CN106901421A - 一种中药口罩滤芯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中药口罩滤芯，属于防菌口罩技术领域，由外向内包括活性炭纤维层和抗菌保健层，所述抗菌保健层包括以下重量份数的原料：棉纤维45‑55份、纳米氧化锌2‑3份、羧甲基壳聚糖10‑15份、海藻酸钠20‑30份、白芷20‑30份、辛夷20‑30份、芦荟20‑30份和菊花20‑30份。该中药口罩滤芯上层的活性炭纤维层具有很强的吸附和过滤功能，下层的抗菌保健层是以棉纤维和海藻酸钠混纺，添加纳米氧化锌和中药提取物，抗菌保健性能、吸湿性能以及透气性能优异。

Description

一种中药口罩滤芯
技术领域
本发明涉及防菌口罩技术领域，尤其是涉及一种中药口罩滤芯。
背景技术
口罩的主要功能过滤灰尘、病菌以及一些对人体有害的气体颗粒，随着天气的日益恶化，雾霾天气频繁出现，人们逐渐养成出门戴口罩的习惯，而医院的医生为了防护病菌等也必须佩带口罩，由于口罩与口腔直接接触，抗菌防菌以及过滤功能是对口罩的基本要求，而现有技术中的一些口罩还具有保健功能。
中国专利公告号CN103948188B公开了一种净化PM2.5的中药防护型口罩滤芯，包括三层结构，由外到内依次是纺粘无纺布层、活性炭纤维型无纺布层和内衬棉纺层，各层之间通过热熔胶相粘合而成，内衬棉纺层的外侧周边设置有不干胶。活性炭纤维型无纺布层的制备方法是活性炭纤维型无纺布喷淋中药混合提取液制作而成。本发明结构简单，成本低廉，制作简单，过滤吸附效果强，采用中药护理浸取液，润肺护肺及治疗呼吸类疾病，首次将不干胶运用到口罩滤芯与口罩主体连接中，操作简便，提高效率，节约资源。但是该口罩滤芯没有考虑口罩的防菌抗菌作用，另外本发明的中药提取液是喷淋到活性炭纤维型无纺布上的，经过清洗或晾晒后损失较多。
中国专利公开号CN 105533857 A公开了一种防雾霾口罩，其制备方法包括如下步骤：（1）将活性炭布、纯棉纱布浸泡在杀菌组合物中，然后将其取出烘干备用；（2）将滤材组合物和去离子水按1：10重量配比，搅拌均匀，加温至40℃，置入无纺布，使其浸渍在液体中吸附，取出干燥；（3）按照从外到内分别为无纺布、纯棉纱布、活性炭布、无纺布、纯棉纱布的顺序叠放；（4）对口罩进行车缝、修剪、裁切，在烘箱内加温，取出冷却，即得所述的防雾霾口罩。本发明的防雾霾口罩通过对口罩的基材采用杀菌组合物处理，使口罩具有杀菌功能，提高佩戴时的安全性；本发明的防雾霾口罩中杀菌组合物包含有精选的中药成分，不仅具有杀菌功效，而且能够祛除异味，遗留花草芳香，提高佩戴时的身心愉悦感。但是该发明是将活性炭布、纯棉纱布浸泡在杀菌组合物中从而使活性炭布、纯棉纱布具有杀菌作用，杀菌组合物吸附在活性炭布和纯棉纱布上的量比较少，而且杀菌组合物的量比较多，容易浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种中药口罩滤芯，该中药口罩滤芯上层的活性炭纤维层具有很强的吸附和过滤功能，下层的抗菌保健层是以棉纤维和海藻酸钠混纺，添加纳米氧化锌和中药提取物，抗菌保健性能、吸湿性能以及透气性能优异。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种中药口罩滤芯，由外向内包括活性炭纤维层和抗菌保健层，所述抗菌保健层包括以下重量份数的原料：棉纤维45-55份、纳米氧化锌2-3份、羧甲基壳聚糖10-15份、海藻酸钠20-30份、白芷20-30份、辛夷20-30份、芦荟20-30份和菊花20-30份。
进一步的，所述纳米氧化锌的粒径为50-100nm。
进一步的，所述抗菌保健层由以下步骤制备：
（1）将棉纤维预处理后放入混合溶剂中溶解，得质量分数为1.0-1.8%的棉纺丝原液；
（2）将白芷、辛夷、芦荟和菊花混合后粉碎至80-100目后加入9-12倍重量体积分数为75-90%乙醇溶液浸泡30-40min后，回流提取2-3次，每次1-2h，合并提取液，浓缩至相对密度为1.0-1.5，得中药提取物；
（3）将海藻酸钠、羧甲基壳聚糖、纳米氧化锌以及中药提取物加入棉纺丝原液中，搅拌1-2h，形成纺丝液；
（4）所述纺丝液进行静电纺丝，得到纤维膜，即为抗菌保健层。
进一步的，所述步骤（1）中的预处理：是将棉纤维在蒸汽压力为1.0-2.2Mpa的条件下维持60-90s，然后瞬间弹射蒸汽爆破，干燥。
进一步的，所述混合溶剂为DMAC、丙酮和水按重量比1：0.5-1.5：1-3混合而成。
进一步的，所述静电纺丝条件为：纺丝距离10-15cm，电压保为15-20kV，挤出速度为4-6mL/h。
本发明中使用的中药的作用机理是：
白芷：辛，温，归胃、大肠、肺经；散风除湿，通窍止痛，消肿排脓。用于感冒头痛，眉棱骨痛，鼻塞，鼻渊，牙痛，白带，疮疡肿痛。
辛夷：辛，温，归肺、胃经；散风寒，通鼻窍。用于风寒头痛，鼻塞，鼻渊，鼻流浊涕。
芦荟：苦，寒，归肝、胃、大肠经；清肝热，通便，用于便秘，小儿疳积，惊风；外治湿癣。另外芦荟对大肠杆菌、福氏痢疾杆菌等革兰氏阴性菌均有很强的抑制作用，可以抑菌杀菌，防治微生物感染。
菊花：甘、苦，微寒；归肺、肝经；散风清热，平肝明目。用于风热感冒，头痛眩晕，目赤肿痛，眼目昏花。
本发明的有益效果是：
1、本发明公开一种中药口罩滤芯，包括活性炭纤维层和抗菌保健层，活性炭纤维层和抗菌保健层之间可以采用缝接或粘接方式，其中活性炭纤维层采用的活性炭纤维，具有很强的吸附作用，可以吸附外界空气中的颗粒和有害成分，而抗菌保健层是以棉纤维和海藻酸钠混纺，添加纳米氧化锌和中药提取物，不仅具有散风通窍保健作用，而且抗菌杀菌性能、保湿性能和透气性能优异。
2、棉纤维透气性好，手感柔顺，但是不具有抗菌功能；本发明将棉纤维和海藻酸钠进行混纺，由于海藻酸钠具有吸湿、保湿、生物相容性好等功能，可增强口罩滤芯的吸湿能力，可以吸收人体呼出的水汽，减少口罩闷湿，增加舒适度。另外在棉纤维中还添加羧甲基壳聚糖、纳米氧化锌和中药提取物，其中羧甲基壳聚糖具有很强的吸湿保湿性能和抗菌性能，棉纤维交联羧甲基壳聚糖后改善棉纤维的吸湿性能和抗菌性能。
3、本发明在溶解棉纤维之前对棉纤维进行预处理，预处理是对棉纤维进行瞬间弹射蒸汽爆破，在处理腔中，高压蒸汽通过扩散作用，渗透进入棉纤维细胞壁内，冷凝成液态水，使细胞壁受到润湿，纤维素结晶度提高，聚合度减小，木质素软化，然后瞬间泄压，蒸汽瞬间汽化，并产生二次蒸汽，体积猛增，蒸汽的膨胀对周围细胞的细胞壁结构施加了一个剪切力，使湿润的棉纤维发生爆破，棉纤维细胞壁破裂，分子内和分子间的氢键作用减弱，使得棉纤维组织发生溶胀和活化，吸湿性能也得到大大改善，能够很好的溶解在溶剂中，从而减少有机溶剂的使用量，经济环保。
4、中药提取物采用的原料是白芷、辛夷、芦荟和菊花，具有散风通窍的作用，而且芦荟和菊花还具有很强的抗菌消炎的作用；因此添加中药提取物具有散风通窍、抗菌消炎的保健作用，鼻炎患者使用本发明时还具有保健作用；另外为了强化本发明的抑菌作用，还添加有少量的纳米氧化锌，纳米氧化锌是一种无机抗菌剂，环保无毒，是通过与细菌表面的静电作用达到抑菌杀菌的作用，与中药提取物以及羧甲基壳聚糖的抗菌机理不同，可协同抑菌，抑菌杀菌效果显著。
5、溶解棉纤维的溶剂采用DMAC、丙酮和水按重量比1：0.5-1.5：1-3混合而成，对棉纤维、海藻酸钠以及羧甲基壳聚糖均具有很好的溶解作用，且由于经过预处理后的棉纤维水溶性大大提高，可减少有机溶剂的使用量，经济环保。
6、中药提取物的提取方法采用乙醇回流提取的方法，有效成分损失小，提取率高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种中药口罩滤芯，由外向内包括活性炭纤维层和抗菌保健层，活性炭纤维层和抗菌保健层之间可以采用粘接方式，抗菌保健层包括以下重量份数的原料：棉纤维45份、纳米氧化锌2份、羧甲基壳聚糖15份、海藻酸钠20份、白芷30份、辛夷20份、芦荟30份和菊花20份。
其中纳米氧化锌的粒径为50nm。
抗菌保健层由以下步骤制备：
（1）将棉纤维放入QBS-80B型汽爆工艺试验台的处理腔内，在蒸汽压力为2.2Mpa的条件下维持60s，然后瞬间弹射蒸汽爆破，干燥后放入按重量比1：0.5：1混合而成的混合溶剂中溶解，得质量分数为1.0%的棉纺丝原液；
（2）将白芷、辛夷、芦荟和菊花混合后粉碎至80目后加入12倍重量体积分数为75%乙醇溶液浸泡30min后，回流提取2次，每次1h，合并提取液，浓缩至相对密度为1.0，得中药提取物；
（3）将海藻酸钠、羧甲基壳聚糖、纳米氧化锌以及中药提取物加入棉纺丝原液中，磁力搅拌1h，形成纺丝液；
（4）将纺丝液进行静电纺丝，静电纺丝条件为：纺丝距离10cm，电压保为20kV，挤出速度为4mL/h，得到纤维膜，即为抗菌保健层。
实施例2
一种中药口罩滤芯，由外向内包括活性炭纤维层和抗菌保健层，活性炭纤维层和抗菌保健层之间可以采用粘接方式，抗菌保健层包括以下重量份数的原料：棉纤维48份、纳米氧化锌2.2份、羧甲基壳聚糖14份、海藻酸钠22份、白芷28份、辛夷22份、芦荟28份和菊花22份。
其中纳米氧化锌的粒径为60nm。
抗菌保健层由以下步骤制备：
（1）将棉纤维放入QBS-80B型汽爆工艺试验台的处理腔内，在蒸汽压力为2.0Mpa的条件下维持70s，然后瞬间弹射蒸汽爆破，干燥后放入按重量比1：1.5：1混合而成的混合溶剂中溶解，得质量分数为1.2%的棉纺丝原液；
（2）将白芷、辛夷、芦荟和菊花混合后粉碎至90目后加入11倍重量体积分数为80%乙醇溶液浸泡35min后，回流提取3次，每次1.5h，合并提取液，浓缩至相对密度为1.1，得中药提取物；
（3）将海藻酸钠、羧甲基壳聚糖、纳米氧化锌以及中药提取物加入棉纺丝原液中，磁力搅拌1.5h，形成纺丝液；
（4）将纺丝液进行静电纺丝，静电纺丝条件为：纺丝距离11cm，电压保为19kV，挤出速度为5mL/h，得到纤维膜，即为抗菌保健层。
实施例3
一种中药口罩滤芯，由外向内包括活性炭纤维层和抗菌保健层，活性炭纤维层和抗菌保健层之间可以采用粘接方式，抗菌保健层包括以下重量份数的原料：棉纤维50份、纳米氧化锌2.4份、羧甲基壳聚糖13份、海藻酸钠24份、白芷26份、辛夷24份、芦荟26份和菊花24份。
其中纳米氧化锌的粒径为70nm。
抗菌保健层由以下步骤制备：
（1）将棉纤维放入QBS-80B型汽爆工艺试验台的处理腔内，在蒸汽压力为1.8Mpa的条件下维持80s，然后瞬间弹射蒸汽爆破，干燥后放入按重量比1：1：1混合而成的混合溶剂中溶解，得质量分数为1.4%的棉纺丝原液；
（2）将白芷、辛夷、芦荟和菊花混合后粉碎至100目后加入10倍重量体积分数为80%乙醇溶液浸泡40min后，回流提取2次，每次2h，合并提取液，浓缩至相对密度为1.2，得中药提取物；
（3）将海藻酸钠、羧甲基壳聚糖、纳米氧化锌以及中药提取物加入棉纺丝原液中，磁力搅拌2h，形成纺丝液；
（4）将纺丝液进行静电纺丝，静电纺丝条件为：纺丝距离12cm，电压保为18kV，挤出速度为6mL/h，得到纤维膜，即为抗菌保健层。
实施例4
一种中药口罩滤芯，由外向内包括活性炭纤维层和抗菌保健层，活性炭纤维层和抗菌保健层之间可以采用粘接方式，抗菌保健层包括以下重量份数的原料：棉纤维52份、纳米氧化锌2.5份、羧甲基壳聚糖12份、海藻酸钠25份、白芷25份、辛夷25份、芦荟25份和菊花25份。
其中纳米氧化锌的粒径为80nm。
抗菌保健层由以下步骤制备：
（1）将棉纤维放入QBS-80B型汽爆工艺试验台的处理腔内，在蒸汽压力为1.5Mpa的条件下维持80s，然后瞬间弹射蒸汽爆破，干燥后放入按重量比1：1：2混合而成的混合溶剂中溶解，得质量分数为1.5%的棉纺丝原液；
（2）将白芷、辛夷、芦荟和菊花混合后粉碎至90目后加入10倍重量体积分数为85%乙醇溶液浸泡35min后，回流提取2次，每次1.5h，合并提取液，浓缩至相对密度为1.3，得中药提取物；
（3）将海藻酸钠、羧甲基壳聚糖、纳米氧化锌以及中药提取物加入棉纺丝原液中，磁力搅拌1.5h，形成纺丝液；
（4）将纺丝液进行静电纺丝，静电纺丝条件为：纺丝距离13cm，电压保为17kV，挤出速度为5mL/h，得到纤维膜，即为抗菌保健层。
实施例5
一种中药口罩滤芯，由外向内包括活性炭纤维层和抗菌保健层，活性炭纤维层和抗菌保健层之间可以采用粘接方式，抗菌保健层包括以下重量份数的原料：棉纤维54份、纳米氧化锌2.6份、羧甲基壳聚糖11份、海藻酸钠26份、白芷24份、辛夷26份、芦荟24份和菊花26份。
其中纳米氧化锌的粒径为90nm。
抗菌保健层由以下步骤制备：
（1）将棉纤维放入QBS-80B型汽爆工艺试验台的处理腔内，在蒸汽压力为1.4Mpa的条件下维持90s，然后瞬间弹射蒸汽爆破，干燥后放入按重量比1：1：3混合而成的混合溶剂中溶解，得质量分数为1.6%的棉纺丝原液；
（2）将白芷、辛夷、芦荟和菊花混合后粉碎至80目后加入9倍重量体积分数为90%乙醇溶液浸泡30min后，回流提取3次，每次1h，合并提取液，浓缩至相对密度为1.4，得中药提取物；
（3）将海藻酸钠、羧甲基壳聚糖、纳米氧化锌以及中药提取物加入棉纺丝原液中，磁力搅拌1h，形成纺丝液；
（4）将纺丝液进行静电纺丝，静电纺丝条件为：纺丝距离14cm，电压保为16kV，挤出速度为4mL/h，得到纤维膜，即为抗菌保健层。
实施例6
一种中药口罩滤芯，由外向内包括活性炭纤维层和抗菌保健层，活性炭纤维层和抗菌保健层之间可以采用粘接方式，抗菌保健层包括以下重量份数的原料：棉纤维55份、纳米氧化锌2.8份、羧甲基壳聚糖10份、海藻酸钠28份、白芷22份、辛夷28份、芦荟22份和菊花28份。
其中纳米氧化锌的粒径为100nm。
抗菌保健层由以下步骤制备：
（1）将棉纤维放入QBS-80B型汽爆工艺试验台的处理腔内，在蒸汽压力为1.2Mpa的条件下维持60s，然后瞬间弹射蒸汽爆破，干燥后放入按重量比1：1.5：2混合而成的混合溶剂中溶解，得质量分数为1.7%的棉纺丝原液；
（2）将白芷、辛夷、芦荟和菊花混合后粉碎至90目后加入12倍重量体积分数为80%乙醇溶液浸泡35min后，回流提取2次，每次2h，合并提取液，浓缩至相对密度为1.5，得中药提取物；
（3）将海藻酸钠、羧甲基壳聚糖、纳米氧化锌以及中药提取物加入棉纺丝原液中，磁力搅拌2h，形成纺丝液；
（4）将纺丝液进行静电纺丝，静电纺丝条件为：纺丝距离15cm，电压保为15kV，挤出速度为5mL/h，得到纤维膜，即为抗菌保健层。
实施例7
一种中药口罩滤芯，由外向内包括活性炭纤维层和抗菌保健层，活性炭纤维层和抗菌保健层之间可以采用粘接方式，抗菌保健层包括以下重量份数的原料：棉纤维46份、纳米氧化锌3份、羧甲基壳聚糖15份、海藻酸钠30份、白芷20份、辛夷30份、芦荟20份和菊花30份。
其中纳米氧化锌的粒径为50nm。
抗菌保健层由以下步骤制备：
（1）将棉纤维放入QBS-80B型汽爆工艺试验台的处理腔内，在蒸汽压力为1.0Mpa的条件下维持70s，然后瞬间弹射蒸汽爆破，干燥后放入按重量比1：1.5：3混合而成的混合溶剂中溶解，得质量分数为1.8%的棉纺丝原液；
（2）将白芷、辛夷、芦荟和菊花混合后粉碎至100目后加入11倍重量体积分数为85%乙醇溶液浸泡40min后，回流提取3次，每次1.5h，合并提取液，浓缩至相对密度为1.4，得中药提取物；
（3）将海藻酸钠、羧甲基壳聚糖、纳米氧化锌以及中药提取物加入棉纺丝原液中，磁力搅拌1.5h，形成纺丝液；
（4）将纺丝液进行静电纺丝，静电纺丝条件为：纺丝距离12cm，电压保为17kV，挤出速度为6mL/h，得到纤维膜，即为抗菌保健层。
对比例1
对比例1与实施例7基本相同，不同之处在于将抗菌保健层中的几味中药成分去掉，具体如下：抗菌保健层包括以下重量份数的原料：棉纤维46份、纳米氧化锌3份、羧甲基壳聚糖15份和海藻酸钠30份。
其他步骤均与实施例7相同。
对比例2
对比例2与实施例7基本相同，不同之处在于：棉纤维不经过本发明的处理处理步骤，而是直接采用常规NaOH活化步骤，其余步骤与实施例7相同，具体如下：
抗菌保健层由以下步骤制备：
（1）将棉纤维没在质量分数为18%的NaOH溶液中3h，温度维持在80℃，然后将棉纤维洗涤干净，干燥后放入按重量比1：1.5：3混合而成的混合溶剂中溶解，得质量分数为1.8%的棉纺丝原液；
（2）将白芷、辛夷、芦荟和菊花混合后粉碎至100目后加入11倍重量体积分数为85%乙醇溶液浸泡40min后，回流提取3次，每次1.5h，合并提取液，浓缩至相对密度为1.4，得中药提取物；
（3）将海藻酸钠、羧甲基壳聚糖、纳米氧化锌以及中药提取物加入棉纺丝原液中，磁力搅拌1.5h，形成纺丝液；
（4）将纺丝液进行静电纺丝，静电纺丝条件为：纺丝距离12cm，电压保为17kV，挤出速度为6mL/h，得到纤维膜，即为抗菌保健层。
性能检测
抗菌性能检测：参照FZ/T73023-2006《抗菌针织品》，以振荡法测定实施例1-7以及对比例1-2的抗菌保健层抗菌性能，所用菌种为金黄色葡萄球菌，样品的抗菌性能以抑菌率表示。
吸湿性检测：分别取实施例1-7以及对比例1-2制备的长10cm、宽1cm的纤维膜各一份，垂直悬挂，下端浸入高锰酸钾水溶液中，测量50s后的润湿高度（cm），具体结果见表1。
表1 抗菌性检测结果
表2 吸湿性检测中的湿润高度（cm）
由表1可以看出，本发明制备的中药口罩滤芯的抗菌保健层的抗菌性能优异，对金黄色葡萄球菌的抑菌率可达到98.6-99.8%，而对比例1与实施例7相比，是将中药成分去掉，抑菌率有所下降，说明本发明中添加中药成分具有协同抑菌和保健作用；对比例2棉纤维作常规预处理后，在混合溶剂中的溶解性能下降，进而影响材料的抗菌性能。
由表2可以看出，本发明的抗菌保健层的吸湿性能也比较好，能增强口罩的使用舒适性，对比例2相对于实施例7，棉纤维采用氢氧化钠进行处理，但是湿润高度与实施例7相差较多，说明采用本发明的预处理方法能大大改善棉纤维的吸湿性能。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种中药口罩滤芯，其特征在于：由外向内包括活性炭纤维层和抗菌保健层，所述抗菌保健层包括以下重量份数的原料：棉纤维45-55份、纳米氧化锌2-3份、羧甲基壳聚糖10-15份、海藻酸钠20-30份、白芷20-30份、辛夷20-30份、芦荟20-30份和菊花20-30份。
2.根据权利要求1所述的一种中药口罩滤芯，其特征在于：所述纳米氧化锌的粒径为50-100nm。
3.根据权利要求1所述的一种中药口罩滤芯，其特征在于：所述抗菌保健层由以下步骤制备：
（1）将棉纤维预处理后放入混合溶剂中溶解，得质量分数为1.0-1.8%的棉纺丝原液；
（2）将白芷、辛夷、芦荟和菊花混合后粉碎至80-100目后加入9-12倍重量体积分数为75-90%乙醇溶液浸泡30-40min后，回流提取2-3次，每次1-2h，合并提取液，浓缩至相对密度为1.0-1.5，得中药提取物；
（3）将海藻酸钠、羧甲基壳聚糖、纳米氧化锌以及中药提取物加入棉纺丝原液中，搅拌1-2h，形成纺丝液；
（4）所述纺丝液进行静电纺丝，得到纤维膜，即为抗菌保健层。
4.根据权利要求3所述的一种中药口罩滤芯，其特征在于：所述步骤（1）中的预处理：是将棉纤维在蒸汽压力为1.0-2.2Mpa的条件下维持60-90s，然后瞬间弹射蒸汽爆破，干燥。
5.根据权利要求3所述的一种中药口罩滤芯，其特征在于：所述混合溶剂为DMAC、丙酮和水按重量比1：0.5-1.5：1-3混合而成。
6.根据权利要求3所述的一种中药口罩滤芯，其特征在于：所述静电纺丝条件为：纺丝距离10-15cm，电压保为15-20kV，挤出速度为4-6mL/h。
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