多功能抗菌石墨烯过滤芯的制作方法

本实用新型涉及一种多功能抗菌石墨烯过滤芯。

背景技术：

随着人们生活水平的提高，人们会购置各种家用电器，空调是其中占据比例较多的一种，特别是生活在大都市里的人们，夏天时几乎整天都待在有空调的房间里，空调在给人们带来凉爽的同时，也会给室内空气带来危害，长期使用空调，因空气不流通，环境得不到改善，会出现鼻塞、头晕、打喷嚏、耳鸣、乏力、记忆力减退等症状，以及一些皮肤过敏的症状，如皮肤发紧发干、易过敏、皮肤变差等等，这类现象在医学上称之为“空调综合征”或“空调病”；另外在家庭用品中，木质产品、塑胶制品都会散发出对人体有害的气体，被人体吸入后会诱发各种疾病。然而，目前室用空调一般具有良好的调节室内温度和湿度的能力，但对于室内空气的过滤能力很差，一般只在出风口或进风口处安装丝质滤尘网，而这种丝质滤尘网不具有过滤细颗粒物(如PM2.5)的能力，只能过滤大颗粒粉尘和纤维，更没有抗菌、去除TVOC、甲醛等功能。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种多功能抗菌石墨烯过滤芯。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型涉及一种多功能抗菌石墨烯过滤芯，包括依次层叠设置的外层骨材、初效滤网、石墨烯改性活性炭滤网、纳米级石墨烯HEPA过滤层和内层骨材；所述纳米级石墨烯HEPA过滤层为多层厚度为0.1～1.5mm的石墨烯纤维层复合形成的石墨烯HEPA过滤网。

优选的，所述纳米级石墨烯纤维层为中空三维聚丙烯纤维层，所述中空三维聚丙烯纤维层上涂覆有纳米石墨烯层。

优选的，每平方米所述纳米级石墨烯HEPA过滤网中纳米石墨烯的重量为12～16克。

优选的，所述纳米级石墨烯HEPA过滤网中纳米石墨烯的直径为5～10纳米。

优选的，所述纳米级石墨烯HEPA过滤网的厚度为0.5～1厘米。

优选的，所述初效滤网为尼龙网布层、压光棉层或表面涂覆有抗菌涂层的空气过滤绵层。

优选的，所述初效滤网的厚度为0.2～0.6厘米。

优选的，所述石墨烯改性活性炭滤网为蜂窝状载体，所述蜂窝状载体内部填充有石墨烯改性活性炭。

优选的，所述石墨烯改性活性炭滤网为支撑格栅网，所述支撑格栅网涂覆有石墨烯改性活性炭层。

所述石墨烯改性活性炭是将活性炭与氧化石墨烯水分散液搅拌混合，烘干，制备而得；所述活性炭与氧化石墨烯质量比为1～100∶1。

优选的，所述石墨烯改性活性炭滤网的厚度为1～2厘米。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型的石墨烯滤芯实现了三重过滤，一体集成了初滤网，石墨烯改性活性炭滤网，纳米级石墨烯HEPA护滤网；具有抗菌，去除PM2.5、甲醛、TVOC等有机气体的功能，实现了对空气的彻底净化；

2、本实用新型的石墨烯滤芯采用的石墨烯改性活性炭滤网是在不破坏活性炭内部结构的情况下，增加活性炭表面官能团的含量和表面活性位点，进而提高了对甲醛、甲苯、TVOC及其他气态有机物的吸附能力，为普通活性炭的三倍；还能避免其他除甲醛方式，如利用生物酶、催化剂、臭氧等，造成的实际利用率低，二次污染等问题；同时由于高达99.5％出色的杀菌率，95％的除螨率，净化效果更为出色。

3、本实用新型的石墨烯滤芯采用的纳米级石墨烯HEPA滤网，实现超凡净化效果和使用寿命，可滤除悬浮细微颗粒物，有害气体，霉菌，病毒等有害微生物；使得石墨烯滤芯的使用寿命高达传统滤网的2～3倍。

附图说明

图1为本实用新型的石墨烯滤芯的结构示意图；

其中，1为外层骨材，2为初效滤网；3为石墨烯改性活性炭滤网；纳米级石墨烯HEPA过滤层；5为内层骨材。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

实施例1

本实施例涉及一种多功能抗菌石墨烯过滤芯，如图1所示，包括依次层叠设置的外层骨材1、初效滤网2、石墨烯改性活性炭滤网3、纳米级石墨烯HEPA过滤层4和内层骨材5。

第一层：外层骨材：延长滤芯寿命。

第二层：初效滤网：截空气中的毛发、皮屑、绒絮等较大污染物。

所述初效滤网的厚度可为0.2～0.6厘米，本实施例中采用的是0.5厘米的尼龙网布层。除尼龙网布层外，本实施例的初效滤网还可选用压光棉层或表面涂覆有抗菌涂层的空气过滤绵层。其中，初效过滤层采用压光棉或空气过滤绵等棉制材料，对空气的净化能力、稀释能力强，受潮后不会改变滤芯的物理结构。

第三层：石墨烯改性活性炭滤网：可有效去除甲醛、苯等有害气体，可有效去除异味；同时结合了高科技石墨烯新材料，复合滤网还能有效杀菌抑菌，灭螨抑螨。

本实施例中的石墨烯改性活性炭滤网为内部填充有石墨烯改性活性炭的塑料蜂窝状载体；厚度为1厘米。

所述石墨烯改性活性炭按如下方法制备：将活性炭加入0.45g/L的氧化石墨烯水分散液中，室温搅拌混合2h，再在60℃下烘干2天去除分散液中的水分，得到石墨烯改性活性炭。所述活性炭与氧化石墨烯质量比选自1-100∶1中任意值，本实施例中选用80∶10。

上述活性炭为果壳活性炭、木质活性炭、秸秆活性炭和竹制活性炭中的一种或几种任意比例的混合，本实施例中优选竹制活性炭。

第四层：纳米级石墨烯HEPA过滤层：能有效过滤PM2.5、烟雾等空气微小颗粒污染物。

所述纳米级石墨烯HEPA过滤层厚度为0.9厘米，具体为多层厚度为1～1.5mm的石墨烯纤维层复合形成的石墨烯HEPA过滤网；每平方米石墨烯HEPA过滤网中纳米石墨烯的重量为15克。

制备时，首先选取直径为5～10纳米的石墨烯粉末颗粒，将石墨烯纳米颗粒、抗氧化剂(可无)及水溶胶按重量比10∶1∶1配比后，在30℃下经超声搅拌机械地复合到一起，升温至300℃使混合物熔融，制成纳米石墨烯材料。

其次，选取细度为3D-7D的中空三维聚丙烯纤维材料直接精开松、梳理成型精细纤维层基材；当精开松、梳理厚度占组成整个HEPA滤网精细纤维层基材单页厚度的20％时，开始喷涂纳米石墨烯材料，精开松、梳理及梳理后HEPA滤网精细纤维层基材单页厚度0.1～1.5mm。

再次，当精开松、梳理厚度占组成整个HEPA滤网精细纤维层基材单页厚度的20％后，将其引入到熔喷喷丝板下的接收装置上，将制备好的纳米石墨烯材料放入固态喷雾型高压枪内，并将喷射强压力调整在6-7KPa，并均匀喷射在精细纤维层基材上，使得基材与石墨烯相互渗透、融合，以提高其在聚丙烯材料中的分散性，石墨烯纳米颗粒在压力的推动下透过纤维表层，均匀镶嵌在内部各层间隙，石墨烯要达到所占石墨烯材料新型过滤网重量比例为15g/m²。

最后，制成厚度为1～1.5mm的石墨烯精细纤维层基材，再经过多层复合加工形成石墨烯HEPA过滤网，最后将其置于40℃真空干燥箱干燥24h干燥后，使其形成具有大量空洞的掺杂石墨烯纳米材料的复合过滤材料，即HEPA滤网层。

第五层：内层骨材：延长滤芯寿命。

实施例2

本实施例涉及一种多功能抗菌石墨烯过滤芯，包括五层：

第一层：外层骨材：延长滤芯寿命。

第二层：初效滤网：截空气中的毛发、皮屑、绒絮等较大污染物。

所述初效滤网的选用0.2厘米厚度的表面涂覆有抗菌涂层的空气过滤绵层。采用带有抗菌涂层的空气过滤绵，既能阻挡灰尘碎屑，又能抗菌除螨。

第三层：石墨烯改性活性炭滤网：可有效去除甲醛、苯等有害气体，可有效去除异味；同时结合了高科技石墨烯新材料，复合滤网还能有效杀菌抑菌，灭螨抑螨。

本实施例中的石墨烯改性活性炭滤网为涂覆有石墨烯改性活性炭的支撑格栅网；厚度为2厘米。

制备时，采用0.5mm粗的碳素钢作为原料，布置成格栅状，采用锻压机锻压成型制作成支撑格栅网；将支撑格栅网浸泡于预处理剂中，升温至60℃，浸泡12h；取出后冲洗、烘干；将石墨烯改性活性炭(所述石墨烯改性活性炭的制备同实施例1)平铺于工作台面上，然后放上预处理后的支撑格栅网。利用压力机压实，保持成型后的石墨烯改性活性炭滤网的总厚度为2cm；在80℃烘干3h即可。

上述预处理剂的作用在于使得石墨烯改性活性炭能够牢固附着于支撑格栅网上。因此，任何能实现该目的且不影响石墨烯改性活性炭性质的粘结剂均可作为预处理剂。本实施例中采用的预处理剂是将聚氨酯树脂15份、对叔戊基苯酚4份、十二烷基硫酸钠4份、三聚磷酸铝5份、分散剂3份、丹参酮3份、唑菌酯2份和乙醇10份在50℃下搅拌混合3h制备而得。

第四层：纳米级石墨烯HEPA过滤层：能有效过滤PM2.5、烟雾等空气微小颗粒污染物。

所述纳米级石墨烯HEPA过滤层厚度为0.5厘米，具体为多层厚度为0.1～0.5mm的石墨烯纤维层复合形成的石墨烯HEPA过滤网；每平方米纳米级石墨烯HEPA过滤网中纳米石墨烯的重量为12克。具体制备参照实施例1。

第五层：内层骨材：延长滤芯寿命。

参考国标GB/T14295-2008以及GB/T18801-2008对实施例1、2的多功能抗菌石墨烯过滤芯进行空气过滤效果的测试，其中，杀菌测试依据的标准是AATCC100-2012。结果如表1所示：

表1

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。