[发明专利]一种自组装石墨烯防霾滤层及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种自组装石墨烯防霾滤层及其制备方法和应用，包括依次形成在高分子滤层材料表面的高分子粘结剂层和石墨烯层，所述石墨烯层的材料包括石墨烯或/和氧化石墨烯；所述高分子粘结剂层由负载于高分子滤层材料表面的高分子粘结剂干燥后得到，所述高分子粘结剂的原料组分包括高分子聚合物基础组分、增稠剂、调节剂、交联剂、引发剂和溶剂。

技术领域

本发明涉及一种自组装石墨烯防霾滤层及其制备方法和应用，属于吸附材料领域。

背景技术

随着现代工业的发展，化石燃料的大量使用、工业废气及汽车尾气的大量排放等造成了一系列的大气污染问题，中国越来越多的城市都出现了不同程度的雾霾天气，这对人类的生活和身体健康造成了严重的威胁。雾霾的主要危害成分便是PM 2.5，它是指尺寸在2.5微米及以下的悬浮于大气中的固体颗粒物。这些微小的颗粒物可直接进入人体呼吸系统和血液循环系统，引发一系列疾病如哮喘、肺结核、心脏病等，同时PM2.5微尘上携带的毒害物质，能引起人体中毒，提高肺癌发病率，影响胎儿发育等，对人类社会造成极大的危害。佩戴防霾口罩是一种保护人类健康的有效手段。然而目前市场上大多数所谓的防霾口罩并不能有效的阻挡PM2.5等微小颗粒物，而且长久的戴口罩便会使其产生异味，影响整体的舒适感。

石墨烯是一种由碳原子构成的六边形蜂窝状二维材料，其理论比表面积高达(2630m²/g)，片状结构的组装堆砌可形成多孔结构，利于微小颗粒的阻挡和吸附。同时，研究发现石墨烯不仅可以通过对细菌的细胞膜插入切割，还可抽取细胞膜上的磷脂分子进而破坏细胞膜而杀死细菌，因而其在抗霾、杀菌、除尘领域有极大的应用空间。专CN104525107A报道了一种利用水热法制备三维海绵状石墨烯作为防霾滤材的方法，然而该法利用水热法，相对能耗较高，同时所制备的三维海绵状石墨烯力学强度较差，作为口罩滤材，在实际使用时很容易被挤压而破坏，性能丧失。另外，该高分子滤层材料石墨烯易脱落，给人体造成石墨烯粉体的二次危害。专利CN105266238A将复合抗菌物氧化石墨烯-单宁酸-纳米银负载于无纺布上，可以达到较好的抗菌效果，但是不具有较好的防霾性能。

发明内容

基于上述问题，本发明的目的在于提供一种高效PM2.5过滤效率，低呼吸阻力，同时还兼具清除异味，价格低廉，工艺简单，兼具一定抗菌性能的防霾滤层及其制备方法和应用。

一方面，本发明提供了一种雾化自组装石墨烯防霾滤层，包括依次形成在高分子滤层材料表面的高分子粘结剂层和石墨烯层，所述石墨烯层的材料包括石墨烯或/和氧化石墨烯；

所述高分子粘结剂层由负载于高分子滤层材料表面的高分子粘结剂干燥后得到，所述高分子粘结剂的原料组分包括高分子聚合物基础组分、增稠剂、调节剂、交联剂、引发剂和溶剂；所述高分子聚合物基础组分包括聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯中的至少一种，所述增稠剂包括魔芋葡甘聚糖、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧化壳聚糖中的至少一种，所述调节剂包括丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的至少一种，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵和偶氮二异丁脒盐酸盐V-50中的至少一种，所述交联剂为N-N亚甲基双丙烯酰胺；其中按重量计，所述粘结剂的原料组分中，高分子聚合物基础组分的含量为10～50wt％，增稠剂的用量为高分子聚合物基础组分的1～20wt％，调节剂用量为高分子聚合物基础组分的1～10wt％，交联剂的用量为高分子聚合物基础组分的0～20wt％，引发剂的用量为高分子聚合物基础组分的0～1wt％，余量为溶剂。