CN111411530A - 一种防护材料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及材料技术领域，具体公开了一种防护材料及其制备方法与应用。本发明的防护材料包括荷正电过滤层，还包括纳米抗病原层；所述纳米抗病原层包括光催化反应发生层和活性羟基自由基生成层形成的复合层；所述光催化反应发生层为负载有具有光催化性能的氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒的过滤层，所述活性羟基自由基生成层为负载有碱性金属氧化物的过滤层。本发明的材料具有防护时间长、抗病毒效果好、使用舒适的特点，适于制备各类医用防护产品，可为高危人群提供有效的病毒防护。

Description

一种防护材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及材料技术领域，具体地说，涉及一种防护材料及其制备方法与应用。
背景技术
流感病毒可引起人、禽、猪、马、蝙蝠等多种动物感染和发病，其主要通过空气中的飞沫、易感者与感染者之间的接触或与被污染物品的接触而传播。阻断流感等呼吸道传播疾病最简单、经济、有效的方法就是佩戴防护用具，普通防护用具主要包括口罩，其一般采用棉、麻等纱布或合成纤维制成，主要通过静电吸附和机械过滤截留空气中的微粒、飞沫、尘埃等物质，对病毒有一定防护作用，但不能实现有效的阻隔，且废弃的口罩上存活的病毒也会成为新的传染源，无法阻断其扩散传播。
基于此问题，已有多种技术对传统防护用具进行了改进，制备出具有抗病毒作用的防护用具。最常见的为增加静电吸附层，但在防护用具使用过程中，因细菌和病毒在静电层的沉积以及哈气(水汽)等将导致荷电层静电的消除，损伤其过滤效果，甚至使其失效，无法达到长时间的防护效果。且其他类防护用具也大多存在过滤效果差，使用周期短，使用体验差、成本高等缺点。
例如，中国专利CN100387162C公开了一种医用防护材料及其制备方法，其医用防护材料是在超疏水和超疏油阻隔织物层与除菌消毒织物层之间夹有一层静电吸附过滤层材料，所述的除菌消毒织物层由一层以上除菌消毒织物层组成，每层材料含有纳米氧化钛和无机抗菌剂(银、铜或锌)，或含有纳米氧化钛的复合物和无机抗菌剂的透气织物层，其中，静电吸附过滤层涂有静电吸附剂(有机氟树脂、可交联的石蜡、有机硅树脂)。此方法虽提升了传统口罩的抗菌功能，但抗病毒效率未提及，且采用银、铜或锌作为无机抗菌剂也将增加口罩成本，废弃口罩存在重金属离子污染等问题。
因此，有必要提供一种新的防护材料及其制备方法与应用，以解决现有技术中的缺陷。
发明内容
针对现有防护用具的材料技术和产品有效使用周期短及抗病毒效果差的缺点，本发明提供了一种防护时间长、抗病毒效果好、使用舒适的防护材料。
为了实现本发明该目的，本发明的技术方案如下：
一种防护材料，包括荷正电过滤层，还包括纳米抗病原层；
所述纳米抗病原层包括光催化反应发生层和活性羟基自由基生成层形成的复合层；所述光催化反应发生层为负载有具有光催化性能的氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒的过滤层，所述活性羟基自由基生成层为负载有碱性金属氧化物的过滤层。
本发明材料由荷正电过滤层和纳米抗病原层两层结构组成，第一层为荷正电过滤层，其具有正电性，可吸附带负电的各种病毒、细菌、气凝胶等，起到有效的拦截防护功能。
本发明材料的第二层为纳米抗病原层，该层由光催化反应发生层和活性羟基自由基生成层共同组成。优选地，由活性羟基自由基生成层复合在光催化反应发生层的表面形成该复合层。所述活性羟基自由基生成层可复合在光催化反应发生层的一个表面上(单面复合)，也可同时复合在光催化反应发生层的两个表面上(双面复合)，优选为活性羟基自由基生成层复合在光催化反应发生层的上、下两个表面上，以提升杀毒功效。所述两层的复合方式不限，以可保证两层相互牢固结合为宜。
本发明的光催化反应发生层通过其上氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒的光催化反应，可以在自然光下把水和/或氧气转化成强氧化活性基团，从而可有效地破坏病毒的载体蛋白和细菌的细胞壁，起到灭活病毒和细菌的作用。且产生的氧负离子有利于改善使用环境，提高使用舒适度。相比于传统可进行光催化反应的金属氧化物，氧化石墨烯的掺杂一是可以有效降低金属氧化物的带隙宽度，与金属氧化物形成能级差，从而提高对自然光的利用率，二是可以有效地减少光生载流子的复合，提高金属氧化物的光催化活性，三是通过氧化石墨烯拥有的良好蓄能作用，在夜晚和无光环境下也能促使金属氧化物发挥生成强活性基团的作用，减少由于外层材料阻隔光线产生的光催化活性降低的情况，有效提高光催化反应发生层的作用。
此外发明人经研究发现，当将含氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒的光催化反应发生层与含碱性金属氧化物的活性羟基自由基生成层以一定方式复合后，可避免氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒和荷正电过滤层效果发挥的相互影响。且由碱性金属氧化物生成的活性羟基自由基具有强氧化能力，可与蛋白质、核酸等反应，使病毒失活，增强了材料整体病毒灭活效果，从而实现了多种病毒防护方式的有机结合，保证了协同功效的发挥。
优选地，所述活性羟基自由基生成层位于所述荷正电过滤层和所述光催化反应发生层之间，以更好地避免光催化反应发生层与荷正电过滤层的相互影响。
本发明中，所述荷正电过滤层为负载有季铵盐的过滤层。
本发明采用季铵盐对过滤层进行了阳离子化改性，使该层材料本身具有正电性，其电荷不会如传统通过外加电场使静电层带电荷的方式那样会因使用时呼气中的水蒸气或接触酒精、水等(如医用酒精、84消毒液)而导致电荷消失，可有效延长材料使用周期。且季铵盐本身又可杀灭和抑制细菌、病毒，使该层起到了吸附和杀灭的双重作用。
本发明中，所述季铵盐的负载量为：每平方米过滤层负载10-60g所述季铵盐，优选为30-40g，以利于既发挥其对病毒、细菌等的吸附和灭活作用，又避免或降低其对纳米抗病原层的不利影响。
本发明中，所述季铵盐为单链季铵盐、双链季铵盐、聚季铵盐中的一种或多种。
优选地，所述单链季铵盐为十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苯氧乙基溴化铵或十四烷基二甲基吡啶溴化铵；所述双链季铵盐为双癸基二甲基氯化铵，双十烷基二甲基溴化铵或溴化(双十二烷基二甲基)乙撑二铵；所述聚季铵盐为烷基二甲基苄铵氯化物、烷基二甲基乙基苄铵氯化物、双长链季铵盐、双癸基二甲基溴化铵、双癸基二甲基氯化铵、二甲基苄基氯化铵、溴化双(十二烷基二甲基)乙撑二铵或2-(2-苯氧基乙氧基)乙基三甲基氯化铵；
此外在采用多种季铵盐混合时，优选所述季铵盐为二癸基二甲基氯铵和正烷基二甲基苄基氯铵的混合物或双烷基二甲基氯化铵和正烷基二甲基苄基氯铵的混合物；其中，所述二癸基二甲基氯铵和所述正烷基二甲基苄基氯铵的质量比优选为6:4，所述双烷基二甲基氯化铵和所述正烷基二甲基苄基氯铵的质量比优选为6:4。
在本发明中使用复合季铵盐可获得更好的全面杀菌、灭毒效果。
本发明中，所述氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒中的金属氧化物为TiO2、ZnO、WO3、Fe2O3、PbS、SnO2、ZnS、SrTiO3、SiO2中的一种或多种，优选为TiO2，以获得更好的灭菌杀毒效果。
所述氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒中氧化石墨烯和金属氧化物的质量比为1:(6-30)，优选为1:(15-20)，以利于提高光催化活性。
本发明中，所述氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒的负载量为：每平方米过滤层负载10-30g所述氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒，优选为10-15g，以利于既保证足够的催化活性又不会影响其它组分的作用。
本发明的氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒具有光催化活性，受光时生成化学活泼性很强的超氧化物阴离子自由基和氢氧自由基，可以起到持久的杀菌杀毒效果。
本发明中，所述氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒的粒径为2-50nm，优为5-15nm，以既有利于纳米颗粒的分散又能保证高效的催化活性。
本发明中，所述碱性金属氧化物为氧化钙和/或氧化镁，或氧化钙和氧化镁的复合物，以利于高效、大量的获得羟基自由基；
氧化钙和氧化镁的复合物指部分CaO和MgO之间存在相互作用，镁离子占据钙离子在晶格中的空缺位置形成的复合物(CaMgO2)。
当碱性金属氧化物为氧化钙和氧化镁的混合物时，两者比例不限，以高效实现羟基自由基的生成为宜。
此外，本发明的活性羟基自由基生成层中还可包括氢氧化钙和/或氢氧化镁，以提供羟基自由基生成时所需的碱性环境。但本领域技术人员可知，由于氧化钙、氧化镁、氧化钙和氧化镁的复合物本身遇到空气中的水会先形成氢氧化钙、氢氧化镁以提供碱性环境，故本发明的活性羟基自由基生成层仅包括氧化钙和/或氧化镁，或氧化钙和氧化镁的复合物时也可实现羟基自由基的生成。
本发明中，所述碱性金属氧化物的负载量为：每平方米过滤层负载30-60g所述碱性金属氧化物，优选为40-50g，以利于既提高抗病毒性能，又降低其对荷正电层和纳米氧化石墨烯/金属氧化物复合颗粒的不利影响。
本发明发现不同的荷正电过滤层和纳米抗病原层复合后对于抗病毒效果也有一定影响，氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒层与含碱性金属氧化物的活性羟基自由基生成层的不同复合方法和复合比例产生的效果也存在区别，故而对各层的负载量关系进行了进一步研究，提出优选方案以最大限度的发挥三者的协同作用。
本发明中，所述季铵盐、所述氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒和所述碱性金属氧化物的负载量的比值为1：(0.4-0.6)：(1.5-1.8)。
作为一个优选方案，本发明中每平方米过滤层负载30g所述季铵盐，每平方米过滤层负载15g所述氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒，每平方米过滤层负载50g所述碱性金属氧化物。
本发明中，所述碱性金属氧化物的颗粒直径为500nm-60μm，以利于既保证足够的抗病毒活性又便于复合。
本发明中，以羟丙甲纤维素作为粘结剂将季铵盐负载于过滤层形成所述荷正电过滤层；优选地，所述羟丙甲纤维素与所述季铵盐的重量比为1：(15-30)，更优选为1：20，以利于既保证季铵盐的粘附效果又不影响该层发挥作用。
本发明中，以羟丙甲纤维素作为粘结剂将所述氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒负载于过滤层；优选地，所述羟丙甲纤维素与所述氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒的重量比为1：(12-25)，更优选1：20，以利于既保证足够的催化活性又保证粘接强度。
本发明中，以羟丙甲纤维素作为粘结剂将所述碱性金属氧化物负载于过滤层；所述羟丙甲纤维素与所述碱性金属氧化物的重量比为1：(18-36)，优选1：25，以利于既保证该层活性又保证粘接强度。
本发明中，优选采用羟丙甲纤维素作为各层粘结剂的原因在于，其作为药用辅料安全性高，且有足够的粘接力。
本发明中，所述过滤层为无纺布或纺织物；所述无纺布或纺织物的纤维原料选自天然纤维或化学纤维。
本发明中正电过滤层、光催化反应发生层和活性羟基自由基生成层中负载活性成分的过滤层，相互之间可采用相同材料，也可为不同材料，以实现透气和有效负载为宜，优选过滤层为15-35g/m2。
优选地，所述天然纤维包括棉、麻、丝中的一种或多种；所述化学纤维包括丙纶(聚丙烯纤维)、涤纶(聚酯纤维)、锦纶(聚酰胺纤维)、维纶(聚乙烯醇纤维)、腈纶(聚丙烯腈纤维)中的一种或多种。
本领域技术人员可知，过滤层还可为其他可透气过滤并负载功能材料的材料，不限于本发明的记载。
本发明还提供一种上述材料的制备方法，包括：
(1)将季铵盐、粘结剂和水混合后配成的混悬液以喷浆或浸渍方式(浸渍时间可为20-30min)负载到过滤层上形成所述荷正电过滤层；
(2)将所述氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒、粘结剂和水混合后配成的混悬液通过浸渍方式(浸渍时间55-65min)负载到过滤层上形成所述光催化反应发生层；
(3)将所述碱性金属氧化物、粘结剂和水混合后配成的混悬液喷涂于所述光催化反应发生层的表面形成所述纳米抗病原层。
本发明中各层的功能材料负载于各层对应的过滤层的方式不限，以可保证过滤层的透气性和功能材料的负载牢固度为宜，优选为物理复合方式，以利于提高生产效率，降低污染。
本发明的氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒的制备方法不限，可采用常规的化学合成法或物理掺杂法。
以氧化石墨烯/二氧化钛复合纳米颗粒为例，优选的制备方法为：
1、将2ml钛酸丁酯缓慢倒入适量乙醇中形成溶液A。再将3ml冰醋酸倒入20ml氧化石墨烯溶液中形成溶液B。溶液A和溶液B分别在常温下用磁力搅拌器搅拌10-20min；
2、在搅拌状态下将溶液B缓慢滴加到溶液A中，滴加完后放入60-80℃水浴中，持续搅拌1h，制得灰褐色凝胶；
3、将步骤2制得的凝胶放入75℃烘箱中，待完全烘干后再加热到120-140℃持续10-20min，得到灰褐色固体，将其研磨即得到氧化石墨烯/二氧化钛复合纳米颗粒。
本发明的氧化钙和氧化镁的复合物可通过煅烧白云石后，气流粉碎制备。氧化钙可通过煅烧方解石后，气流粉碎制备。此外，氧化钙和/或氧化镁也可通过化学热分解法或水热法制备。
优选的制备方法具体为：将白云石(或方解石)通过球磨制备粒径100-300μm的颗粒，然后将制备的颗粒在800℃-1200℃的温度下煅烧8-10小时制备100-300μm的颗粒、晶体尺寸为300-800nm的氧化钙和氧化镁复合物(或氧化钙)，然后通过气流粉碎技术将其二次粉碎至颗粒直径500nm-60μm的复合物。
本发明另提供一种具有抗病毒功能的制品，所述制品的制备原料包括上述防护材料；优选地，所述制品为口罩、防护服、床单、白大褂、手套、窗帘、被罩、病号服或护理垫。
具体制品制备时可采用常规方法，以上述防护材料替代传统材料制备得到。
本发明可用于有病毒防护需求的领域，既可作为普通防护用品，也可作为医用防护用品。
本发明防护材料在使用时，由外至内将荷正电过滤层与纳米抗病原层叠合成型，使荷正电过滤层首先与外界环境接触，起到吸附阻截和灭活病毒、细菌、气凝胶的作用，之后，通过荷正电过滤层的空气再与纳米抗病原层接触，进行再次灭毒杀菌。
两层成型的方式可为：热复合定型或粘合剂粘合成型等。
本发明的有益效果至少在于：
1、改性过滤层材料自身带有正电荷，可以吸附并杀灭各种病毒、细菌，电荷不会随使用时间的延长而短期内消失，也不会因使用时呼气中的水蒸气或接触酒精、水等导致电荷消失，延长了防护用具的使用周期；
2、光催化反应发生层可有效的破坏病毒的载体蛋白和细菌的细胞壁，起到灭活病毒和细菌的作用，且产生的负氧离子，提高了氧气含量，有利于改善佩戴使用环境，提高舒适度。此外，在夜晚和无光环境下也能促使金属氧化物发挥生成强活性基团的作用；
3、活性羟基自由基生成层具有较强的活性羟基自由基的生成能力，与过滤层上带正电荷的季铵盐类、氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒协同可高效的灭活病毒；
4、本发明的双层抗病毒设计，可有效拦截病毒、细菌、气凝胶并灭活病毒、细菌。此外，氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒对水气的转化作用，以及碱性金属氧化物的水合作用，不仅提供了抗病毒能力，还能降低防护用具材料内的湿度，进一步提高佩戴使用舒适性；
5、本发明的防护材料，可有效地灭活甲、乙和丙型流感病毒、冠状病毒、呼吸道合胞病毒、禽流感病毒、埃可病毒、腺病毒、柯萨奇病毒等，以及各种细菌。可为高风险暴露环境的一线医护人员、医院工作人员、就医患者、活禽交易市场、养禽业从业人员等高危人群提供有效的病毒灭活和防护能力，对于抵抗力较低的易感人群及普通人群同样可提供有效的防护。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的优选实施方式进行详细说明。需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用于对本发明的范围进行限制。本领域的技术人员在不背离本发明的宗旨和精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和替换。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
本实施例制备一种防护材料，具体制备方法如下：
1)荷正电过滤层的制备：
将二癸基二甲基氯铵和正烷基二甲基苄基氯铵以60:40的质量比混合得到复合季铵盐，将羟丙甲纤维素(分子量50000)与水混合后，加入该复合季铵盐得到混悬液。复合季铵盐和羟丙甲纤维素的质量比为20:1，复合季铵盐和羟丙甲纤维素整体在水中的浓度为5％。
将无纺布浸渍在上述混悬液中25min后干燥备用，复合季铵盐与无纺布的复合比例(负载量)为30g/m2(即最终每平方米无纺布负载30g复合季铵盐)。
2)纳米抗病原层的制备：
将2ml钛酸丁酯缓慢倒入30ml乙醇中形成溶液A。再将3ml冰醋酸倒入20ml质量分数为0.3％的氧化石墨烯水溶液中形成溶液B。溶液A和溶液B分别在常温下用磁力搅拌器搅拌10min；之后，在搅拌状态下将溶液B缓慢滴加到溶液A中，滴加完后放入80℃水浴中，持续搅拌1h，制得灰褐色凝胶；将上述制得的凝胶放入75℃烘箱中，待完全烘干后再加热到120℃持续10min，得到灰褐色固体，将其研磨即得到粒径为15nm的氧化石墨烯/二氧化钛复合纳米颗粒，备用。
将白云石通过球磨制备粒径100μm的颗粒，然后将制备的颗粒在800℃的温度下煅烧8小时制备颗粒直径为100μm、晶体尺寸为800nm的氧化钙和氧化镁的复合物，然后通过气流粉碎技术将其二次粉碎至颗粒直径为500nm-50μm的复合物。
将上述制得的氧化石墨烯/二氧化钛复合纳米颗粒、羟丙甲纤维素和水混合后配成混悬液(氧化石墨烯/二氧化钛复合纳米颗粒和羟丙甲纤维素的质量比为20:1)，通过浸渍将纳米颗粒与无纺布层复合形成光催化反应发生层(浸渍时间60min)，氧化石墨烯/二氧化钛复合纳米颗粒与无纺布层的复合比例为15g/m2(即最终每平方米无纺布负载15g氧化石墨烯/二氧化钛复合纳米颗粒)。
然后将上述制得的氧化钙和氧化镁的复合物、羟丙甲纤维素和水混合后配成混悬液(氧化钙和氧化镁的复合物和羟丙甲纤维素的质量比为25:1)通过喷浆将其复合于光催化反应发生层的上、下表面(二次复合)，氧化钙和氧化镁的复合物与无纺布层的复合比例为50g/m2(即最终每平方米无纺布负载50g氧化钙和氧化镁的复合物)。
3)将防护材料的两层(荷正电过滤层和纳米抗病原层)按尺寸裁切，裁好后按顺序叠放后成型(热复合定型)。
本实施例中各层所用无纺布的纤维类型均为丙纶(25g/m2)。
实施例2
本实施例制备一种防护材料，具体制备方法同实施例1，区别仅在于：复合季铵盐与无纺布的复合比例为60g/m2；氧化石墨烯/二氧化钛复合纳米颗粒与无纺布层的复合比例为30g/m2；氧化钙和氧化镁的复合物与无纺布层的复合比例为30g/m2。
实施例3
本实施例制备一种防护材料，具体制备方法同实施例1，区别仅在于：复合季铵盐与无纺布的复合比例为10g/m2；氧化石墨烯/二氧化钛复合纳米颗粒与无纺布层的复合比例为10g/m2；氧化钙和氧化镁的复合物与无纺布层的复合比例为60g/m2。
实施例4
本实施例制备一种防护材料，具体制备方法同实施例1，区别仅在于：复合季铵盐与无纺布的复合比例为20g/m2；氧化石墨烯/二氧化钛复合纳米颗粒与无纺布层的复合比例为25g/m2；氧化钙和氧化镁的复合物与无纺布层的复合比例为35g/m2。
实施例5
本实施例制备一种抗病毒防护口罩，第一层为疏水无纺布层，第二层(荷正电过滤层)和第三层(纳米抗病原层)采用实施例1制备的防护材料，第四层为亲水无纺布层。
对比例1
本对比例提供一种未负载任何活性成份的双层无纺布。
对比例2
本实施例制备一种防护材料，具体制备方法同实施例1，区别仅在于：复合季铵盐与无纺布的复合比例为5g/m2；氧化石墨烯/二氧化钛复合纳米颗粒与无纺布层的复合比例为15g/m2；氧化钙和氧化镁的复合物与无纺布层的复合比例为40g/m2。
对比例3
本实施例制备一种防护材料，具体制备方法同实施例1，区别仅在于：复合季铵盐与无纺布的复合比例为30g/m2；氧化石墨烯/二氧化钛复合纳米颗粒与无纺布层的复合比例为40g/m2；氧化钙和氧化镁的复合物与无纺布层的复合比例为20g/m2。
对比例4
本实施例制备一种防护材料，具体制备方法同实施例1，区别仅在于：复合季铵盐与无纺布的复合比例为30g/m2；氧化石墨烯/二氧化钛复合纳米颗粒与无纺布层的复合比例为40g/m2，不复合活性羟基自由基生成层。
实验例1
本实验例对实施例1-5和对比例1-4的产品进行了H5N1(A/H5N1/Vietnam/1203/2004)流感病毒的抗病毒测试，每组重复三次，取平均值，测试结果见表1。
抗病毒测试方法为：将高致病性H5N1禽流感病毒滴加在1.5平方厘米的产品上(实施例1-5，对比例2-4均滴在纳米抗病原层上)，体积为200u，37℃作用5分钟后，回收病毒液在MDCK细胞上测定病毒滴度，每个滴度4个复孔。
表1
Figure BDA0002418089820000121
Figure BDA0002418089820000131
通过表1的结果可知，本发明的防护材料病毒灭活效果好。
实验例2
本实验例对实施例1-5和对比例1-4的产品进行了金黄色葡萄球菌(ATCC25923)的抗菌测试，结果见表2。
抗菌试验方法为：将金黄色葡萄球菌滴加在1.5平方厘米的产品上(实施例1-5，对比例2-4均滴在纳米抗病原层上)，37℃作用5分钟后，回收菌液放入37℃恒温培养箱内培养，统计试验后的菌落数。
表2
Figure BDA0002418089820000132
Figure BDA0002418089820000141
通过表2的结果可知，本发明的防护材料灭菌效果好。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种防护材料，包括荷正电过滤层，其特征在于，还包括纳米抗病原层；
所述纳米抗病原层包括光催化反应发生层和活性羟基自由基生成层形成的复合层；所述光催化反应发生层为负载有具有光催化性能的氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒的过滤层，所述活性羟基自由基生成层为负载有碱性金属氧化物的过滤层。
2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述活性羟基自由基生成层位于所述荷正电过滤层和所述光催化反应发生层之间。
3.根据权利要求1或2所述的材料，其特征在于，所述荷正电过滤层为负载有季铵盐的过滤层；
优选地，所述季铵盐的负载量为：每平方米过滤层负载10-60g所述季铵盐，进一步优选为30-40g；
更优选地，所述季铵盐为单链季铵盐、双链季铵盐、聚季铵盐中的一种或多种；尤其优选地，所述季铵盐为二癸基二甲基氯铵和正烷基二甲基苄基氯铵的混合物或双烷基二甲基氯化铵和正烷基二甲基苄基氯铵的混合物。
4.根据权利要求1-3任一项所述的材料，其特征在于，所述氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒中的金属氧化物为TiO2、ZnO、WO3、Fe2O3、PbS、SnO2、ZnS、SrTiO3、SiO2中的一种或多种，优选为TiO2；和/或，所述氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒中氧化石墨烯和金属氧化物的质量比为1:(6-30)，优选为1:(15-20)；
优选地，所述氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒的负载量为：每平方米过滤层负载10-30g所述氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒，更优选为10-15g。
5.根据权利要求1-4任一项所述的材料，其特征在于，所述碱性金属氧化物为氧化钙和/或氧化镁，或氧化钙和氧化镁的复合物；
优选地，所述碱性金属氧化物的负载量为：每平方米过滤层负载30-60g所述碱性金属氧化物，更优选为40-50g。
6.根据权利要求3-5任一项所述的材料，其特征在于，所述季铵盐、所述氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒和所述碱性金属氧化物的负载量的比值为1：(0.4-0.6)：(1.5-1.8)。
7.根据权利要求1-6任一项所述的材料，其特征在于，以羟丙甲纤维素作为粘结剂将季铵盐负载于过滤层形成所述荷正电过滤层；优选所述羟丙甲纤维素与所述季铵盐的重量比为1：(15-30)；
和/或，以羟丙甲纤维素作为粘结剂将所述氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒负载于过滤层；优选所述羟丙甲纤维素与所述氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒的重量比为1：(12-25)；
和/或，以羟丙甲纤维素作为粘结剂将所述碱性金属氧化物负载于过滤层；优选所述羟丙甲纤维素与所述碱性金属氧化物的重量比为1：(18-36)。
8.根据权利要求1-7任一项所述的材料，其特征在于，所述过滤层为无纺布或纺织物；所述无纺布或纺织物的纤维原料选自天然纤维或化学纤维；
优选地，所述天然纤维包括棉、麻、丝中的一种或多种；所述化学纤维包括丙纶、涤纶、锦纶、维纶、腈纶中的一种或多种。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的材料的制备方法，其特征在于，包括：
(1)将季铵盐、粘结剂和水混合配成的混悬液以喷浆或浸渍方式负载到过滤层上形成所述荷正电过滤层；
(2)将所述氧化石墨烯/金属氧化物复合纳米颗粒、粘结剂和水混合配成的混悬液通过浸渍方式负载到过滤层上形成所述光催化反应发生层；
(3)将所述碱性金属氧化物、粘结剂和水混合配成的混悬液喷涂于所述光催化反应发生层的表面形成所述纳米抗病原层。
10.一种具有防护功能的制品，其特征在于，所述制品的制备原料包括权利要求1-8任一项所述的材料；优选地，所述制品为口罩、防护服、床单、白大褂、手套、窗帘、被罩、病号服或护理垫。
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