前言 新型冠狀病毒的主要傳播途徑是呼吸道傳播和飛沫傳播，因此佩戴口罩成為避免病毒感染最直接有效的方式。 市面上流通的普通醫(yī)用口罩的工作原理是通過靜電吸附隔離病毒，不具有抑菌抑菌作用。 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備結(jié)果與討論石墨烯XRD表征石墨烯SEM表征石墨烯TEM表征石墨烯熔噴布微觀結(jié)構(gòu)形貌石墨烯改性熔噴布性能加載過濾效率耐旱毒性活性穿著時(shí)間推斷石墨烯熔噴布對抗菌率的影響（ 1）以48μm鱗片石墨為原料，采用超臨界甲醇制備石墨烯，可成功制備出4～6層以上的石墨烯。

#石墨烯改性材料#抑菌#熔噴布

為解決普通醫(yī)用防護(hù)口罩防護(hù)時(shí)間短、呼吸阻力大、長時(shí)間佩戴不可重復(fù)使用等問題，以超臨界甲醇法制備的石墨烯為改性劑，高熔點(diǎn)制備出新型石墨。指標(biāo)PP為原料。 烯烴改性高熔指聚丙烯熔噴布復(fù)合材料。 借助X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡對石墨烯的結(jié)構(gòu)、形貌和層數(shù)進(jìn)行了表征，觀察了石墨烯熔噴布的形貌、過濾效率和抗蟲活性被測量。 結(jié)果表明，制備的石墨烯有4~6層。 當(dāng)石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí)，制備的熔噴布表面光滑，透氣性高，無明顯缺陷，抗新型冠狀病毒活性率達(dá)到99.42%。 .

2010年國外首次報(bào)道了石墨烯作為抗菌材料的研究。石墨烯作為一種新興的抗菌材料，其抗菌機(jī)理

除了通過直接接觸破壞真菌的細(xì)胞膜外，還可以大量提取細(xì)胞膜上的磷脂分子，達(dá)到破壞細(xì)菌的效果。 已成功應(yīng)用于紡織領(lǐng)域。

實(shí)驗(yàn)材料為48μm天然鱗片石墨，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99%，；

無水乙酸，AR，；

去離子水，實(shí)驗(yàn)室自制；

高熔指聚丙烯（PP），。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：箱式內(nèi)阻爐（SX2）； 真空脫氣機(jī)（SHB-ⅢA）； 冷凍式干燥機(jī)（LCJ-18）； 雙螺桿擠出機(jī)（BD-8859-B）； 圓筒混合機(jī)（SYH -5）； 掃描電子顯微鏡（-500）； 透射電子顯微鏡（JEM-）； X射線衍射儀（）； 口罩顆粒物過濾效率測試儀（CG-5135）。

石墨烯和熔噴布的制備

將48μm鱗片石墨與無水醋酸混合，配置1：20混合堿液，借助變頻分散機(jī)攪拌10分鐘，促進(jìn)堿液混合均勻。

將混合均勻的氨水放入低溫高壓反應(yīng)釜中，設(shè)定本體溫度為300℃，控制壓力為。

怠速800r/min，超聲波頻率。 保溫30分鐘后，關(guān)閉設(shè)備，打開減壓閥，將濾液置于高溫去離子水底部，浮力下降至?xí)r關(guān)閉減壓閥。

將產(chǎn)物經(jīng)超聲、洗滌、抽濾得到堿液，將坯體放入真空冷凍干燥機(jī)中48小時(shí)后取出，得到石墨烯粉體。

用圓筒混合機(jī)將制備好的石墨烯與高熔指PP按0%、1%、3%、5%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)充分混合，熔體加熱，過濾除雜，計(jì)量，離心，熱通過牽引、冷卻、成網(wǎng)等工藝制備出不同石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的空氣熔噴布。

石墨烯表征及熔噴布測試

石墨烯的結(jié)構(gòu)通過XRD表征； SEM表征石墨烯的形貌； 表征了石墨烯的層數(shù)。

使用SEM觀察熔噴布表面形貌，使用口罩顆粒物過濾效率測試儀測試熔噴布的透氣度和過濾效率； 使用生物安全柜，采用-2019測量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗旱試驗(yàn)； 卡爾測試了石墨烯熔噴布的抗菌抑菌性能。

通過XRD圖可以觀察到物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)。

48μm鱗片石墨的2θ在26.7°處有石墨（002）晶面的衍射峰，這是由鱗片石墨的晶體結(jié)構(gòu)決定的。

超臨界甲醇制備的石墨烯的XRD圖像衍射峰硬度明顯降低，說明石墨間片層逐漸張開，晶體完整性增加，衍射峰長度可明顯縮短，說明已經(jīng)出現(xiàn)了幾層石墨烯。

右圖為超臨界甲醇法制備石墨烯的SEM圖：石墨片邊緣有明顯的皺紋，降低了石墨烯片的比表面積，同時(shí)避免了片之間的相互吸引，減少石墨 烯的穩(wěn)定性表明這里已經(jīng)出現(xiàn)了少層石墨烯。

右圖是石墨烯的照片。 從圖中可以看出石墨烯的層數(shù)為4~6層，這說明膨脹石墨在無水醋酸中低溫高壓超聲作用下也可以制備出4~6層的層數(shù)酸。 石墨烯層。

右圖為普通熔噴布與石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的改性高熔指PP制備的石墨烯熔噴布的SEM掃描照片。 從圖中可以看出，石墨烯片層附著在改性石墨烯熔噴布纖維的表面，說明石墨烯布經(jīng)過熔體加熱、過濾、去除等一系列過程充分混合制備而成。雜質(zhì)。 在PP中分散比較均勻。 由于石墨烯的存在，熔噴布具有優(yōu)異的抗寒毒和抗菌作用。

下表對照了不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的石墨烯熔噴布的三個(gè)性能：透氣性、阻力、效率。 當(dāng)通風(fēng)量為32L/min時(shí)，不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的石墨烯熔噴布對半徑為0.3、0.5、1.0、3.0μm顆粒的過濾效率分別為K0.3、K0.5、K1.0、分別是K3。 0。

從下表可以看出，石墨烯改性熔噴布在降低透氣性的同時(shí)，還沒有提高效率，反而有比較高的增幅。 這是因?yàn)槿蹏姴嫉倪^濾效率主要是通過減少空隙和靜電吸附來阻隔或吸附熔噴布纖維表面的真菌和病毒。

普通熔噴布會因電荷泄漏造成保護(hù)時(shí)間短、過濾效率低，但一??味追求加大間隙勢必導(dǎo)致透氣性差、阻力大。 對于心肺患者和奶奶小孩來說，一年四季都戴著，短期缺氧會導(dǎo)致身體不適。 石墨烯改性熔噴布因其獨(dú)特的雙向透氣和自形成電荷特性，在保證透氣性的同時(shí)，還通過自形成靜電大大提高了過濾效率。

對比石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%、3%、5%的石墨烯熔噴布可以看出，隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低，熔噴布的透氣度和過濾效率增加，阻力增加. 與3%的熔噴布相比，5%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒有明顯優(yōu)勢，反而造成了資源浪費(fèi)。 因此，選用石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的熔噴布進(jìn)行抗旱和抗菌抑菌性能測試。

下表為石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的熔噴布纖維的抗旱抗毒活性測試結(jié)果。 注意對照樣品接種孵育0h后病毒滴度的對數(shù)值為ηD0，對照樣品接種孵育2h后病毒滴度的對數(shù)值為ηD2，樣品接種孵育2h后病毒滴度的對數(shù)值為ηS2，耐旱活性值為對照樣品接種孵育2小時(shí)的病毒滴度的對數(shù)值與接種孵育2小時(shí)的樣品病毒滴度的對數(shù)值之差，即ηD2－ηS2=2.24。 數(shù)據(jù)以生物安全柜為主要儀器，采用-2019檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。 從下表可以看出，石墨烯熔噴布對抑制新型冠狀病毒MDCK細(xì)胞有顯著效果，其抗旱活性率k可達(dá)99.42%。

下表為抗菌達(dá)喀爾在石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的熔噴布上在不同佩戴時(shí)間t下的抗菌性能測試，其中γ為抗菌率。 從下表可以看出，石墨烯熔噴布佩戴16小時(shí)后，對金黃色獼猴桃和大腸桿菌的抑菌率仍能達(dá)到96%以上，低于70%的技術(shù)要求。 對紅色念珠菌的抗菌性能達(dá)到93%，低于60%的技術(shù)要求。 這是由石墨烯的薄結(jié)構(gòu)決定的，使其具有“納米刀”效應(yīng)，而且石墨烯還可以提取細(xì)胞膜上的磷脂分子，達(dá)到殺滅真菌的效果，導(dǎo)致石墨烯熔噴布具有長持久的抗菌性能，這也使得石墨烯熔噴布制成的口罩的有效防護(hù)時(shí)間是普通口罩的3~4倍。

(2)石墨烯作為改性助劑，在鎖定靜電荷的同時(shí)可以獨(dú)立形成靜電荷，石墨烯由于其獨(dú)特的單項(xiàng)透氣性，在保證過濾效率滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，可以大幅度提高熔噴效率標(biāo)準(zhǔn)。 布料的透氣性。

（3）經(jīng)檢測分析，石墨烯熔噴布抗新型冠狀病毒活性率可達(dá)99.42%。

(4)石墨烯熔噴布除了通過石墨烯的薄片結(jié)構(gòu)對細(xì)胞膜進(jìn)行化學(xué)破壞外，還可以通過氧化作用達(dá)到抑菌抑菌的效果。 在正常佩戴16小時(shí)的情況下，對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率仍能達(dá)到96%，對紅色念珠菌的抑菌率也能達(dá)到93%。

（一）公司背景介紹

由上海前海石墨烯研究院發(fā)起，專注于石墨烯改性樹脂材料解決方案供應(yīng)商，完全擁有石墨烯功能材料的自主知識產(chǎn)權(quán)和核心設(shè)計(jì)合成能力。 公司產(chǎn)品具有低成本、高阻隔性、高硬度、高抗生物特性等優(yōu)勢，適用于沖壓、吹塑、噴涂、吹膜、流延等多種生產(chǎn)工藝。 在抗菌材料研發(fā)方面取得了一系列重大研究成果，特別適用于藍(lán)色電器產(chǎn)品、廚房電器產(chǎn)品、廚房用品、大眾日常生活電器等。

廣州前海科創(chuàng)石墨烯新技術(shù)研究院（SGI）是上海市政府為加強(qiáng)新材料新技術(shù)轉(zhuǎn)化而戰(zhàn)略籌建的新型研發(fā)機(jī)構(gòu)

上海石墨烯研究院面向老百姓對高品質(zhì)生活的需求和民營企業(yè)的創(chuàng)新需求。 已建成4個(gè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、2個(gè)中試基地，建立了石墨烯專有技術(shù)孵化與推廣中心。 2家平臺公司，6家項(xiàng)目公司，40余款產(chǎn)品； 中小企業(yè)聯(lián)盟成立，400余家上市公司、科研機(jī)構(gòu)、基金加入企業(yè)聯(lián)盟，舉辦科技交流活動65場，累計(jì)參會8000余人，平均交流200余場每周，已為上千家企業(yè)提供技術(shù)解決方案服務(wù)。

自主研發(fā)和應(yīng)用場景把控能力是北京石墨烯研究院的核心競爭力。 重點(diǎn)掌握技術(shù)中試和商業(yè)中試兩大核心，充分整合新材料產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)和產(chǎn)業(yè)資源。

（二）公司自主研發(fā)的產(chǎn)品及應(yīng)用領(lǐng)域

石墨烯抗菌母粒材料在電器行業(yè)的具體應(yīng)用產(chǎn)品包括：家用電器（空氣凈化器、加濕器、鼓風(fēng)機(jī)、料理機(jī)、豆?jié){機(jī)、榨汁機(jī)等）、日用家電（清潔機(jī)器人、洗衣機(jī)、吸塵器）等）、家用電器（空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)、微波爐等）、衛(wèi)浴電器（廚具、菜板等）、電器開關(guān)等PP/PE/ABS/PC/PS等塑膠原料加入我們的抗菌母料使用。

（三）產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)勢：

1、安全、環(huán)保、無毒（乳制品接觸級材料）：石墨烯抗菌材料基于納米刀等多重協(xié)同純數(shù)學(xué)殺菌原理，可徹底破壞和阻斷真菌的生長，無任何物理毒性。 與高分子材料完全融合在一起，不存在材料開裂或遷移現(xiàn)象，材料安全性和穩(wěn)定性高。 相關(guān)產(chǎn)品已通過歐共體食品級檢驗(yàn)認(rèn)證（EU）2020/1245，可完全用于乳制品接觸級產(chǎn)品。 可廣泛應(yīng)用于對乳制品接觸級材料有嚴(yán)格要求的家用電器和小衛(wèi)浴。

2、抗菌、耐旱、低毒。 除了對常見的大腸桿菌、金黃色獼猴桃、白菌能達(dá)到99.9%以上的抗菌效果，同時(shí)對冠狀病毒du、流感病毒du、鼠傷寒沙門氏菌、 、單核細(xì)胞增生李斯特菌和其他特殊真菌病害抗菌抗旱效果達(dá)99%以上。 可廣泛應(yīng)用于家用電器、廚衛(wèi)電器、家用電器等塑膠材料。

3、滅菌時(shí)效快。 經(jīng)相關(guān)專業(yè)權(quán)威機(jī)構(gòu)監(jiān)測，滅菌時(shí)效可達(dá)10分鐘以內(nèi)。 可廣泛應(yīng)用于對滅菌時(shí)效性有特殊要求的產(chǎn)品。

4、防霉效果好。 可達(dá)到防潮等級“0”，有效抑制霉菌滋生，可廣泛應(yīng)用于冷柜等對防潮有特殊要求的產(chǎn)品。

5、對企業(yè)降本增效有明顯療效。 與目前市場上常見的銀基抗菌劑相比，抗菌材料成本可節(jié)省1500-2000元/噸，成本降低可達(dá)30%-50%。

6、推出差異化產(chǎn)品新賣點(diǎn)。 與市場上同類產(chǎn)品普遍使用的銀基抑菌劑相比，石墨烯抗菌新材料的替代變得更加獨(dú)特，更容易吸引消費(fèi)者的眼球。

如需咨詢，請聯(lián)系北京石墨烯研究院吉生