基于氧化石墨烯的复合纳滤防霾抗菌抑菌口罩及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于氧化石墨烯的复合纳滤防霾抗菌抑菌口罩，包括口罩本体，口罩本体从外到里依次由抗静电处理层、氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物复合纳米滤芯层、负离子纤维无纺布层、抗菌抑菌层顺序叠合而成，抗静电处理层的外侧裸露面上设置有对称的固定扣，与固定扣可拆卸式的连接有弹力带，口罩本体热压粘合，形成具有立体呼吸空间的口罩；通过静电纺丝的加工方法，在丙纶无纺布上负载一层氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物静电纺复合滤芯膜层为核心滤材，最外层丙纶无纺布经抗静电处理。本发明专利技术的纳滤防霾抗菌抑菌口罩，不仅过滤防霾PM2.5的效率高，而且透气性好，还具有释放负离子呼吸清新、抗菌抑菌、低温远红外、抗紫外线等功能。

Composite nanofiltration anti haze antibacterial bacteriostatic mask based on graphene oxide and preparation method thereof

The invention discloses a composite nanofiltration graphene oxide based anti haze antibacterial mask comprises a mask body and the mask body from the outside in turn by the antistatic layer, graphene oxide / silica / polymer composite nano filter layer, negative ion fiber non-woven cloth layer and antibacterial layer are sequentially laminated a lateral antistatic layer on the bare surface fixed button is symmetrical, and the fastener detachably connected with the elastic belt, the mask body formed with hot pressing bonding, three-dimensional space breathing masks; through a processing method of electrostatic spinning, the load on a layer of non-woven polypropylene / graphene oxide / silica high polymer electrostatic spinning composite filter film as the core material, the outermost layer of non-woven polypropylene antistatic treatment. The invention of the NF antibacterial anti haze masks, not only anti haze PM2.5 high filtration efficiency, and good permeability, but also with the release of negative ions fresh, antibacterial, anti ultraviolet radiation, low temperature far infrared function.

【技术实现步骤摘要】
基于氧化石墨烯的复合纳滤防霾抗菌抑菌口罩及制备方法
本专利技术涉及防霾口罩
，特别是涉及一种基于氧化石墨烯的复合纳滤防霾抗菌抑菌口罩及制备方法。
技术介绍
近年来，我国汽车的拥有量迅猛增加及工业化的高速发展，导致空气质量恶化，雾霾天持续的时间越来越长，持续雾霾天气对人类健康及日常生活造成了极为严重的影响，并由此引发各种疾病，包括：哮喘、呼吸道感染、肺部感染等呼吸系统疾病，对人们的身体健康，特别是对儿童和老年人等免疫力较弱的群体，造成极其严重的影响。城市有毒颗粒物来源：汽车尾气，使用柴油的车子是排放细颗粒物的“重犯”，使用汽油的小型车虽然排放的是气态污染物，比如氮氧化物等，但碰上雾天，也很容易转化为二次颗粒污染物，加重雾霾；工业生产排放的废气，比如冶金、窑炉与锅炉、机电制造业，还有大量汽修喷漆、建材生产窑炉燃烧排放的废气；建筑工地和道路交通产生的扬尘等，都会加重雾霾，PM2.5俗称雾霾，又称为细颗粒物，现已成为现社会阶段人们最为关注的指标之一，它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重，因此，开发高性能的过滤材料是行之有效的措施之一。静电纺丝法是化学纤维传统溶液干法纺丝和熔体纺丝的新发展，是当前纳米纤维等超细纤维制造最主要的方法。与传统的方法有着明显的不同，它将聚合物溶液或熔体带上几千至上万伏高压静电。这一技术的核心，是使带电荷的高分子溶液或熔体在静电场中流动与变形，当电场力足够大时，聚合物液滴可克服表面张力形成喷射细流。然后经溶剂蒸发或熔体冷却而固化得到纤维状物质，因此这一过程称为静电纺丝。现有的静电纺纳米膜材料，尤其是静电纺纤维膜强度低，且制备高面密度的电纺膜缺乏经济性，因此使用单纯的纳米膜材料作为过滤材料使用时无法达到其最佳过滤效果且功能性差。此外，与常规非织造纤维滤料相比，静电纺纳米纤维膜为基材的过滤材料的机械强度很低，因此，将纳米纤维与非织造布复合，既可以保证滤料的机械强度及过滤性质，还可降低生产成本。静电纺纳米纤维直径细、比表面积大，由这种纤维形成的非织造布表现出优良的吸附性能，可用作吸附媒质，包覆活性炭、生物杀灭剂等，用这些纤维应用于口罩或空气过滤膜，能够高效地过滤并降解空气中的有害气体。为躲避雾霾污染，口罩成为普通市民的首选物品。但是，目前市场上的口罩产品大部分不能过滤PM2.5，2014年中国消费者协会的测试结果显示仅仅极少数国外产品达到了脱除效率要求，而这些产品大部分是为工业生产设计，舒适性、美观性难以满足民用要求，穿用者在使用这些口罩进行吸气和呼气时，一方面会导致空气的内外交换速度较慢，造成穿用者供气不足的感觉，另一方面呼气气体在口罩内侧停留时间长，湿度较大，影响脸部皮肤健康。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷或不足，本专利技术创新性地提出了一种基于氧化石墨烯的复合纳滤防霾抗菌抑菌口罩及制备方法，该制备方法制得的基于氧化石墨烯的复合纳滤防霾抗菌抑菌口罩，不仅过滤防霾PM2.5的效率高，而且透气性好，还具有释放负离子呼吸清新、抗菌抑菌、清新、低温远红外、抗紫外线等功能。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基于氧化石墨烯的复合纳滤防霾抗菌抑菌口罩，包括口罩本体，所述口罩本体的周边上设置有压缩痕，所述口罩本体从外到里依次由抗静电处理层、氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物复合纳米滤芯层、负离子纤维无纺布层、抗菌抑菌层顺序叠合而成，所述抗静电处理层的外侧裸露面上设置有对称的固定扣，与固定扣可拆卸式的连接有弹力带，在所述口罩本体中间靠上位置的抗菌抑菌层的外侧面上设置有鼻托，在鼻托下侧设置有位于抗静电处理层和氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物复合纳米滤芯层之间的铝条。优选的，所述口罩本体上设置有一条沿其竖向中心线布置的折叠边痕，所述折叠边痕与向外打开的铝条形成一具有立体呼吸空间的口罩。优选的，所述口罩本体上与人体面部中嘴或鼻相对应的位置设置有呼气阀，所述呼气阀内设置有用于限制颗粒杂物进入口罩内侧的挡片。本专利技术公开了一种基于氧化石墨烯的复合纳滤防霾抗菌抑菌口罩的制备方法，包括以下步骤：（1）将丙纶无纺布基材平铺在内部接地的金属平板上，所述丙纶无纺布的面密度为30-75g/㎡；（2）在反应容器中将氧化石墨烯、纳米二氧化硅以4:3的比例混合，在非中性条件下10-80℃搅拌反应1-15h，得到氧化石墨烯/二氧化硅复合物；（3）将氧化石墨烯/二氧化硅复合物、高分子聚合物溶解于溶剂中，搅拌至完全溶解，得到纺丝溶液，所述纺丝溶液的质量百分比浓度为5-20wt%；（4）将步骤（3）制得的纺丝溶液加入到注射泵内，控制环境湿度为20-60%，环境温度为20-50℃，使注射泵与喷丝头通过管道连接，使喷丝头置于平铺有丙纶无纺布的金属平板的上方，喷丝头与金属平板的间距为15-35cm，在喷丝头和金属平板之间施加高压电，使通过管道从注射泵到达喷丝头中的纺丝溶液，以0.1-3.5mL/h的流量喷出氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物复合纳米纤维，氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物复合纳米纤维降落在金属平板表面的丙纶无纺布基材上，收集丙纶纺布基材上的氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物复合纳米纤维，得到氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物复合纳米膜过滤层材料；（5）将负载了氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物复合纳米膜过滤层材料的丙纶无纺布基材从金属平板上取下，将另一层丙纶无纺布复合于负载了氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物复合纳米膜过滤层材料的丙纶无纺布基材上，形成丙纶无纺布/氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物复合纳米膜过滤材料；（6）将步骤（5）制得的丙纶无纺布/氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物复合纳米膜过滤材料静置1.5-2.5h后放入真空干燥箱，温度设置为10-30℃，烘干后再静置10-15h后，得到氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物复合纳米滤芯层；（7）依次将抗静电处理层、氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物复合纳米滤芯层、负离子纤维无纺布层、抗菌抑菌层顺序叠合后，将周边热压粘合，制得口罩本体，在所述口罩本体上压制一条沿其竖向中心线布置的折叠边痕；（8）将步骤（7）制得的口罩本体中间靠上位置的抗菌抑菌层的外侧面上安装鼻托，在抗静电处理层的外侧裸露面上安装对称的固定扣，在鼻托下侧安装上位于抗静电处理层和氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物复合纳米滤芯层之间的铝条，所述折叠边痕与向外打开的铝条形成一具有立体呼吸空间的口罩。优选的，所述步骤（3）中的高分子聚合物为聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯、尼龙、聚羟基丁酸酯、聚羟基丁酸戊酸共聚酯中的任意一种或几种。优选的，所述步骤（3）中的溶剂为水、乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、甲酸、乙酸中的任意一种或几种。优选的，所述步骤（2）中氧化石墨烯、硅源的混合比例为4:3。优选的，所述步骤（4）中的高压电电压为20-50KV。优选的，所述步骤（7）中的抗静电处理层的基材为丙纶无纺布，负离子纤维无纺布层和抗菌抑菌层的基材均为再生纤维素纤维无纺布。优选的，所述步骤（6）中制得的氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物复合纳米滤芯层的过滤效率为96%-99.66%。与现有技术方案相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术公本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于氧化石墨烯的复合纳滤防霾抗菌抑菌口罩，包括口罩本体，其特征在于，所述口罩本体的周边上设置有压缩痕，所述口罩本体从外到里依次由抗静电处理层、氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物复合纳米滤芯层、负离子纤维无纺布层、抗菌抑菌层顺序叠合而成，所述抗静电处理层的外侧裸露面上设置有对称的固定扣，与固定扣可拆卸式的连接有弹力带，在所述口罩本体中间靠上位置的抗菌抑菌层的外侧面上设置有鼻托，在鼻托下侧设置有位于抗静电处理层和氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物复合纳米滤芯层之间的铝条。

【技术特征摘要】
1.一种基于氧化石墨烯的复合纳滤防霾抗菌抑菌口罩，包括口罩本体，其特征在于，所述口罩本体的周边上设置有压缩痕，所述口罩本体从外到里依次由抗静电处理层、氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物复合纳米滤芯层、负离子纤维无纺布层、抗菌抑菌层顺序叠合而成，所述抗静电处理层的外侧裸露面上设置有对称的固定扣，与固定扣可拆卸式的连接有弹力带，在所述口罩本体中间靠上位置的抗菌抑菌层的外侧面上设置有鼻托，在鼻托下侧设置有位于抗静电处理层和氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物复合纳米滤芯层之间的铝条。2.根据权利要求1所述的基于氧化石墨烯的复合纳滤防霾抗菌抑菌口罩，其特征在于，所述口罩本体上设置有一条沿其竖向中心线布置的折叠边痕，所述折叠边痕与向外打开的铝条形成一具有立体呼吸空间的口罩。3.根据权利要求1所述的基于氧化石墨烯的复合纳滤防霾抗菌抑菌口罩，其特征在于，所述口罩本体上与人体面部中嘴或鼻相对应的位置设置有呼气阀，所述呼气阀内设置有用于限制颗粒杂物进入口罩内侧的挡片。4.根据权利要求1-3任一项所述的基于氧化石墨烯的复合纳滤防霾抗菌抑菌口罩的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将丙纶无纺布基材平铺在内部接地的金属平板上，所述丙纶无纺布的面密度为30-75g/㎡；（2）在反应容器中将氧化石墨烯、纳米二氧化硅以4:3的比例混合，在非中性条件下10-80℃搅拌反应1-15h，得到氧化石墨烯/二氧化硅复合物；（3）将氧化石墨烯/二氧化硅复合物、高分子聚合物溶解于溶剂中，搅拌至完全溶解，得到纺丝溶液，所述纺丝溶液的质量百分比浓度为5-20wt%；（4）将步骤（3）制得的纺丝溶液加入到注射泵内，控制环境湿度为20-60%，环境温度为20-50℃，使注射泵与喷丝头通过管道连接，使喷丝头置于平铺有丙纶无纺布的金属平板的上方，喷丝头与金属平板的间距为15-35cm，在喷丝头和金属平板之间施加高压电，使通过管道从注射泵到达喷丝头中的纺丝溶液，以0.1-3.5mL/h的流量喷出氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物复合纳米纤维，氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物复合纳米纤维降落在金属平板表面的丙纶无纺布基材上，收集丙纶纺布基材上的氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物复合纳米纤维，得到氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物复合纳米膜过滤层材料；（5）将负载了氧化石墨烯/二氧化硅/高分子聚合物复合纳米膜过滤层材料的丙纶无纺布基材从金属平板...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲丽君，田明伟，周珍卉，马志友，朱士凤，
申请(专利权)人：青岛大学，南京同君碳素新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37