CN111096499A - 一种抗菌口罩及其制备方法 - Google Patents

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杨晟尧
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林路云
张捷
李思贤
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Abstract

本发明涉及卫生用品领域，特别涉及一种抗菌口罩及其制备方法，包括口罩本体；所述口罩本体包括外层、中间层和内层，所述中间层含有光触媒，所述外层为疏松多孔的材质，所述多孔材质由多条纤维交织而成；所述外层上设置有多个反光片，所述反光片粘结于所述纤维上，所述发光片的宽度不宽于所述纤维的直径，且所述反光片的反光面朝向中间层。本发明采用三层结构，其中中间层为光触媒层，并且采用氧化石墨烯和纳米二氧化钛共同负载在布料上的方式，提高了纳米二氧化钛的负载量和催化能力。另外，外层采用多孔型布料，并且在制作外层过程中在布料纤维上粘附反光片，提高了光线的照射效率，从而提高了口罩的抗菌能力以及过滤有害气体的能力。

Description

一种抗菌口罩及其制备方法
技术领域
本发明涉及卫生用品领域，特别涉及一种抗菌口罩及其制备方法。
背景技术
现有的口罩多用一层或者多层非织造布复合制作而成，主要生产工艺包括熔喷、纺粘、热风或者针刺法。普通纱布或者无纺布由于结构单一，防护效果不佳无法完全隔绝病菌和雾霾。
发明内容
本发明为了解决现有技术中口罩防护效果不佳无法完全隔绝病菌和雾霾的问题，提供了一种抗菌口罩。
本发明的另一个目的在于，提供上述抗菌口罩的制备方法。。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
一种抗菌口罩，包括口罩本体；所述口罩本体包括外层、中间层和内层，所述中间层含有光触媒，所述外层为疏松多孔的材质，所述多孔材质由多条纤维交织而成；所述外层上设置有多个反光片，所述反光片粘结于所述纤维上，所述发光片的宽度不宽于所述纤维的直径，且所述反光片的反光面朝向中间层。
上述抗菌口罩，口罩本体包括外层、中间层和内层的三层结构。一种中间层为还有光触媒层，具体为纳米二氧化钛光触媒。纳米二氧化钛在紫外光、太阳光或其它光源的照射下，能够快速清除表面水雾、分解细菌，起到抗菌、除臭、防雾功能。进一步，外层织物的纤维上粘附有反光片。外层织物采用纱布，纤维即组成纱布的纱布线。将光触媒层设置在口罩的中间层，可以防止光触媒在使用过程中脱离。由于光触媒设置在中间层，光触媒接触的光照就会减少。当光线照射在纱布上时，由于纱布为疏松多孔的，光线可以透过纱布照射到光触媒层。在照射过程中，光线会在纱布表面发生漫反射，有部分光线不能照射到光触媒层。在纤维上粘附发光片，如此当光线发生发射以后可以再次经过发光片的反射进入到光触媒层。
优选地，所述口罩还包括鼻梁夹和耳带。
优选地，所述内层包括多层纱布。
优选地，所述反光片为纳米二氧化硅。
一种所述抗菌口罩的制备方法，包括以下步骤：
S1.外层的制备
S11.将纤维通过浸泡入胶黏剂中，再通过还有纳米二氧化硅的容器；
S12.将步骤S11处理之后的纤维纺织成布料；
S2.中间层的制备
S21.将纺织物浸入浓度为1～3mol/L的硫酸溶液中2～4h；
S22.将步骤S21处理之后的纺织物浸入浓度为1～2mg/mL的氧化石墨烯水溶液中，煮沸1～2h之后烘干；
S23.将纳米二氧化钛和分散剂溶于无水乙醇中，纳米二氧化钛和分散剂的质量分数均为0.1％～1％；
S24.将步骤S23制备的纳米二氧化钛溶液涂覆在步骤S22处理之后的织物上，然后进行烘干固化，重复涂覆、烘干固化2～4次；
S3.以步骤S1的外层和步骤S2的中间层制作成口罩。
上述抗菌口罩的制备方法，在中间层即光触媒的制备过程中，首先将布料在硫酸溶液中进行活化。布料是由木质纤维、涤纶、无纺布等组成，布料分子中均还有数量不等的羟基或者氨基或巯基。这些官能团经活化以后可以和氧化石墨上的羧基或羟基发生反应。将布料浸泡在氧化石墨烯溶液中，氧化石墨一方面可以与布料发生化学反应连接到布料分子上，也可以通过物理吸附的作用吸附到布料纤维上。再将吸附有氧化石墨烯的布料通过涂覆、喷涂或填充再烘干固化的方式将纳米二氧化钛与布料复合。由于氧化石墨烯具有较大的比表面积对纳米颗粒具有很大的吸附能力，可以提高布料对纳米二氧化钛的负载量。另外，氧化石墨烯也具有较大的电子迁移效率，可以崔进纳米二氧化钛对有害气体的催化分解。
优选地，所述步骤S23中，纳米二氧化碳的质量分数为0.2％～0.6％。
优选地，所述步骤S3中，分散剂为聚甲基丙烯酸铵、聚乙二醇、聚乙烯醇、丙烯酸中的一种。
优选地，所述步骤S24中，重复涂覆、烘干固化3次。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明提供的一种抗菌口罩及其制备方法，采用三层结构，其中中间层为光触媒层，并且采用氧化石墨烯和纳米二氧化钛共同负载在布料上的方式，提高了纳米二氧化钛的负载量和催化能力。另外，外层采用多孔型布料，并且在制作外层过程中在布料纤维上粘附反光片，提高了光线的照射效率，从而提高了口罩的抗菌能力以及过滤有害气体的能力。
附图说明
图1本发明实施例口罩示意图；
图2本发明实施例口罩主体截面示意图；
图3本发明实施例口罩的外侧纤维示意图。
附图标记说明：
1-口罩本体，11-外层，12-中间层，13-内层，14-纤维，15-发光片，2-鼻梁夹，3-耳带。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
一种抗菌口罩，其特征在于，包括口罩本体1；所述口罩本体包括外层11、中间层12和内层13，所述中间层12含有光触媒，所述外层11为疏松多孔的材质，所述多孔材质由多条纤维14交织而成；所述外层11上设置有多个反光片15，所述反光片15粘结于所述纤维14上，所述发光片15的宽度不宽于所述纤维14的直径，且所述反光片15的反光面朝向中间层12。所述口罩还包括鼻梁夹2和耳带3。所述内层13包括多层纱布。所述反光片15为纳米二氧化硅。
上述抗菌口罩的制备方法，包括以下步骤：
S1.外层的制备
S11.将纤维通过浸泡入胶黏剂中，再通过还有纳米二氧化硅的容器；
S12.将步骤S11处理之后的纤维纺织成布料；
S2.中间层的制备
S21.将纺织物浸入浓度为1～3mol/L的硫酸溶液中2～4h；
S22.将步骤S21处理之后的纺织物浸入浓度为1～2mg/mL的氧化石墨烯水溶液中，煮沸1～2h之后烘干；
S23.将纳米二氧化钛和甲基丙烯酸铵溶于无水乙醇中，甲基丙烯酸铵的质量分数均为0.1％～1％；纳米二氧化钛的质量分数为0.1％；
S24.将步骤S23制备的纳米二氧化钛溶液涂覆在步骤S22处理之后的织物上，然后进行烘干固化，重复涂覆、烘干固化2次；
S3.以步骤S1的外层和步骤S2的中间层制作成口罩。
实施例2
一种抗菌口罩，其结构同实施例1。
上述抗菌口罩的制备方法，包括以下步骤：
S1.外层的制备
S11.将纤维通过浸泡入胶黏剂中，再通过还有纳米二氧化硅的容器；
S12.将步骤S11处理之后的纤维纺织成布料；
S2.中间层的制备
S21.将纺织物浸入浓度为1～3mol/L的硫酸溶液中2～4h；
S22.将步骤S21处理之后的纺织物浸入浓度为1～2mg/mL的氧化石墨烯水溶液中，煮沸1～2h之后烘干；
S23.将纳米二氧化钛和甲基丙烯酸铵溶于无水乙醇中，甲基丙烯酸铵的质量分数均为0.1％～1％；纳米二氧化钛的质量分数为1％；
S24.将步骤S23制备的纳米二氧化钛溶液涂覆在步骤S22处理之后的织物上，然后进行烘干固化，重复涂覆、烘干固化4次；
S3.以步骤S1的外层和步骤S2的中间层制作成口罩。
实施例3
一种抗菌口罩，其结构同实施例1。
上述抗菌口罩的制备方法，包括以下步骤：
S1.外层的制备
S11.将纤维通过浸泡入胶黏剂中，再通过还有纳米二氧化硅的容器；
S12.将步骤S11处理之后的纤维纺织成布料；
S2.中间层的制备
S21.将纺织物浸入浓度为1～3mol/L的硫酸溶液中2～4h；
S22.将步骤S21处理之后的纺织物浸入浓度为1～2mg/mL的氧化石墨烯水溶液中，煮沸1～2h之后烘干；
S23.将纳米二氧化钛和甲基丙烯酸铵溶于无水乙醇中，甲基丙烯酸铵的质量分数均为0.1％～1％；纳米二氧化钛的质量分数为0.5％；
S24.将步骤S23制备的纳米二氧化钛溶液涂覆在步骤S22处理之后的织物上，然后进行烘干固化，重复涂覆、烘干固化3次；
S3.以步骤S1的外层和步骤S2的中间层制作成口罩。
对比例1
一种抗菌口罩，与实施例3相比口罩的外层没有粘附反光片。
上述抗菌口罩的制备方法，与实施例3相比，缺少步骤S1。
对比例2
一种抗菌口罩，与实施例3相比，其制备方法缺少步骤S22。
对比例3
一种抗菌口罩，与实施例3相比，本对比例的口罩外层为普通的纱布，不含反光片；中间层只含有纳米二氧化钛不含氧化石墨烯。本对比例口罩的制备方法，与实施例3相比缺少步骤S1和步骤S
实验例1
抗菌性能的测试
根据《光催化抗菌口罩》标准(编号为Q/FSL S 003-2003)中的方法进行测试。将实施例和对比例组的口罩经以及对照空白组(不含纳米二氧化钛及氧化石墨烯)过消毒和涂菌后用紫外灯(波长为365nm，光强度≥1.0mw/cm2)辐照60min，然后洗下菌落进行培养、计数，然后计算灭菌率(W)。计算公式为：W(％)＝(N-S)/N×100。(N为广州后空白组细菌浓度，个/dm2；S为光照后样品组细菌浓度，个/dm2)测试结果如表1所示。
表1口罩抗菌形成测试结构
Figure BDA0002360575930000061
从上表可以看出实施例组的灭菌率要明显高于对比例组。对比例1由于制备方法中缺少步骤S1，获得的抗菌口罩外层没有反光片即纳米二氧化硅，由于有效光照的减少，口罩的灭菌率降低。对比例2由于制备方法中缺少步骤S22，获得的抗菌口罩中间层由于缺少氧化石墨烯对纳米二氧化钛的负载量下降，二氧化钛的催化性能也下降，所以对比例2的灭菌率也降低。对比例3由于制备方法中缺少步骤S1和步骤S22，获得的抗菌口罩外层为普通的纱布物反光片，中间层只含有纳米二氧化钛，由于有效光照降低，二氧化钛的负载率以及催化性能均降低，因此对比例3的灭菌率比实施例和其他对比例都低。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种抗菌口罩，其特征在于，包括口罩本体(1)；所述口罩本体包括外层(11)、中间层(12)和内层(13)，所述中间层(12)含有光触媒，所述外层(11)为疏松多孔的材质，所述多孔材质由多条纤维(14)交织而成；所述外层(11)上设置有多个反光片(15)，所述反光片(15)粘结于所述纤维(14)上，所述发光片(14)的宽度不宽于所述纤维(14)的直径，且所述反光片(15)的反光面朝向中间层(12)。
2.根据权利要求1所述抗菌口罩，其特征在于，所述口罩还包括鼻梁夹(2)和耳带(3)。
3.根据权利要求1所述抗菌口罩，其特征在于，所述内层(13)包括多层纱布。
4.根据权利要求1所述抗菌口罩，其特征在于，所述反光片(14)为纳米二氧化硅。
5.一种权利要求1所述抗菌口罩的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.外层的制备
S11.将纤维通过浸泡入胶黏剂中，再通过还有纳米二氧化硅的容器；
S12.将步骤S11处理之后的纤维纺织成布料；
S2.中间层的制备
S21.将纺织物浸入浓度为1～3mol/L的硫酸溶液中2～4h；
S22.将步骤S21处理之后的纺织物浸入浓度为1～2mg/mL的氧化石墨烯水溶液中，煮沸1～2h之后烘干；
S23.将纳米二氧化钛和分散剂溶于无水乙醇中，纳米二氧化钛和分散剂的质量分数均为0.1％～1％；
S24.将步骤S23制备的纳米二氧化钛溶液涂覆在步骤S22处理之后的织物上，然后进行烘干固化，重复涂覆、烘干固化2～4次；
S3.以步骤S1的外层和步骤S2的中间层制作成口罩。
6.根据权利要求2所述抗菌口罩的制备方法，其特征在于，所述步骤S23中，纳米二氧化碳的质量分数为0.2％～0.6％。
7.根据权利要求2所述抗菌口罩的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中分散剂为聚甲基丙烯酸铵、聚乙二醇、聚乙烯醇、丙烯酸中的一种。
8.根据权利要求2所述抗菌口罩的制备方法，其特征在于，所述步骤S24中，重复涂覆、烘干固化3次。
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