一種基于氧化石墨烯的綠色防霾口罩及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及抗菌口罩技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于氧化石墨烯的綠色抗菌防霾口罩及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來由于工業(yè)化進程的加快，各種污染的加劇，使人類生存的環(huán)境不斷惡化，傳染病毒、病菌的潛在侵入機會增加，呼吸道傳染病通過飛沫和空氣傳播具有傳播速度快易感人群廣發(fā)病率高的特點對公眾健康和社會穩(wěn)定造成很大威脅；同時我國有很多城市都出現(xiàn)了一定程度的霧霾天氣，PM2.5醫(yī)學上被稱作可吸入顆粒物，是大氣中顆粒物直徑小于或等于2.5微米的污染物，目前市面上一般的口罩過濾PM2.5效果較差，不能有效的阻擋PM2.5。佩帶防護口罩能夠有效過濾PM2.5顆粒物，阻斷病原微生物侵入人體，是預防呼吸道傳染病的流行、保護人員健康的有效手段。相關(guān)研究人員通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)堅持佩戴口罩可以降低流感的感染，而許多國家在流感爆發(fā)時，把儲備防護口罩作為非藥物干預的手段來控制病原微生物的傳播?？咕丽部谡衷跍p少疾病、應(yīng)對突發(fā)生物污染事件方面日益表現(xiàn)出不可替代的重要作用。
[0003]自2004年，曼徹斯特大學兩位科學家成功分離出石墨烯以來，石墨烯已然成為研究的焦點與熱點，近年來，科學家發(fā)現(xiàn)石墨烯不但可以通過對細菌細胞膜的插入進行切割，還可以通過對細胞膜上磷脂分子的大規(guī)模直接抽取，來破壞細胞膜從而殺死細菌，除此之外其因其理論比表面積可以達到2620m2/g，是一種潛在的吸附材料，能夠在抗霾防塵方面起到一定的作用。
[0004]納米銀粒子能夠粘附到細胞膜表面并且滲透進入細菌內(nèi)，在細胞中與細菌膜中含硫的蛋白質(zhì)相互作用的，當銀納米粒子進入細菌細胞形成一個小分子量區(qū)域細菌的中心，該細菌集團成簇。粒子攻擊呼吸鏈，細胞分裂從而最終導致細胞死亡。在細菌細胞中該納米粒子釋放出銀離子，從而提高其殺菌活性。由于納米粒子載體較大的比表面積和極高的表面活性，抗菌劑與細菌能夠充分接觸，抗菌劑的使用量可減少，所以銀系納米抗菌劑在抗菌持久、廣譜性、耐高溫、無耐藥、不易分解、安全衛(wèi)生及效率高等很多方面有了極大的改善，其抗菌性能優(yōu)于傳統(tǒng)抗菌劑，可廣泛應(yīng)用于紡織品、塑料、涂料、水處理、陶瓷等的抗菌處理中。
[0005]目前市面使用的或相關(guān)專利報道的抗菌防霾口罩為了達到抗菌、防霾的目的，口罩通常由多層的紗布或棉布等布料構(gòu)成，并多步操作制備抗菌材料，這樣的方式制備的口罩增加了呼吸阻力、工序復雜、成本較高，而且抗菌劑由于和基底的復合性不夠好，容易脫落。因此，迫切需要一種制備方法簡單，吸附灰塵性能較好，抗菌、除臭性優(yōu)良，而且對于易于通過空氣等媒介傳播的傳染性病菌和病毒也能夠起到很好的隔離效果的新型口罩來滿足市場需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對目前已有的口罩成本高、制備工序復雜、而且抗菌劑由于和基底的復合性不夠好，容易脫落，不能起到應(yīng)有的吸附灰塵、抗菌、除臭的作用，提供一種制備方法簡單，吸附灰塵性能較好，抗菌、除臭性優(yōu)良，而且對于易于通過空氣等媒介傳播的傳染性病菌和病毒也能夠起到很好的隔離效果的新型口罩。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0008]—種基于氧化石墨稀的綠色防霾口罩，該口罩由口罩過濾層、口罩帶及鼻夾構(gòu)成，口罩過濾層為長方形或正方形的無紡布材料，包括抗菌層和溶膠過濾層，是選用密度適中并具有一定疏水性能的多層無紡布制作，其中有一層無紡布是噴涂了一定濃度一定體積的有綠色抗菌材料氧化石墨烯-單寧酸-納米銀溶液。
[0009]上述綠色抗菌防霾口罩的制備方法是按照以下步驟進行的:
[0010](1)用無紡布裁剪出3張相同于大小的正方形或長方形的，同時裁剪出一張相同大小的用作溶膠過濾層的溶膠無紡布，并將裁剪好的三張無紡布的其中一片無紡布上噴涂一定濃度一定體積的有綠色抗菌材料氧化石墨稀-單寧酸-納米銀溶液；
[0011](2)將3層無紡布和一層溶膠無紡布按照一定順序疊放，將鼻夾設(shè)在過濾層上部中心位置，放置在幾層無紡布層之間，將口罩帶兩條穿過口罩兩側(cè)孔道，通過一定的工藝縫制，粘合，固定即可得到所述的綠色抗菌防霾口罩。
[0012]作為對本發(fā)明的限定，本發(fā)明所用的綠色抗菌材料是通過如下技術(shù)制備的:氧化石墨烯-單寧酸-納米銀溶液是由氧化石墨烯、單寧酸、硝酸銀按照質(zhì)量比1:10?30:0.2混合于0.2?0.5M的氫氧化鈉溶液中，然后于80?100°C避光反應(yīng)1?5h制備而得。
[0013]其中優(yōu)選，本發(fā)明所述的綠色抗菌材料氧化石墨烯-單寧酸-納米銀是由氧化石墨烯、單寧酸、硝酸銀按照質(zhì)量比1:10?20:0.2混合于0.3?0.5M的氫氧化鈉溶液中，然后于90°C避光反應(yīng)2h離心洗滌制備而得。
[0014]優(yōu)選的，鼻夾設(shè)在過濾層上部中心位置，放置在幾層無紡布層之間，材料為金屬或金屬和塑料的復合體，其既有可塑性，又有一定強度，便于佩戴時鼻部密封。
[0015]優(yōu)選的，口罩帶是兩條穿過口罩兩側(cè)孔道的長帶。
[0016]優(yōu)選的，這種綠色抗菌防霾口罩共有4層布料構(gòu)成。
[0017]優(yōu)選的，噴涂了綠色抗菌劑的無紡布層為從靠近口腔那層開始的第2或3層。
[0018]作為對本發(fā)明的再次限定，本發(fā)明所述的綠色抗菌材料氧化石墨烯-單寧酸-納米銀溶液是將抗菌材料氧化石墨烯-單寧酸-納米銀溶解于乙醇、水或乙醇與水中而得到的混合溶液。
[0019]本發(fā)明所用的綠色抗菌材料氧化石墨烯-單寧酸-納米銀溶液是濃度為50?500 μ g/mL的水混合液。
[0020]優(yōu)選的，綠色抗菌材料氧化石墨烯-單寧酸-納米銀溶液是濃度為150?300 μ g/mL的水混合液。
[0021]本發(fā)明所用的綠色抗菌材料氧化石墨烯-單寧酸-納米銀溶液噴涂體積0.03?lmL/cm2。優(yōu)選的，氧化石墨稀-單寧酸_納米銀溶液噴涂體積0.05mL/cm2。
[0022]本發(fā)明所述的綠色抗菌口罩抗菌層是由空氣壓縮的噴涂方式噴涂氧化石墨烯-單寧酸-納米銀溶液制備而得。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:
[0024](1)本發(fā)明所用的以氧化石墨烯為基底用單寧酸還原制備綠色抗菌材料氧化石墨烯-單寧酸-納米銀的制備方法簡單易行；
[0025](2)本發(fā)明制備的綠色抗菌防霾口罩具有抗菌、祛除異味的功效，且納米涂層無毒無公害，制備工藝簡單，同時具有良好的透氣性能。
[0026](3)本發(fā)明以氧化石墨烯為基底制備了一種簡單、低成本、環(huán)境友好型的抗菌復合材料氧化石墨烯-單寧酸-納米銀作為抗菌口罩的抗菌材料，其中單寧酸不僅起到還原納米銀并使其穩(wěn)定存在的作用，又能夠通過作用與石墨烯共軛達到分散石墨烯的作用。我們采用這種綠色抗菌材料制備的抗菌口罩，不僅在吸附灰塵性能較好、抗菌、除臭性優(yōu)良、呼吸阻力較小，對于易于通過空氣等媒介傳播的傳染性病菌和病毒也能夠起到很好的隔離效果。
[0027](4)本發(fā)明所述的抗菌防霾口罩具有通過石墨烯對細菌細胞膜的插入進行切割，還可以通過對細胞膜上磷脂分子的大規(guī)模直接抽取來殺死細菌的作用，又能通過銀離子接觸反應(yīng)造成微生物共有成分被破壞或產(chǎn)生功能障礙，破壞細胞合成酶的活性，導致細胞喪失分裂能力而死。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明的口罩示意圖，其中:1是無紡布層；2是噴涂了綠色抗菌復合物材料的無紡布層；3是溶膠無紡布層；4是無紡布層；5是鼻夾；6是口罩帶。
[0029]圖2是本發(fā)明實施例3中制備的基于氧化石墨烯的綠色抗菌口罩氧抗菌(大腸桿菌)實驗結(jié)果:2_a為空白口罩組；2_b為氧化石墨烯-單寧酸-納米銀口罩組。
【具體實施方式】
[0030]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。
[0031]下面為具體實施例部分。
[0032]本發(fā)明所述的綠色抗菌防霾口罩是按照以下基本方法制備的:
[0033](1)用無紡布裁剪出3張相同于大小的正方形或長方形的，同時裁剪出一張相同大小的用作溶膠過濾層的溶膠無紡布，并將裁剪好的三張無紡布的其中一片無紡布上噴涂一定濃度一定體積的有綠色抗菌材料氧化石墨稀-單寧酸-納米銀溶液；
[0034](2)將3層無紡布和一層溶膠無紡布按照一定順序疊放，將鼻夾設(shè)在過濾層上部中心位置，放置在幾層無紡布層之間，將口罩帶兩條穿過口罩兩側(cè)孔道，通過一定的工藝縫制，粘合，固定即可得到所述的綠色抗菌防霾口罩。
[0035]下述實施例是建立在上述基本方法的基礎(chǔ)上，對綠色抗菌材料涂層進行制備得到的。
[0036]實施例1
[0037]將氧化石墨烯、單寧酸、硝酸銀按照質(zhì)量比1:10:0.2混合于0.2M的氫氧化鈉溶液中，然后于80°C避光反應(yīng)