳液涂饰剂；

S5：进行涂饰。

优选的，在S1中，浓硫酸的浓度为98%。

优选的，在S1中，石墨烯粉的粒度小于30微米，碳的质量分数为99.9%。

优选的，在S2中，石墨烯亲油改性及引入双键、—OH等活性基团，为石墨烯基皮革涂饰剂的开发奠定基础。

优选的，在S4中，加入去离子水乳化过程中搅拌不间停。

优选的，在S5中，涂饰工艺依次包括如下工序：染色坯革→拉软→含石墨烯聚氨酯底涂→干燥→中途→干燥→含石墨烯树脂表面涂层→干燥→摔软→成革。

石墨烯高物性合成革的制备设备，包括釜体，所述釜体的下端外表面边角位置均固定安装有支脚，且釜体的上端外表面中间位置活动安装有电机，所述釜体的上端外表面一侧开设有加料口，且釜体的上端外表面另一侧活动安装有温度计，所述釜体的一侧外表面下端位置活动安装有排料管，所述电机的下端外表面活动安装有搅拌轴，且搅拌轴的两侧均固定安装有搅拌叶，所述搅拌轴与搅拌叶的内部均开设有内腔，且搅拌轴与搅拌叶通过内腔相连通，所述内腔的内部设有加热丝，首先通过加料口将粒度小于30微米，碳的质量分数为99.9%的石墨烯粉、浓度为98%的浓硫酸及高锰酸钾加入至釜体中混合，充分搅拌得到氧化石墨烯，然后向釜体中引入-COOH和环氧基等活性基团，改善亲水性，同时也为亲油改性提供反应点，石墨烯亲油改性及引入双键、—OH等活性基团，为石墨烯基皮革涂饰剂的开发奠定基础，接着将反应釜中加入聚酯或聚醚多元醇和小分子扩链剂升温至50摄氏度加入异氰酸酯和催化剂进行搅拌，然后升温至70摄氏度并反应两小时，然后升温至75摄氏度加入扩链剂，反应至-NCO达理论值后，得到聚氨酯预聚体，升温时，采用加热丝由内部对搅拌轴与搅拌叶进行加热，搅拌轴及搅拌叶受热后能够充分与物料接触，使得物料受热均匀，通过温度计检测釜体内部物料的温度，确保制备过程中能够实时了解到物料的加热情况，最后，在预聚体中加入计量含-OH的改性石墨烯单体，继续在50摄氏度反应1小时，然后加入成盐剂中和30分钟，强烈搅拌下加入去离子水乳化，得到水性聚氨酯乳液涂饰剂，制备结束后通过排料管将水性聚氨酯乳液涂饰剂排出，并将其涂抹在高物性合成革上，涂饰工艺依次包括如下工序：染色坯革→拉软→含石墨烯聚氨酯底涂→干燥→中途→干燥→含石墨烯树脂表面涂层→干燥→摔软→成革。

有效提高皮革的耐磨耐刮性，耐水解能力强，抗菌抗霉，对金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯氏菌、大肠杆菌、混合霉菌等均具有良好的抑杀作用，抗菌率大于99％，防霉等级达1-0级，同时制备设备在制备过程中对物料加热均匀，提高了制备质量。

优选的，所述温度计贯穿于釜体的内部，通过温度计检测釜体内部物料的温度，确保制备过程中能够实时了解到物料的加热情况。

优选的，所述电机及加热丝均与外接电源之间电性连接，利用电机带动搅拌轴转动，搅拌叶跟随搅拌轴同步转动，从而利用搅拌轴与搅拌叶对物料进行搅拌，搅拌过程中利用加热丝对搅拌轴及搅拌叶进行加热，搅拌轴及搅拌叶受热后能够充分与物料接触，使得物料受热均匀。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的制备方法更加的科学合理，有效提高皮革的耐磨耐刮性，耐水解能力强，抗菌抗霉，对金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯氏菌、大肠杆菌、混合霉菌等均具有良好的抑杀作用，抗菌率大于99％，防霉等级达1-0级，同时制备设备在制备过程中对物料加热均匀，提高了制备质量。

附图说明

图1为本发明的整体流程图；

图2为本发明制备设备的整体结构示意图；

图3为本发明制备设备的搅拌轴与加热丝相结合视图。

图中：1、釜体；2、支脚；3、电机；4、加料口；5、温度计；6、排料管；7、搅拌轴；8、搅拌叶；9、内腔；10、加热丝。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图3，本发明提供一种技术方案：石墨烯高物性合成革，其由以下组成制成：染色坯革、石墨烯粉、浓硫酸、高锰酸钾、聚氨酯预聚体、-OH的改性石墨烯单体、成盐剂及去离子水。

石墨烯高物性合成革的制备方法，包括以下步骤：

S1：进行石墨烯亲水改性，将粒度小于30微米，碳的质量分数为99.9%的石墨烯粉、浓度为98%的浓硫酸及高锰酸钾混合，得到氧化石墨烯；

S2：亲油改性及引入活性基团，石墨烯经亲水改性后引入-COOH和环氧基等活性基团，改善亲水性，同时也为亲油改性提供反应点，石墨烯亲油改性及引入双键、—OH等活性基团，为石墨烯基皮革涂饰剂的开发奠定基础；

S3：制备聚氨酯预聚体，将反应釜中加入聚酯或聚醚多元醇和小分子扩链剂升温至50摄氏度加入异氰酸酯和催化剂进行搅拌，然后升温至70摄氏度并反应两小时，然后升温至75摄氏度加入扩链剂，反应至-NCO达理论值后，得到聚氨酯预聚体；

S4：得到水性聚氨酯乳液涂饰剂，在预聚体中加入计量含-OH的改性石墨烯单体，继续在50摄氏度反应1小时，然后加入成盐剂中和30分钟，强烈搅拌下加入去离子水乳化，得到水性聚氨酯乳液涂饰剂；

S5：进行涂饰，涂饰工艺依次包括如下工序：染色坯革→拉软→含石墨烯聚氨酯底涂→干燥→中途→干燥→含石墨烯树脂表面涂层→干燥→摔软→成革。

石墨烯高物性合成革的制备设备，包括釜体1，所述釜体1的下端外表面边角位置均固定安装有支脚2，且釜体1的上端外表面中间位置活动安装有电机3，所述釜体1的上端外表面一侧开设有加料口4，且釜体1的上端外表面另一侧活动安装有温度计5，所述釜体1的一侧外表面下端位置活动安装有排料管6，所述电机3的下端外表面活动安装有搅拌轴7，且搅拌轴7的两侧均固定安装有搅拌叶8，所述搅拌轴7与搅拌叶8的内部均开设有内腔9，且搅拌轴7与搅拌叶8通过内腔9相连通，所述内腔9的内部设有加热丝10，首先通过加料口4将粒度小于30微米，碳的质量分数为99.9%的石墨烯粉、浓度为98%的浓硫酸及高锰酸钾加入至釜体1中混合，充分搅拌得到氧化石墨烯，然后向釜体1中引入-COOH和环氧基等活性基团，改善亲水性，同时也为亲油改性提供反应点，石墨烯亲油改性及引入双键、—OH等活性基团，为石墨烯基皮革涂饰剂的开发奠定基础，接着将反应釜中加入聚酯或聚醚多元醇和小分子扩链剂升温至50摄氏度加入异氰酸酯和催化剂进行搅拌，然后升温至70摄氏度并反应两小时，然后升温至75摄氏度加入扩链剂，反应至-NCO达理论值后，得到聚氨酯预聚体，升温时，采用加热丝10由内部对搅拌轴7与搅拌叶8进行加热，搅拌轴7及搅拌叶8受热后能够充分与物料接触，使得物料受热均匀，通过温度计5检测釜体1内部物料的温度，确保制备过程中能够实时了解到物料的加热情况，最后，在预聚体中加入计量含-OH的改性石墨烯单体，继续在50摄氏度反应1小时，然后加入成盐剂中和30分钟，强烈搅拌下加入去离子水乳化，得到水性聚氨酯乳液涂饰剂，制备结束后通过排料管6将水性聚氨酯乳液涂饰剂排出，并将其涂抹在高物性合成革上，涂饰工艺依次包括如下工序：染色坯革→拉软→含石墨烯聚氨酯底涂→干燥→中途→干燥→含石墨烯树脂表面涂层→干燥→摔软→成革。

所述温度计5贯穿于釜体1的内部，通过温度计5检测釜体1内部物料的温度，确保制备过程中能够实时了解到物料的加热情况。

所述电机3及加热丝10均与外接电源之间电性连接，利用电机3带动搅拌轴7转动，搅拌叶8跟随搅拌轴7同步转动，从而利用搅拌轴7与搅拌叶8对物料进行搅拌，搅拌过程中利用加热丝10对搅拌轴7及搅拌叶8进行加热，搅拌轴7及搅拌叶8受热后能够充分与物料接触，使得物料受热均匀。

本发明提供的石墨烯高物性合成革的制备设备，首先通过加料口4将粒度小于30微米，碳的质量分数为99.9%的石墨烯粉、浓度为98%的浓硫酸及高锰酸钾加入至釜体1中混合，充分搅拌得到氧化石墨烯，然后向釜体1中引入-COOH和环氧基等活性基团，改善亲水性，同时也为亲油改性提供反应点，石墨烯亲油改性及引入双键、—OH等活性基团，为石墨烯基皮革涂饰剂的开发奠定基础，接着将反应釜中加入聚酯或聚醚多元醇和小分子扩链剂升温至50摄氏度加入异氰酸酯和催化剂进行搅拌，然后升温至70摄氏度并反应两小时，然后升温至75摄氏度加入扩链剂，反应至-NCO达理论值后，得到聚氨酯预聚体，升温时，采用加热丝10由内部对搅拌轴7与搅拌叶8进行加热，搅拌轴7及搅拌叶8受热后能够充分与物料接触，使得物料受热均匀，通过温度计5检测釜体1内部物料的温度，确保制备过程中能够实时了解到物料的加热情况，最后，在预聚体中加入计量含-OH的改性石墨烯单体，继续在50摄氏度反应1小时，然后加入成盐剂中和30分钟，强烈搅拌下加入去离子水乳化，得到水性聚氨酯乳液涂饰剂，制备结束后通过排料管6将水性聚氨酯乳液涂饰剂排出，并将其涂抹在高物性合成革上，涂饰工艺依次包括如下工序：染色坯革→拉软→含石墨烯聚氨酯底涂→干燥→中途→干燥→含石墨烯树脂表面涂层→干燥→摔软→成革。

本发明的制备方法更加的科学合理，有效提高皮革的耐磨耐刮性，耐水解能力强，抗菌抗霉，对金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯氏菌、大肠杆菌、混合霉菌等均具有良好的抑杀作用，抗菌率大于99％，防霉等级达1-0级，同时制备设备在制备过程中对物料加热均匀，提高了制备质量。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。