CN106726133A - 一种石墨烯频谱护眼罩及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于功能材料与电热元件领域，特别涉及一种石墨烯频谱护眼罩及其制备方法。石墨烯频谱护眼罩包括：护眼罩外装饰层、绝缘保护层、有机硅胶层、石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜，石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的上下两面分别通过有机硅胶层连接绝缘保护层，绝缘保护层的外面分别设置护眼罩外装饰层。本发明以石墨烯为发热原料，与植物纤维复合制作出石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜，再通过有机硅胶与无纺布棉布等复合制成各种形状的护眼罩，利用石墨烯透明导电特性作为电发热薄膜，具有发热效率高、发热均匀的显著特点。
Description
技术领域
本发明属于功能材料与电热元件领域，特别涉及一种石墨烯频谱护眼罩及其制备方法。
背景技术
现在人们对电子产品的使用越来越多，特别是手机电脑。经常面对电脑、手机，人会感到眼睛干涩疲劳。这时除了选择让眼睛休息外，热敷是最好的理疗、休息保健方法。我国中医学理论认为，热敷具有疏通经络、宣畅气血、散於消肿止痛的功效。现代医学认为，热敷的主要目的是血管扩张、促进炎症的吸收、减轻疼痛、促进局部血液循环、促进淤血的吸收消散、增强局部营养，家庭热敷主要用于角膜炎、急性虹膜睫状体炎麦粒肿、急性泪囊炎、皮下淤血，等等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石墨烯频谱护眼罩，以石墨烯材料作为发热体在电流的作用下石墨烯微晶体产生晶格震荡，并向外辐射强烈的远红外线，使人体感觉具有太阳光照射般的温暖。
本发明的技术方案是：
一种石墨烯频谱护眼罩，包括：护眼罩外装饰层、绝缘保护层、有机硅胶层、石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜，具体结构如下：
石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的上下两面分别通过有机硅胶层连接绝缘保护层，绝缘保护层的外面分别设置护眼罩外装饰层。
所述的石墨烯频谱护眼罩，石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的两侧分别设置电极，电极通过引线与电源连接。
所述的石墨烯频谱护眼罩，绝缘保护层为无纺布层或棉布层。
所述的石墨烯频谱护眼罩，石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜包括：植物纤维浆、石墨烯粉体胶液、纳米竹炭纤维粉或纳米远红外负离子粉、纤维扩散剂，按照重量份数计，植物纤维浆50～80份，石墨烯粉体胶液10～30份，纳米竹炭纤维粉或纳米远红外负离子粉5～10份，纤维扩散剂2～5份。
所述的石墨烯频谱护眼罩，植物纤维浆的组成如下，按重量份数计，氢氧化钠4～6份，植物纤维55～65份，水30～50份；石墨烯粉体胶液的组成如下，按重量份数计，石墨烯粉体30～40份，乙醇水溶液50～60份，改性松香胶粉乳液10～20份；在石墨烯粉体中，含有5～10层石墨烯粉体的重量百分比是30％～50％；乙醇水溶液是由纯度80wt％～90wt％的乙醇和水按10～20％的重量百分比混合的水溶液；改性松香胶粉乳液是由改性松香和乙醇按重量比例1：(5～15)混合而成的乳液，改性松香为脂松香、氢化松香、歧化松香或聚合松香；纳米竹炭纤维粉直径为10～100微米、长度10～20微米，发射远红外释放负离子数大于6500个/立方厘米；纤维扩散剂采用亚甲基二萘磺酸钠。
所述的石墨烯频谱护眼罩的制备方法，包括如下步骤：
(1)、制作石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜：采用植物纤维浆、石墨烯粉体胶液、纳米竹炭纤维粉或纳米远红外负离子粉通过磨合、混合、搅拌、抄制、烘干、压制上卷工序制成；在制作过程中，通过磨合、混合、搅拌如下工序，将植物纤维通过盘磨机进行扫帚化处理后，使其更容易与石墨烯粉体胶液结合，加入石墨烯粉体胶液进行混合、搅拌，再加入纤维扩散剂和纳米竹炭纤维粉或纳米远红外负离子粉进行搅拌均匀，将石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜作为发热芯主体；
(2)、选用石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜，制成人体眼部所需的大小；
(3)、采用有机硅胶将石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜和绝缘保护层，复合成绝缘防水、人体感到舒适的发热体，并确保无毒无味；
(4)、将发热体的两个电极用引线焊接牢固连接到外部插口，作为电源引线；
(5)、测试发热体的温度合格后，将其装入制作好的眼罩内部，形成石墨烯频谱护眼罩。
所述的石墨烯频谱护眼罩的制备方法，制作石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的具体步骤如下：
(1)将石墨烯粉体经过乙醇水溶液浸泡1～5小时后，使石墨烯粉体表面得到充分净化；
(2)浸泡时间满足后，加入改性松香胶粉乳液，使石墨烯粉体充分混合，充分搅拌后形成石墨烯粉体胶液，静置备用；
(3)将植物纤维用盘磨机磨到有扫帚状出现，将氢氧化钠、植物纤维、水混合，放到搅拌池继续搅拌，形成植物纤维浆；
(4)将石墨烯粉体胶液投放到搅拌池中，与植物纤维浆混合搅拌1～5小时，使植物纤维与石墨烯粉体充分结合复合成为一体，使植物纤维得到石墨烯粉体的充分包裹；
(5)加入纤维扩散剂和纳米竹炭纤维粉或纳米远红外负离子粉，继续1～5小时至搅拌均匀，得到用于制备石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的浆液；
(6)混合、搅拌完成后需要检验，检验合格后，经抄制、烘干、压制，形成石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜。
所述的石墨烯频谱护眼罩的制备方法，发热膜的发热温度为38.5-40.5℃，方阻为5-10欧姆/厘米。
本发明的优点及有益效果是：
1、石墨烯是现今人们公认的导电率最高、导热强度最大最快的新型材料，远高于碳纤维碳纳米管等一些新材料。本发明以石墨烯为发热原料，与植物纤维复合制作出石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜，再通过有机硅胶与无纺布棉布等复合制成各种形状的护眼罩，利用石墨烯透明导电特性作为电发热薄膜，具有发热效率高、发热均匀的显著特点。
2、本发明制作的石墨烯远红外负离子导电发热膜具有表面电阻率可调的特点，可用于抗静电电路，能有效地将电荷释放掉，同时具有远红外发射和负离子释放的功能，起到净化消毒作用，又起到对人体健康的作用。
3、本发明石墨烯远红外负离子导电发热膜，可提高导电性、加强导热性，这些指标远远高于碳纤维导电发热性能。
4、本发明石墨烯远红外负离子导电发热膜，以植物纤维和石墨烯粉体为主、纳米竹炭纤维和添加剂为辅，经过磨制、混合搅拌、复合炒制、烘干压制、复合后制作而成。
5、与已有的技术相比，本发明技术工艺方案采用了石墨烯粉体与植物纤维更好的结合，复合制成后的发热膜电流分配更加完善，发热更加均匀，稳定性更好。同时，由于加入了纳米竹炭纤维具有远红外和负离子的功能，更加环保、更加健康。而且，竹炭纤维更有黑金之称，在制作过程中经过合理的工艺更加完善，增加辐射量提高，辐射强度言辞制成的成品比现有的产品更有发展。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为电源接线图。
图中，1护眼罩外装饰层；2绝缘保护层；3有机硅胶层；4石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜；5电极；6引线。
具体实施方式
如图1所示，本发明石墨烯频谱护眼罩主要包括：护眼罩外装饰层1、绝缘保护层2、有机硅胶层3、石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜4等，具体结构如下：
石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜4的上下两面分别通过有机硅胶层3连接绝缘保护层2，绝缘保护层2的外面分别设置护眼罩外装饰层1。
如图2所示，本发明石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜4的两侧分别设置电极5，电极5通过引线6与电源连接。
在具体实施过程中，本发明石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜，包括植物纤维浆、石墨烯粉体胶液、纳米竹炭纤维粉(或纳米远红外负离子粉)和纤维扩散剂，按照重量份数计，植物纤维浆50～80份，石墨烯粉体胶液10～30份，纳米竹炭纤维粉(或纳米远红外负离子粉)5～10份，纤维扩散剂2～5份。
植物纤维浆的组成如下，按重量份数计，氢氧化钠4～6份，植物纤维55～65份，水30～50份。植物纤维可以在市场上采购，如：植物纤维为一年生或多年生的原木、稻草秸秆儿、芦苇等植物纤维经过化学处理，完全可以使用。另外，亦可用原木纸浆进行加工使用。
石墨烯粉体胶液的组成如下，按重量份数计，石墨烯粉体30～40份，乙醇水溶液50～60份，改性松香胶粉乳液10～20份。在石墨烯粉体中，含有5～10层石墨烯粉体的重量百分比是30％～50％，常州二维碳素科技股份有限公司制造。乙醇水溶液是由纯度80wt％～90wt％的乙醇和水按10～20％的重量百分比混合的水溶液。改性松香胶粉乳液是由改性松香和乙醇按重量比例1：(5～15)混合而成的乳液，改性松香为脂松香、氢化松香、歧化松香或聚合松香。
纳米竹炭纤维粉具有释放负离子、发射远红外抗菌吸附功能，通过高效吸收和发射远红外释放负离子，具有保温、改善微循环***，促进血液循环，抑制微生物生长等保健功能。纳米竹炭纤维粉直径为10～100微米、长度10～20微米，发射远红外释放负离子数大于6500个/立方厘米，纳米竹炭纤维粉为市购产品，采用上海沪正纳米科技有限公司生产的纳米竹炭纤维粉。另外，为了降低成本，本发明还可以采用市购的纳米远红外负离子粉代替纳米竹炭纤维。另外，纤维扩散剂采用亚甲基二萘磺酸钠。
本发明石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的制备方法，采用植物纤维浆、石墨烯粉体胶液、纳米竹炭纤维粉(或纳米远红外负离子粉)等通过磨合、混合、搅拌、抄制、烘干、压制上卷等工序制成。在制作过程中，通过磨合、混合、搅拌如下工序，将植物纤维通过盘磨机进行扫帚化处理后，使其更容易与石墨烯粉体胶液结合，加入石墨烯粉体胶液进行混合、搅拌，再加入纤维扩散剂和纳米竹炭纤维粉(或纳米远红外负离子粉)进行搅拌均匀。其具体的制备过程如下：
1、将石墨烯粉体经过乙醇水溶液浸泡1～5小时后，使石墨烯粉体表面得到充分净化；
2、浸泡时间满足后，加入改性松香胶粉乳液，使石墨烯粉体充分混合，充分搅拌后形成石墨烯粉体胶液，静置备用；
3、将植物纤维用盘磨机磨到有扫帚状出现，将氢氧化钠、植物纤维、水混合，放到搅拌池继续搅拌，形成植物纤维浆；
4、将石墨烯粉体胶液投放到搅拌池中，与植物纤维浆混合搅拌1～5小时，使植物纤维与石墨烯粉体充分结合复合成为一体，使植物纤维得到石墨烯粉体的充分包裹；
5、加入纤维扩散剂和纳米竹炭纤维粉(或纳米远红外负离子粉)，继续1～5小时至搅拌均匀，得到用于制备石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的浆液；
6、混合、搅拌完成后需要检验，检验合格后，经抄制、烘干、压制，形成石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜。采用200～300目筛网在所得浆液中10厘米以下深度，取样三次以上，压干水分、光照去除水分，通过目测是否均匀。然后进行电阻测量，要求三次以上阻值之间误差在2～5％内范围之内，电阻率在2～2000欧姆单位厘米范围内，可以根据需要进行调整。
实施例
为了更好的将远红外辐射于人的眼部，以弥补市场上一些产品的缺陷和远红外辐射的不足，本发明选用导热快、导电率好的石墨烯材料制作远红外频谱保健护眼罩，其制作方法如下：
1、制作石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜：采用中国发明专利申请(申请号201710096589.3)制备石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜，将石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜作为发热芯主体。
本实施例中，石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜，包括植物纤维浆、石墨烯粉体胶液、纳米竹炭纤维粉(或纳米远红外负离子粉)和纤维扩散剂，按照重量份数计，植物纤维(如：原木纤维)浆60份，石墨烯粉体胶液30份，纳米竹炭纤维粉(或纳米远红外负离子粉)5份，纤维扩散剂5份。
植物纤维浆的组成如下，按重量份数计，氢氧化钠5份，植物纤维60份，水35份。石墨烯粉体胶液的组成如下，按重量份数计，石墨烯粉体35份，乙醇水溶液50份，改性松香胶粉乳液15份。在石墨烯粉体中，含有5～10层石墨烯粉体的重量百分比是30％。乙醇水溶液是由纯度90wt％的乙醇和水按10％的重量百分比混合的水溶液。改性松香胶粉乳液是由改性松香和乙醇按重量比例1：15混合而成的乳液，改性松香为歧化松香。纳米竹炭纤维粉直径为10～100微米、长度10～20微米，纤维扩散剂采用亚甲基二萘磺酸钠。
本实施例中，石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的制备过程如下：
(1)、将石墨烯粉体经过乙醇水溶液浸泡2小时后，使石墨烯粉体表面得到充分净化；
(2)、浸泡时间满足后，加入改性松香胶粉乳液，使石墨烯粉体充分混合，充分搅拌后形成石墨烯粉体胶液，静置备用；
(3)、将植物纤维用盘磨机磨到有扫帚状出现，将氢氧化钠、植物纤维、水混合，放到搅拌池继续搅拌，形成植物纤维浆；
(4)、将石墨烯粉体胶液投放到搅拌池中，与植物纤维浆混合搅拌3小时，使植物纤维与石墨烯粉体充分结合复合成为一体，使植物纤维得到石墨烯粉体的充分包裹；
(5)、加入纤维扩散剂和纳米竹炭纤维粉(或纳米远红外负离子粉)，继续2小时至搅拌均匀，得到用于制备石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的浆液；
(6)、混合、搅拌完成后需要检验，检验合格后，经抄制、烘干、压制，形成石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜。采用300目筛网在所得浆液中10厘米以下深度，取样十次，压干水分、光照去除水分，通过目测是否均匀。然后进行电阻测量，要求十次阻值之间误差在2～5％内范围之内。
本实施例石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜，电阻率为2至10欧姆/厘米，做出的制品可用作1.5V至36V低压保健品或生活用品的电热产品。
2、选用石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜，制成人体眼部所需的大小，其发热温度优选为38.5-40.5℃，方阻优选为5-10欧姆/厘米。
3、采用有机硅胶将石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜和绝缘保护层(如：无纺布或棉布等其他布料)，复合成绝缘防水、人体感到舒适的发热体，并确保无毒无味。
4、将发热体的两个电极用引线焊接牢固连接到外部插口，作为电源引线，适用的电源电压优选为3.5-5.5V。
5、测试发热体的温度是否满足38.5-40.5℃，合格后将其装入制作好的眼罩内部，形成石墨烯频谱护眼罩。
结果表明，本发明石墨烯频谱护眼罩产品，采用面状发热材料，其发热快、远红外辐射强，对人眼的理疗保护作用好。
Claims (8)
1.一种石墨烯频谱护眼罩，其特征在于，包括：护眼罩外装饰层、绝缘保护层、有机硅胶层、石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜，具体结构如下：
石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的上下两面分别通过有机硅胶层连接绝缘保护层，绝缘保护层的外面分别设置护眼罩外装饰层。
2.按照权利要求1所述的石墨烯频谱护眼罩，其特征在于，石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的两侧分别设置电极，电极通过引线与电源连接。
3.按照权利要求1所述的石墨烯频谱护眼罩，其特征在于，绝缘保护层为无纺布层或棉布层。
4.按照权利要求1所述的石墨烯频谱护眼罩，其特征在于，石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜包括：植物纤维浆、石墨烯粉体胶液、纳米竹炭纤维粉或纳米远红外负离子粉、纤维扩散剂，按照重量份数计，植物纤维浆50～80份，石墨烯粉体胶液10～30份，纳米竹炭纤维粉或纳米远红外负离子粉5～10份，纤维扩散剂2～5份。
5.按照权利要求4所述的石墨烯频谱护眼罩，其特征在于，植物纤维浆的组成如下，按重量份数计，氢氧化钠4～6份，植物纤维55～65份，水30～50份；石墨烯粉体胶液的组成如下，按重量份数计，石墨烯粉体30～40份，乙醇水溶液50～60份，改性松香胶粉乳液10～20份；在石墨烯粉体中，含有5～10层石墨烯粉体的重量百分比是30％～50％；乙醇水溶液是由纯度80wt％～90wt％的乙醇和水按10～20％的重量百分比混合的水溶液；改性松香胶粉乳液是由改性松香和乙醇按重量比例1：(5～15)混合而成的乳液，改性松香为脂松香、氢化松香、歧化松香或聚合松香；纳米竹炭纤维粉直径为10～100微米、长度10～20微米，发射远红外释放负离子数大于6500个/立方厘米；纤维扩散剂采用亚甲基二萘磺酸钠。
6.一种权利要求1至5之一所述的石墨烯频谱护眼罩的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、制作石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜：采用植物纤维浆、石墨烯粉体胶液、纳米竹炭纤维粉或纳米远红外负离子粉通过磨合、混合、搅拌、抄制、烘干、压制上卷工序制成；在制作过程中，通过磨合、混合、搅拌如下工序，将植物纤维通过盘磨机进行扫帚化处理后，使其更容易与石墨烯粉体胶液结合，加入石墨烯粉体胶液进行混合、搅拌，再加入纤维扩散剂和纳米竹炭纤维粉或纳米远红外负离子粉进行搅拌均匀，将石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜作为发热芯主体；
(2)、选用石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜，制成人体眼部所需的大小；
(3)、采用有机硅胶将石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜和绝缘保护层，复合成绝缘防水、人体感到舒适的发热体，并确保无毒无味；
(4)、将发热体的两个电极用引线焊接牢固连接到外部插口，作为电源引线；
(5)、测试发热体的温度合格后，将其装入制作好的眼罩内部，形成石墨烯频谱护眼罩。
7.按照权利要求6所述的石墨烯频谱护眼罩的制备方法，其特征在于，制作石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的具体步骤如下：
(1)将石墨烯粉体经过乙醇水溶液浸泡1～5小时后，使石墨烯粉体表面得到充分净化；
(2)浸泡时间满足后，加入改性松香胶粉乳液，使石墨烯粉体充分混合，充分搅拌后形成石墨烯粉体胶液，静置备用；
(3)将植物纤维用盘磨机磨到有扫帚状出现，将氢氧化钠、植物纤维、水混合，放到搅拌池继续搅拌，形成植物纤维浆；
(4)将石墨烯粉体胶液投放到搅拌池中，与植物纤维浆混合搅拌1～5小时，使植物纤维与石墨烯粉体充分结合复合成为一体，使植物纤维得到石墨烯粉体的充分包裹；
(5)加入纤维扩散剂和纳米竹炭纤维粉或纳米远红外负离子粉，继续1～5小时至搅拌均匀，得到用于制备石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的浆液；
(6)混合、搅拌完成后需要检验，检验合格后，经抄制、烘干、压制，形成石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜。
8.按照权利要求6或7所述的石墨烯频谱护眼罩的制备方法，其特征在于，发热膜的发热温度为38.5-40.5℃，方阻为5-10欧姆/厘米。
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