石墨烯熔喷布、石墨烯熔喷布的制作方法及基于石墨烯熔喷布的口罩技术

本发明专利技术属于熔喷布制备领域，具体公开了石墨烯熔喷布、石墨烯熔喷布的制作方法及基于石墨烯熔喷布的口罩，所述石墨烯熔喷布的原料由以下成分组成：羟基化石墨烯、含羟基官能团的活性炭、抗菌颗粒、聚丙烯材料；按重量百分比计，所述羟基化石墨烯在所述石墨烯熔喷布的原料中所占的百分比为0.05％‑0.25％，所述含羟基官能团的活性炭在所述石墨烯熔喷布的原料中所占的百分比为0.5％‑2.5％，所述抗菌颗粒在所述石墨烯熔喷布的原料中所占的百分比为0.3％‑1.0％，余量为所述聚丙烯材料；本发明专利技术公开的石墨烯熔喷布，石墨烯用量少，生物相容性好，制造成本低，机械强度高，吸附和抗菌能力强，适合于高性能口罩的制作。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯熔喷布、石墨烯熔喷布的制作方法及基于石墨烯熔喷布的口罩
本专利技术属于熔喷布制备领域，具体公开了石墨烯熔喷布、石墨烯熔喷布的制作方法及基于石墨烯熔喷布的口罩。
技术介绍
熔喷布是口罩最核心的材料，熔喷布主要以聚丙烯为主要原料，纤维直径可以达到1～5微米。空隙多、结构蓬松、抗褶皱能力好，具有独特的毛细结构的超细纤维增加单位面积纤维的数量和表面积，从而使熔喷布具有很好的过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性。可用于空气、液体过滤材料、隔离材料、吸纳材料、口罩材料、保暖材料、吸油材料及擦拭布等领域。但是传统的熔喷布的机械强度不高，细菌和灰尘的吸附能力有限，使用寿命很有限。石墨烯是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。石墨烯具有优异的光学、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。石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp2杂化轨道成键，并有如下的特点：碳原子有4个价电子，其中3个电子生成sp2键，即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子，近邻原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键，新形成的π键呈半填满状态。研究证实，石墨烯中碳原子的配位数为3，每两个相邻碳原子间的键长为1.42×10-10米，键与键之间的夹角为120°。除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外，每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键（与苯环类似）。石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸强度为130GPa。而利用氢等离子改性的还原石墨烯也具有非常好的强度，平均模量可大0.25TPa。因此将石墨烯添材料加进入熔喷布中加强熔喷布的机械强度是目前的一个研究热点。例如中国专利技术CN202011205776.9（石墨烯熔喷布、石墨烯熔喷布的制作方法及口罩）公开了一种抑菌性能优异、吸附过滤效果好且石墨烯分散良好，与聚丙烯间的附着力较强的石墨烯熔喷布；包括石墨烯材料、嵌段共聚物、改性聚丙烯及聚丙烯；但是上述专利中嵌段共聚物的制备以及共聚物本身中含有苯乙烯，不能排除其对健康具有潜在的危害，是否能够大规模应用具有疑虑，同时，上述专利中的石墨烯用量较大，大于0.3%，容易在熔喷时堵塞喷头，因此需要用嵌段共聚物辅助分散，但由此会带来制备复杂，成本高的问题；中国专利技术]CN202010332424.3（一种原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布及其制备方法）公开了原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布，获得了较好的机械性能，但是其制备方法复杂，石墨烯用量大，难以大规模应用。因此如何使用较少量的石墨烯，用较低成本制造机械性能好，生物相容性好，坚固耐用，抗菌能力强的熔喷布是目前急需解决的问题。
技术实现思路
针对以上不足，本专利技术公开了一种石墨烯熔喷布、石墨烯熔喷布的制作方法及基于石墨烯熔喷布的口罩。本专利技术公开的熔喷布石墨烯用量少，生物相容性好，机械强度高，吸附和抗菌能力强，适合于高性能口罩的制作。本专利技术的技术方案如下：一种石墨烯熔喷布，所述石墨烯熔喷布的原料由以下成分组成：羟基化石墨烯、含羟基官能团的活性炭、抗菌颗粒、聚丙烯材料；按重量百分比计，所述羟基化石墨烯在所述石墨烯熔喷布的原料中所占的百分比为0.05％-0.25％，所述含羟基官能团的活性炭在所述石墨烯熔喷布的原料中所占的百分比为0.5％-2.5％，所述抗菌颗粒在所述石墨烯熔喷布的原料中所占的百分比为0.3％-1.0％，余量为所述聚丙烯材料。所述石墨烯上带有的羟基基团可以与聚丙烯材料更好的结合，从而进使得熔喷布的机械性能提升；同时利用活性炭的表面有大量的羟基的官能团,可以对各种性质的灰尘和细菌进行吸附、提高活性炭的吸附能力；进一步的，加入抗菌颗粒，可以更进一步的实现抗菌杀菌效果。进一步的，上述一种石墨烯熔喷布，按重量百分比计，所述羟基化石墨烯在所述石墨烯熔喷布的原料中所占的百分比为0.1％-0.2％，所述含羟基官能团的活性炭在所述石墨烯熔喷布的原料中所占的百分比为1％-2％，所述抗菌颗粒在所述石墨烯熔喷布的原料中所占的百分比为0.5％-0.8％，余量为所述聚丙烯材料。优选的，上述一种石墨烯熔喷布，按重量百分比计，所述羟基化石墨烯在所述石墨烯熔喷布的原料中所占的百分比为0.15％，所述含羟基官能团的活性炭在所述石墨烯熔喷布的原料中所占的百分比为1.5％，所述抗菌颗粒在所述石墨烯熔喷布的原料中所占的百分比为0.65％，余量为所述聚丙烯材料。经过申请人的实验，发现此种比例下，石墨烯用量较少，但是机械性能依然优秀，同时还具有较好的吸附效果。进一步的，上述一种石墨烯熔喷布，所述羟基化石墨烯材料由以下步骤制备制成：1)氧化石墨烯制备：以鳞片石墨粉为原料，加入浓硝酸；再在15-25℃下分别加入高锰酸钾、磷酸钠和三苯基氧化膦，搅拌4-6h；缓慢加入去离子水再搅拌4-8h，控制温度在55-65℃内；10000-15000g离心15-30min、水洗、干燥后得到氧化石墨烯粉体；2)羟基化石墨烯制备：将步骤1中制得的氧化石墨烯粉体转移到充有惰性气体与氮气按体积比2:1组成的混合气体的高压反应釜中，控制压力1.5-3.0Mpa,反应温度200-240℃并反应2-4h得到所述羟基化石墨烯。优选的，上述一种石墨烯熔喷布，所述羟基化石墨烯材料由以下步骤制备制成：1)氧化石墨烯制备：以鳞片石墨粉为原料，加入浓硝酸；再在20℃下分别加入高锰酸钾、磷酸钠和三苯基氧化膦，搅拌5h；缓慢加入去离子水再搅拌6h，控制温度在60℃内；12500g离心25min、水洗、干燥后得到氧化石墨烯粉体；2)羟基化石墨烯制备：将步骤1中制得的氧化石墨烯粉体转移到充有惰性气体与氮气按体积比2:1组成的混合气体的高压反应釜中，控制压力2.5Mpa,反应温度220℃并反应3h得到所述羟基化石墨烯。进一步的，上述一种石墨烯熔喷布，所述含羟基官能团的活性炭由以下步骤制备制成：1)将活性炭分散到质量浓度51～55％的H2O2溶液中，活性炭与H2O2的质量体积比为0.1-0.2mg/mL，搅拌10～12min；2)在45-55℃下超声处理1-2h，超声处理的功率为0.3kW-0.6kW；3)过滤，用去离子水和四氯化碳洗涤至滤液为中性；4)在真空干燥箱中干燥处理，干燥温度140℃，即得到含羟基官能团的活性炭。优选的，上述一种石墨烯熔喷布，所述含羟基官能团的活性炭由以下步骤制备制成：1)将活性炭分散到质量浓度53％的H2O2溶液中，活性炭与H2O2的质量体积比为0.15mg/mL，搅拌11min；2)在50℃下超声处理1.5h，超声处理的功率为0.45kW；3)过滤，用去离子水和四氯化碳洗涤至滤液为中性；4)在真空干燥箱中干燥处理，干燥温度140℃，即得到含羟基官能团的活性炭。进一步的，上述一种石墨烯熔喷布，所述抗菌颗粒由以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯熔喷布，其特征在于，所述石墨烯熔喷布的原料由以下成分组成：羟基化石墨烯、含羟基官能团的活性炭、抗菌颗粒、聚丙烯材料；按重量百分比计，所述羟基化石墨烯在所述石墨烯熔喷布的原料中所占的百分比为0.05％-0.25％，所述含羟基官能团的活性炭在所述石墨烯熔喷布的原料中所占的百分比为0.5％-2.5％，所述抗菌颗粒在所述石墨烯熔喷布的原料中所占的百分比为0.3％-1.0％，余量为所述聚丙烯材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯熔喷布，其特征在于，所述石墨烯熔喷布的原料由以下成分组成：羟基化石墨烯、含羟基官能团的活性炭、抗菌颗粒、聚丙烯材料；按重量百分比计，所述羟基化石墨烯在所述石墨烯熔喷布的原料中所占的百分比为0.05％-0.25％，所述含羟基官能团的活性炭在所述石墨烯熔喷布的原料中所占的百分比为0.5％-2.5％，所述抗菌颗粒在所述石墨烯熔喷布的原料中所占的百分比为0.3％-1.0％，余量为所述聚丙烯材料。


2.根据权利要求1所述的一种石墨烯熔喷布，其特征在于，按重量百分比计，所述羟基化石墨烯在所述石墨烯熔喷布的原料中所占的百分比为0.1％-0.2％，所述含羟基官能团的活性炭在所述石墨烯熔喷布的原料中所占的百分比为1％-2％，所述抗菌颗粒在所述石墨烯熔喷布的原料中所占的百分比为0.5％-0.8％，余量为所述聚丙烯材料。


3.根据权利要求1所述的一种石墨烯熔喷布，其特征在于，所述羟基化石墨烯材料由以下步骤制备制成：
1)氧化石墨烯制备：以鳞片石墨粉为原料，加入浓硝酸；再在15-25℃下分别加入高锰酸钾、磷酸钠和三苯基氧化膦，搅拌4-6h；缓慢加入去离子水再搅拌4-8h，控制温度在55-65℃内；10000-15000g离心15-30min、水洗、干燥后得到氧化石墨烯粉体；
2)羟基化石墨烯制备：将步骤1中制得的氧化石墨烯粉体转移到充有惰性气体与氮气按体积比2:1组成的混合气体的高压反应釜中，控制压力1.5-3.0Mpa,反应温度200-240℃并反应2-4h得到所述羟基化石墨烯。


4.根据权利要求1所述的一种石墨烯熔喷布，其特征在于，所述含羟基官能团的活性炭由以下步骤制备制成：
1)将活性炭分散到质量浓度51～55％的H2O2溶液中，活性炭与H2O2的质量体积比为0.1-0.2mg/mL，搅拌10～12min；
2)在45-55℃下超声处理1-2h，超声处理的功率为0.3kW-0.6kW；
3)过滤，用去离子水和四氯化碳洗涤至滤液为中性；
4)在真空干燥箱中干燥处理，干燥温度140℃，即得到含羟基官能团的活性炭。


5.根据权利要求1所述的一种石墨烯熔喷布，其特征在于，所述抗菌颗粒由以下步骤制备制成：
1)：以抗菌中药材为天然纤维材料，经粉碎机粉碎后，过100-200目筛的纤维材料，常温下用蒸馏水洗涤三次，再用无水乙醇两次，以去除纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙磊，沈燕，张宁华，
申请(专利权)人：嘉兴华严新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33