CN105831851A - 一种抗菌布、抗菌口罩及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗菌口罩，包括罩体和耳带，所述罩体包括：支撑层、抗菌吸附层，以及接触层；所述抗菌吸附层设置于所述支撑层和所述接触层之间；所述抗菌吸附层为附着有抗菌吸附材料的过滤棉，其中，所述抗菌吸附材料为粉末状。本发明还涉及该抗菌口罩的制备方法，包括：1）将抗菌吸附材料分散于过滤棉，制备得到抗菌吸附层；2）将所述抗菌吸附层置于支撑层和接触层之间；3）将所述支撑层、所述接触层和所述抗菌吸附层进行裁剪后，将四周进行两两贴合，使所述支撑层、所述接触层和所述抗菌吸附层形成一个整体。本发明制备得到的抗菌口罩具有优良的抗菌除菌性能和持续吸附VOC（有机挥发气体），特别是甲醛的能力，且对人体和环境无毒害作用。
Description
【技术领域】
本发明涉及口罩领域，更具体地说，涉及一种抗菌布、抗菌口罩及其制备方法。
【背景技术】
近年来爆发的大规模疫情多为呼吸道传染病，例如流行性感冒、肺结核、甲型H1N1流感、高致病性禽流感等。另外，伴随着工业的飞速发展，同时也引起了日益加剧的大气污染，使得空气质量每况愈下，进而引发了大量跟空气污染相关疾病的发生，例如肺癌、慢性支气管炎、哮喘等呼吸道疾病。呼吸道疾病通过飞沫和空气传播，具有传播速度快、易感人群广、发病率高的特点，对公众健康和社会稳定造成很大威胁。佩带防护口罩能够阻断病原微生物侵入人体，是预防呼吸道传染病的流行、保护人员健康的有效手段。通过调查研究发现坚持佩戴口罩可以降低流感的感染，而许多国家在流感爆发时把储备防护口罩作为非药物干预的手段来控制病原微生物的传播。
目前，生物防护口罩多采用聚丙烯熔喷非织造布或驻极体聚丙烯熔喷非织造布作为过滤层，它依靠阻挡截留、惯性碰撞、布朗扩散、静电吸附等物理作用实现对微小颗粒物和病原微生物的高效挡截， 如N95口罩的过滤效率达到95%，因此可以对人们提供有效的防护。
同时有研究表明，滞留在过滤材料上的细菌、病毒等微生物在适宜的条件下能够存活和繁殖，这就存在对人员和环境造成二次污染的可能。Kennedy
NJ等人在处理污染有炭疽孢子的口罩时发现附着在口罩上的颗粒会再次释放到环境中。
为了预防附着在口罩上的病原微生物再次扩散造成的二次污染，人们开始研制能够抑制或杀灭病原微生物的防护口罩，在滤材上添加抗菌剂是赋予口罩抗菌功能的简单有效的方法，例如有利用纳米银和活性炭相结合的方式进行杀菌抗病毒，但是大多数化学抗菌剂存在对人和环境的毒副作用，生物抗菌剂的应用越来越受到重视。
【发明内容】
本发明提供了一种抗菌口罩及其制备方法，解决了现有技术中抗菌口罩对人和环境有毒副作用，以及口罩上的病原微生物再次扩散形成二次污染的问题。本发明还提供了一种抗菌布及其制备方法，通过负载抗菌吸附材料，令该抗菌布具有优良的抗菌除菌性能和持续吸附VOC（有机挥发气体），特别是甲醛的能力，且对人体和环境无毒害作用。
本发明第一方面提供了一种抗菌口罩，包括罩体和耳带，所述罩体包括：支撑层、抗菌吸附层，以及接触层；所述抗菌吸附层设置于所述支撑层和所述接触层之间；所述抗菌吸附层为附着有抗菌吸附材料的过滤棉，其中，所述抗菌吸附材料为粉末状。
进一步地，所述抗菌吸附材料以50~200g/m2均匀分散于所述过滤棉。
进一步地，所述抗菌吸附材料由贝壳微粉包埋抗菌多肽构成，所述贝壳微粉为具有在碳酸钙多孔体的内部含有氧化钙结构的无机复合物粉末。
更进一步地，所述贝壳微粉和所述抗菌多肽的质量比为108:1~106:1。
进一步地，所述支撑层和所述接触层为针刺棉，所用材料选自尼龙6、尼龙66、聚己内酯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚乳酸、乳酸或羟基乙酸共聚物中一种或几种。
进一步地，所述抗菌吸附层的所述过滤棉选自合成纤维过滤棉、无纺布过滤棉，或活性炭过滤棉。
本发明第二方面提供了一种抗菌口罩的制备方法，所述方法包括：
1）将抗菌吸附材料分散于过滤棉，制备得到抗菌吸附层；
2）将所述抗菌吸附层置于支撑层和接触层之间；
3）将所述支撑层、所述接触层和所述抗菌吸附层进行裁剪后，将四周进行两两贴合，使所述支撑层、所述接触层和所述抗菌吸附层形成一个整体。
进一步地，所述将抗菌吸附材料分散于过滤棉上具体为：将所述抗菌吸附材料以50~200g/m2均匀分散于所述过滤棉。
更进一步地，所述步骤将抗菌吸附材料分散于过滤棉上包括：喷洒法、喷涂法、直接吸附法、同时吸附粘结法和先用粘结后涂活性物法。
进一步地，所述贴合包括热压、缝合，或粘合。
本发明第三方面提供了一种抗菌布，所述抗菌布为附着有抗菌吸附材料的过滤棉，其中，所述抗菌吸附材料为粉末状。
进一步地，所述抗菌吸附材料以50~200g/m2均匀分散于所述过滤棉。
进一步地，所述抗菌吸附材料由贝壳微粉包埋抗菌多肽构成，所述贝壳微粉为具有在碳酸钙多孔体的内部含有氧化钙结构的无机复合物粉末。
本发明第四方面提供了一种抗菌布的制备方法，将抗菌吸附材料以50~200g/m2分散于过滤棉。
进一步地，所述步骤将抗菌吸附材料以50~200g/m2分散于过滤棉包括：喷洒法、喷涂法、直接吸附法、同时吸附粘结法和先用粘结后涂活性物法。
本发明提供的一种抗菌布、抗菌口罩及其制备方法，通过负载抗菌吸附材料，令该抗菌布和抗菌口罩具有优良的抗菌除菌性能和持续吸附VOC（有机挥发气体），特别是甲醛的能力，且对人体和环境无毒害作用。该抗菌吸附材料经过贝壳清洗，干燥，通过真空低温和空气高温煅烧制备，具有持续且不可逆的吸附能力；同时具有强烈的抗菌能力，且持续时间长，抗菌谱广，对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母菌、霉菌均有一定的抗菌效果，而且其对芽孢杆菌和一些病毒也有抑制作用；此外，还具有热稳定性好等特点。由于该抗菌吸附材料是一种来源于海洋的天然的生物材料，因此对人体和环境无毒害作用。
【附图说明】
图1为本发明提供的第一实施例中抗菌口罩的切面示意图；
图2为本发明提供的第二实施例中抗菌布的切面示意图
【具体实施方式】
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以使本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例1
如图1所示，本发明提供一种抗菌口罩，该抗菌口罩包括罩体10和耳带（图未示），罩体10包括：支撑层11、抗菌吸附层12，以及接触层13；抗菌吸附层12设置于支撑层11和接触层13之间；抗菌吸附层12为附着有抗菌吸附材料121的过滤棉122。
在本实施例中，支撑层11和接触层13为针刺棉，所用材料选自尼龙6、尼龙66、聚己内酯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚乳酸、乳酸或羟基乙酸共聚物中一种或几种。支撑层11和接触层13作为该抗菌口罩的最外层和最内层，起支撑作用。
在本实施例中，抗菌吸附层12中的过滤棉122选自合成纤维过滤棉、无纺布过滤棉，或活性炭过滤棉；抗菌吸附材料121以50~200g/m2均匀分散于过滤棉122，抗菌吸附层12作为该抗菌口罩的中间层，起抗菌、过滤作用。
在本实施例中，抗菌吸附材料121是由贝壳微粉包埋抗菌多肽构成的粉末状材料，该贝壳微粉和该抗菌多肽的质量比为108:1~106:1，其中，该贝壳微粉为具有在碳酸钙多孔体的内部含有氧化钙结构的无机复合物粉末。
在本实施例中，抗菌吸附材料121由下述步骤制备：
1）预处理，将贝壳用质量浓度为0.05%~0.5%的氢氧化钠溶液浸泡30~60min，清洗，干燥并粗粉碎，得到粒径为0.1~2mm的贝壳粗粉；
2）第一煅烧，将所述预处理步骤中的所述贝壳粗粉在真空条件下，于300℃~800℃煅烧1~5h，得到第一贝壳粗粉；
3）第二煅烧，将所述预处理步骤中的贝壳粗粉在氧化性气氛下，于600~1400℃煅烧1~3h，得到第二贝壳粗粉，所述氧化性气氛为空气和二氧化碳的混合气体，所述二氧化碳与所述空气的体积比为0.03%~0.1%；
4）粉碎，将所述第一贝壳粗粉和所述第二贝壳粗粉冷却后，按所述第一贝壳粗粉和所述第二贝壳粗粉的质量比为0.01~10的比例混合后，进行粉碎，得到粒径为10~1000nm的贝壳微粉；
5）包埋，利用包埋剂将抗菌多肽包埋在所述贝壳微粉中。
其中，该包埋剂为质量浓度为0.1%~0.5%的聚丙烯酸钠溶液，或者质量浓度为0.01%~0.1%的多聚赖氨酸溶液；该贝壳选自帆立贝、牡蛎、蛤蜊、紫石房蛤、鲍鱼、老蛤、虾、蟹、河蚌和花甲的一种或两种。
负载有抗菌吸附材料121的抗菌口罩具有优良的抗菌除菌性能和持续吸附VOC（有机挥发气体），特别是甲醛的能力。抗菌吸附材料121经过贝壳清洗，干燥，通过真空低温和空气高温煅烧制备形成具有在碳酸钙多孔体的内部含有氧化钙结构的无机复合物粉末，再包埋抗菌多肽，具有持续且不可逆的吸附能力；同时具有强烈的抗菌能力，且持续时间长，抗菌谱广，对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母菌、霉菌均有一定的抗菌效果，而且其对芽孢杆菌和一些病毒也有抑制作用；此外，还具有热稳定性好等特点。由于抗菌吸附材料121是一种来源于海洋的天然的生物材料，因此对人体和环境无毒害作用。
本实施例中提供的抗菌口罩具体制备方法为：
1）将抗菌吸附材料121分散于过滤棉122上，制备得到抗菌吸附层12；
2）将所述抗菌吸附层12置于支撑层11和接触层13之间；
3）将支撑层11、接触层13和抗菌吸附层12四周进行裁剪后，将四周进行两两贴合，使得支撑层11、接触层13和抗菌吸附层12形成一个整体。
在本实施例中，支撑层11和接触层13为针刺棉，所用材料选自尼龙6、尼龙66、聚己内酯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚乳酸、乳酸或羟基乙酸共聚物中一种或几种。支撑层11和接触层13作为该抗菌口罩的最外层和最内层，起支撑作用；抗菌吸附层12中的过滤棉122选自合成纤维过滤棉、无纺布过滤棉，或活性炭过滤棉。
在步骤1）中，具体的，将抗菌吸附材料121以50~200g/m2均匀分散于过滤棉122上，分散方法包括：喷洒法、喷涂法、直接吸附法、同时吸附粘结法和先用粘结后涂活性物法。
a．喷洒法：
将抗菌吸附材料121直接喷洒于过滤棉122上，令每平方米过滤棉122上分散有50~200g的抗菌吸附材料121，得到抗菌吸附层12。例如可以是取80g抗菌吸附材料121直接喷洒于1m2的过滤棉122上。
b．喷涂法：
将抗菌吸附材料121配成溶液；将制备得到的溶液直接喷洒于过滤棉122上，令每平方米过滤棉122上分散有50~200g的抗菌吸附材料121，得到抗菌吸附层12。例如可以是将抗菌吸附材料121配制成质量分数为50%的溶液，取100g该溶液喷涂于1m2的过滤棉122上。
c．直接吸附法：
将所述抗菌吸附材料121配成溶液，作为浸渍液；
将过滤棉122于该浸渍液中浸泡10min后，在160℃~180℃的烘箱中干烤5分钟，得到抗菌吸附层12。
d．同时吸附粘结法：
将粘结剂和抗菌吸附材料121配成的溶液，作为浸渍液；
将过滤棉122于该浸渍液中浸泡10min后，在160℃~180℃的烘箱中干烤5分钟，得到抗菌吸附层12。
e．先用粘结后涂活性物法：
将过滤棉122于含粘结剂的溶液中浸泡5分钟；
将该过滤棉浸入抗菌吸附材料121配成的溶液中，浸泡10分钟后，在160℃~180℃的烘箱中干烤5分钟，得到抗菌吸附层12。
步骤3）中，具体的，贴合包括热压、缝合，或粘合。将支撑层11、抗菌吸附层12，以及接触层13剪裁成18cm×12cm的长方形，两两对齐，采用口罩热压成型机对其热压成型，或者采用缝合线缝合，或者采用粘合剂进行粘合，使支撑层11、抗菌吸附层12，以及接触层13形成一个整体。
在本实施例中，抗菌吸附材料121的制备方法如下：
1）预处理，将贝壳用质量浓度为0.05%~0.5%的氢氧化钠溶液浸泡30~60min，清洗，干燥并粗粉碎，得到粒径为0.1~2mm的贝壳粗粉；
优选地，氢氧化钠溶液的质量浓度为0.1%~0.3%，浸泡的时间为40~50min，贝壳粗粉的粒径为0.5~1.5mm。
2）第一煅烧，将所述预处理步骤中的所述贝壳粗粉在真空条件下，于300℃~800℃煅烧1~5h，得到第一贝壳粗粉；
优选地，煅烧温度为400℃~700℃，煅烧时间为2~4h。
3）第二煅烧，将所述预处理步骤中的贝壳粗粉在氧化性气氛下，于600~1400℃煅烧1~3h，得到第二贝壳粗粉，所述氧化性气氛为空气和二氧化碳的混合气体，所述二氧化碳与所述空气的体积比为0.03%~0.1%；
优选地，煅烧温度为700~1200℃，煅烧时间为1.5~3h，二氧化碳与空气的体积比为0.05%~0.08%。
4）粉碎，将所述第一贝壳粗粉和所述第二贝壳粗粉冷却后，按所述第一贝壳粗粉和所述第二贝壳粗粉的质量比为0.01~10的比例混合后，进行粉碎，得到粒径为10~1000nm的贝壳微粉；
优选地，第一贝壳粗粉和第二贝壳粗粉的质量比为0.05~5，贝壳微粉的粒径为50~500nm。
5）包埋，利用包埋剂将抗菌多肽包埋在所述贝壳微粉中。
其中，该包埋剂为质量浓度为0.1%~0.5%的聚丙烯酸钠溶液，或者质量浓度为0.01%~0.1%的多聚赖氨酸溶液，优选地，聚丙烯酸钠溶液的质量浓度为0.2%~0.4%；该贝壳选自帆立贝、牡蛎、蛤蜊、紫石房蛤、鲍鱼、老蛤、虾、蟹、河蚌和花甲的一种或两种。
以下为对上述实施例提供的抗菌口罩进行的性能测试，测试中将抗菌吸附材料121称为HyCal粉末，性能测试包括抗菌性能测试、对NaCl 气溶胶的过滤性能测试，以及对甲醛的吸附性能测试。
抗菌口罩的抗菌性能测试
参考GB/T 20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法》。首先按规定方法配制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌悬液，调整其浓度范围为3~4×105CFU/mL。以未经HyCal粉末处理的口罩作为对照组，以HyCal粉末处理的口罩作为试验组。将样品灭菌处理后加入含有菌悬液和缓冲液的烧瓶中，振荡接触18h。直接或稀释后取适量液体涂布于营养肉汤固体平皿，于37℃培养24h， 观察计数并计算试验样品的抗菌率，详见表1-1。
表1-1 抗菌口罩的抗菌性能测试数据
实验结果表明：本发明制备的口罩具有优良的抗菌效果。
抗菌口罩对NaCl气溶胶的过滤性能测试
参考GB 19083-2003《医用防护口罩技术要求》中的方法测试抗菌生物防护口罩对颗粒物的过滤效率和气流阻力。测试装置采用美国TSI 3160分级效率测试台，测试介质是计数中位径为0.075μm的NaCl气溶胶，测试气体流量为85 L/min，详见表1-2。
表1-2 抗菌口罩对NaCl气溶胶的过滤性能测试数据
| 试验次数 | 过滤效率(%) | 阻力（Pa） |
| 1 | 99.86 | 231 |
| 2 | 99.79 | 228 |
| 3 | 99.83 | 230 |
| 平均 | 99.83 | 230 |
实验结果显示：该口罩样品过滤性能优良。
抗菌吸附对甲醛的吸附性能测试
在相同的2个900ml密闭容器A对照舱中放置10 cm2不含HyCal粉末热压成型的口罩样品；B试验舱中放置10cm2含HyCal粉末热压成型的口罩样品一张，同时通入4ppm的甲醛气体，处理时间为30分钟，期间匀速晃动几次。抽取两试验容器气体进行第一次测定甲醛含量，待24，48小时后再次冲入4ppm的甲醛气体，处理30分钟后测定第二次和第三次甲醛含量分别统计，并重复3次，详见表1-3。
表1-3 抗菌口罩对甲醛的吸附性能测试数据
试验结果显示：包埋HyCal粉末的口罩具有良好的甲醛去除能力和持续去除能力。
实施例2
如图2所示，本发明提供一种抗菌布22，该抗菌布22为附着有抗菌吸附材料221的过滤棉222。
在本实施例中，抗菌吸附层22中的过滤棉222选自合成纤维过滤棉、无纺布过滤棉，或活性炭过滤棉；抗菌吸附材料221以50~200g/m2均匀分散于过滤棉222。
在本实施例中，抗菌吸附材料221是由贝壳微粉包埋抗菌多肽构成的粉末状材料，该贝壳微粉和该抗菌多肽的质量比为108:1~106:1，其中，该贝壳微粉为具有在碳酸钙多孔体的内部含有氧化钙结构的无机复合物粉末。
本实施例中提供的抗菌布具体制备方法为：将抗菌吸附材料221以50~200g/m2均匀分散于过滤棉222上。
具体的，分散方法包括：喷洒法、喷涂法、直接吸附法、同时吸附粘结法和先用粘结后涂活性物法。
其中，抗菌吸附材料221的制备方法，以及具体喷洒法、喷涂法、直接吸附法、同时吸附粘结法和先用粘结后涂活性物法与实施例1中抗菌吸附层12的制备方法一致，在此不一一赘述。
负载有抗菌吸附材料221的抗菌布具有优良的抗菌除菌性能和持续吸附VOC（有机挥发气体），特别是甲醛的能力。抗菌吸附材料221经过贝壳清洗，干燥，通过真空低温和空气高温煅烧制备形成具有在碳酸钙多孔体的内部含有氧化钙结构的无机复合物粉末，再包埋抗菌多肽，具有持续且不可逆的吸附能力；同时具有强烈的抗菌能力，且持续时间长，抗菌谱广，对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母菌、霉菌均有一定的抗菌效果，而且其对芽孢杆菌和一些病毒也有抑制作用；此外，还具有热稳定性好等特点。由于抗菌吸附材料221是一种来源于海洋的天然的生物材料，因此对人体和环境无毒害作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种抗菌口罩，包括罩体和耳带，其特征在于，所述罩体包括：支撑层、抗菌吸附层，以及接触层；所述抗菌吸附层设置于所述支撑层和所述接触层之间，所述抗菌吸附层为附着有抗菌吸附材料的过滤棉，其中，所述抗菌吸附材料为粉末状。
2.如权利要求1所述的抗菌口罩，其特征在于，所述抗菌吸附材料以50~200g/m2均匀分散于所述过滤棉。
3.如权利要求1所述的抗菌口罩，其特征在于，所述抗菌吸附材料由贝壳微粉包埋抗菌多肽构成，所述贝壳微粉为具有在碳酸钙多孔体的内部含有氧化钙结构的无机复合物粉末。
4.如权利要求3所述的抗菌口罩，其特征在于，所述贝壳微粉和所述抗菌多肽的质量比为108:1~106:1。
5.如权利要求1所述的抗菌口罩，其特征在于，所述支撑层和所述接触层为针刺棉，所用材料选自尼龙6、尼龙66、聚己内酯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚乳酸、乳酸或羟基乙酸共聚物中一种或几种。
6.如权利要求1所述的抗菌口罩，其特征在于，所述抗菌吸附层的所述过滤棉选自合成纤维过滤棉、无纺布过滤棉，或活性炭过滤棉。
7.一种抗菌口罩的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
1）将抗菌吸附材料分散于过滤棉，制备得到抗菌吸附层；
2）将所述抗菌吸附层置于支撑层和接触层之间；
3）将所述支撑层、所述接触层和所述抗菌吸附层进行裁剪后，将四周进行两两贴合，使所述支撑层、所述接触层和所述抗菌吸附层形成一个整体。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述将抗菌吸附材料分散于过滤棉上具体为：将所述抗菌吸附材料以50~200g/m2均匀分散于所述过滤棉。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤将抗菌吸附材料分散于过滤棉上包括：喷洒法、喷涂法、直接吸附法、同时吸附粘结法和先用粘结后涂活性物法。
10.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述贴合包括热压、缝合，或粘合。
11.一种抗菌布，其特征在于，所述抗菌布为附着有抗菌吸附材料的过滤棉，其中，所述抗菌吸附材料为粉末状。
12.如权利要求11所述的抗菌布，其特征在于，所述抗菌吸附材料以50~200g/m2均匀分散于所述过滤棉。
13.如权利要求11所述的抗菌布，其特征在于，所述抗菌吸附材料由贝壳微粉包埋抗菌多肽构成，所述贝壳微粉为具有在碳酸钙多孔体的内部含有氧化钙结构的无机复合物粉末。
14.如权利要求13所述的抗菌布，其特征在于，所述贝壳微粉和所述抗菌多肽的质量比为108:1~106:1。
15.一种抗菌布的制备方法，其特征在于，将抗菌吸附材料以50~200g/m2分散于过滤棉。
16.如权利要求15所述的制备方法，其特征在于，所述步骤将抗菌吸附材料以50~200g/m2分散于过滤棉包括：喷洒法、喷涂法、直接吸附法、同时吸附粘结法和先用粘结后涂活性物法。
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