复合式防雾霾口罩的制作方法

本发明涉及环保防护用品，用于去除雾霾中的有害物质以获得干净清洁空气的个人防护，特别涉及一种石墨烯复合式防雾霾口罩。

背景技术：

雾霾天气含有大量有害污染物，严重地威胁着人类的身体健康。在秋冬春季，我国一些地区，特别是北方，雾霾天气已是常态，预防大气雾霾污染天气对人类的伤害显得尤为迫切。戴口罩是一种有效的，方便又经济的防雾霾污染方法。

当前，市售的口罩很多，然而大多数制备口罩的质量及消除雾霾污染物的能力较差，或仅就雾霾天气里某一有害物能有效的阻止，不能有效地去除雾霾中的绝大多数污染物如PM2.5或有害病菌，同时在戴口罩过程中，污染物会不断沉积在口罩上，不能去除，而导致口罩的效果进一步下降，甚至还会导致交叉感染。

技术实现要素：

本发明目的在于解决现有口罩在防雾霾的局限性和不足，提供一种防雾霾口罩，将高活性石墨烯泡沫层、纳米银涂层网、纳米二氧化钛涂层网有机地复合在一起，石墨烯泡沫层具有高表面活性，高催化性，实现对PM2.5及以下的各种粒子的吸附；纳米银涂层网具有高效杀菌，分解有害气体；二氧化钛涂层网具有对有害的有机和无机分子等其它有害气体的吸附和分解。因此该口罩具有多重除尘、吸附金属粒子、分解有害气体，杀菌等功效，实现对雾霾天气的有效过滤，呼吸干净空气，保障人们的身体健康功效。

本发明采用以下技术方案实现上述目的。复合式防雾霾口罩，包括口罩体、支撑架和连接于口罩体两端的耳系带，所述口罩体由外至内依次设置有PP无纺布层、纳米二氧化钛涂层网、纳米银涂层网、石墨烯泡沫层和内层植物纤维无纺布，所述口罩体中间位置的内侧设有固定盲孔；所述支撑架呈“凸”字形结构，其一侧设置有与口罩体的固定盲孔相对应的支脚，支脚装于固定盲孔内与口罩体固定连接。

进一步，所述支撑架的上段形状与人体鼻梁形状相吻合，下段形状与人体口形相吻合。

进一步，所述石墨烯泡沫层的厚度为0.5-2.0mm。

进一步，所述纳米银涂层网的厚度为0.2-1.2mm。

进一步，所述纳米二氧化钛涂层网的厚度为0.4-1.4mm。

进一步，所述PP无纺布层的厚度为0.5-1.0mm。

进一步，所述支撑架材料为天然橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶或丁腈橡胶。

一种复合式防雾霾口罩的制备方法，具体步骤如下：

1）将内层植物纤维无纺布、石墨烯泡沫层、纳米银涂层网、纳米二氧化钛涂层网和PP无纺布层依次叠放，构成口罩体；

2）在上述口罩体的内侧开设有固定盲孔，固定盲孔依次贯穿内层植物纤维无纺布、石墨烯泡沫层、纳米银涂层网和纳米二氧化钛涂层网，将支撑架的支脚插入固定盲孔内，形成口罩组合体；

3）在热压模具内放入橡胶原料，将所述口罩组合体放置于热压模具内，加热热压模具，使橡胶充满支脚与口罩体的固定盲孔内；

4）从热压模具内取出经热压后的防雾霾口罩组合体，自然冷却至常温，最后在口罩体的两端缝合固定耳系带。

进一步，所述的所述热压模具的加热温度为80-150℃，保温时间为15-60分钟。

进一步，所述石墨烯泡沫层的制作方法：取镍、铜、铝或铁的金属粉，并添加淀粉或硬脂酸钠粘结剂进行搅拌混合，再热压成厚度为0.5-2.0mm的预制件，在150-300℃的真空炉中烧结20-60分钟，获得金属泡沫多空层骨架，然后通过CVD方法，在其表面生在石墨烯，最后经过酸洗除去金属泡沫多空层骨架，获得石墨烯泡沫层。

本发明在复合式多层过滤消除技术的基础上，制备出带有突出的“凸”型的支撑架结构，把贴合和支撑功能巧妙地结合，从而获得“凸”型支撑架这一特定的贴合及支持机构，各组件与贴合及支持装置紧固在一起，与面部的鼻子紧密接触，从口罩内自由呼吸，可有效地去除雾霾天气里的有害物质，可以对雾霾天气里的尘埃粒子、硫化物、氮化物、有机碳氢化合物、金属离子及细菌等有害物的多重清除，空间净化率高，防雾霾效果好，实现了对雾霾天气里的多种有害物质的全面过滤清除。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A-A向截面结构示意图；

图3为图1中B-B向截面结构示意图；

图4为本发明中支撑架的立体示意图。

图中：1-支撑架,11.支脚， 2-口罩体，21-PP无纺布层，22-纳米二氧化钛涂层网，23-纳米银涂层网，24-石墨烯泡沫层，25-内层植物纤维无纺布，3-耳系带。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。参见图1至图4，复合式防雾霾口罩，包括口罩体2、支撑架1和连接于口罩体2两端的耳系带3，所述口罩体2由外至内依次设置有PP无纺布层21、纳米二氧化钛涂层网22、纳米银涂层网23、石墨烯泡沫层24和内层植物纤维无纺布25，所述口罩体2中间位置的内侧设有固定盲孔；所述支撑架1呈“凸”字形结构，其一侧设置有与口罩体2的固定盲孔相对应的支脚11，支脚11装于固定盲孔内与口罩体2固定连接。

所述支撑架1的上段形状与人体鼻梁形状相吻合，下段形状与人体口形相吻合。

所述石墨烯泡沫层24的厚度为0.5-2.0mm。

所述纳米银涂层网23的厚度为0.2-1.2mm。

所述纳米二氧化钛涂层网22的厚度为0.4-1.4mm。

所述PP无纺布层21的厚度为0.5-1.0mm。

所述支撑架1材料为天然橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶或丁腈橡胶。

一种复合式防雾霾口罩的制备方法，具体步骤如下：

1）将内层植物纤维无纺布25、石墨烯泡沫层24、纳米银涂层网23、纳米二氧化钛涂层网22和PP无纺布层21依次叠放，构成口罩体2；

2）在上述口罩体2的内侧开设有固定盲孔，固定盲孔依次贯穿内层植物纤维无纺布25、石墨烯泡沫层24、纳米银涂层网23和纳米二氧化钛涂层网22，将支撑架1的支脚11插入固定盲孔内，形成口罩组合体；

3）在热压模具内放入橡胶原料，将所述口罩组合体放置于热压模具内，加热热压模具，热压模具的加热温度为80-150℃，保温时间为15-60分钟。使橡胶充满支脚11与口罩体2的固定盲孔内；

4）从热压模具内取出经热压后的防雾霾口罩组合体，自然冷却至常温，最后在口罩体2的两端缝合固定耳系带3。

所述石墨烯泡沫层24的制作方法：取镍、铜、铝或铁的金属粉，并添加淀粉或硬脂酸钠粘结剂进行搅拌混合，再热压成厚度为0.5-2.0mm的预制件，在150-300℃的真空炉中烧结20-60分钟，获得金属泡沫多空层骨架，然后通过CVD方法，在其表面生在石墨烯，最后经过酸洗除去金属泡沫多空层骨架，获得石墨烯泡沫层。

实施例1：如图1至图3所示，本发明的结构由内自外依次包括在口罩的内表面为内层植物纤维无纺布25、石墨烯泡沫层24、纳米银涂层网23、纳米二氧化钛涂层网22、外层的PP无纺布层21和支撑架1组成。

支撑架1为一突出的“凸”型装置并在一侧设置有支脚11（如图4所示），该装置将内层植物纤维无纺布25、石墨烯泡沫层24、纳米银涂层网23、纳米二氧化钛涂层网22及外层的PP无纺布层21，通过支撑架1的支脚11将多层组件，在热压机上的热压模具加热温度为100℃，保温40分钟，然后自然冷却热压固定组成。组合紧固在一起，与使用者的面部的鼻子紧密接触。并保留一定的空间高度，从而使得使用者具有更好的呼吸空间，又同时能够紧贴使用者面部，获得更好的过滤除雾霾效果。

内层植物纤维无纺布25与支撑架1相连。

石墨烯泡沫层24采用镍金属粉，添加淀粉作为粘结剂，热压成厚度为0.75mm的预制件，在280℃的真空炉中烧结28分钟，除去粘结剂，获得金属泡沫骨架。然后通过CVD方法，在其表面生在石墨烯，最后通过酸洗除去金属骨架，获得厚度为0.75mm石墨烯泡沫层。系采用化学气相沉积（CVD）法制备出的石墨烯泡沫层，控制厚度为0.75mm。

纳米银涂层网23的厚度为0.8mm。

纳米二氧化钛涂层网22的厚度为0.5mm。

外层的PP无纺布层21的厚度为0.6 mm。

实施例2：本发明在热压机上的热压模具加热温度为110℃，保温30分钟。

石墨烯泡沫层24的制作中，其热压厚度为1.1mm的预制件，在300℃的真空炉中烧结50分钟，采用化学气相沉积（CVD）法制备出的石墨烯泡沫层，控制厚度为1.1mm。

纳米银涂层网23的厚度为1.0mm。

纳米二氧化钛涂层网22厚度为0.4mm。

PP无纺布层21厚度为0.7mm。

其他与实施例1相同。

实施例3：本发明在热压机上的热压模具加热温度为130℃，保温20分钟。

石墨烯泡沫层24制作时，热压成厚度为0.50mm的预制件，在1800℃的真空炉中烧结25分钟，获得金属泡沫多空层。然后通过CVD方法，获得厚度为0.5mm石墨烯泡沫层24。采用化学气相沉积（CVD）法制备出的石墨烯泡沫层24，控制厚度为0.5mm。

纳米银涂层网23厚度为0.3mm。

纳米二氧化钛涂层网22厚度为0.8mm。

PP无纺布层21厚度为0.5mm。

其他与实施例1相同。