CN105313394B - 一种含有二维六方晶格材料的人体接触性保护套及其制作方法以及应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于保护套类产品技术领域，具体公开一种含有二维六方晶格材料的人体接触性保护套及其制作方法以及应用。该人体接触性保护套包括保护套本体，所述保护套本体包括至少一层基体层、至少一层由二维六方晶格材料制成的功能层。本发明将具有二维六方晶格材料应用于人体接触性保护套上，有效地提高保护套的韧性、气密性、标识性能、导电性等，确保保护套具有较好的多方位的智能性以及能满足定向需求的功能。

Description

一种含有二维六方晶格材料的人体接触性保护套及其制作方 法以及应用

技术领域

本发明属于保护套类产品技术领域，特别涉及一种二维六方晶格材料在人体接触性保护套上的应用及应用该材料的人体接触性保护套，如安全套、手套等接触人体的保护套产品。

背景技术

目前，人体所使用的橡胶套体类产品，一般都是通过乳胶浸渍成型，如手套、安全套等，但都不具备智能或其他定向需求的功能。

所谓的智能(性)是指：1、能反映使用者目前的健康状态；2、能反映使用者目前的心理状态；3、根据使用者心理需求制造幻觉；4、能储存数据信息。

另外，所谓的定向需求的功能是指：1、能改善、提高或拓展产品某方面功能，其中包括用户特别强调的产品物理化学性能；2、可储存关于使用者信息的超级电子芯片；3、符合医疗器械要求，所用材料进入人体无不良影响。

然而，由于套类产品是大批量生产，且生产过程又受关键工序、特殊过程的多因素影响，且与人体亲密接触，如何解决满足卫生及医疗器械要求的应用材料，一直是生产企业的难题。因此，石墨烯等二维平面结构的二维六方晶格结构材料的出现，恰好使以上问题迎刃而解。

就目前而言，石墨烯是一种二维六方晶格结构的新型材料，以石墨烯为例是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,其只有一个碳原子厚度的二维材料，具有优良的物理特性:

第一,石墨烯是迄今为止世界上强度最大的材料,用石墨烯制成厚度相当于普通食品塑料包装袋厚度的薄膜(约100纳米),可承受大约两吨重的压力,而不至于断裂,将其应用到制造超轻防弹衣、超薄超轻型飞机材料等有很好的前景。

第二,石墨烯是世界上导电性最好的材料,具有广泛的应用前景,能在微电子领域应用发挥巨大作用,比如制造超微型晶体管。在材料应用方面,将全面取代硅材料在触摸屏、显示器、芯片、发光二极管等广泛应用领域中的位置。

第三,石墨烯具有高速充放电性能,用于超级电容器的导电电极。

六方氮化硼，与石墨是等电子体，具有白色石墨之称，具有类似石墨的二维六方晶格的层状结构，具有良好的自润滑性、电绝缘性、导热性和耐化学腐蚀性，具有中子吸收能力等。化学性质稳定，其对所有熔融金属化学呈惰性，成型制品便于机械加工，有很高的耐湿性。

综上所述，目前，市场上尚未出现将石墨烯或六方氮化硼拓展于用于人体接触性保护套的使用，因此，研发一种具有将石墨烯或六方氮化硼等二维六方晶格材料应用于人体接触性保护套，以满足其智能型及定向需求的多功能效果是市场的迫切需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含有二维六方晶格材料的人体接触性保护套，本发明将具有二维六方晶格材料应用于人体接触性保护套上，有效地提高保护套的韧性、气密性、标识性能、导电性等，确保保护套具有较好的多方位的智能性以及能满足定向需求的功能。

为了达到上述技术目的，本发明是按照以下技术方案予以实现的：

本发明所述的一种含有二维六方晶格材料的人体接触性保护套，包括保护套本体，所述保护套本体包括至少一层基体层、至少一层由二维六方晶格材料制成的功能层。

作为上述技术的进一步改进，所述功能层中的二维六方晶格材料是石墨烯或氮化硼或二维锡的二维六方晶格分子结构的材料。

在本发明中，所述功能层为N层，N为≥1的自然数，所述基体层为N层或N+1层，所述基体层、功能层由内至外依次间隔设置。

在本发明中，所述功能层上的二维六方晶格材料做成电子芯片状或者片状信息存储器或者识别码置于保护套本体上。

在本发明中，所述基体层是由天然或非天然的高分子弹性体制作或在高分子弹性体上附加有高分子涂料制作而成，所述保护套本体为安全套或医用手套或脚套或面膜套，所述高分子弹性体可以为乳胶或聚乙烯醇树脂或聚氨酯。

本发明还公开了一种含有二维六方晶格材料的人体接触性保护套的制备方法：其具体步骤是：

(1)选用人体接触性保护套模具；

(2)二维六方晶格材料溶液的配置；

(3)将人体接触性保护套模具在高分子弹性体溶液中一次成型；

(4)以全面或以局部或以图案的方式涂印二维晶格材料溶液并成型；

(5)在高分子弹性体溶液中二次成型；

(6)对应地以全面或以局部或以图案的方式涂印二维晶格材料溶液并成型；

(7)继续多次交错在高分子弹性体溶液中分别进行继续成型，和对应地以全面或以局部或以图案的涂印二维晶格材料溶液的过程；

(8)最后一次在高分子弹性体溶液中分别进行继续成型；

(9)脱模；

(10)产品成型。

本发明同样还公开了将二维六方晶格材料于人体接触性保护套的应用，其能做成电子芯片状或者片状信息存储器或者识别码置于保护套本体上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明将石墨烯、立方氮化硼等二维六方晶格材料作为功能层应用于人体接触性保护套中来，充分利用石墨烯、立方氮化硼等二维六方晶格的本身的如下特性：

(1)具有六方单层原子或分子结构；

(2)相比其他材料具有更优越、更突出的理化性能：例如都具有分子结构柔软，量子电导性、特有的电子特性，良好的化学稳定性和自润滑性，高强度、高韧性、气密性等；

(3)具有优越的材料力学特征，如可合成超薄、超轻、超韧的产品；

2、因为石墨烯、六方氮化硼的电子特性，可以将其制成纳米级的信息存储器，在上面同步赋上产品生产过程的各种参数信息等，从而实现对产品信息的可追溯；

3、可将功能层作为感应装置，能测试及反馈使用者接触的人体或物体是否带有毒性、细菌或病毒，用以保障使用者的安全；

4、将所述功能层制成智能电容芯片状附在保护套上，这种智能电容芯片能模拟人体发出人体生物电形成生物电磁场，能让使用者产生触感；又或者可以把使用者的生物电信号转化为光电信号，让使用者视觉直接感受。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明做详细的说明：

图1是本发明实施例一所述的人体接触性保护套结构示意图；

图2是上述图1的A-A向剖视图；

图3是本发明实施例一所述的人体接触性保护套的立体示意图。

图4是本发明中所用的单元二维六方晶格材料(以石墨烯为例)的分子结构式；

图5是本发明实施例三所述的人体接触性保护套结构示意图。

具体实施方式

实施例一：

如图1至图3所示，本发明所述的应含有二维六方晶格材料的人体接触性保护套，包括保护套本体1，所述保护套本体包括内外间隔设置的基体层11、设有二维六方晶格材料的功能层12。

在本发明中，所述功能层3是由石墨烯或氮化硼或二维锡的二维六方晶格材料，如图1所示，该图即为石墨烯的分子结构示意图，其在二维平面上为六方的结构，由于石墨烯或氮化硼二维六方晶格材料的特殊的分子结构，制得的产品轻薄，接触性好，使得人体接触性保护套在使用时有更好的用户体验效果，特别适用于安全套产品。

如图2、图3所示，在本发明中，所述功能层12为N＝3层，所述基体层11为4层，所述基体层11是由天然或非天然的高分子弹性体制作或在高分子弹性体上附加有高分子涂料制作而成，所述基体层11、功能层12由内至外依次间隔设置，且最外一层为基体层11；且所述功能层12的面积不大于基体层11的面积，多个功能层12可以以全面设置或以局部设置或以图案的方式进行施加在该多层基体层11上的。此外，间隔设置的相邻两层功能层12上的二维六方晶格材料错位设置，这样就更有效地增强人体接触性保护套在各个方向的拉伸性能和提高产品的致密性，在外力将保护套扩张过程中使保护套不至于损坏或泄露，使用效果好，实用性强。

以下具体说明本发明所述的含有二维六方晶格材料的人体接触性保护套的制作过程：

本实施例所述的含有二维六方晶格材料的人体接触性保护套的制备方法：其具体步骤是：

(1)选用人体接触性保护套模具；

(2)二维六方晶格材料溶液的配置；

(3)将人体接触性保护套模具在高分子弹性体溶液中一次成型；

(4)以全面或以局部或以图案的方式涂印二维晶格材料溶液并成型；

(5)在高分子弹性体溶液中二次成型；

(6)以全面或以局部或以图案的方式涂印二维晶格材料溶液并成型；

(7)继续再重复两次交错的在高分子弹性体溶液中分别进行继续成型，和以全面或以局部或以图案的方式涂印二维晶格材料溶液的过程并烘干；

(8)脱模；

(9)产品成型。

以上即可完成包括基体层11和功能层12的人体接触性保护套的制作过程。

当保护套本体1是安全套时，使用时，功能层12的设置可以让使用者更为直接地感触安全套及使用后的身体感觉。

本发明将石墨烯、立方氮化硼等二维六方晶格材料作为功能层应用于人体接触性保护套中来，充分利用石墨烯、立方氮化硼等二维六方晶格的本身的如下特性：

(1)具有六方单层原子或分子结构(如图4所示的石墨烯的分子结构)；

(2)相比其他材料具有更优越、更突出的理化性能，例如：具有分子结构柔软，量子电导性、特有的电子特性，良好的化学稳定性和自润滑性，高强度、高韧性、气密性等；

(3)具有优越的物理特征，如可合成超薄、超轻、超韧的产品。

根据上述石墨烯或氮化硼或二维锡的二维六方晶格材料制成本身的特性，可将石墨烯或氮化硼或二维锡的二维六方晶格材料制成的功能层3附在人体接触性保护套上，可做以下的具体应用：

1、因为石墨烯、六方氮化硼的电子特性，可以将其作为信息存储器，在上面同步赋上产品生产过程的各种参数信息或图像等，发送、传递、储存及反馈信息的功能，从而更好地实现对产品信息的可追溯性；

2、由于石墨烯、六方氮化硼具有较好对接触源接触的识别性，例如能测试及反馈使用者接触的人体或物体是否带有毒性、细菌或病毒，因此其可以将所述功能层上的二维六方晶格材料做成识别码置于保护套本体上，用以保障使用者的安全或者体现人体接触该保护套后的直接感觉；

3、由于石墨烯、六方氮化硼等二维六方晶格结构材料能产生较强的生物电，所以将所述功能层制成电子芯片状附在安全套上时，这种智能芯片能模拟使用者发出人体生物电，能让使用者产生触感；又或者可以将使用者的生物电信号转化为光电信号，让使用者视觉直接感受，给使用者带来视觉或者触感上的冲击。

4、石墨烯化学结构稳定，无毒，临床试验证明人体细胞可正常生长，证明石墨烯产品进入人体的安全性即生物相容性极好。把石墨烯作为印刷材料应用于医疗器械上，利用打印技术制作石墨烯识别码，因为石墨烯的电子特性，可以把识别码作为信息存储器，同步赋上产品生产过程的电子信息，信息可以作为产品追溯用。

本发明中，由于石墨烯或六方氮化硼等二维六方晶格材料的电子特性，可以将其兼作为信息存储器，在安全套、手套等产品上面同步赋上产品生产过程的电子信息。使得男性使用者或者女性使用者能够直接感触到安全套产品的使用效果。

由于上述功能层12是赋在安全套、手套等具有弹性的乳胶材料上的，因此，即使产品处于使用过程中，出现局部拉伸变形或不同于赋码时的平面状态，但因为石墨烯或六方氮化硼等二维六方晶格材料分子特性，所以不会因曲面或轻微变形产生图形缺损而导致识别码或智能芯片失效等缺陷。

本发明所述的人体接触性保护套并不仅限于安全套产品，还可以是医用器具，例如医生通常使用的橡胶手套或在手术过程中使用的医疗手套，脚套、耳套、眼睛保护套、以及口罩等等人体直接接触性保护套产品，其应用范围和制作方法与上述安全套大致相同，在此不再一一赘述。

实施例二：

本实施例与上述实施例一基本相同，多层基体层11和功能层12间隔且交错设置，其不同之处在于：所述最外层为功能层12，即此时基体层11有三层，功能层12为三层。

本实施例所述的含有二维六方晶格材料的人体接触性保护套的制备方法：其具体步骤是：

(1)选用人体接触性保护套模具；

(2)二维六方晶格材料溶液的配置；

(3)将人体接触性保护套模具在高分子弹性体溶液中一次成型；

(4)以全面设置或以局部设置或以图案的方式进行施加涂印二维晶格材料溶液并成型；

(5)在高分子弹性体溶液中二次成型；

(6)涂印二维晶格材料溶液并成型；

(7)继续多次交错在高分子弹性体溶液中分别进行继续成型，和涂印二维晶格材料溶液的过程；

(8)继续在高分子弹性体溶液中成型；

(9)脱模；

(10)产品成型。

本实施例所述的人体接触性保护套的作用与效果施例一基本都相同，此外，本发明不限于石墨烯或氮化硼材料，其他任何是二维六方晶格结构的材料均可适用。

实施例三：

本实施例与实施例一基本相同，所述基体层11和功能层12间隔且交错设置，其不同之处在于：如图5所示，所述功能层12是成长条状局部的布置的。

本发明并不局限于上述实施方式，凡是对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意味着包含这些改动和变型。

Claims (3)

1.一种含有二维六方晶格材料的人体接触性保护套，包括保护套本体，其特征在于：所述保护套本体包括至少一层基体层、至少一层由二维六方晶格材料制成的功能层；

所述功能层中的二维六方晶格材料是石墨烯或氮化硼或二维锡的二维六方晶格分子结构的材料；

所述功能层为N层，N为≥1的自然数，所述基体层为N层或N+1层，所述基体层、功能层由内至外依次间隔设置；

所述功能层上的二维六方晶格材料做成电子芯片状或者片状信息存储器或者识别码置于保护套本体上。

2.根据权利要求1所述的含有二维六方晶格材料的人体接触性保护套，其特征在于：所述基体层是由天然或非天然的高分子弹性体制作或在高分子弹性体上附加有高分子涂料制作而成，所述保护套本体为安全套或医用手套或脚套或面膜套。

3.根据权利要求1所述的含有二维六方晶格材料的人体接触性保护套的制备方法：其具体步骤是：

(1)选用人体接触性保护套模具；

(2)二维六方晶格材料溶液的配置；

(3)将人体接触性保护套模具在高分子弹性体溶液中一次成型；

(4)以全面或以局部或以图案的方式涂印二维晶格材料溶液并成型；

(5)在高分子弹性体溶液中二次成型；

(6)对应地以全面或以局部或以图案的方式涂印二维晶格材料溶液并成型；

(7)继续多次交错在高分子弹性体溶液中分别进行继续成型，和对应地以全面或以局部或以图案的涂印二维晶格材料溶液的过程；

(8)最后一次在高分子弹性体溶液中分别进行继续成型；

(9)脱模；

(10)产品成型。