CN109833667B - 一种含NaCl微粒的滤材及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种含海盐的滤材及其制备方法与应用,包括:基材、依次浸渍在所述基材上的第一浆料层和涂覆在所述第一浆料层上的第二浆料层;第一浆料层由如下组分的原料制成:增香材料5‑10份、乳化剂0.2‑2份;第二浆料层包括:水凝胶30‑50份、胶粘剂0.1‑0.5份、抑菌剂0.6‑5份、含NaCl微粒10‑25份、碳酸氢钠0‑0.6份和稳定剂1‑5份。本发明所提供的滤材中由于含有杀菌能力较强的海盐,因此可以有效的抑制和杀灭葡萄球菌和链球菌等;同时,本发明的滤材中还有增香材料,可以散发香气,并具有提神醒脑的作用。此外,本发明中两个浆料层的配方合理,海盐微粒可以稳定的附着在水凝胶中,不易脱落,使得使用该滤材的口罩滤片或口罩具有较高的质量稳定性。

Description

一种含NaCl微粒的滤材及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及材料领域,具体而言,涉及一种含NaCl微粒的滤材及其制备方法与应用。
背景技术
随着经济的发展,工业生产和城市生活造成的空气污染日益严重,雾霾已经成为人们健康呼吸的重大危害之一。专家建议雾霾天气尽量减少外出,在外出的时候戴合格的口罩,有助于人体健康。空气中还存在细菌、病毒、支原体衣原体等微生物,它们通常依附在空气中的悬浮颗粒上随着空气流动传播。可能引起人体出现哮喘、肺炎等传染性疾病,重者甚至因感染而死亡。
目前市场上销售的口罩中除了极少的纱布口罩外,其余口罩中都会使用到无纺布材料,大部分无纺布材料不具备抗菌作用。海盐具有消毒、止痒、杀菌和消炎等作用,原料来源丰富。
CN 109316829 A公开了一种防霉防菌防过敏防病毒四合一空气滤材的制备方法,其主要采用物理、化学固化技术,将制备的直径在5-20nm的纳米银抗菌胶体涂敷于静电纺纳米纤维膜表面,形成一种网络结构,以此来截留空气的固体悬浮物、胶体、细菌等,杀灭微生物、致病菌及其耐药菌;该专利申请中的制作成本较高,难以大规模应用;CN 107345339A公开了一种竹炭无纺布的制备方法,制备了一种具有多孔结构且具有优异吸附性能的竹炭无纺布,但是其仅仅是增加了竹炭的吸附能力,如果作为滤材的话,难以消灭空气中的细菌和微生物等。
发明内容
为克服现有技术的不足,本发明提供了一种含NaCl微粒的滤材及其制备方法和应用。
本发明第一方面提出了一种含NaCl微粒的滤材,包括基层、涂覆在所述基层一面上的第一浆料层、涂覆在所述基层另一面上的第二浆料层以及黏合于所述第二浆料层表面的防护层;其中,
所述第一浆料层按照重量份计,由包括如下组分的原料制成:
增香材料 5-10份
乳化剂 0.2-2份;
所述第二浆料层按照重量份计,由包括如下组分的原料制成:
水凝胶 30-50份
胶粘剂 0.1-0.5份
抑菌剂 0.6-5份
含NaCl 的微粒 10-25 份
碳酸氢钠 0-0.6份
稳定剂 1-5 份。
其中,所述基层材料为无纺布或微孔膜。为了兼顾滤材的空气透过性及对空气中的粉尘、细菌等物质的阻挡,所述基层材料的克重可以为5-30g/m2。优选的,所述无纺布为纺粘无纺布、熔喷无纺布、针刺无纺布、水刺无纺布和负离子纳米无纺布中的至少一种。所述防护层也可以为无纺布或微孔膜,其克重也可以为5-30g/m2
所述第一浆料层中的增香材料可以为对人体有益的任何一种材料,能与基层材料稳固结合在一起即可,可以优选为柠檬精油、薄荷精油、葡萄柚精油、桉树精油、费衣草、迷迭香花叶提取物、丁香萃取物、桂花萃取物和玫瑰精油中的一种或多种。
所述乳化剂为蔗糖脂肪酸酯、单硬脂酸甘油酯、山梨醇酐脂肪酸酯和聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯中的一种或多种。选用此类乳化剂,可以将增香材料均匀的分散开,以便于将其均匀的浸渍在基材上。
所述第二浆料层中含NaCl 的微粒可以为海盐微粒、池盐微粒、井盐微粒或岩盐微粒;需要说明的是,海盐微粒、池盐微粒、井盐微粒或岩盐微粒均需要经过常压过滤、减压过滤、蒸发浓缩和结晶干燥等处理后,才能得到纯度较高的NaCl。其中,海盐,为沿海盐田取水经日晒制成,含氯化钠达90%,具有较强的杀菌作用,将其吸入人体鼻腔后,一方面具有杀菌作用,另一方面也可以有效缓解患有鼻炎的使用者的病症。本发明所用的海盐微粒可以购自天津长芦汉沽盐场有限责任公司、唐山市唐丰盐业有限责任公司、莱州万益盐化有限公司等厂家。
此外,含NaCl 的微粒也可以为盐卤微粒或者矿物盐微粒经处理、提纯后主要成分为NaCl的微粒。所述水凝胶为壳聚糖水凝胶、丝素蛋白水凝胶和甲基丙烯酸化水凝胶中的一种或多种;所述稳定剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌,可以使得海盐微粒稳定的分布在水凝胶中,以避免与外界空气中的水分接触而快速潮解。
含NaCl的微粒中NaCl的质量百分比在90%以上,且微粒中的其他微量元素不会对人体产生不良影响,含NaCl的微粒的粒径可以为0.1-0.2mm,合适的粒径,有利于NaCl微粒在水凝胶中的均匀分布。在含NaCl的微粒中加入适量的碳酸氢钠,可以有助于调节体系的PH值,使得滤材在使用时能够产生对人体友好的界面。同时,碳酸氢钠也有一定的去污能力,可以对空气中的酸性气体进行吸收处理。
所述胶粘剂为α-氰基丙烯酸正丁酯胶粘剂或者α-氰基丙烯酸正辛酯胶粘剂。
所述抑菌剂为聚六亚甲基胍、聚六亚甲基胍盐酸盐、聚六亚甲基胍丙酸盐、聚六亚甲基胍磷酸盐和聚六亚甲基盐酸双胍中的一种或多种。选用的抑菌剂具有对多种细菌的进行杀灭的能力,同时也是一种环保型聚合物,不会对使用者产生不良影响。
本发明中的两个浆料层的组分简单,第二浆料层中主要成分仅包括水凝胶和含NaCl微粒,就可以对空气中的有害细菌和微生物进行抑制和杀灭;进一步的,通过添加仅占水凝胶重量0.02%-0.1%的抑菌剂,能够与含NaCl 的微粒协同作用,进一步抑制和杀灭空气中的有害细菌等。此外,还可以通过增香材料增加用户的使用舒适度,例如起到提神醒脑的作用。
作为更优选的配方,所述第一浆料层按照重量份计,由包括如下组分的原料制成:
增香材料 6-8份
乳化剂 0.5-0.8份;
所述第二浆料层按照重量份计,由包括如下组分的原料制成:
水凝胶 30-42份
胶粘剂 0.1-0.3份
抑菌剂 0.8-3份
含NaCl 的微粒 10-22 份
碳酸氢钠 0.2-0.4份
稳定剂 1-3 份。
上述配方作为优选方案,使得两个浆料层能更稳定均匀的分别粘附在基层的一面以及基层与防护层之间。
本发明中,为了避免增香材料在基层中的分散浓度过大,给使用者带来不好的体验,第一浆料层仅粘附在基材的其中一面。
两个浆料层的厚度可以尽可能的薄,以避免吸入过多空气中的水分而影响滤材的使用寿命。其中第一浆料层的厚度为100μm~500μm;第二浆料层的厚度为0.3mm-0.5mm。在涂覆第二浆料层时,可以通过浸渍、浸轧或喷涂工艺来实现。
本发明第二方面提供了一种含NaCl微粒的滤材的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,取配方中的增香材料和乳化剂充分搅拌均匀,制得第一浆料层;将所述第一浆料层涂覆于所述基层的其中一面上,并在第一预设温度下烘干;其中,所述第一预设温度为50-60℃,步骤1中的搅拌速度可以根据实际情况确定,例如300-500r/min,搅拌所用的时间可以为20-60分钟。
步骤2,将配方中的抑菌剂分散于水凝胶中以制得粘附层,将NaCl微粒微粒和稳定剂充分搅拌均匀后涂覆于所述粘附层上,制得第二浆料层;其中,将抑菌剂分散在水凝胶中的分散时间可以为10-30分钟,将NaCl微粒微粒和稳定剂进行搅拌的速度可以为100-300r/min,搅拌时间可以为10-40分钟。
步骤3,将所述第二浆料层涂覆于所述基层的另一面上,并将所述防护层通过胶粘剂黏合于所述第二浆料层上,最后在第二预设温度下烘干,即可制得含NaCl微粒的滤材。其中,所述第二预设温度可以为60-80℃。
此外,除本发明例举的优选方法外,现有技术公开的其他方法也可以用于实现本发明。
本发明同时提供了由上述滤材制成的口罩滤片或口罩。当然,本发明提供的滤材还可以作为需要对空气进行净化过滤的其他产品(例如空气净化器)中。
由于含NaCl 的微粒的抑菌水凝胶过滤层具有优异的抑菌性,本发明所提供的滤材可以有效的抑制和杀灭葡萄球菌和链球菌等空气中有害病菌。同时,本发明的滤材中还有增香材料,可以散发香气,并具有提神醒脑的作用。此外,本发明中两个浆料层的配方合理,NaCl微粒可以稳定的附着在水凝胶中,不易脱落,使得使用该滤材的口罩滤片或口罩具有较高的质量稳定性,可以反复使用,且该滤材的生产工艺简单、成本较低,适于大规模推广。
具体实施方式
以下所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和修饰,这些改进和修饰也视为本发明的保护范围。
实施例1
选用克重为30g/m2、幅宽150cm的针刺无纺布作为基层和防护层的材料,通过喷涂工艺在基层和防护层的针刺无纺布上涂覆浆料层,第一浆料层由下述重量份数的原料制成:
增香材料 10份
乳化剂 1份
第二浆料层由下述重量份数的原料制成:
水凝胶 30份
胶粘剂 0.1份
抑菌剂 0.6份
含NaCl的微粒 25份
碳酸氢钠 0.6份
稳定剂 5份。
其中,含NaCl的微粒为粒径为0.1mm的海盐微粒,水凝胶为丝素蛋白水凝胶,胶粘剂为α-氰基丙烯酸正丁酯胶粘剂,抑菌剂为聚六亚甲基胍,稳定剂为硬脂酸钙,增香材料为柠檬精油,乳化剂为蔗糖脂肪酸酯。
滤材的制备步骤如下:
按照上述重量份数称取增香材料和乳化剂后,以300r/min的搅拌速度充分搅拌均匀,制得第一浆料层;将第一浆料层涂覆于所述基层材料的其中一面上,并在50℃下烘干;
将配方中的抑菌剂分散于水凝胶中以制得粘附层,将NaCl微粒微粒和稳定剂以100r/min的搅拌速度,搅拌均匀后涂覆于所述粘附层上,制得第二浆料层;
将所述第二浆料层涂覆于所述基层材料的另一面上,并将所述防护层通过胶粘剂黏合于所述第二浆料层上,在60℃下烘干,即得到含NaCl微粒的滤材。
本实施例所制得的滤材,相关性能指标如下:葡萄球菌抑菌率86%,链球菌的抑菌率80%,具有突出的抗菌效果(测试方法:GB/T 20944 .3-2008)。放置一周后葡萄球菌抑菌率74%,链球菌的抑菌率70%,具有突出的抗菌效果(测试方法:GB/T20944 .3-2008)。
实施例2
选用克重为25g/m2、幅宽100cm的水刺无纺作为基层和防护层的材料,通过喷涂工艺在基层和防护层的水刺无纺布上涂覆浆料层,第一浆料层由下述重量份数的原料制成:
增香材料 8份
乳化剂 0.5份;
第二浆料层由下述重量份数的原料制成:
水凝胶 40份
胶粘剂 0.1份
抑菌剂 0.6份
碳酸氢钠 0.2份
含NaCl的微粒 15份
稳定剂 3份。
其中,含NaCl的微粒为粒径为0.15mm的海盐微粒,水凝胶为壳聚糖水凝胶水凝胶,胶粘剂为α-氰基丙烯酸正辛酯胶粘剂,抑菌剂为聚六亚甲基胍盐酸盐,稳定剂为硬脂酸锌,增香材料为迷迭香花叶提取物,乳化剂为海藻酸钠。
滤材的制备步骤如下:
按照上述重量份数称取增香材料和乳化剂后,以400r/min的搅拌速度充分搅拌均匀,制得第一浆料层;将第一浆料层涂覆于所述基层材料的其中一面上,并在60℃下烘干;
将配方中的抑菌剂分散于水凝胶中以制得粘附层,将NaCl微粒微粒和稳定剂以200r/min的搅拌速度,搅拌均匀后涂覆于所述粘附层上,制得第二浆料层;
将所述第二浆料层涂覆于所述基层材料的另一面上,并将所述防护层通过胶粘剂黏合于所述第二浆料层上,在70℃下烘干,即得到含海盐的滤材。
本实施例所制得的滤材,相关性能指标如下:葡萄球菌抑菌率75%,链球菌的抑菌率78%,具有突出的抗菌效果(测试方法:GB/T 20944 .3-2008)。放置一周后葡萄球菌抑菌率65%,链球菌的抑菌率62%,具有突出的抗菌效果(测试方法:GB/T20944 .3-2008)。
实施例3
选用克重为30g/m2、幅宽150cm的熔喷无纺布作为基层和防护层的材料,通过喷涂工艺在作为基层和防护层的熔喷无纺布上涂覆浆料层,第一浆料层由下述重量份数的原料制成:
增香材料 6份
乳化剂 2份;
第二浆料层由下述重量份数的原料制成:
水凝胶 50份
胶粘剂 0.5份
抑菌剂 0.5份
含NaCl的微粒 22份
稳定剂 1份。
其中,含NaCl的微粒为粒径为0.2mm的海盐微粒,水凝胶为甲基丙烯酸化水凝胶,胶粘剂为α-氰基丙烯酸正丁酯胶粘剂,抑菌剂为聚六亚甲基胍丙酸盐,,稳定剂为硬脂酸钙,增香材料为柠檬精油,乳化剂为山梨醇酐脂肪酸酯。
滤材的制备步骤如下:
按照上述重量份数称取增香材料和乳化剂后,以500r/min的搅拌速度充分搅拌均匀,制得第一浆料层;将第一浆料层涂覆于所述基层材料的其中一面上,并在50℃下烘干;
将配方中的抑菌剂分散于水凝胶中以制得粘附层,将NaCl微粒微粒和稳定剂以300r/min的搅拌速度,搅拌均匀后涂覆于所述粘附层上,制得第二浆料层;
将所述第二浆料层涂覆于所述基层材料的另一面上,并将所述防护层通过胶粘剂黏合于所述第二浆料层上,在80℃下烘干,即得到含海盐的滤材。
本实施例所制得的滤材,相关性能指标如下:葡萄球菌抑菌率82%,链球菌的抑菌率84%,具有突出的抗菌效果(测试方法:GB/T 20944 .3-2008)。放置一周后葡萄球菌抑菌率74%,链球菌的抑菌率75%,具有突出的抗菌效果(测试方法:GB/T20944 .3-2008)。
实施例4
选用克重为5g/m2、幅宽100cm的负离子纳米无纺布作为基层和防护层的材料,通过喷涂工艺在基层和防护层的负离子纳米无纺布上涂覆浆料层,第一浆料层由下述重量份数的原料制成:
增香材料 6份
乳化剂 0.8份;
第二浆料层由下述重量份数的原料制成:
胶粘剂 0.3份
抑菌剂 3份
含NaCl的微粒 10份
碳酸氢钠 0.2份
稳定剂 2.5份。
其中,含NaCl的微粒为粒径为0.1mm的岩盐微粒,水凝胶为丝素蛋白水凝胶,胶粘剂为α-氰基丙烯酸正丁酯胶粘剂,抑菌剂为聚六亚甲基胍,,稳定剂为硬脂酸锌,增香材料为葡萄柚精油,乳化剂为蔗糖脂肪酸酯。
滤材的制备步骤如下:
按照上述重量份数称取增香材料和乳化剂后,以350r/min的搅拌速度充分搅拌均匀,制得第一浆料层;将第一浆料层涂覆于所述基层材料的其中一面上,并在60℃下烘干;
将配方中的抑菌剂分散于水凝胶中以制得粘附层,将NaCl微粒微粒和稳定剂以150r/min的搅拌速度,搅拌均匀后涂覆于所述粘附层上,制得第二浆料层;
将所述第二浆料层涂覆于所述基层材料的另一面上,并将所述防护层通过胶粘剂黏合于所述第二浆料层上,在65℃下烘干,即得到含岩盐的滤材。
本实施例所制得的滤材,相关性能指标如下:葡萄球菌抑菌率78%,链球菌的抑菌率80%,具有突出的抗菌效果(测试方法:GB/T 20944 .3-2008)。放置一周后葡萄球菌抑菌率72%,链球菌的抑菌率75%,具有突出的抗菌效果(测试方法:GB/T20944 .3-2008)。
实施例5
选用克重为15g/m2、幅宽100cm的水刺无纺作为基层和防护层的材料,通过喷涂工艺在基层和防护层的水刺无纺布上涂覆浆料层,第一浆料层由下述重量份数的原料制成:
增香材料 10份
乳化剂 0.6份;
第二浆料层由下述重量份数的原料制成:
水凝胶 42份
胶粘剂 0.3份
抑菌剂 0.6份
含NaCl的微粒 18份
稳定剂 3份。
其中,含NaCl的微粒为粒径为0.15mm的井盐微粒,水凝胶为壳聚糖水凝胶水凝胶,胶粘剂为α-氰基丙烯酸正辛酯胶粘剂,抑菌剂为聚六亚甲基胍盐酸盐,稳定剂为硬脂酸钙,增香材料为柠檬精油,乳化剂为蔗糖脂肪酸酯。
滤材的制备步骤如下:
按照上述重量份数称取增香材料和乳化剂后,以450r/min的搅拌速度充分搅拌均匀,制得第一浆料层;将第一浆料层涂覆于所述基层材料的其中一面上,并在60℃下烘干;
将配方中的抑菌剂分散于水凝胶中以制得粘附层,将NaCl微粒微粒和稳定剂以100r/min的搅拌速度,搅拌均匀后涂覆于所述粘附层上,制得第二浆料层;
将所述第二浆料层涂覆于所述基层材料的另一面上,并将所述防护层通过胶粘剂黏合于所述第二浆料层上,在80℃下烘干,即得到含井盐微粒的滤材。
本实施例所制得的滤材,相关性能指标如下:葡萄球菌抑菌率88%,链球菌的抑菌率90%,具有突出的抗菌效果(测试方法:GB/T 20944 .3-2008)。放置一周后葡萄球菌抑菌率80%,链球菌的抑菌率85%,具有突出的抗菌效果(测试方法:GB/T20944 .3-2008)。
对比例1
本对比例提供了一种与实施例1类似的滤材,与实施例1相比,区别点仅在于:第二浆料层的组成不同,具体为:水凝胶:12份;海盐微粒:5份;稳定剂:0.3份。
同等条件下,经检测,本对比例所提供的滤材的性能如下:葡萄球菌抗菌率:60%、链球菌抗菌率:65%;放置一周后,葡萄球菌抗菌率:58%、链球菌抗菌率:55%。
综上所述,本发明所提供的滤材中由于含有杀菌能力较强的NaCl微粒,因此可以有效的抑制和杀灭葡萄球菌和链球菌等;同时,本发明的滤材中还有增香材料,可以散发香气,并具有提神醒脑的作用。此外,本发明中两个浆料层的配方合理,NaCl微粒可以稳定的附着在水凝胶中,不易脱落,使得使用该滤材的口罩滤片或口罩具有较高的质量稳定性,可以反复使用,且该滤材的生产工艺简单、成本较低,适于大规模推广。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种含NaCl微粒的滤材,其特征在于,包括基层、涂覆在所述基层一面上的第一浆料层、涂覆在所述基层另一面上的第二浆料层以及黏合于所述第二浆料层表面的防护层;其中,
所述第一浆料层按照重量份计,由包括如下组分的原料制成:
增香材料 5-10份
乳化剂 0.2-2份;
所述第二浆料层按照重量份计,由包括如下组分的原料制成:
水凝胶 30-50份
胶粘剂 0.1-0.5份
抑菌剂 0.6-5份
含NaCl 的微粒 10-25 份
碳酸氢钠 0-0.6份
稳定剂 1-5 份。
2.根据权利要求1所述的含NaCl微粒的滤材,其特征在于,所述含NaCl 的微粒为海盐微粒、池盐微粒、井盐微粒或岩盐微粒。
3.根据权利要求1所述的含NaCl微粒的滤材,其特征在于,所述基层材料为无纺布或微孔膜;所述基层材料的克重为5-30g/m2;所述防护层为无纺布或微孔膜。
4.根据权利要求3所述的含NaCl微粒的滤材,其特征在于,所述无纺布为纺粘无纺布、熔喷无纺布、针刺无纺布、水刺无纺布和负离子纳米无纺布中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的含NaCl微粒的滤材,其特征在于,所述NaCl微粒的粒径为0.1-0.2mm。
6.根据权利要求1所述的含NaCl微粒的滤材,其特征在于,所述水凝胶为壳聚糖水凝胶、丝素蛋白水凝胶和甲基丙烯酸化水凝胶中的一种或多种;所述稳定剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌;所述胶粘剂为α-氰基丙烯酸正丁酯胶粘剂或者α-氰基丙烯酸正辛酯胶粘剂。
7.根据权利要求1所述的含NaCl微粒的滤材,其特征在于,所述抑菌剂为聚六亚甲基胍、聚六亚甲基胍盐酸盐、聚六亚甲基胍丙酸盐、聚六亚甲基胍磷酸盐和聚六亚甲基盐酸双胍中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的含NaCl微粒的滤材,其特征在于,所述增香材料为柠檬精油、薄荷精油、葡萄柚精油、桉树精油、费衣草、迷迭香花叶提取物、丁香萃取物、桂花萃取物和玫瑰精油中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的含NaCl微粒的滤材,其特征在于,所述乳化剂为海藻酸钠、蔗糖脂肪酸酯、单硬脂酸 甘油酯、山梨醇酐脂肪酸酯和聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯中的一种或多种。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的含NaCl微粒的滤材的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,取配方中的增香材料和乳化剂充分搅拌均匀,制得第一浆料层;将所述第一浆料层涂覆于所述基层材料的其中一面上,并在第一预设温度下烘干;
步骤2,将配方中的抑菌剂分散于水凝胶中以制得粘附层,将NaCl微粒和稳定剂充分搅拌均匀后涂覆于所述粘附层上,制得第二浆料层;
步骤3,将所述第二浆料层涂覆于所述基层材料的另一面上,并将所述防护层通过胶粘剂黏合于所述第二浆料层上,最后在第二预设温度下烘干,即可制得含NaCl微粒的滤材。
11.根据权利要求10所述的含NaCl微粒的滤材的制备方法,其特征在于,所述第一预设温度为50-60℃;所述第二预设温度为60-80℃。
12.一种由权利要求1-8中任一项所述含NaCl微粒的滤材制成的口罩滤片或口罩。
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