CN105771421A - 一种过滤口罩用无纺布复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种过滤口罩用无纺布复合材料，由上至下依次包括：第一无纺布层、第二无纺布层和第三无纺布层；所述第一无纺布层和第二无纺布层之间依次设置有第一抗菌层和聚四氟乙烯微孔膜层，所述第二无纺布层和第三无纺布层之间依次设置有第二抗菌层和可拆卸过滤层；所述第一抗菌层是粒径为l5nm‑50nm的多孔型纳米二氧化钛载银抗菌剂涂层，所述的第二抗菌层为生物多肽类抗菌剂层；本发明提供的无纺布复合材料是一种既能有效过滤极细颗粒，同时也对细菌病毒具有高抵抗性能、透气性和吸附性良好的口罩用无纺布过滤材料。

Description

一种过滤口罩用无纺布复合材料
技术领域
本发明属于无纺布领域，特别是涉及一种过滤口罩用无纺布复合材料。
背景技术
随着经济的飞速发展，人类对环境造成的污染也越来越严重，我国的雾霾现象也越来越多，人们越来越关注PM2.5颗粒对身体健康的影响。PM2.5是指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5µm的颗粒物，细颗粒物进入人体到肺泡后，直接影响肺的通气功能，使机体容易处在缺氧状态，同时颗粒物会对呼吸系统和心血管系统造成伤害，导致哮喘、肺癌、心血管疾病、出生缺陷和过早死亡，对人体健康的危害很大。因此对PM2.5的防护成为人们关注的焦点。雾霾天气时，人们不能开窗通风，在室外活动时也要带着厚厚的口罩，雾霾天气对人们的工作和生活带来很多不便。
无纺布(非织造布)是一种不需要纺纱织布而形成的织物，只是将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机撑列，形成纤网结构，然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成。简单的讲就是：它不是由一根一根的纱线交织、编结在一起的，而是将纤维直接通过物理的方法粘合在一起的，所以，当你拿到你衣服里的粘称时，就会发现，是抽不出一根根的线头的。非织造布突破了传统的纺织原理，并具有工艺流程短、生产速度快，产量高、成本低、用途广、原料来源多等特点，在日常生产和生活中有着广泛的应用。但是，随着人们健康意识的提高和对生活质量的重视，如何赋予己经广泛应用的无纺布材料的优良的抗菌抑菌、过滤性能，成为当前一个热门的课题。中国专利CN1970865A公开了一种将表面镀银的纤维添加进无纺布纤维中的技术，具有杀灭常见细菌的能力。中国专利 CN201109221Y公开了一种抗菌复合无纺布材料，它由三层材料复合而成，外层为吸水无纺布制作的吸水层，中间层为PE，PU膜或防水透气膜制作的防水层，里层为抗菌无纺布制作的抗菌层，使之同时具备了吸水、防水、抗菌的功能。
现有技术中关于无纺布应用于口罩的报道已经有许多，中国专利CN 102872653B公开了一种口罩用抗菌过滤材料，包括抗菌剂、聚合物纳米纤维和支撑体无纺布；其中，所述抗菌剂为有机抗菌剂或无机抗菌剂。中国专利CN104957804A公开了一种医用口罩无纺布，包括：第一无纺布层、第二无纺布层、第一可拆卸过滤层、第二可拆卸过滤层、第一抑菌层和第二抑菌层，所述的第一无纺布层的上表上从下往上依次设置有所述的第一抑菌层、所述的第一可拆卸过滤层、所述的第二可拆卸过滤层、所述的第二抑菌层和所述的第二无纺布层。中国专利CN204076983U公开了一种用于制作医用口罩的无纺布复合材料，包括亲肤层、吸水层、第一PE层、除菌层、第二PE层和亲水PP无纺布层，所述亲肤层上粘结有一层吸水层，所述吸水层上粘结有第一PE层，第一PE层上粘结有除菌层，所述除菌层的上部粘结有第二PE层，第二PE层上粘结有亲水PP无纺布层。然而，上述的口罩用无纺布材料或多或少存在一些缺陷，如抗菌性不够好、过滤性能还有待提高等，不能够满足大众和环境越来越严格的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种既能有效过滤极细颗粒，同时也对细菌病毒具有高抵抗性能、透气性和吸附性良好的口罩用无纺布过滤材料。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：
一种过滤口罩用无纺布复合材料，由上至下依次包括：第一无纺布层、第二无纺布层和第三无纺布层；所述第一无纺布层和第二无纺布层之间依次设置有第一抗菌层和聚四氟乙烯微孔膜层，所述第二无纺布层和第三无纺布层之间依次设置有第二抗菌层和可拆卸过滤层；所述第一抗菌层是粒径为l5nm-50nm的多孔型纳米二氧化钛载银抗菌剂涂层，所述的第二抗菌层为生物多肽类抗菌剂层。
其中，所述无纺布为熔喷、纺粘或针刺无纺布，其厚度为0.2-0.4mm，克重为20-40g/m2；所述聚四氟乙烯微孔膜的克重为1.5-4.5g/m2，厚度为0.1-0.2mm，孔径大小为0.1-0.6µm，孔隙率为80-90%,透气率为5-13cm/s；所述可拆卸过滤层为碳纤维滤棉过滤层或活性炭过滤层；并且各层采用层压成型的方法粘结在一起。
所述第一抗菌层的制备过程为：将l5nm-50nm的纳米二氧化钛载银抗菌剂在六偏磷酸钠的作用下，在研磨设备中分散制得纳米二氧化钛载银抗菌剂分散液，然后，将分散液喷涂或刷涂于无纺布层，经60-100℃经10-30分钟制得抗菌层。
另外，本发明还提供了此无纺布复合材料在高效过滤PM2.5或医用中的应用。
本发明的技术效果为：（1）采用三层无纺布之间设置两层抗菌层、一层聚四氟乙烯微孔膜层、一层可拆卸过滤层的结构组合，极大的提高了其抗菌能力和过滤效果；（2）本发明利用聚四氟乙烯微孔膜的小孔径、高孔隙率实现兼顾过滤PM2.5颗粒和呼吸顺畅感，有效地实现阻隔PM2.5颗粒进入人体的目的，过滤效率达到99%以上；本发明使用的纳米二氧化钛载银抗菌剂很好的广谱抗菌性，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌4小时检测，抗菌率均达到99.9%；本发明的生物多肽类抗菌剂对于大肠杆菌8099和金黄色葡萄球菌ATCC6538的抑菌率可以达到99.9%以上，对于噬菌体F2的抑制率达到85.5%，具备优异的抗菌性能；本发明用于可拆卸过滤层的碳纤维滤棉过滤层或活性炭过滤层均具有很好的隔离微尘、颗粒的效果；本发明的过滤层和抗菌层并不是单一各自起着作用，将上述具有良好抗菌和过滤效果的抗菌层和过滤层设置于三层无纺布之间，形成一个整体，相互配合，达到了高效、优异的抗菌、过滤、吸附效果；（3）本发明结构简单、新颖、安全可靠、制作方便、成本低廉、适用范围广，是一种极具前景的口罩用无纺布材料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的阐述：
实施例1
一种过滤口罩用无纺布复合材料，由上至下依次包括：第一无纺布层、第二无纺布层和第三无纺布层；所述第一无纺布层和第二无纺布层之间依次设置有第一抗菌层和聚四氟乙烯微孔膜层，所述第二无纺布层和第三无纺布层之间依次设置有第二抗菌层和可拆卸过滤层；所述第一抗菌层是粒径为30nm的多孔型纳米二氧化钛载银抗菌剂涂层，所述的第二抗菌层为生物多肽类抗菌剂层；所述无纺布采用熔喷无纺布，其厚度为0.3mm，克重为30g/m2，所述聚四氟乙烯微孔膜层的克重为2.5g/m2，厚度为0.15mm，孔径大小为0.4µm，孔隙率为85%,透气率为8cm/s，所述可拆卸过滤层为碳纤维滤棉过滤层，形成生物多肽类抗菌剂层的抗菌剂为硫酸鱼精蛋白。经实验检测，本实施例无纺布材料的过滤效果达到96%，抑菌率达到99.5%。
实施例2
一种过滤口罩用无纺布复合材料，由上至下依次包括：第一无纺布层、第二无纺布层和第三无纺布层；所述第一无纺布层和第二无纺布层之间依次设置有第一抗菌层和聚四氟乙烯微孔膜层，所述第二无纺布层和第三无纺布层之间依次设置有第二抗菌层和可拆卸过滤层；所述第一抗菌层是粒径为35nm的多孔型纳米二氧化钛载银抗菌剂涂层，所述的第二抗菌层为生物多肽类抗菌剂层；所述无纺布为针刺无纺布，其厚度为0.2mm，克重为20g/m2；所述聚四氟乙烯微孔膜的克重为3g/m2，厚度为0.2mm，孔径大小为0.35µm，孔隙率为90%,透气率为7cm/s；所述可拆卸过滤层为活性炭过滤层；用于形成生物多肽类抗菌剂层的抗菌剂为ε-聚赖氨酸。经实验检测，本实施例无纺布材料的过滤效果达到97%，抑菌率达到99.0%。
实施例3
一种过滤口罩用无纺布复合材料，由上至下依次包括：第一无纺布层、第二无纺布层和第三无纺布层；所述第一无纺布层和第二无纺布层之间依次设置有第一抗菌层和聚四氟乙烯微孔膜层，所述第二无纺布层和第三无纺布层之间依次设置有第二抗菌层和可拆卸过滤层；所述第一抗菌层是粒径为30nm的多孔型纳米二氧化钛载银抗菌剂涂层，所述的第二抗菌层为生物多肽类抗菌剂层；所述无纺布为纺粘无纺布，其厚度为0.4mm，克重为30g/m2；所述聚四氟乙烯微孔膜的克重为4g/m2，厚度为0.18mm，孔径大小为0.5µm，孔隙率为82%,透气率为9cm/s；所述可拆卸过滤层为碳纤维滤棉过滤层；用于形成生物多肽类抗菌剂层的抗菌剂为硫酸多粘菌素。经实验检测，本实施例无纺布材料的过滤效果达到99%，抑菌率达到99.6%。
对比例1
一种口罩无纺布，包括：第一无纺布层、第二无纺布层、第一可拆卸过滤层、第二可拆卸过滤层、第一抑菌层和第二抑菌层，所述的第一无纺布层的上表上从下往上依次设置有所述的第一抑菌层、所述的第一可拆卸过滤层、所述的第二可拆卸过滤层、所述的第二抑菌层和所述的第二无纺布层；其中，第一抑菌层和第二抑菌层均为二氧化钛载铈抑菌层，第一和第二可拆卸过滤层均为碳纤维滤棉过滤层。经与实施例1-3相同条件下的实验检测，本对比例无纺布材料的过滤效果达到75%，抑菌率达到78%。
对比例2
一种过滤口罩用无纺布复合材料，由上至下依次包括：第一无纺布层、第二无纺布层；所述第一无纺布层和第二无纺布层之间依次设置有第一抗菌层和聚四氟乙烯微孔膜层；所述第一抗菌层是粒径为20nm的多孔型纳米二氧化钛载银抗菌剂涂层；所述无纺布为纺粘无纺布，其厚度为0.4mm，克重为30g/m2；所述聚四氟乙烯微孔膜的克重为4g/m2，厚度为0.18mm，孔径大小为0.5µm，孔隙率为82%,透气率为9cm/s。经与实施例1-3相同条件下的实验检测，本对比例无纺布材料的过滤效果达到72%，抑菌率达到80%。
通过比较，实施例得到的过滤口罩用无纺布复合材料的性能明显的优于对比例1-2。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种过滤口罩用无纺布复合材料，其特征在于，由上至下依次包括：第一无纺布层、第二无纺布层和第三无纺布层；所述第一无纺布层和第二无纺布层之间依次设置有第一抗菌层和聚四氟乙烯微孔膜层，所述第二无纺布层和第三无纺布层之间依次设置有第二抗菌层和可拆卸过滤层；所述第一抗菌层是粒径为l5nm-50nm的多孔型纳米二氧化钛载银抗菌剂涂层，所述的第二抗菌层为生物多肽类抗菌剂层。
2.根据权利要求1所述的无纺布复合材料，其特征在于，所述无纺布为熔喷、纺粘或针刺无纺布，其厚度为0.2-0.4mm，克重为20-40g/m2。
3.根据权利要求1所述的无纺布复合材料，其特征在于，所述聚四氟乙烯微孔膜的克重为1.5-4.5g/m2，厚度为0.1-0.2mm，孔径大小为0.1-0.6µm，孔隙率为80-90%,透气率为5-13cm/s。
4.根据权利要求1所述的无纺布复合材料，其特征在于，所述可拆卸过滤层为碳纤维滤棉过滤层或活性炭过滤层。
5.根据权利要求1所述的无纺布复合材料，其特征在于，各层采用层压成型的方法粘结在一起。
6.根据权利要求1所述的无纺布复合材料，其特征在于，第一抗菌层的制备过程为：将l5nm-50nm的纳米二氧化钛载银抗菌剂在六偏磷酸钠的作用下，在研磨设备中分散制得纳米二氧化钛载银抗菌剂分散液，然后，将分散液喷涂或刷涂于无纺布层，经60-100℃经10-30分钟制得抗菌层。
7.根据权利要求1所述的无纺布复合材料，其特征在于，用于形成生物多肽类抗菌剂层的抗菌剂选自硫酸鱼精蛋白、ε-聚赖氨酸、硫酸多粘菌素或纳他霉素中的一种或多种组合。
8.根据权利要求1-7任一项所述的无纺布复合材料在高效过滤PM2.5或医用中的应用。
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