CN109225773A - 石墨烯杀菌材料制备方法及石墨烯复合净化材料制备方法 - Google Patents

石墨烯杀菌材料制备方法及石墨烯复合净化材料制备方法 Download PDF

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Abstract

一种石墨烯杀菌材料制备方法及石墨烯复合净化材料制备方法，石墨烯杀菌材料制备方法为在基材上利用涂布机或热熔胶挤出机涂布胶粘剂；以静电喷涂法或机械洒粉法将石墨烯粉末均匀地置于液态或熔融状胶粘剂表面；将上述材料烘干固化收卷；石墨烯复合净化材料制备方法先制作负离子复合涂料，将涂料涂布在基材表面，制成负离子复合除菌材料；在负离子复合除菌材料表面涂布胶粘剂或树脂，保持液态或熔融状态；利用静电喷涂法或撒粉法将石墨烯粉喷撒在胶粘剂或树脂表面；利用压辊将石墨烯粉与胶粘剂或树脂轻压在一起，然后烘干、收卷。本发明制作工艺简单，材料成本降低，使用简单方便，既可有效释放负离子又可有效杀菌，用料少使用效率高，结构牢固。

Description

石墨烯杀菌材料制备方法及石墨烯复合净化材料制备方法
技术领域
本发明涉及杀菌净化技术领域，特别指一种石墨烯杀菌材料制备方法及石墨烯复合净化材料制备方法。
背景技术
细菌是百病之源，是环境污染之根本。日常生活和工业生产中人们采用各种各样的方法和方式进行灭菌。目前常用的除菌方法有高温灭菌法、紫外线杀菌法、药剂杀菌法等。由于细菌种类繁杂，依靠单一的方法很难杀灭全部细菌，所以一般采用综合杀菌法。从而导致了杀菌成本高，杀菌衍生的副作用大等缺陷。
石墨烯又称单层石墨，是由单层碳原子经电子轨道杂化后形成的蜂巢状二维晶体，厚度仅为0.335nm。其具有优异的力学性能、电子效应、热传导性能、光学特性、生物化学性能、氧化还原性能等。石墨烯采用三种方式杀菌：第一种是万向刀片切割，石墨烯材料聚集体像一个个纳米级的密集组合的万刃刀片组，细菌、病毒等微生物是微米级，后者比前者大1000倍左右，当游动的细菌、病毒等微生物碰到石墨烯时，就如同碰到一把把锋利的刀片，直接把细菌、病毒等微生物分切成多段砍死；第二种是饿死细菌，石墨烯有很强的吸附性能，细菌一旦进入其聚集体内，可以像布一般将细菌严密地包裹起来，使细菌吸收不到营养活活饿死；第三种是缓慢消亡，由于石墨烯太小，细菌会吞入石墨烯，就像人吃了异物会导致身体不适，导致细菌慢慢消亡。正是因为石墨烯的这种物理杀菌方法，让细菌不会产生耐药性。
负离子粉是利用自然界产生负离子的原理人工合成或者配比的一种复合矿物，它是由电气石粉与镧系元素或者稀土元素复合构成，能够有效持久的释放负离子，释放周期可达30年以上，释放量可达20000个/cm3以上。负离子具有很好的抑菌作用，它的抑菌机理在于负离子与单细胞结合后使细菌产生结构的改变或能量的转移，导致细菌死亡。从而抑制水中绿藻及细菌的繁殖，增加水中溶解氧，加速水分子运动，使普通水变成活性水。
光触媒可以有效地降解甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、TVOC等污染物，并具有高效广泛的消毒性能，能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理。
由于石墨烯的杀菌方式主要是以万向切割方式为主，必须保证其锋利的边缘外露，才能达到有效地杀灭菌效果。如果采用传统的固、液混合法配置浆料在基材上涂布，可以保证石墨烯粉剂在基材上的涂布量，但难以使石墨烯发挥强有力的杀菌效果。
如何将石墨烯或石墨烯与负离子、光触媒有效地优化整合和利用，使其达到有效的杀菌作用是本发明的主要目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石墨烯杀菌材料制备方法及石墨烯复合净化材料制备方法，以不同的工艺方法，充分发挥了石墨烯材料的万向切割杀菌性能、超大比表面积的吸附性能及其对负离子粉、光触媒的激发性能，使材料的综合净化性能得到了很大的提升，制作工艺简单，成本低，使用方便，其超强的杀拟菌及净化能力可使空气及水中的细菌含量下降99％以上，可有效提升水中溶解氧的含量，大大降低氨氮、磷及有机物的含量；以自然力量解决自然界的污染问题，无需任何能耗和维护，一次放置，长期使用，是解决目前水及空气等环境污染的很好办法。
为了达到上述目的，本发明的技术解决方案为：一种石墨烯杀菌材料制备方法，其包括以下步骤：
(1)在基材上涂布胶粘剂，保持胶水的液态或熔融状；
(2)以静电喷涂法或机械洒粉法将石墨烯粉末均匀地置于液态或熔融状胶粘剂表面；
(3)利用压辊将石墨烯粉末与胶粘剂或树脂轻压在一起，然后烘干、收卷即可。
优选地，所述步骤(1)中的涂布量为干重1～20g/m2。
优选地，所述步骤(2)中的喷涂量为干重0.01～10g/m2。
一种石墨烯杀菌材料制备方法，其包括以下步骤：
(1)将石墨烯粉末以静电吸附的方式吸附在各根单丝上；
(2)将吸附有石墨烯的至少两根单丝绞织在一起，形成石墨烯单线；
(3)将石墨烯单线或石墨烯单线与纱线按预定的经纬配比纺织成布即可。
一种石墨烯复合净化材料制备方法，其包括以下步骤：
(1)制作负离子复合涂料，将该涂料涂布在基材表面上，制成负离子复合除菌材料；
(2)在负离子复合除菌材料的表面涂布胶粘剂或树脂，保持胶粘剂的液态或熔融状态；
(3)利用静电喷涂法或撒粉法将石墨烯粉喷撒在胶粘剂或树脂表面；
(4)利用压辊将石墨烯粉与胶粘剂或树脂轻压在一起，然后烘干、收卷即可。
一种石墨烯复合净化材料制备方法，其包括以下步骤：
(1)将负离子复合涂料涂布在纱线表面，制成负离子复合除菌纱线；
(2)将石墨烯粉末以静电吸附的方式吸附在各根单丝上；
(3)将吸附有石墨烯的至少两根单丝绞织在一起，形成石墨烯单线；
(4)将步骤(1)得到的负离子复合除菌纱线与步骤(3)得到的石墨烯单线织造在一起，制成石墨烯复合净化材料。
优选地，所述负离子复合涂料是由石墨烯0.01～2份、负离子粉1～20份、胶粘剂10～60份、分散剂0.1～2份、表面活性剂0.1～1、去离子水10～60份混合在一起制成。
优选地，所述石墨烯为2～6层石墨烯粉末。
优选地，所述负离子粉为电气石负离子粉或稀土负离子粉。
优选地，还包括光触媒0.5～15份，所述光触媒为纳米二氧化钛或纳米二氧化锌或纳米二氧化锆。
采用上述方案后，本发明石墨烯杀菌材料制备方法及石墨烯复合净化材料制备方法具有以下有益效果：
1、利用静电力将石墨烯粉末种植与胶水表面，石墨烯粉末分布均匀，种植量精确可控，用量小，使用效率高，浪费少；胶水烘干固化后石墨烯一端紧紧与胶水粘合在一起，有效地保证了石墨烯的万向切割功能，杀灭菌率可达99％以上；石墨烯与基材的牢固度高不掉粉，3公斤水压冲洗洗20次杀灭菌效果无明显变化；其工艺简单，制作速度快，成本低，加工方便，满足多种用途；
2、以纱线的绞织力巧妙地将石墨烯夹持在纱线中间，保持了石墨烯万向切割的原有特性，石墨烯使用效率高，用量小，杀灭菌率可达99％以上；纱线绞织力大，夹持牢固，不易掉粉，水洗20次无明显变化；以纱线为基本单元，织造配比方便，满足多种用途，使用极为方便；
3、将负离子与石墨烯进行有效结合，其制作工艺简单，降低了材料成本，使用简单方便，既使负离子粉有效地释放负离子，又保留了石墨烯杀菌所具备的基本条件；利用静电力将石墨烯粉末种植与胶水表面，石墨烯粉末分布均匀，种植量精确可控，用量小，使用效率高，浪费少；胶水烘干固化后石墨烯一端紧紧与胶水粘合在一起，有效地保证了石墨烯的万向切割功能，杀灭菌率可达99％以上；石墨烯粉、负离子粉与基材的牢固度高，不掉粉，3公斤水压冲洗洗20次杀灭菌效果无明显变化；
4、以不同的制造方法，充分发挥了石墨烯材料的万向切割杀菌性能、超大比表面积的吸附性能及其对负离子粉、光触媒的激发性能，使材料的综合净化性能得到了很大的提升；制作工艺简单，成本低，使用方便。其超强的杀菌及净化能力可使空气及水中的细菌含量下降99％以上，可有效提升水中溶解氧的含量，大大降低氨氮、磷及有机物的含量；以自然力量解决自然界的污染问题，无需任何能耗和维护，一次放置，长期使用，是解决目前水及空气等环境污染的有效方法。
附图说明
图1为本发明石墨烯杀菌材料制备方法的制备装置一结构示意图；
图2为本发明石墨烯杀菌材料制备方法的制备装置二结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例一
结合图1所示，本发明石墨烯杀菌材料制备方法包括以下步骤：
(1)在放卷机1传动的塑料、无纺布、织造布、纱网等基材2上利用涂布机或热熔胶挤出机3涂布胶粘剂，保持胶水的液态或熔融状，涂布量为干重1～20g/m2；
(2)以静电喷涂法或机械洒粉法将石墨烯粉末均匀地置于液态或熔融状胶粘剂表面，本实施例采用静电发生器4和喷洒装置5将储罐6内的石墨烯粉末均匀喷洒在液态或熔融状胶粘剂表面，喷涂量为干重0.01～10g/m2；
(3)利用压辊7将石墨烯粉末与胶粘剂或树脂轻压在一起，然后通过烘干装置8烘干，再由收卷机9收卷即可。
实施例二
结合图2所示，本发明石墨烯杀菌材料制备方法包括以下步骤：
(1)将石墨烯粉末以静电吸附的方式吸附在各根单丝10上，本实施例通过静电发生器4和喷洒装置5将储罐6内的石墨烯粉末吸附在各根单丝10上；
(2)将吸附有石墨烯的至少两根单丝10通过合捻机11绞织在一起，形成石墨烯单线12，由收卷机9收卷；
(3)将石墨烯单线12或石墨烯单线12与其它纱线按预定的经纬配比纺织成布即可。
实施例三
参考图2所示，本发明石墨烯复合净化材料制备方法包括以下步骤：
(1)制作负离子复合涂料，负离子复合涂料是由石墨烯0.01～2份、负离子粉1～20份、光触媒0.5～15份、胶粘剂10～60份、分散剂0.1～2份、表面活性剂0.1～1、去离子水10～60份混合在一起制成，本实施例负离子复合涂料是由石墨烯0.1份、负离子粉6.3份、光触媒3份、胶粘剂30份、分散剂0.4份、表面活性剂0.2、去离子水60份混合在一起制成，其中石墨烯为2～6层石墨烯粉末，负离子粉为电气石负离子粉或稀土负离子粉，光触媒为纳米二氧化钛或纳米二氧化锌或纳米二氧化锆，胶粘剂为聚氨脂乳液/或水性丙稀酸乳液/或水性纯丙乳液/或乙烯-醋酸乙烯共聚乳液/或水性环氧树脂乳液，分散剂为苯磺酸钠、有机硅表面活性剂、含氟表面活性剂中的一种或几种，表面活性剂为季胺盐类、OP-10、有机硅表面活性剂、含氟表面活性剂中的一种或几种；并将该涂料涂布在放卷机1上传动的塑料、无纺布、织造布、纱网等基材2表面上，制成负离子复合除菌材料；
(2)在负离子复合除菌材料的表面利用涂布机或热熔胶挤出机3涂布胶粘剂或树脂，保持胶粘剂的液态或熔融状态；
(3)利用静电喷涂法或机械洒粉法将石墨烯粉末均匀地置于液态或熔融状胶粘剂或树脂表面，本实施例采用静电发生器4和喷洒装置5将储罐6内的石墨烯粉末均匀喷洒在液态或熔融状胶粘剂表面；
(4)利用压辊7将石墨烯粉末与胶粘剂或树脂轻压在一起，然后通过烘干装置8烘干，再由收卷机9收卷即可。
实施例四
参考图2所示，本发明石墨烯复合净化材料制备方法包括以下步骤：
(1)制作负离子复合涂料，负离子复合涂料是由石墨烯0.01～2份、负离子粉1～20份、光触媒0.5～15份、胶粘剂10～60份、分散剂0.1～2份、表面活性剂0.1～1、去离子水10～60份混合在一起制成，本实施例负离子复合涂料是由石墨烯0.1份、负离子粉8.5份、光触媒8份、胶粘剂40份、分散剂0.2份、表面活性剂0.2份、去离子水43份混合在一起制成，其中石墨烯为2～6层石墨烯粉末，负离子粉为电气石负离子粉或稀土负离子粉，光触媒为纳米二氧化钛或纳米二氧化锌或纳米二氧化锆，胶粘剂为聚氨脂乳液/或水性丙稀酸乳液/或水性纯丙乳液/或乙烯-醋酸乙烯共聚乳液/或水性环氧树脂乳液，分散剂为苯磺酸钠、有机硅表面活性剂、含氟表面活性剂中的一种或几种，表面活性剂为季胺盐类、OP-10、有机硅表面活性剂、含氟表面活性剂中的一种或几种；并将该涂料涂布在放卷机1上传动的塑料、无纺布、织造布、纱网等基材2表面上，制成负离子复合除菌材料；
(2)在负离子复合除菌材料的表面利用涂布机或热熔胶挤出机3涂布胶粘剂或树脂，保持胶粘剂的液态或熔融状态；
(3)利用静电喷涂法或机械洒粉法将石墨烯粉末均匀地置于液态或熔融状胶粘剂或树脂表面，本实施例采用静电发生器4和喷洒装置5将储罐6内的石墨烯粉末均匀喷洒在液态或熔融状胶粘剂表面；
(4)利用压辊7将石墨烯粉末与胶粘剂或树脂轻压在一起，然后通过烘干装置8烘干，再由收卷机9收卷即可。
实施例五
参考图2所示，本发明石墨烯复合净化材料制备方法包括以下步骤：
(1)制作负离子复合涂料，负离子复合涂料是由石墨烯0.01～2份、负离子粉1～20份、光触媒0.5～15份、胶粘剂10～60份、分散剂0.1～2份、表面活性剂0.1～1、去离子水10～60份混合在一起制成，本实施例负离子复合涂料是由石墨烯0.2份、负离子粉12份、光触媒6份、胶粘剂45份、分散剂0.6份、表面活性剂0.2、去离子水36份混合在一起制成，其中石墨烯为2～6层石墨烯粉末，负离子粉为电气石负离子粉或稀土负离子粉，光触媒为纳米二氧化钛或纳米二氧化锌或纳米二氧化锆，胶粘剂为聚氨脂乳液/或水性丙稀酸乳液/或水性纯丙乳液/或乙烯-醋酸乙烯共聚乳液/或水性环氧树脂乳液，分散剂为苯磺酸钠、有机硅表面活性剂、含氟表面活性剂中的一种或几种，表面活性剂为季胺盐类、OP-10、有机硅表面活性剂、含氟表面活性剂中的一种或几种；并将该涂料涂布在放卷机1上传动的塑料、无纺布、织造布、纱网等基材2表面上，制成负离子复合除菌材料；
(2)在负离子复合除菌材料的表面利用涂布机或热熔胶挤出机3涂布胶粘剂或树脂，保持胶粘剂的液态或熔融状态；
(3)利用静电喷涂法或机械洒粉法将石墨烯粉末均匀地置于液态或熔融状胶粘剂或树脂表面，本实施例采用静电发生器4和喷洒装置5将储罐6内的石墨烯粉末均匀喷洒在液态或熔融状胶粘剂表面；
(4)利用压辊7将石墨烯粉末与胶粘剂或树脂轻压在一起，然后通过烘干装置8烘干，再由收卷机9收卷即可。
实施例六
本发明石墨烯复合净化材料制备方法包括以下步骤：
(1)制作负离子复合涂料，负离子复合涂料是由石墨烯0.01～2份、负离子粉1～20份、光触媒0.5～15份、胶粘剂10～60份、分散剂0.1～2份、表面活性剂0.1～1、去离子水10～60份混合在一起制成，本实施例负离子复合涂料是由石墨烯0.5份、负离子粉10份、光触媒5份、胶粘剂30份、分散剂0.3份、表面活性剂0.2、去离子水54份混合在一起制成，其中石墨烯为2～6层石墨烯粉末，负离子粉为电气石负离子粉或稀土负离子粉，光触媒为纳米二氧化钛或纳米二氧化锌或纳米二氧化锆，胶粘剂为聚氨脂乳液/或水性丙稀酸乳液/或水性纯丙乳液/或乙烯-醋酸乙烯共聚乳液/或水性环氧树脂乳液，分散剂为苯磺酸钠、有机硅表面活性剂、含氟表面活性剂中的一种或几种，表面活性剂为季胺盐类、OP-10、有机硅表面活性剂、含氟表面活性剂中的一种或几种；
(2)将负离子复合涂料涂布在纱线表面，制成石墨烯复合除菌纱线；
(3)结合图2所示，将石墨烯粉末以静电吸附的方式吸附在各根单丝10上，本实施例通过静电发生器4和喷洒装置5将储罐6内的石墨烯粉末吸附在各根单丝10上；
(4)将吸附有石墨烯的至少两根单丝10通过合捻机11绞织在一起，形成石墨烯单线12，由收卷机9收卷；
(5)将步骤(2)得到的负离子复合除菌纱线与步骤(4)得到的石墨烯单12线织造在一起，制成石墨烯复合净化材料。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种石墨烯杀菌材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在基材上涂布胶粘剂，保持胶水的液态或熔融状；
(2)以静电喷涂法或机械洒粉法将石墨烯粉末均匀地置于液态或熔融状胶粘剂表面；
(3)利用压辊将石墨烯粉末与胶粘剂或树脂轻压在一起，然后烘干、收卷即可。
2.根据权利要求1所述的石墨烯杀菌材料制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的涂布量为干重1～20g/m2。
3.根据权利要求2所述的石墨烯杀菌材料制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的喷涂量为干重0.01～10g/m2。
4.一种石墨烯杀菌材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将石墨烯粉末以静电吸附的方式吸附在各根单丝上；
(2)将吸附有石墨烯的至少两根单丝绞织在一起，形成石墨烯单线；
(3)将石墨烯单线或石墨烯单线与纱线按预定的经纬配比纺织成布即可。
5.一种石墨烯复合净化材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制作负离子复合涂料，将该涂料涂布在基材表面上，制成负离子复合除菌材料；
(2)在负离子复合除菌材料的表面涂布胶粘剂或树脂，保持胶粘剂的液态或熔融状态；
(3)利用静电喷涂法或撒粉法将石墨烯粉喷撒在胶粘剂或树脂表面；
(4)利用压辊将石墨烯粉与胶粘剂或树脂轻压在一起，然后烘干、收卷即可。
6.一种石墨烯复合净化材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将负离子复合涂料涂布在纱线表面，制成负离子复合除菌纱线；
(2)将石墨烯粉末以静电吸附的方式吸附在各根单丝上；
(3)将吸附有石墨烯的至少两根单丝绞织在一起，形成石墨烯单线；
(4)将步骤(1)得到的负离子复合除菌纱线与步骤(3)得到的石墨烯单线织造在一起，制成石墨烯复合净化材料。
7.根据权利要求5或6所述的石墨烯复合净化材料制备方法，其特征在于，所述负离子复合涂料是由石墨烯0.01～2份、负离子粉1～20份、胶粘剂10～60份、分散剂0.1～2份、表面活性剂0.1～1、去离子水10～60份混合在一起制成。
8.根据权利要求7所述的石墨烯复合净化材料制备方法，其特征在于，所述石墨烯为2～6层石墨烯粉末。
9.根据权利要求7所述的石墨烯复合净化材料制备方法，其特征在于，所述负离子粉为电气石负离子粉或稀土负离子粉。
10.根据权利要求7所述的石墨烯复合净化材料制备方法，其特征在于，还包括光触媒0.5～15份，所述光触媒为纳米二氧化钛或纳米二氧化锌或纳米二氧化锆。
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