一种石墨烯平面抗病毒口罩的制作方法

1.本发明涉及一种石墨烯抗病毒口罩，具体地，涉及一种石墨烯平面抗病毒口罩。


背景技术：

2.石墨烯是从石墨中剥离出来的单层碳原子材料，由碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构，它是人类已知的厚度最薄、质地最坚硬、导电性最好的材料。石墨烯具有优异的力学、光学和电学性质，结构非常稳定，迄今为止研究者尚未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况，碳原子之间的链接非常柔韧，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍，如果用石墨烯制成包装袋，它将能承受大约两吨重的物品，几乎完全透明，却极为致密，不透水、不透气，即使原子尺寸最小的氦气也无法通过，导电性能好，石墨烯中电子的运动速度达到了光速的1/300，导电性超过了任何传统的导电材料，化学性质类似石墨表面，可以吸附和脱附各种原子和分子，还有抵御强酸强碱的能力。同时石墨烯还具有优异的抗菌和抗病毒功能。
3.目前，一般的口罩只能阻挡病毒颗粒的通过，无法杀灭和抑制病毒活性，也就是说普通口罩的防护效果是有限的。在口罩中结合石墨烯材料，能够显著提高口罩的抗菌和抗病毒功能。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种石墨烯抗病毒口罩，对口罩进行结构创新，该口罩主要包括多层无纺布构成，能够有效过滤空气中的污染物颗粒，对pm2.5的有效去除率大于95％，而石墨烯无纺布具有杀菌、抗病毒效果，降低口罩二次污染。
5.为了达到上述目的，本发明提供了一种石墨烯平面抗病毒口罩，其中，所述的口罩由3层无纺布过滤层构成；第一层为纺粘无纺布，第二层为熔喷布，第三层为石墨烯纺粘无纺布。
6.上述的石墨烯平面抗病毒口罩，其中，所述的第一层为最外层，采用克重为20
‑
30克/
㎡
的纺粘无纺布。
7.上述的石墨烯平面抗病毒口罩，其中，所述的纺粘无纺布通过纺粘工艺喷丝成网制成。
8.上述的石墨烯平面抗病毒口罩，其中，所述的纺粘无纺布为抗病毒纺粘无纺布，是在喷丝成网时向喷丝液中加入抗病毒因子而制成的。
9.上述的石墨烯平面抗病毒口罩，其中，所述的抗病毒因子为金属纳米粉体、金属氧化物，或石墨烯及其衍生物中的任意一种或多种。
10.上述的石墨烯平面抗病毒口罩，其中，所述的金属纳米粉体包含银和/或锌，金属氧化物包含二氧化钛。
11.上述的石墨烯平面抗病毒口罩，其中，所述的第二层采用规格为h11级的熔喷布。
12.上述的石墨烯平面抗病毒口罩，其中，所述的第三层采用克重为10
‑
25克/
㎡
的石
墨烯纺粘无纺布。
13.本发明提供的石墨烯平面抗病毒口罩具有以下优点：
14.本发明基于传统平面口罩基础上进行改进创新，制备一种石墨烯平面抗菌抗病毒口罩，同时也可应用于其它空气口罩等场合以及工业车间场合等初级过滤网，提高原滤网过滤效率，能够有效去除吸入的空气中所含有的颗粒物、细菌、病毒等有毒有害物质，而石墨烯具有高效杀菌作用，减少口罩使用过程中产生的二次污染，保护人们身体健康。
15.本发明提供的石墨烯平面抗病毒口罩，生产工艺简单易操作，成本低廉，经济效益高，适合大规模工业化生产。
附图说明
16.图1为本发明的石墨烯平面抗病毒口罩的滤网过滤层结构示意图。
17.其中，1、第一层；2、第二层；3、第三层。
具体实施方式
18.以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
19.如图1所示，本发明提供的石墨烯平面抗病毒口罩，该口罩由3层无纺布过滤层构成；第一层1为纺粘无纺布，第二层2为熔喷布，第三层3为石墨烯纺粘无纺布。
20.优选地，第一层1为最外层，采用克重为20
‑
30克/
㎡
的纺粘无纺布。
21.纺粘无纺布通过纺粘工艺喷丝成网制成。
22.纺粘无纺布为抗病毒纺粘无纺布，是在喷丝成网时向喷丝液中加入抗病毒因子而制成的。最优选地采用抗流感病毒h1n1的纺粘无纺布。
23.抗病毒因子为金属纳米粉体、金属氧化物，或石墨烯及其衍生物等中的任意一种或多种。
24.金属纳米粉体包含银和/或锌等，金属氧化物包含二氧化钛等。
25.抗病毒因子添加比例为0.1％
‑
5％，其余为普通聚丙烯切片。
26.该抗病毒纺粘无纺布的制备过程包含：
27.步骤一：母粒制备，将普通聚丙烯切片研磨，研磨后粒径为100
‑
200目，完成后将抗病毒因子加入其中混合均匀，干燥备用；
28.步骤二：熔融纺丝，将混合料放入螺杆挤出机中，设置进料区温度为205
‑
215℃，熔融区为220
‑
230℃，熔体经过过滤器进入纺丝箱体，纺丝箱体温度为225
‑
235℃。调整设备参数，其中纺丝熔体压力为6
‑
10mpa，纺丝速度为3000
‑
45000m/min，螺杆速度为50
‑
60r/min；
29.步骤三：纤维冷却，冷却风机转速1450
‑
1550r/min，冷却风温度15
‑
30℃；
30.步骤四：气流牵伸，纤维牵伸速度为4500
‑
5500m/min，牵伸倍数为500
‑
800倍；
31.步骤五：分丝与成网，纤维经过分丝装置，相互分离开来，分丝后纤维收集成网，成网速度为300
‑
600m/min；
32.步骤六：热定型，纤网经过热定型区，由热压辊热压，形成一定花纹状结点，形成具有一定强力的无纺布；
33.步骤七：切边卷绕，纤网热定型后形成一定规格无纺布，而后经过切边机切边，卷绕在卷绕辊上，形成一定规格卷装的无纺布。
34.该过滤层强度较高，抗病毒效果好，同时减少内层h11级熔喷布所受的外力损伤，保护熔喷布结构完整性，同时该层纺粘布具有的微孔结构对污染空气进行初级过滤，保护熔喷布过滤微孔避免堵塞，提高内层无纺布使用寿命。
35.第二层2采用规格为h11级的熔喷布。
36.熔喷布过滤精度更高，有效去除绝大部分的pm2.5、细菌、病毒等微小污染物，极大的提高了过滤效率；h11级是指空气过滤材料对粒径在0.3μm以上微粒的过滤效率大于99％的级别。
37.第三层3采用克重为10
‑
25克/
㎡
的石墨烯纺粘无纺布。
38.该石墨烯纺粘无纺布的制备过程包含：
39.步骤1：母粒制备，将普通聚丙烯切片研磨，研磨后粒径为100
‑
200目，完成后将石墨烯及改性剂加入其中混合均匀，干燥备用；
40.步骤2：熔融纺丝，将混合料放入螺杆挤出机中，设置进料区温度为200
‑
210℃，熔融区为215
‑
225℃，熔体经过过滤器进入纺丝箱体，纺丝箱体温度为225
‑
235℃。调整设备参数，其中纺丝熔体压力为3
‑
6mpa，纺丝速度为1500
‑
2500m/min，螺杆速度为40
‑
50r/min；
41.步骤3：纤维冷却，冷却风机转速1450
‑
1550r/min，冷却风温度15
‑
30℃；
42.步骤4：气流牵伸，纤维牵伸速度为4000
‑
5000m/min，牵伸倍数为300
‑
500倍；
43.步骤5：分丝与成网，纤维经过分丝装置，相互分离开来，分丝后纤维收集成网，成网速度为300
‑
600m/min；
44.步骤6：热定型，纤网经过热定型区，由热压辊热压，形成一定花纹状结点，形成具有一定强力的无纺布；
45.步骤7：切边卷绕，纤网热定型后形成一定规格无纺布，而后经过切边机切边，卷绕在卷绕辊上，形成一定规格卷装的无纺布。
46.在石墨烯无纺布中，石墨烯添加比例为0.1％
‑
5％，改性剂0.5
‑
10％，其余为普通聚丙烯切片。
47.石墨烯为机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等方法制备的任意一种。
48.改性剂为羟丙基纤维素、木质素磺酸钠、聚乙烯吡络烷酮(pvp)、硅烷偶联剂等中的任意一种或多种。
49.该层无纺布具有优异的抗菌效果，避免细菌滋生造成的二次污染。
50.本发明中采用的生产设备均为本领域中技术人员所知的现有设备。
51.下面结合实施例对本发明提供的石墨烯平面抗病毒口罩做更进一步描述。
52.实施例1
53.一种石墨烯平面抗病毒口罩，该口罩由3层无纺布过滤层构成；第一层1为纺粘无纺布，第二层2为熔喷布，第三层3为石墨烯纺粘无纺布。
54.第一层1为最外层，采用克重为20
‑
24克/
㎡
的纺粘无纺布。
55.该纺粘无纺布通过纺粘工艺喷丝成网制成。
56.纺粘无纺布为抗病毒纺粘无纺布，是在喷丝成网时向喷丝液中加入抗病毒因子而制成的。
57.抗病毒因子为金属纳米粉体，金属纳米粉体包含银。
58.第二层2采用规格为h11级的熔喷布。
59.第三层3采用克重为10
‑
15克/
㎡
的石墨烯纺粘无纺布。
60.该口罩中按质量百分比计包含抗病毒因子0.1％，石墨烯0.1％。
61.实施例2
62.一种石墨烯平面抗病毒口罩，该口罩由3层无纺布过滤层构成；第一层1为纺粘无纺布，第二层2为熔喷布，第三层3为石墨烯纺粘无纺布。
63.第一层1为最外层，采用克重为24
‑
27克/
㎡
的纺粘无纺布。
64.该纺粘无纺布通过纺粘工艺喷丝成网制成。
65.纺粘无纺布为抗病毒纺粘无纺布，是在喷丝成网时向喷丝液中加入抗病毒因子而制成的。
66.抗病毒因子为金属纳米粉体，金属纳米粉体包含锌。
67.第二层2采用规格为h11级的熔喷布。
68.第三层3采用克重为15
‑
20克/
㎡
的石墨烯纺粘无纺布。
69.该口罩中按质量百分比计包含抗病毒因子1％，石墨烯1％。
70.实施例3
71.一种石墨烯平面抗病毒口罩，该口罩由3层无纺布过滤层构成；第一层1为纺粘无纺布，第二层2为熔喷布，第三层3为石墨烯纺粘无纺布。
72.第一层1为最外层，采用克重为27
‑
30克/
㎡
的纺粘无纺布。
73.该纺粘无纺布通过纺粘工艺喷丝成网制成。
74.纺粘无纺布为抗病毒纺粘无纺布，是在喷丝成网时向喷丝液中加入抗病毒因子而制成的。
75.抗病毒因子为金属纳米粉体，金属纳米粉体包含银和锌。
76.第二层2采用规格为h11级的熔喷布。
77.第三层3采用克重为20
‑
25克/
㎡
的石墨烯纺粘无纺布。
78.该口罩中按质量百分比计包含抗病毒因子2％，石墨烯2％。
79.实施例4
80.一种石墨烯平面抗病毒口罩，该口罩由3层无纺布过滤层构成；第一层1为纺粘无纺布，第二层2为熔喷布，第三层3为石墨烯纺粘无纺布。
81.第一层1为最外层，采用克重为20
‑
25克/
㎡
的纺粘无纺布。
82.该纺粘无纺布通过纺粘工艺喷丝成网制成。
83.纺粘无纺布为抗病毒纺粘无纺布，是在喷丝成网时向喷丝液中加入抗病毒因子而制成的。
84.抗病毒因子为金属氧化物，金属氧化物包含二氧化钛。
85.第二层2采用规格为h11级的熔喷布。
86.第三层3采用克重为10
‑
20克/
㎡
的石墨烯纺粘无纺布。
87.该口罩中按质量百分比计包含抗病毒因子3％，石墨烯3％。
88.实施例5
89.一种石墨烯平面抗病毒口罩，该口罩由3层无纺布过滤层构成；第一层1为纺粘无纺布，第二层2为熔喷布，第三层3为石墨烯纺粘无纺布。
90.第一层1为最外层，采用克重为25
‑
30克/
㎡
的纺粘无纺布。
91.该纺粘无纺布通过纺粘工艺喷丝成网制成。
92.纺粘无纺布为抗病毒纺粘无纺布，是在喷丝成网时向喷丝液中加入抗病毒因子而制成的。
93.抗病毒因子为石墨烯。
94.第二层2采用规格为h11级的熔喷布。
95.第三层3采用克重为15
‑
25克/
㎡
的石墨烯纺粘无纺布。
96.该口罩中按质量百分比计包含抗病毒因子5％，石墨烯5％。
97.对各实施例所得的成品进行功能性测试，结果图下表1所示。
98.表1.测试结果。
[0099][0100][0101]
本发明提供的石墨烯平面抗病毒口罩，能够有效过滤空气中的污染物，用于人们的呼吸系统具有很好的防护效果，同时石墨烯无纺布具有优异的抗菌抗病毒性能，避免口罩二次污染，且经第三方测试机构测试，该石墨烯口罩抗菌、抗病毒效果均可达到99％以上。另外，石墨烯是属于物理抗菌，非消耗型化学试剂抗菌，不会随着使用时间而衰减，能够更好更持久保护人们身体健康。该石墨烯平面抗菌抗病毒口罩，三层过滤结构实现对污染空气的层层过滤，并避免常规产品中的二次污染问题，具有极强的市场竞争力。
[0102]
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。