[发明专利]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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。例如中国发明 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；中国发明]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。

发明内容

针对以上不足，本发明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。本发明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。

本发明的技术方案如下：