CN113152073A - 石墨烯布料及其表面处理工艺、应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种石墨烯布料及其表面处理工艺、应用，其中，石墨烯布料的表面处理工艺包括：使用氧化剂氧化石墨烯布料，以至少部分氧化石墨烯布料中的石墨烯。本发明技术方案的石墨烯布料的表面处理工艺具有提高石墨烯布料抗菌、抗病毒效果的优点。
Description
技术领域
本发明涉及杀菌消毒技术领域，特别涉及一种石墨烯布料及其产品、表面处理工艺。
背景技术
近年来，石墨烯及其混合材料作为杀菌材料获得了广泛的研究兴趣。通过将石墨烯与金属形成复合材料，能进一步利用金属增强其杀菌性能。这些材料能够用于材料的表面杀菌，如应用于口罩、空气过滤器等，起净化空气的效果。
尽管石墨烯与一般布料混合后，能赋予其一定的杀菌功能，但其杀菌能力易受环境因素影响而降低，影响了石墨烯布料的抗菌、抗病毒效果。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种石墨烯布料的表面处理工艺，旨在提高石墨烯布料的抗菌、抗病毒效果。
为实现上述目的，本发明提出的石墨烯布料的表面处理工艺，包括：
使用氧化剂氧化石墨烯布料，以至少部分氧化石墨烯布料中的石墨烯。
在一实施例中，所述氧化剂为次氯酸钠溶液。
在一实施例中，所述次氯酸钠溶液中次氯酸钠的质量百分比介于2%-4%。
在一实施例中，使用氧化剂氧化石墨烯布料，包括：
将石墨烯布料置入次氯酸钠溶液中浸泡60~120分钟。
在一实施例中，使用氧化剂氧化石墨烯布料，还包括：
在用次氯酸钠溶液浸泡石墨烯布料的同时加热次氯酸钠溶液。
在一实施例中，加热次氯酸钠溶液，具体为：
将次氯酸钠溶液的温度维持在60℃-80℃。
在一实施例中，所述表面处理工艺还包括：
用去离子水清洗浸泡完成的石墨烯布料；以及
烘干清洗完成的石墨烯布料。
在一实施例中，所述石墨烯布料的基材为有纺布或无纺布。
本发明还提出一种石墨烯布料，采用如上述任一项所述的表面处理工艺处理。
本发明还提出一种石墨烯布料的应用，将如上述任一项所述的石墨烯布料应用于以下产品中的至少一种：口罩、防护服、过滤膜、创口贴。
本申请方案的石墨烯布料的表面处理工艺，通过氧化剂石墨烯布料，可至少部分氧化石墨烯布料中的石墨烯和布料基材，从而可增强石墨烯布料的表面氧化度，以增强石墨烯布料的抗环境因素能力，最终可增强石墨烯布料的杀菌、抗病毒效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明石墨烯布料的表面处理工艺一实施例的流程示意图；
图2为经次氯酸钠溶液处理后的石墨烯布料与未经次氯酸钠溶液处理的石墨烯布料上的菌落剩余情况及抗病毒性能对比图；
图3为次氯酸钠溶液处理后的石墨烯布料与传统熔喷布对人类冠状病毒的抑制结果对比图；
图4为次氯酸钠溶液处理后的石墨烯布料与熔喷布的细胞毒性对比图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种石墨烯布料的表面处理工艺。
在本发明实施例中，该石墨烯布料的表面处理工艺的工艺包括：
使用氧化剂氧化石墨烯布料，以至少部分氧化石墨烯布料中的石墨烯。
具体而言，该石墨烯布料的基材为无纺布，石墨烯布料可通过在无纺布的材料中混入一定质量百分比的石墨烯材料、或是将制备完成的无纺布置入石墨烯浆料混合、或是在制备完成的无纺布表面涂布石墨烯涂料等方式制备。
石墨烯布料在无纺布的基础上添加了石墨烯材料，故而拥有了石墨烯的杀菌特性。但是，这种混合了石墨烯的布料，其杀菌能力较弱，且其杀菌能力易受外界环境干扰而迅速减弱。示例性的，常规的石墨烯布料在阳光下暴露10分钟后，相较于未进行暴露的石墨烯布料，暴露后的石墨烯布料的杀菌效果仅为后者的55.8%。这其中，随着暴露时长的增加，石墨烯布料的杀菌能力的下降也就越多。值得说明的是，可通过在暴露与未暴露的两块石墨烯布料上设置单位分量的菌落，然后在单位时间后分别检测两块石墨烯布料上剩余菌落的数量，以量化常规石墨烯布料杀菌能力受阳光因素的影响。对于其他环境因素，如温度、湿度、气流等的测试也可参照上述测试方法，此处不再展开叙述。
而本申请方案的表面处理工艺，通过氧化剂石墨烯布料，可至少部分氧化石墨烯布料中的石墨烯和布料基材，从而可增强石墨烯布料的表面氧化度，以增强石墨烯布料的抗环境因素能力，最终可增强石墨烯布料的杀菌、抗病毒效果。
这其中，至少部分氧化是指根据氧化剂与石墨烯布料的反应时间的不同，石墨烯布料中的石墨烯及布料基材可被部分氧化或全部氧化。值得说明的是，氧化过程是由石墨烯布料的外层向内层进行的。
需要说明的是，在其他实施例中，该石墨烯布料也可以为有纺布。
在一实施例中，该氧化剂为次氯酸钠溶液。可以理解，次氯酸钠的稳定性较高，能有效氧化石墨烯，并且次氯酸钠自身也具有杀菌、消毒的能力，能够进一步增强石墨烯布料抑制病毒的性能。
当然，于其他实施例中，该氧化剂也可为双氧水溶液。
在一实施例中，次氯酸钠溶液中次氯酸钠的质量百分比介于2%-4%。即是说，该次氯酸钠的浓度为2%-4%。示例性的，该次氯酸钠的质量百分比可以为2.0%、2.1%、2.2%、2.3%、2.4%、2.5%、2.6%、2.7%、2.8%、2.9%、3.0%、3.1%、3.2%、3.3%、3.4%、3.5%、3.6%、3.7%、3.8%、3.9%、4.0%。
基于氧化剂为次氯酸钠溶液的实施例中，该使用氧化剂氧化石墨烯布料，包括：
将石墨烯布料置入次氯酸钠溶液中浸泡60~120分钟。
具体而言，将石墨烯布料置入次氯酸钠溶液后，可使石墨烯布料与次氯酸钠溶液充分接触，以充分氧化石墨烯布料；而60~120分钟则可保证次氯酸钠与石墨烯的反应时间。这其中，若浸泡时长小于60分钟，则石墨烯布料与次氯酸钠溶液的反应时长不足，而若是浸泡时长大于120分钟，则浸泡时间过久，次氯酸钠溶液可能破坏石墨烯布料。示例性的，石墨烯布料在次氯酸钠溶液中的浸泡时长可以为60分钟、65分钟、70分钟、75分钟、80分钟、85分钟、90分钟、95分钟、100分钟、105分钟、110分钟、115分钟、120分钟。
在一实施例中，使用氧化剂氧化石墨烯布料，还包括：
在用次氯酸钠溶液浸泡石墨烯布料的同时加热次氯酸钠溶液。
可以理解，在用次氯酸钠溶液浸泡石墨烯布料的同时加热次氯酸酸钠溶液，可有效地提高反应速率，以增强次氯酸钠溶液对石墨烯布料的氧化效果。
具体地，加热次氯酸钠溶液，具体为：
将次氯酸钠溶液的温度维持在60℃-80℃。
在60℃-80℃这个温度范围内，是次氯酸钠溶液的最适反应范围，脱离这个温度范围，将降低次氯酸钠溶液的反应速率与效率。示例性的，将石墨烯布料置入次氯酸钠溶液中浸泡时，次氯酸钠溶液的温度可以维持在60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃、66℃、67℃、68℃、69℃、70℃、71℃、72℃、73℃、74℃、75℃、76℃、77℃、78℃、79℃、80℃。
进一步地，本申请的石墨烯布料的表面处理工艺还包括：
用去离子水清洗浸泡完成的石墨烯布料；以及
烘干清洗完成的石墨烯布料。
这其中，用去离子清洗浸泡完成的石墨烯布料，可有效去除石墨烯布料表面残留的次氯酸钠溶液，以便于石墨烯布料的烘干；而烘干可加速石墨烯布料的干燥，以缩短工艺的处理时间。
如图1所示，综合上述实施例可知，在一实施例中，本申请的石墨烯布料的表面处理工艺，包括以下步骤：
S10、浸泡：将石墨烯布料置入2%-4%的次氯酸钠溶液中浸泡60~120分钟；
S20、加热：在浸泡石墨烯布料的同时，将次氯酸钠溶液的温度维持在60℃-80℃；
S30、清洗：用去离子水清洗浸泡完成的石墨烯布料；
S40、烘干：烘干清洗完成的石墨烯布料。
请结合附图2-4所示，采用本申请技术方案的石墨烯布料的表面处理工艺后，石墨烯布料的抗菌能力、抗病毒能力得到了极大的增强。
如图2所示，图2示出了经次氯酸钠溶液处理后的石墨烯布料与未经次氯酸钠溶液处理的石墨烯布料上的菌落剩余情况及抗病毒性能对比图。由图2可见，通过次氯酸钠溶液处理，以大肠杆菌为测试，能极大地增强布料的杀细菌功能。原始布料菌落数为785CFU/mL，未处理的布料在30分钟后，菌落数降落至487 CFU/mL，而处理后的布料则基本检测不到菌落。这意味着氯酸钠溶液处理能将抗菌能力从38%提升至约100%。
如图3所示，图3示出了次氯酸钠溶液处理后的石墨烯布料与传统熔喷布对人类冠状病毒的抑制结果对比图。由图3可知，在1个太阳光光强照射下，次氯酸钠溶液处理后的石墨烯布料中病毒RNA的表达基本未检测到。与之相比，熔喷布在相同的实验条件下病毒RNA的相对表达数理高达80%。
如图4所示，图4示出了次氯酸钠溶液处理后的石墨烯布料与熔喷布的细胞毒性对比图。由图4可知，利用CCK8检测盒显示，次氯酸钠溶液处理的石墨烯布上的细胞能够保持大于90%的细胞活性，证实了本方法具有较高的生物兼容性。
本发明还提出一种石墨烯布料，该石墨烯布料采用上述任一石墨烯布料的表面处理工艺处理。该石墨烯布料的表面处理工艺的具体结构参照上述实施例，由于本石墨烯布料采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
本发明还提出一种石墨烯布料的应用，以将上述任一实施所述的石墨烯布料应用于以下产品中的至少一种：口罩、防护服、过滤膜、创口贴。由于本石墨烯布料的应用采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种石墨烯布料的表面处理工艺，其特征在于，包括
使用氧化剂氧化石墨烯布料，以至少部分氧化石墨烯布料中的石墨烯。
2.如权利要求2所述的石墨烯布料的表面处理工艺，其特征在于，所述氧化剂为次氯酸钠溶液。
3.如权利要求2所述的石墨烯布料的表面处理工艺，其特征在于，所述次氯酸钠溶液中次氯酸钠的质量百分比介于2%-4%。
4.如权利要求2所述的石墨烯布料的表面处理工艺，其特征在于，使用氧化剂氧化石墨烯布料，包括：
将石墨烯布料置入次氯酸钠溶液中浸泡60~120分钟。
5.如权利要求4所述的石墨烯布料的表面处理工艺，其特征在于，使用氧化剂氧化石墨烯布料，还包括：
在用次氯酸钠溶液浸泡石墨烯布料的同时加热次氯酸钠溶液。
6.如权利要求5所述的石墨烯布料的表面处理工艺，其特征在于，加热次氯酸钠溶液，具体为：
将次氯酸钠溶液的温度维持在60℃-80℃。
7.如权利要求6所述的石墨烯布料的表面处理工艺，其特征在于，所述表面处理工艺还包括：
用去离子水清洗浸泡完成的石墨烯布料；以及
烘干清洗完成的石墨烯布料。
8.如权利要求1所述的石墨烯布料的表面处理工艺，其特征在于，所述石墨烯布料的基材为有纺布或无纺布。
9.一种石墨烯布料，其特征在于，采用如权利要求1至8中任一项所述的表面处理工艺处理。
10.一种石墨烯布料的应用，其特征在于，将如权利要求9所述的石墨烯布料应用于以下产品中的至少一种：口罩、防护服、过滤膜、创口贴。
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