一种氧化石墨烯基纳米纤维口罩及其制备方法与流程

本发明涉及口罩技术领域，特别是一种氧化石墨烯基纳米纤维口罩及其制备方法。

背景技术：

近年来，由于工业化进程的加快，各种污染的加剧，使人类的生存环境不断恶化，可吸入颗粒物是引起人类生活环境急剧恶化的最主要原因之一，尤其在人口众多，工业产业亟待发展的发展中国家，诸如中国、印度、巴基斯坦等国家，富有毒性的极细微的可吸入颗粒物(直径小于2.5um的颗粒物)会进入人体，无法通过代谢排出，对人体健康造成不可逆转的损害，同时也会对大气环境造成严重影响。

口罩作为常用的一种在口鼻部位使用，过滤空气中可吸入颗粒物的卫生用品，可以起到一定的阻隔作用。口罩的主要原料为织物、无纺布、动物毛等材料，利用以上材料作为各层制备得到的口罩往往空隙较大，隔层中纤维材料的直径较大，比表面积小，有效的吸附能力低。面对极细微的可吸入颗粒物，不能起到有限的阻隔作用，难以有效保障使用者的健康安全。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种氧化石墨烯基纳米纤维口罩及其制备方法，以解决上述问题。

一种氧化石墨烯基纳米纤维口罩，包括口罩本体，所述口罩本体从外到里包括顺序叠合而成的无纺布外层、防护层和无纺布内层，所述无纺布外层的外侧面的两侧分别设有两个挂耳，所述两个挂耳均包括挂耳绳和活动地套设在所述挂耳绳上的护耳部，所述口罩本体的内部底边设有调节部，所述挂耳绳的一端与无纺布外层粘连，所述挂耳绳的另一端依次穿过口罩本体的侧边和调节部，所述调节部通过松开或压紧挂耳绳以调节挂耳的大小，所述无纺布外层的内侧面位于口罩本体的中间靠上位置设有鼻托。

进一步地，所述调节部的两侧边连通开设有孔槽，所述位于调节部内部的孔槽的顶部设有压板，所述压板的顶部连接设有若干弹簧，所述弹簧固定于所述调节部内部的顶面，所述压板的底面连接设有一按压部，所述按压部的另一端位于口罩本体外部，所述按压部用于控制所述压板。

进一步地，所述挂耳绳位于口罩本体内部的一端设有端块。

进一步地，所述防护层的厚度为0.05-0.25mm。

进一步地，所述防护层为纺粘无纺布、熔喷无纺布、针刺无纺布以及纱布等透气布材中的一种。

一种氧化石墨烯基纳米纤维口罩的制备方法，步骤为：

步骤s1、提供氧化石墨烯、聚丙烯腈、n,n二甲基甲酰胺、静电纺丝装置电源系统、溶液推进系统、电极接收系统、防护层、无纺布外层、无纺布内层和封装机构；

步骤s2、将氧化石墨烯粉末和聚丙烯腈溶解到n,n二甲基甲酰胺中，配制成用于静电纺丝的氧化石墨烯基聚合物纳米纤维的前驱体溶液，并控制该前驱体溶液中，氧化石墨烯粉末与聚合物的质量浓度比例为4-7％，氧化石墨烯基聚合物纳米纤维总体质量浓度为0.015-0.05％；

步骤s3、电源系统给静电纺丝装置、溶液推进系统和电极接收系统供电，所述前驱体溶液通过溶液推进系统加入到静电纺丝装置中，通过静电纺丝装置设置电压15-30kv、纤维材料接受距离10-20cm，前躯体溶液的注入速率为0.5-2ml/h，并将防护层放置到电极接受系统的铝箔上进行氧化石墨烯基纳米纤维的接收，得到单层氧化石墨烯基聚合物纳米纤维基底；

步骤s4、控制静电纺丝过程的时间，在防护层上得到具有一定厚度的单层氧化石墨烯基聚合物纳米纤维基底，并将单层氧化石墨烯基聚合物纳米纤维基底交替叠放，得到多层氧化石墨烯基聚合物纳米纤维基底；

步骤s5、将制备得到的具有多层氧化石墨烯基纳米纤维的防护层置于无纺布外层和无纺布内层之间通过封装机构进行封装，得到口罩成品，并进行微小颗粒物去除效率检测及口罩内外压降检测。

进一步地，所述氧化石墨烯基聚合物纳米纤维基底交替叠放的交叠次数为1-10次。

进一步地，所述氧化石墨烯基聚合物纳米纤维基底的厚度为10-200um。

与现有技术相比，本发明的有益效果为，纳米纤维的直径小，堆积密集，比表面积大使得口罩的透气性好，能保证佩戴者呼吸通畅，同时能去除空气中的可吸入颗粒物，保障人们的健康。

附图说明

以下结合附图描述本发明的实施例，其中：

图1为本发明提供的一种氧化石墨烯基纳米纤维口罩的结构示意图。

图2为本发明提供的一种氧化石墨烯基纳米纤维口罩及制备方法的静电纺丝的示意图。

图3为本发明提供的一种氧化石墨烯基纳米纤维口罩的a的结构的示意图。

具体实施方式

以下基于附图对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。

请参考图1和图3，其为本发明提供的一种氧化石墨烯基纳米纤维口罩，包括口罩本体10，所述口罩本体10从外到里包括顺序叠合而成的无纺布外层11、防护层12和无纺布内层13，所述无纺布外层13的外侧面的两侧分别设有两个挂耳14，所述两个挂耳14均包括挂耳绳111和活动地套设在所述挂耳绳111上的护耳部112，所述口罩本体10的内部底边设有调节部115，所述挂耳绳111的一端与无纺布外层11粘连，所述挂耳绳111的另一端依次穿过口罩本体10的侧边和调节部115，所述调节部115通过松开或压紧挂耳绳111以调节挂耳14的大小，所述无纺布外层13的内侧面位于口罩本体10的中间靠上位置设有鼻托15。鼻托15能根据不同用户对口罩进行固定防止掉落。护耳部112为软性垫体，防止了如传统口罩挂耳绳的对用户的耳部造成不适感。

所述调节部115的两侧边连通开设有孔槽，所述位于调节部115内部的孔槽的顶部设有压板116，所述压板116的顶部连接设有若干弹簧117，所述弹簧117固定于所述调节部115内部的顶面，所述压板116的底面连接设有一按压部118，所述按压部118的另一端位于口罩本体10外部，所述按压部118用于控制所述压板116。当所述按压部118按下，弹簧被压缩，挂耳绳111可以被拉伸调节长短，当所述按压部118释放，压板116与调节部115的内部底面压合，从而压紧所述挂耳绳111，使挂耳绳111的长度调整好不易松垮。

所述挂耳绳111位于口罩本体10内部的一端设有端块119。端块119能防止挂耳绳111从调节部115脱落。

所述防护层12的厚度为0.05-0.25mm。

所述防护层12为纺粘无纺布、熔喷无纺布、针刺无纺布以及纱布等透气布材中的一种。

请参考图1和图2，一种氧化石墨烯基纳米纤维口罩的制备方法，步骤为：

步骤s1、提供氧化石墨烯、聚丙烯腈、n,n二甲基甲酰胺、静电纺丝装置20、电源系统、溶液推进系统、电极接收系统21、防护层12、无纺布外层11、无纺布内层13和封装机构；

步骤s2、将氧化石墨烯粉末和聚丙烯腈溶解到n,n二甲基甲酰胺中，配制成用于静电纺丝的氧化石墨烯基聚合物纳米纤维的前驱体溶液，并控制该前驱体溶液中，氧化石墨烯粉末与聚合物的质量浓度比例为4-7％，氧化石墨烯基聚合物纳米纤维总体质量浓度为0.015-0.05％；

步骤s3、电源系统给静电纺丝装置20、溶液推进系统和电极接收系统21供电，所述前驱体溶液通过溶液推进系统加入到静电纺丝装置20中，通过静电纺丝装置20设置电压15-30kv、纤维材料接受距离10-20cm，前躯体溶液的注入速率为0.5-2ml/h，并将防护层12放置到电极接受系统21的铝箔120上进行氧化石墨烯基纳米纤维的接收，得到单层氧化石墨烯基聚合物纳米纤维基底；

步骤s4、控制静电纺丝过程的时间，在防护层12上得到具有一定厚度的单层氧化石墨烯基聚合物纳米纤维基底，并将单层氧化石墨烯基聚合物纳米纤维基底交替叠放，得到多层氧化石墨烯基聚合物纳米纤维基底；

步骤s5、将制备得到的具有多层氧化石墨烯基纳米纤维的防护层12置于无纺布外层11和无纺布内层13之间通过封装机构进行封装，得到口罩成品，并进行微小颗粒物去除效率检测及口罩内外压降检测。

所述氧化石墨烯基聚合物纳米纤维基底交替叠放的交叠次数为1-10次。

所述氧化石墨烯基聚合物纳米纤维基底的厚度为10-200um。

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明：

实施例1：

本发明一种氧化石墨烯基纳米纤维口罩的制备方法，步骤为：

s1、将氧化石墨烯、聚丙烯腈溶解在n,n二甲基酰胺中，配制成聚丙烯腈的质量分数为4％的聚合物溶液，其中氧化石墨烯的质量分数为0.015％；

s2、将s1中的石墨烯基聚合物纳米纤维溶液加入到静电纺丝装置20中，设置电压为15kv，接收距离为10cm，溶液挤出速率为2ml/h，将无纺布放置在铝箔120上进行纳米纤维的接收，纺织过程中使无纺布上均匀的覆盖石墨烯基聚合物纳米纤维，得到层数为10层的氧化石墨烯基聚合物纳米纤维；

s3、将制备得到的氧化石墨烯基聚合物纳米纤维封装，得到口罩成品，在测试环境下可以达到98.9％的去除效率，测得口罩内外的压降仅有108pa。

实施例2：

本发明一种氧化石墨烯基纳米纤维口罩的制备方法，步骤为：

s1、将氧化石墨烯、聚丙烯腈溶解在n,n二甲基酰胺中，配制成聚丙烯腈的质量分数为7％的聚合物溶液，其中氧化石墨烯的质量分数为0.05％；

s2、将s1中的石墨烯基聚合物纳米纤维溶液加入到静电纺丝装置20中，设置电压为30kv，接收距离为20cm，溶液挤出速率为0.5ml/h，将无纺布放置在铝箔120上进行纳米纤维的接收，纺织过程中使无纺布上均匀的覆盖石墨烯基聚合物纳米纤维，得到层数为1层的氧化石墨烯基聚合物纳米纤维；

s3、将制备得到的氧化石墨烯基聚合物纳米纤维封装，得到口罩成品，在测试环境下可以达到99.4％的去除效率，测得口罩内外的压降仅有82pa。

实施例3：

本发明一种氧化石墨烯基纳米纤维口罩的制备方法，步骤为：

s1、将氧化石墨烯、聚丙烯腈溶解在n,n二甲基酰胺中，配制成聚丙烯腈的质量分数为5％的聚合物溶液，其中氧化石墨烯的质量分数为0.02％；

s2、将s1中的石墨烯基聚合物纳米纤维溶液加入到静电纺丝装置20中，设置电压为20kv，接收距离为15cm，溶液挤出速率为1ml/h，将无纺布放置在铝箔120上进行纳米纤维的接收，纺织过程中使无纺布上均匀的覆盖石墨烯基聚合物纳米纤维，得到层数为1层的氧化石墨烯基聚合物纳米纤维；

s3、将制备得到的氧化石墨烯基聚合物纳米纤维封装，得到口罩成品，在测试环境下可以达到99.6％的去除效率，测得口罩内外的压降仅有91pa。

与现有技术相比，本发明的有益效果为，纳米纤维的直径小，堆积密集，比表面积大使得口罩的透气性好，能保证佩戴者呼吸通畅，同时能去除空气中的可吸入颗粒物，保障人们的健康。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。