CN111455670A

CN111455670A - 一种口罩重复利用的可再溶性水性处理剂及其制备方法

Info

Publication number: CN111455670A
Application number: CN202010111669.3A
Authority: CN
Inventors: 刘白玲
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-02-24
Filing date: 2020-02-24
Publication date: 2020-07-28

Abstract

本发明提供了一种口罩重复利用的可再溶性水性处理剂及制备方法，该处理剂包括：水溶性聚合物：3～25份；聚胍盐抗菌剂：1～10份；表面活性剂：0.5～5份；其余为去离子水，此处理剂生物安全性高，具有优良的抗大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、白色念珠菌、毛霉、黑曲酶作用，对流感病毒具有很好的杀灭作用；对口罩表面进行处理后，口罩表面具有抗静电性，可阻止细菌、病毒等微生物及空气飘尘在口罩表面的黏附积累；处理后口罩的表面能够形成极薄的膜层，能阻挡细菌和病毒的侵入，并有助于处理剂中抗菌剂对细菌与病毒的杀灭；口罩使用后洗涤时处理剂成膜层可被水溶去，不影响口罩纤维的柔软性和再经处理剂处理后的重复使用性。

Description

一种口罩重复利用的可再溶性水性处理剂及其制备方法

技术领域

本发明属于卫生防护应用领域，涉及一种可再溶性水性处理剂、制备方法及应用，尤其涉及一种具有抗菌功能的口罩重复利用的可再溶性水性处理剂、制备方法及其用途。

背景技术

流行病是在较短时间内广泛蔓延并感染众多人口的疾病。冬春两季是流行病的高发期，比如象流行性感冒、脑膜炎、霍乱等。冬春季的流行病中，流感最为常见。流感主要是通过空气传播，经呼吸道进入人体。健康人一旦吸入了流感病人在说话、呼吸、咳嗽和打喷嚏时喷出的含有流感病毒的唾液飞沫，就有可能患上流感，并成为了新的传染源，导致病毒在更大范围的传播，带来更加严重的危害。

同时，随着我国城市化建设进程的推进，城市扬尘污染十分严重。扬尘是空气中总悬浮颗粒物的重要组成部分，可在风力、人为及机械性带动下进入大气的开放性污染源。粉尘中颗粒直径大的(PM10)因容易沉降称为降尘；直径小的(PM2.5)称为飘尘。飘尘能够吸附各种有毒物质，包括有害微生物与致癌物等。飘尘多以气溶胶形式飘浮在空气中，颗粒较大部分可进入下呼吸道；颗粒较小部分则会积累在肺泡中，从而引发一系列疾病，严重时会导致人体肺衰竭。

由上可知，无论是防止病原体还是飘尘中微生物与有害物质等对大众群体的侵害，把好人体的呼吸防护是关键性环节。同时随着人们对健康意识的不断提升，让口罩成为人们出行与交往的必备物品。

目前在我国上市的防护口罩包括：PM2.5防护口罩、医用防护口罩、FFP防护口罩、颗粒物防护口罩以及3M防护口罩等。PM2.5防护口罩的制作采用了可明显提高产品吸湿速干效果的康纶纤维，并在纤维中加入了银基抗菌物质，以同时解决防尘、防病的问题。医用防护口罩的内层为普通卫生纱布或无纺布，中层为超细聚丙烯纤维熔喷材料层，外层为无纺布或超薄聚丙烯熔喷材料层，其疏水透气性强，对微小带病毒气溶胶或有害微尘的过滤效果显著。FFP防护口罩可有效滤除尘埃，主要用于对高毒和放射性颗粒物及焊接作

目前的各类防护性口罩，大多是通过过滤性纤维层，或抗菌材料的使用，达到阻止含有各类颗粒的飘尘及微生物等有害物质进入人体呼吸系统的目的。但是，大多数口罩为一次性使用，不具有再次使用性；即使是性能与质量较好的防护性口罩，也很少具有可重复使用性。而且，抗菌剂多采用纳米银基抗菌物质，这类抗菌物质具有很好的抗菌效果，但易于脱离纤维而进入人体。由此带来的后果是：1)因价格和使用频率问题，给普通大众造成了很大的经济负担，将会导致口罩佩戴人数的减少，有可能增加有害物质及病毒的对人群的感染率；2)美国、日本等国已经呼吁科学界警惕高活性的纳米材料对人体产生的潜在危害；3)大量废弃口罩进入环境，不但存在再次传染的问题，而且增加了固体废物的处理压力。基于现有口罩所存在的问题，以及口罩供应紧张的情况，大众迫切需要一种安全、速效、高效的抗菌抗病毒材料来解决口罩的防护性能以及重复利用。

发明内容

基于对目前所使用口罩存在问题的分析，针对冬春季节因雾霾及流感病毒等对人们健康的危害，本发明首次设计并成功制备了具有使口罩具有可重复利用价值的可再溶性水性处理剂。该处理剂可用于具有过滤性致密中间层结构的防护口罩，使其在清洗处理后重新获得使用价值；该处理剂也可用以普通口罩的处理，提高其防雾霾、抗病菌的能力。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种口罩重复利用的可再溶性水性处理剂，所述处理剂包括以下组分：

水溶性聚合物：3～25份；聚胍盐抗菌剂：1～10份；表面活性剂：0.5～5份；其余为去离子水。

优选的，水溶性聚合物：15～20份；聚胍盐抗菌剂：3～8份；表面活性剂：1～3份；去离子水：600～1000份。

优选的，所述聚胍盐抗菌剂为聚六亚甲基盐酸胍、盐酸聚六亚甲基双胍、有机硅改性聚六亚甲基盐酸胍、有机硅改性盐酸聚六亚甲基双胍等中的一种或多种。

优选的，所述聚胍盐抗菌剂的主体分子量为1500-6000。该分子量的聚胍盐抗菌剂适合于后改性，而且抗菌效果与抗菌周期的综合性能较优。

聚胍盐和/或改性聚胍盐，是具有良好生物安全性的抗菌材料；经检测表明，这类抗菌材料具有优良的抗大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、白色念珠菌、毛霉、黑曲酶作用；而且对流感和乙肝病毒具有很好的杀灭作用。

优选的，所述表面活性剂为阳离子型表面活性剂、咪唑啉表面活性剂、甜菜碱表面活性剂、双子表面活性剂中的一种或多种；其中，阳离子型表面活性剂为十二烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵；咪唑啉表面活性剂或/和甜菜碱表面活性剂为月桂基咪唑啉甜菜碱型两性表面活性剂、十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱、十八烷基二羟乙基甜菜碱；双子表面活性剂为十二至二十四烷基双子表面活性剂。

使用阳离子与两性表面活性剂，不但具有与聚胍盐类抗菌剂的协同抗菌作用，而且可使口罩表面具有抗静电性，阻止细菌、病毒等微生物及空气飘尘在口罩表面的黏附积累。

优选的，所述水溶性聚合物为羧甲基纤维素、聚氧化乙烯、聚乙烯醇中的一种或多种组成，该类水溶性聚合物无毒，具有可生物降解性能；其中，聚氧化乙烯具有更优的水溶性。

其中，羧甲基纤维素钠的取代度为0.5～0.8；聚氧化乙烯的分子量为10万～250万；聚乙烯醇的聚合度与醇解度分别为380～1700与88％～99％。分子量和聚合度等性能的选择均考虑到分子的生物降解性、水溶性聚合物以及与其他物质进行协同的更优性。

所述处理剂中的水性高分子聚合物可在口罩表面形成极薄的成膜层，阻挡细菌和病毒的侵入，并有助于抗菌、抗病毒材料对细菌与病毒的作用。

所述处理剂中的水性高分子聚合物因分子量选择适当、配伍合理，所以在口罩表面形成的成膜层可在口罩使用后洗涤时被溶去，从而避免了口罩纤维的硬化，可使具有过滤性致密中间层结构的口罩，经用该处理剂喷施后，具有了一定次数的可重复使用性。

本发明的另一个目的在于提供了上述口罩重复利用的可再溶性水性处理剂的制备方法，包括以下步骤：

a)将水溶性聚合物、表面活性剂、聚胍盐类抗菌剂用去离子水配制成浓度为3％～10％的水溶液；优选的，将表面活性剂、胍盐类抗菌剂和水溶性聚合物的水溶液浓度配制10％的水溶液；

b)搅拌情况下，向反应器中加入去离子水、步骤a)中配置的表面活性剂、胍盐类抗菌剂和水溶性聚合物的水溶液，搅拌30min～90min；用酸调节体系最终pH为6～8；温度范围20℃～ 60℃；

c)调节至处理剂的使用浓度1.0～5.0％。

优选的，所述酸为盐酸、磷酸、醋酸、丙酸中的一种或多种。

本发明的第三个目的在于提供所述口罩重复利用的可再溶性水性处理剂通过浸渍、浸轧或喷涂工艺处理口罩或隔离衣用无纺布材料、空调滤网无纺布过滤材料、纺织服装材料的应用用途。

所述口罩的用途包括新口罩或使用过的口罩的处理，所述使用过的口罩处理方法包括：

a)将使用过的口罩用自来水冲洗10s～20s；

b)将处理液喷施在晾干口罩的外表面，用量为8ml～20ml，晾干后即可佩戴。

优选的，所述口罩的用途包括新口罩或使用过的口罩的处理，所述使用过的口罩处理方法包括：

a)将使用过的口罩用自来水冲洗10秒～20秒；随后浸泡在0.01％～1.0％的中性洗涤液中 5min～20min，手轻按20～50次，避免用力搓揉；用清洁自来水冲洗干净；

b)用不含水溶性聚合物的处理剂浸泡清洗干净的口罩，用量为口罩自重的1-5倍，时间 1min～20min，压去水剂，晾干；

c)将处理液喷施在晾干口罩的外表面，用量为8ml～20ml，晾干后即可佩戴。

对于防颗粒口罩，最好先使用不含水溶性聚合物的处理剂处理，否则将会因吸收聚合物太多而影响本来就很弱的透气性，佩戴不舒服。

优选的，所述口罩为具有过滤性致密中间层结构的口罩和普通纱布或无纺布口罩。

所述处理剂还可用于普通口罩的处理，提高其防雾霾、抗病菌作用，有利于我国大众群体的个人卫生防护。

本发明具有如下优点和有益的效果：

本发明提供了一种处理剂，使用的生物安全性高、抗菌抗病毒、防静电性能好；对口罩表面进行处理后，可使具有过滤性致密中间层结构的防护口罩获得一定次数的重复使用性。该处理剂也可用以普通口罩的处理，提高其防雾霾、抗细菌病菌的能力。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本发明口罩重复利用的可再溶性水性处理剂的抗菌性能采用最小抑菌浓度测定，测试依据为《消毒技术规范》2002版2.1.8.3MIC(最小抑菌浓度)试验：琼脂稀释法。检测用菌：大肠杆菌(Ehcherichia coli)ATCC 25922；金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)ATCC 6538；白色念珠菌(Candida albicans)ATCC 10231；黑曲霉(Aspergillusniger)AS 3.4463等同ATCC 6275；球毛壳(Chaetoomium globsum)AS 3.4254。

本发明口罩重复利用的可再溶性水性处理剂的抗流感病毒性能检测，使用了MDCK(G6) 细胞(犬肾细胞)，首先通过甲型H3N2流感病毒在鸡胚中的扩增、在MDCK细胞内的适应传代及病毒滴度的测定，确定病毒扩增及毒力；再进行处理剂对MDCK细胞的毒性试验；继而进行处理剂直接灭活病毒的作用试验，以病毒抑制率和病毒的血凝滴度为指标，得到处理剂对直接灭活H3N2流感病毒效果。

实施例1

水溶性聚合物：3份～25份；

聚胍盐抗菌剂：1份～10份；

表面活性剂：0.5份～5份；

其余为去离子水。

此实施例中处理剂1～处理剂4的水溶性聚合物选取羧甲基纤维素、聚氧化乙烯或/和聚乙烯醇，聚胍盐抗菌剂选取聚胍盐或/和改性聚胍盐，其中聚胍盐为聚六亚甲基盐酸胍，改性聚胍盐为有机硅改性聚六亚甲基盐酸胍，表面活性剂采用甜菜碱，十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱。本实施例的具体组分组成如下表：

实施例2

处理剂的制备方法如下：

a)将表面活性剂、水溶性聚合物浓度、胍盐类抗菌剂用去离子水配置成浓度为3％～10％的水溶液；

c)调节处理剂的使用浓度至1.0～5.0％。

具体的，本实施例中将表面活性剂、水溶性聚合物浓度、胍盐类抗菌剂用去离子水配置成浓度为10％的水溶液；用盐酸调节体系最终pH为7；用去离子水调节浓度至5％。

实施例3

本实施例对处理剂2与处理剂3进行研究。研究内容包括抗菌性能、抗流感病毒性能以及成膜性能。

处理剂2的抗菌试验见下表：

处理剂2的抗流感病毒性能见下表：

结果表明：处理剂2对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、黑曲霉、球毛壳的最小抑菌浓度分别为0.01％、0.01％、0.04％、0.125％、0.25％，均有较优的杀灭性能；同时，对流感病毒H3N2型具有灭活作用，在80μg/mL时对流感病毒的抑制率为42.7％。血凝试验说明处理剂可减少病毒的血凝滴度，因而可作为抗病毒材料，用于杀灭自然环境或者材料中的流感病毒。

处理剂3的抗菌性能如下：

基于其对细胞毒性的观察，在其安全范围内，以病毒抑制率和病毒的血凝滴度为指标，检测处理剂3直接灭活H3N2流感病毒效果，效果如下：

样品浓度(μg/mL)	50	25	12.5	6.25	3.125
						对流感病毒H3N2抑制率(％)	52.5	43.4	35.1	28.7	20.8

结果表明：处理剂3对流感病毒H3N2型具有灭活作用，在50μg/ml时，对病毒的抑制率为52.5％。血凝试验说明处理剂可减少病毒的血凝滴度，因而可作为抗病毒材料，用于杀灭自然环境或者材料中的流感病毒。

实施例4

将使用过的PM2.5防护口罩用自来水冲洗20秒，然后放入0.5％的蓝月亮洗涤液中浸泡 5min～20min，手轻按50次，用自来水冲洗干净。

对经处理剂喷施后使用过的PM2.5防护口罩，在自来水冲洗20秒后，先在水中浸泡20min 使高分子膜溶解，期间可用手轻揉，再用水冲洗约30秒后，重复后续过程，即：用不含水溶性聚合物的处理液浸泡清洗干净的口罩，用量为口罩自重的3倍，时间为15min，期间用水轻按；压去水与处理剂，晾干。再将处理液喷施在晾干口罩的外表面，用量10-12ml，晾干后即可佩戴。

对口罩表面进行处理后，口罩表面具有抗静电性，可阻止细菌、病毒等微生物及空气飘尘在口罩表面的黏附积累；处理后口罩的表面能够形成极薄的膜层，能阻挡细菌和病毒的侵入，并有助于处理剂中抗菌剂对细菌与病毒的杀灭；口罩使用后洗涤时可被水溶去，在一定的次数内不影响口罩纤维的柔软性和重复使用性。下表给出了重复处理次数对口罩抗菌性能、透气性及柔软性的影响趋势。

重复次数	抗菌性能	柔软度	透气性
				未经处理新口罩	☆☆☆	☆☆☆☆	☆☆☆☆
处理1次	☆☆☆☆	☆☆☆☆	☆☆☆☆
				处理2次	☆☆☆☆	☆☆☆☆	☆☆☆☆
处理3次	☆☆☆☆	☆☆☆☆	☆☆☆☆
				处理4次	☆☆☆☆	☆☆☆	☆☆☆
处理5次	☆☆☆☆	☆☆☆	☆☆☆
				处理6次	☆☆☆☆	☆☆	☆☆☆

注：☆越多，给定性能越好。

由上表可知，处理剂有助于口罩的抗菌性能的保持与提高，随着处理次数的增加，因少量聚合物在口罩纤维上的积累沉积，会在一定程度上影响其柔软性，对透气性也有一定的减弱作用，建议口罩可经过六次处理，即最少重复使用6次。

实施例5

将未使用过的普通纱布、无纺布口罩用用自来水浸透，拧干后扯平用处理液浸泡，用量为口罩自重的2倍，时间8-10min，期间用手按压；取出拧干、扯平、晾干佩戴。

对用上述方法处理使用过的普通纱布、无纺布口罩，在自来水冲洗20秒后，在水中浸泡20-30 min使高分子膜溶解，期间可用手轻揉，再用水冲洗约30秒后，重复后续过程即：用处理液浸泡，用量为口罩重量的1.5倍，时间8-10min，期间用手按压；取出拧干、扯平、晾干佩戴。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种口罩重复利用的可再溶性水性处理剂，其特征在于，所述处理剂包括以下组分：

水溶性聚合物：3～25份；聚胍盐抗菌剂：1～10份；表面活性剂：0.5～5份；其余为去离子水份。

2.根据权利要求1所述的一种口罩重复利用的可再溶性水性处理剂，其特征在于，所述处理剂包括以下组分：

水溶性聚合物：15～20份；聚胍盐抗菌剂：3～8份；表面活性剂：1～3份；去离子水：600～1000份。

3.根据权利要求1所述的一种口罩重复利用的可再溶性水性处理剂，其特征在于，所述水溶性聚合物为羧甲基纤维素、聚氧化乙烯、聚乙烯醇中的一种或多种组成；

其中，羧甲基纤维素钠的取代度为0.5～0.8；聚氧化乙烯的分子量为10万～250万；聚乙烯醇的聚合度与醇解度分别为380～1700与88％～99％。

4.根据权利要求1所述的一种口罩重复利用的可再溶性水性处理剂，其特征在于，所述聚胍盐抗菌剂为聚六亚甲基盐酸胍、盐酸聚六亚甲基双胍、有机硅改性聚六亚甲基盐酸胍、有机硅改性盐酸聚六亚甲基双胍等中的一种或多种。

5.根据权利要求1或4所述的一种口罩重复利用的可再溶性水性处理剂，其特征在于，所述聚胍盐抗菌剂的主体分子量为1500-6000。

6.根据权利要求1所述的一种口罩重复利用的可再溶性水性处理剂，其特征在于，所述表面活性剂为阳离子型表面活性剂、咪唑啉表面活性剂、甜菜碱表面活性剂、双子表面活性剂中的一种或多种；其中，阳离子型表面活性剂为十二烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵；咪唑啉表面活性剂或/和甜菜碱表面活性剂为月桂基咪唑啉甜菜碱型两性表面活性剂、十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱、十八烷基二羟乙基甜菜碱；双子表面活性剂为十二至二十四烷基双子表面活性剂。

7.一种权利要求1所述的口罩重复利用的可再溶性水性处理剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

b)搅拌情况下，向反应器中加入去离子水、步骤a)中配置的表面活性剂、胍盐类抗菌剂和水溶性聚合物的水溶液，搅拌30min～90min；用酸调节体系最终pH为6～8；温度范围20℃～60℃；

c)调节处理剂的使用浓度至1.0～5.0％。

8.一种权利要求7所述的口罩重复利用的可再溶性水性处理剂制备方法，其特征在于，所述酸为盐酸、磷酸、醋酸、丙酸中的一种或多种。

9.一种权利要求1所述的口罩重复利用的可再溶性水性处理剂或权利要求6所述的口罩重复利用的可再溶性水性处理剂制备方法得到的处理剂通过浸渍、浸轧或喷涂工艺处理口罩或隔离衣用无纺布材料、空调滤网无纺布过滤材料、纺织服装材料的应用用途。

10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，所述口罩的用途包括新口罩或使用过的口罩的处理，所述使用过的口罩处理方法包括：

a)将使用过的口罩用自来水冲洗10秒～20秒；随后浸泡在0.01％～1.0％的中性洗涤液中5～20min，手轻按20～50次，避免用力搓揉；用清洁自来水冲洗干净；

b)用不含水溶性聚合物的处理剂浸泡清洗干净的口罩，用量为口罩自重的1-5倍，时间1～20min；压去水剂，晾干。