本發(fā)明涉及環(huán)保防護用品，用于去除霧霾中的有害物質以獲得干凈清潔空氣的個人防護，特別涉及一種石墨烯復合式防霧霾口罩。

背景技術：

霧霾天氣含有大量有害污染物，嚴重地威脅著人類的身體健康。在秋冬春季，我國一些地區(qū)，特別是北方，霧霾天氣已是常態(tài)，預防大氣霧霾污染天氣對人類的傷害顯得尤為迫切。戴口罩是一種有效的，方便又經濟的防霧霾污染方法。

當前，市售的口罩很多，然而大多數制備口罩的質量及消除霧霾污染物的能力較差，或僅就霧霾天氣里某一有害物能有效的阻止，不能有效地去除霧霾中的絕大多數污染物如PM2.5或有害病菌，同時在戴口罩過程中，污染物會不斷沉積在口罩上，不能去除，而導致口罩的效果進一步下降，甚至還會導致交叉感染。

技術實現要素：

本發(fā)明目的在于解決現有口罩在防霧霾的局限性和不足，提供一種防霧霾口罩，將高活性石墨烯泡沫層、納米銀涂層網、納米二氧化鈦涂層網有機地復合在一起，石墨烯泡沫層具有高表面活性，高催化性，實現對PM2.5及以下的各種粒子的吸附；納米銀涂層網具有高效殺菌，分解有害氣體；二氧化鈦涂層網具有對有害的有機和無機分子等其它有害氣體的吸附和分解。因此該口罩具有多重除塵、吸附金屬粒子、分解有害氣體，殺菌等功效，實現對霧霾天氣的有效過濾，呼吸干凈空氣，保障人們的身體健康功效。

本發(fā)明采用以下技術方案實現上述目的。復合式防霧霾口罩，包括口罩體、支撐架和連接于口罩體兩端的耳系帶，所述口罩體由外至內依次設置有PP無紡布層、納米二氧化鈦涂層網、納米銀涂層網、石墨烯泡沫層和內層植物纖維無紡布，所述口罩體中間位置的內側設有固定盲孔；所述支撐架呈“凸”字形結構，其一側設置有與口罩體的固定盲孔相對應的支腳，支腳裝于固定盲孔內與口罩體固定連接。

進一步，所述支撐架的上段形狀與人體鼻梁形狀相吻合，下段形狀與人體口形相吻合。

進一步，所述石墨烯泡沫層的厚度為0.5-2.0mm。

進一步，所述納米銀涂層網的厚度為0.2-1.2mm。

進一步，所述納米二氧化鈦涂層網的厚度為0.4-1.4mm。

進一步，所述PP無紡布層的厚度為0.5-1.0mm。

進一步，所述支撐架材料為天然橡膠、硅橡膠、氯丁橡膠或丁腈橡膠。

一種復合式防霧霾口罩的制備方法，具體步驟如下：

1）將內層植物纖維無紡布、石墨烯泡沫層、納米銀涂層網、納米二氧化鈦涂層網和PP無紡布層依次疊放，構成口罩體；

2）在上述口罩體的內側開設有固定盲孔，固定盲孔依次貫穿內層植物纖維無紡布、石墨烯泡沫層、納米銀涂層網和納米二氧化鈦涂層網，將支撐架的支腳插入固定盲孔內，形成口罩組合體；

3）在熱壓模具內放入橡膠原料，將所述口罩組合體放置于熱壓模具內，加熱熱壓模具，使橡膠充滿支腳與口罩體的固定盲孔內；

4）從熱壓模具內取出經熱壓后的防霧霾口罩組合體，自然冷卻至常溫，最后在口罩體的兩端縫合固定耳系帶。

進一步，所述的所述熱壓模具的加熱溫度為80-150℃，保溫時間為15-60分鐘。

進一步，所述石墨烯泡沫層的制作方法：取鎳、銅、鋁或鐵的金屬粉，并添加淀粉或硬脂酸鈉粘結劑進行攪拌混合，再熱壓成厚度為0.5-2.0mm的預制件，在150-300℃的真空爐中燒結20-60分鐘，獲得金屬泡沫多空層骨架，然后通過CVD方法，在其表面生在石墨烯，最后經過酸洗除去金屬泡沫多空層骨架，獲得石墨烯泡沫層。

本發(fā)明在復合式多層過濾消除技術的基礎上，制備出帶有突出的“凸”型的支撐架結構，把貼合和支撐功能巧妙地結合，從而獲得“凸”型支撐架這一特定的貼合及支持機構，各組件與貼合及支持裝置緊固在一起，與面部的鼻子緊密接觸，從口罩內自由呼吸，可有效地去除霧霾天氣里的有害物質，可以對霧霾天氣里的塵埃粒子、硫化物、氮化物、有機碳氫化合物、金屬離子及細菌等有害物的多重清除，空間凈化率高，防霧霾效果好，實現了對霧霾天氣里的多種有害物質的全面過濾清除。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖；

圖2為圖1中A-A向截面結構示意圖；

圖3為圖1中B-B向截面結構示意圖；

圖4為本發(fā)明中支撐架的立體示意圖。

圖中：1-支撐架,11.支腳， 2-口罩體，21-PP無紡布層，22-納米二氧化鈦涂層網，23-納米銀涂層網，24-石墨烯泡沫層，25-內層植物纖維無紡布，3-耳系帶。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。參見圖1至圖4，復合式防霧霾口罩，包括口罩體2、支撐架1和連接于口罩體2兩端的耳系帶3，所述口罩體2由外至內依次設置有PP無紡布層21、納米二氧化鈦涂層網22、納米銀涂層網23、石墨烯泡沫層24和內層植物纖維無紡布25，所述口罩體2中間位置的內側設有固定盲孔；所述支撐架1呈“凸”字形結構，其一側設置有與口罩體2的固定盲孔相對應的支腳11，支腳11裝于固定盲孔內與口罩體2固定連接。

所述支撐架1的上段形狀與人體鼻梁形狀相吻合，下段形狀與人體口形相吻合。

所述石墨烯泡沫層24的厚度為0.5-2.0mm。

所述納米銀涂層網23的厚度為0.2-1.2mm。

所述納米二氧化鈦涂層網22的厚度為0.4-1.4mm。

所述PP無紡布層21的厚度為0.5-1.0mm。

所述支撐架1材料為天然橡膠、硅橡膠、氯丁橡膠或丁腈橡膠。

一種復合式防霧霾口罩的制備方法，具體步驟如下：

1）將內層植物纖維無紡布25、石墨烯泡沫層24、納米銀涂層網23、納米二氧化鈦涂層網22和PP無紡布層21依次疊放，構成口罩體2；

2）在上述口罩體2的內側開設有固定盲孔，固定盲孔依次貫穿內層植物纖維無紡布25、石墨烯泡沫層24、納米銀涂層網23和納米二氧化鈦涂層網22，將支撐架1的支腳11插入固定盲孔內，形成口罩組合體；

3）在熱壓模具內放入橡膠原料，將所述口罩組合體放置于熱壓模具內，加熱熱壓模具，熱壓模具的加熱溫度為80-150℃，保溫時間為15-60分鐘。使橡膠充滿支腳11與口罩體2的固定盲孔內；

4）從熱壓模具內取出經熱壓后的防霧霾口罩組合體，自然冷卻至常溫，最后在口罩體2的兩端縫合固定耳系帶3。

所述石墨烯泡沫層24的制作方法：取鎳、銅、鋁或鐵的金屬粉，并添加淀粉或硬脂酸鈉粘結劑進行攪拌混合，再熱壓成厚度為0.5-2.0mm的預制件，在150-300℃的真空爐中燒結20-60分鐘，獲得金屬泡沫多空層骨架，然后通過CVD方法，在其表面生在石墨烯，最后經過酸洗除去金屬泡沫多空層骨架，獲得石墨烯泡沫層。

實施例1：如圖1至圖3所示，本發(fā)明的結構由內自外依次包括在口罩的內表面為內層植物纖維無紡布25、石墨烯泡沫層24、納米銀涂層網23、納米二氧化鈦涂層網22、外層的PP無紡布層21和支撐架1組成。

支撐架1為一突出的“凸”型裝置并在一側設置有支腳11（如圖4所示），該裝置將內層植物纖維無紡布25、石墨烯泡沫層24、納米銀涂層網23、納米二氧化鈦涂層網22及外層的PP無紡布層21，通過支撐架1的支腳11將多層組件，在熱壓機上的熱壓模具加熱溫度為100℃，保溫40分鐘，然后自然冷卻熱壓固定組成。組合緊固在一起，與使用者的面部的鼻子緊密接觸。并保留一定的空間高度，從而使得使用者具有更好的呼吸空間，又同時能夠緊貼使用者面部，獲得更好的過濾除霧霾效果。

內層植物纖維無紡布25與支撐架1相連。

石墨烯泡沫層24采用鎳金屬粉，添加淀粉作為粘結劑，熱壓成厚度為0.75mm的預制件，在280℃的真空爐中燒結28分鐘，除去粘結劑，獲得金屬泡沫骨架。然后通過CVD方法，在其表面生在石墨烯，最后通過酸洗除去金屬骨架，獲得厚度為0.75mm石墨烯泡沫層。系采用化學氣相沉積（CVD）法制備出的石墨烯泡沫層，控制厚度為0.75mm。

納米銀涂層網23的厚度為0.8mm。

納米二氧化鈦涂層網22的厚度為0.5mm。

外層的PP無紡布層21的厚度為0.6 mm。

實施例2：本發(fā)明在熱壓機上的熱壓模具加熱溫度為110℃，保溫30分鐘。

石墨烯泡沫層24的制作中，其熱壓厚度為1.1mm的預制件，在300℃的真空爐中燒結50分鐘，采用化學氣相沉積（CVD）法制備出的石墨烯泡沫層，控制厚度為1.1mm。

納米銀涂層網23的厚度為1.0mm。

納米二氧化鈦涂層網22厚度為0.4mm。

PP無紡布層21厚度為0.7mm。

其他與實施例1相同。

實施例3：本發(fā)明在熱壓機上的熱壓模具加熱溫度為130℃，保溫20分鐘。

石墨烯泡沫層24制作時，熱壓成厚度為0.50mm的預制件，在1800℃的真空爐中燒結25分鐘，獲得金屬泡沫多空層。然后通過CVD方法，獲得厚度為0.5mm石墨烯泡沫層24。采用化學氣相沉積（CVD）法制備出的石墨烯泡沫層24，控制厚度為0.5mm。

納米銀涂層網23厚度為0.3mm。

納米二氧化鈦涂層網22厚度為0.8mm。

PP無紡布層21厚度為0.5mm。

其他與實施例1相同。