本发明涉及一种石墨烯-水性PU复合浆料及其制备方法和用途。
背景技术：
PU涂层手套又称PU涂胶手套或PU贴指、贴掌手套，是将经特殊处理的聚氨酯完全覆盖在手掌部分，能提供良好的防滑性能，并能防止人体手掌的手汗和微粒污染。传统的PU涂层手套生产方法中，需使用二甲基甲酰胺(DMF)溶剂，而DMF具有较高的毒性，如手套中有DMF残留，穿戴后能够经皮肤及呼吸道吸收，对肝脏功能造成损害，给劳动者的身体健康带来不利的影响。
石墨烯是一种二维纳米材料，它的晶格是由六个碳原子组成的六边形，厚度为一个原子层，碳原子之间由s键连接，结合方式为sp2杂化，这些s键赋予了石墨烯极其优异的力学性能和结构刚性，石墨烯的强度比最好的钢铁还要强100倍。石墨烯具有很高的导电性，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，石墨烯还具有抗菌、阻燃、抗辐射等功能性。然而，未见有将石墨烯应用于PU手套的相关报道。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种石墨烯-水性PU复合浆料及其制备方法和用途。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种石墨烯-水性PU复合浆料，所述复合浆料包括重量比为100:(0.025～5)的水性PU、石墨烯；所述水性PU的固含量为40％-62％。
所述复合浆料还包括协同剂，所述协同剂与水性PU的重量比为(0.01-0.2):100；所述协同剂为氨基酸、蔗糖酯、甜菜碱、聚氧乙烯、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、Span、Tween或乙醇胺中的一种或几种的组合。
优选地，所述复合浆料包括钛白粉、水、防粘剂中的至少一种；以水性PU的重量份100份为基数，钛白粉的添加量为0.8-1.2份，水的添加量为用于将复合浆料的固含量调节至30％-35％，防粘剂的添加量为1-5份；所述防粘剂为蜡乳液、碳酸钙或高岭土。
优选地，所述石墨烯的类型选自化学气相沉积法制备石墨烯、二氧化碳超临界膨胀剥离石墨烯、化学氧化剥离的氧化石墨烯、偶联剂改性氧化石墨烯、氨基高分子改性氧化石墨烯、阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯、溴代十二烷改性氧化石墨烯、溴代十六烷改性氧化石墨烯、溴代十八烷改性氧化石墨烯、高温热膨胀所得还原氧化石墨烯、低温热膨胀所得还原氧化石墨烯、电化学剥离所得石墨烯、改性的电化学剥离石墨烯、机械球磨剥离石墨烯、三辊研磨机械剥离石墨烯中的一种或几种。
本发明还涉及一种石墨烯-水性PU复合浆料的制备方法，其特征在于，依次加入石墨烯、水性PU、协同剂、水、防粘剂和钛白粉，搅拌均匀即得石墨烯-PU复合浆料。
本发明还涉及一种石墨烯-水性PU复合浆料用于制备水性PU手套。
本发明还涉及一种水性PU手套的生产方法，包括以下步骤：
A、将手套内胆浸入凝固剂中；所述凝固剂包括质量百分含量为94～98％的甲醇或乙醇，以及质量百分含量为2～6％的硝酸钙、氯化钙或氯化锌；
B、将浸好凝固剂的手套内胆浸入所述的石墨烯-水性PU复合浆料中；
所述石墨烯-水性PU复合浆料使用前采用增稠剂增稠将粘度控制为2000～3500mpa.s；所述增稠剂为聚丙烯酸钠、干酪素或羧甲基纤维素钠。所述粘度过高或过低制备的水性PU手套性能要明显差于本发明。
优选地，所述生产方法还包括将步骤B制得的浸好石墨烯-水性PU复合浆料的手套内胆浸入固化剂中；所述固化剂包括质量百分含量为2～5％冰醋酸和95～98％甲醇。
优选地，所述固化剂还包括质量百分含量为0.5～1.5％的碳酸钙。
优选地，步骤A中，所述凝固剂还包括质量百分含量为0.5～1.5％的冰醋酸。
优选地，所述生产方法还包括在步骤A之前将手套内胆套在手模上进行预处理；所述预处理温度为60～75℃。
优选地，所述生产方法还包括：在步骤B之后，
将手套进行预热处理；
将手套进行泡洗处理；
将手套进行烘干处理。
优选地，所述预热处理的温度为50～70℃，时间为20～35min；所述泡洗的温度为常温；所述烘干的温度为100～120℃，时间为60～72min。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)本产品具有优异的抗菌效果，符合国际标准IS022196和美国标准AATCC100，抗菌率超过99％。
2)本产品与市场上的油性PU相比，不再使用有毒溶剂DMF，也保护工人的健康。
3)本产品经久耐用，耐磨等级能够达到欧盟EN388标准4级。
4)本产品采用水性材料，容易降解，属于环保友好型产品。
5)本产品为远红外产品，符合中国标准GB/T30127。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供了一种石墨烯-水性PU复合浆料及其制备方法，具体为：根据表1中的各组分及含量进行称取，将称取的组分混合，搅拌均匀即得石墨烯-水性PU复合浆料。
将上述石墨烯-水性PU复合浆料制备PU手套，具体步骤如下：
将一针织手套浸入一凝固剂中，进行淋凝固剂处理；
将该手套浸入石墨烯-水性PU复合浆料中、再经淋浆和匀浆处理；所述淋浆和均浆处理为将手套内胆从石墨烯-水性PU复合浆料中拿出后抖掉多余的浆料，然后将手套内胆倒置使手套两端的浆料均匀分布；及
将该手套浸入一固化剂中，进行淋固化剂处理；所述淋固化剂处理为将手套内胆从固化剂中拿出后停留10-20s。
所述石墨烯-水性PU复合浆料使用前采用增稠剂增稠将粘度控制为2000mpa.s；所述增稠剂为聚丙烯酸钠；
所述淋浆和匀浆处理时间均为50s。
所述凝固剂由质量百分含量为96％的甲醇和4％的硝酸钙组成；所述固化剂由质量百分含量为4％冰醋酸和96％甲醇组成。
所述生产方法还包括在进行淋凝固剂处理前将手套进行预处理；所述预处理温度为60℃。
所述生产方法还包括：在淋固化剂处理后，
将手套进行预热处理；
将手套进行泡洗处理；
将手套进行烘干处理。
所述预热处理的温度为55℃，时间为35min；所述泡洗的温度为常温；所述烘干的温度为120℃，时间为60min。
实施例2
本实施例提供了一种石墨烯-水性PU复合浆料及其制备方法，具体为：根据表1中的各组分及含量进行称取，将称取的组分混合，搅拌均匀即得石墨烯-水性PU复合浆料。
将上述石墨烯-水性PU复合浆料制备PU手套，具体步骤如下：
将一手套内胆浸入一凝固剂中，然后进行淋凝固剂处理；所述淋凝固剂处理为将手套内胆从凝固剂中拿出后停留60-70s。
将该手套浸入石墨烯-水性PU复合浆料中、再经淋浆和匀浆处理；所述淋浆和均浆处理为将手套内胆从石墨烯-水性PU复合浆料中拿出后抖掉多余的浆料，然后将手套内胆倒置使手套两端的浆料均匀分布；及
将该手套浸入一固化剂中，然后进行淋固化剂处理；所述淋固化剂处理为将手套内胆从固化剂中拿出后停留10-20s。
所述石墨烯-水性PU复合浆料使用前采用增稠剂增稠将粘度控制为3500mpa.s；所述增稠剂为干酪素；
所述淋浆和匀浆处理时间均为30s。
所述凝固剂由质量百分含量为98％的乙醇和2％的氯化钙组成；所述固化剂由质量百分含量为5％冰醋酸和95％甲醇组成。
所述生产方法还包括在进行淋凝固剂处理前将手套进行预处理；所述预处理温度为75℃。
所述生产方法还包括：在淋固化剂处理后，
将手套进行预热处理；
将手套进行泡洗处理；
将手套进行烘干处理。
所述预热处理的温度为70℃，时间为20min；所述泡洗的温度为常温；所述烘干的温度为100℃，时间为72min。
实施例3
本实施例提供了一种石墨烯-水性PU复合浆料及其制备方法，具体为：根据表1中的各组分及含量进行称取，将称取的组分混合，搅拌均匀即得石墨烯-水性PU复合浆料。
将上述石墨烯-水性PU复合浆料制备PU手套，具体步骤如下：
将一针织手套浸入一凝固剂中，进行淋凝固剂处理；
将该手套浸入石墨烯-水性PU复合浆料中、再经淋浆和匀浆处理；所述淋浆和均浆处理为将手套内胆从石墨烯-水性PU复合浆料中拿出后抖掉多余的浆料，然后将手套内胆倒置使手套两端的浆料均匀分布；及
将该手套浸入一固化剂中，进行淋固化剂处理；所述淋固化剂处理为将手套内胆从固化剂中拿出后停留10-20s。
所述石墨烯-水性PU复合浆料使用前采用增稠剂增稠将粘度控制为3000mpa.s；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠。
所述淋浆和匀浆处理时间均为30s。
所述凝固剂由质量百分含量为98％的甲醇和2％的氯化锌组成；所述固化剂由质量百分含量为3％冰醋酸和97％甲醇组成。
所述生产方法还包括在进行淋凝固剂处理前将手套进行预处理；所述预处理温度为70℃。
所述生产方法还包括：在淋固化剂处理后，
将手套进行预热处理；
将手套进行泡洗处理；
将手套进行烘干处理。
所述预热处理的温度为50℃，时间为30min；所述泡洗的温度为常温；所述烘干的温度为110℃，时间为65min。
实施例4
本实施例提供了一种石墨烯-水性PU复合浆料及其制备方法，具体为：根据表1中的各组分及含量进行称取，将称取的组分混合，搅拌均匀即得石墨烯-水性PU复合浆料。
将上述石墨烯-水性PU复合浆料制备PU手套，具体步骤与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种水性PU浆料及其制备方法，其组分及制备方法与实施例1的方法基本相同，不同之处仅在于：本对比例不含有石墨烯。
将上述水性PU浆料制备水性PU手套，具体步骤与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供了一种水性PU浆料及其制备方法，其组分及制备方法与实施例3的方法基本相同，不同之处仅在于：本对比例所述水性PU的固含量为30％。
对比例3
本对比例提供了一种水性PU浆料及其制备方法，其组分及制备方法与实施例3的方法基本相同，不同之处仅在于：本对比例所述水性PU的固含量为70％。
对比例4
本对比例提供了一种水性PU浆料及其制备方法，其组分及制备方法与实施例3的方法基本相同，不同之处仅在于：本对比例未添加钛白粉。
对比例5
本对比例提供了一种水性PU浆料及其制备方法，其组分及制备方法与实施例3的方法基本相同，不同之处仅在于：本对比例未添加协同剂。
对比例6
本对比例提供了一种水性PU浆料及其制备方法，其组分及制备方法与实施例3的方法基本相同，不同之处仅在于：本对比例协同剂的加入量为0.4重量份。
表1各实施例和对比例的石墨烯-水性PU复合浆料组分及重量份数
性能测试
对上述实施例、对比例制得的防护手套产品进行性能测试，手套坯采用13针尼龙针织内胆，抗菌性采用国际标准IS022196和美标标准AATCC100，其他性能采用欧盟EN388标准，结果如表2所示。
表2石墨烯-水性PU复合浆料制备的水性PU手套性能测试
综上所述，本发明的产品具有优异的抗菌效果，符合国际标准IS022196，抗菌率超过99％，且采用美国标准AATCC100，其抗菌率同样超过99％；本产品与市场上的油性PU相比，不再使用有毒溶剂DMF，也保护工人的健康；本产品经久耐用，耐磨等级能够达到欧盟EN388标准4级；本产品采用水性材料，容易降解，属于环保友好型产品。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。