CN111685422A - 一种抗菌布、抗菌口罩及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及抗菌材料技术领域，具体涉及一种抗菌布、抗菌口罩及其制备方法，其中抗菌布包括依次复合的第一导电布层、介电聚合物层和第二导电布层，所述第一导电布层至少有一侧边与第二导电布层连接，所述介电聚合物层设置有微孔。本发明的抗菌布可作为口罩原材料，具有良好的抗菌效果。
Description
技术领域
本发明涉及抗菌材料技术领域，具体涉及一种抗菌布、抗菌口罩及其制备方法。
背景技术
自从进入21世纪以来，随着人类过度开发自然，原本寄生于动物的病原体经过演变传染给人类，而引起重大的公共卫生事件时有发生，这给人们的生命健康构成严重威胁，甚至给社会经济发展造成重创。其中，新型冠状病毒引发的肺炎尤为严重，其传染性极高，已造成全球大流行，截至目前，全球已有数百万人感染，数十万人死亡，而一时间口罩成为延缓或阻断其在人与人之间传染至关重要的防护用品。
然而，大多数口罩，例如：普通活性炭口罩、一次性医用口罩、医用护理口罩、医用外科口罩及KN95或N95口罩等仅具备过滤粒子物的作用，并不具备杀菌和抗病毒的功能。在口罩中引入抗菌抗病毒物质对于防止细菌和病毒二次感染及其重要，因此，抗菌抗病毒口罩吸引了人们的广泛关注。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种抗菌布，其可作为口罩原材料，具有良好的抗菌效果。
本发明的第二目的是提供一种抗菌口罩，使用时具有良好的抗菌抑菌效果。
本发明的第三目的是提供一种抗菌口罩的制备方法，制备工艺简单，生产效率高，适合大批量工业化生产。
本发明的第一目的通过以下技术方案实现：
一种抗菌布，其包括依次复合的第一导电布层、介电聚合物层和第二导电布层，所述第一导电布层至少有一侧边与第二导电布层连接，所述介电聚合物层设置有微孔。
本发明通过设置上述结构，使该抗菌布形成自供电结构，当该抗菌布受到沿一定方向的外力时，其内部的介电聚合物层会产生极化现象，即压电效应，使介电聚合物层的两个表面产生正度相反的电荷，进而诱导第一导电布层和第二导电布层建立静电场，从而确保抗菌布对颗粒物和病毒的捕集作用，可以有效对颗粒物以及病毒进行隔离，因此本发明的抗菌布具有良好的抗菌效果。
本发明的抗菌布可以作为制作口罩的原料，或者应用于火灾环境以及灰尘较多的环境用于捂住口鼻，在这类环境中对于隔绝颗粒物质具有良好的效果。
其中，所述第一导电布层包括无纺布和设于无纺布上的纳米金属材料，所述第一导电布层和第二导电布层的结构相同。
纳米金属材料具有良好的导电性能，将其设于无纺布上制成第一导电布层和第二导电布层配合介电聚合物层在一定的外力作用下可以产生稳定的静电场，更有利于提高抗菌布对颗粒物的捕集作用，提高抗菌效果。
具体的，所述纳米金属材料为纳米金、纳米铂、纳米铜、纳米镍、纳米银中的至少一种。
优选的，所述纳米金属材料为银纳米线、银纳米颗粒和银纳米片中的至少一种。
银纳米线、银纳米颗粒和银纳米片不仅具有良好的导电性能，可以使抗菌布在受到外力作用时产生稳定的静电场，对颗粒物质进行捕集，隔绝病菌，且纳米银还具有良好的抗菌抗病毒性，使抗菌布不受外力的作用时便具有抗菌、抗病毒的性能，将纳米银的抗菌、抗病毒性能与压电效应相配合，有效提高抗菌布的抗菌性能。
优选的，所述纳米金属材料为直径在10-100nm之间的银纳米线。
银纳米线具有大长径比，其在无纺布中会交错设置，更加容易形成连通的导电网络，有利于减少纳米金属材料的添加量，更有利于提高第一导电布层和第二导电布层的导电性，进而提高抗菌布的静电场稳定性，提高抗菌布对颗粒物质的捕集性能，且交连的银纳米线会大大可以增大纳米银的分布面积，提高第一导电布层和第二导电布层的抗菌作用，另一方面，交错的银纳米线之间具有相互作用力，相比银纳米颗粒和银纳米片更加不容易与无纺布发生脱离，进而使该抗菌布的抗菌效果更加持久。
其中，所述第一导电布层中的纳米金属材料占第一导电布层总质量的0.05％-5％，所述第二导电布层中的纳米金属材料占第二导电布层总质量的0.05％-5％。
当纳米金属材料的含量过低时，纳米金属材料难以在无纺布上形成连通的导电网络，进而使第一导电布层和第二导电布层的导电性能下降，抗菌布在受到外力作用时无法形成稳定的静电场，影响抗菌布对颗粒物质的捕集性能，进而影响该抗菌布的抗菌性能和对颗粒物质的阻隔性能。当纳米金属材料的含量过高时，会影响抗菌布的透气性，影响抗菌布的使用舒适感。当纳米金属材料的含量为0.05％-5％之间时，抗菌布的抗菌和对颗粒物的捕集性能更好，且将该抗菌布用于制作口罩或捂住口鼻时，便于人体呼吸。
其中，所述无纺布的厚度为50-500μm。
其中，所述介电聚合物层的微孔孔径为0.5-100μm，便于气体通过，使该抗菌布用于制作口罩或用于捂住口鼻时，人体可以呼吸顺畅。
具体的，所述介电聚合物层为聚偏氟乙烯、聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)、聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯)中的至少一种。
所述介电聚合物层的厚度为50-500μm。
其中，所述第二导电布层远离介电聚合物层的一侧复合有亲水棉布层。
使该抗菌布作为口罩在使用时，亲水棉布层可以用于贴合人的面颊，提高口罩的舒适性，还能及时吸收人体呼出的水汽，保持口罩的干燥，进一步提高舒适性。
本发明的第二目的通过以下方案实现：
一种抗菌口罩，其包括由上述的抗菌布制成的罩体。
采用上述抗菌布制备口罩时，其对颗粒物质具有良好的捕集作用，具有良好的抗菌性。
其中，所述抗菌口罩还包括设于罩体上部的压鼻条和设于罩体两相对侧的挂耳带。
压鼻条可以用于夹持人体的鼻梁，使口罩与人体面部贴合，避免细菌或颗粒物质从人体面部与口罩之间的缝隙被人体吸人体内，有利于提高口罩的防护性能。挂耳带用于挂住人体的两个耳朵，对口罩进行固定。
其中，所述压鼻条设于第一导电布层，使人体佩戴口罩时，压鼻条位于位于远离人体脸颊的一侧，避免压鼻条抵压人体鼻部造成人体鼻部产生压痕，提高口罩佩戴的舒适性。
本发明的第三目的通过以下技术方案实现：
一种抗菌口罩的制备方法，其包括如下步骤：
步骤一、将介电聚合物层与第一导电布层贴合；
步骤二、将第二导电布层与介电聚合物层远离第一导电布层的一侧贴合，并将第一导电布层的至少一侧边与第二导电布层紧密缝合；
步骤三、将亲水棉布层与第二导电布层远离介电聚合物层的一侧贴合，然后热压制得具有四层结构的罩体；
步骤四、采用热轧工艺，将挂耳带和罩体压合在一起，得到口罩。
本发明以克服当前抗菌口罩制作的工艺复杂、成本较高、生产效率较低为目的，通过构造简单的自供电结构，利用人体呼吸气流产生的压力，使口罩的第一导电布层和第二导电布层产生正负电荷建立静电场，确保口罩良好捕集性的同时提高其抗菌抗病毒性能。本发明的制备方法简单，效率高，有利于工业化生产。
本发明的有益效果是：
本发明的抗菌布的第一导电布层、介电聚合物层和第二导电布层，并且第一导电布层的至少一条侧边与第二导电布层连接，使该三层构成简单的自供电结构，将该抗菌布制成口罩，人体呼吸能使第一导电布层和第二导电布层建立静电场，有效确保口罩对细菌、病毒和粉尘等颗粒物的捕集性，并进一步提高其抗菌抗病毒性；相比现有的技术，本发明中的口罩结构简易，功能显著，无需特殊设备，这些特点能有效简化生产工艺、降低成本、提高生产效率；
采用本发明的抗菌布制成的口罩，其罩体的第一导电层具有过滤细菌、病毒和粉尘等颗粒物，杀灭残留在其上的细菌和病毒，有效避免触碰后导致二次感染，基于纳米金属材料的良好导电性，在呼吸过程中，呼吸气流造成的压力，能使与其贴合的中间介电聚合物层极化，并诱导该纳米银抗菌无纺布层建立静电场，从而确保口罩的颗粒物捕集性和抗菌抗病毒性；其罩体的介电聚合物层中存在微孔且具备良好的疏水性可进一步过滤细菌、病毒和粉尘等颗粒物，在人体呼吸过程中，呼吸气流产生的压力能使介电聚合物极化(压电特性)产生分离的正负电荷，并诱导与其贴合的第一导电布层和第二导电布层产生静电场，从而使第一导电布层和第二导电布层保持良好的颗粒物捕集性和抗菌抗病毒性；其罩体的第二导电布层进一步过滤细菌、病毒和粉尘等颗粒物，进一步杀灭残留在其上的细菌和病毒，有效避免触碰后导致二次感染，和第一导电布层紧密缝合连通两层间的导电性，基于纳米金属材料的良好导电性，在呼吸过程中，能被与其贴合的中间介电聚合物层诱导建立静电场，从而进一步强化口罩的颗粒物捕集性和抗菌抗病毒性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例口罩的示意图；
图2是本发明实施例抗菌布的侧视图。
附图标记说明：1、罩体；11、第一导电布层；12、介电聚合物层；13、第二导电布层；14、亲水棉布层；15、微孔；2、压鼻条；3、挂耳带。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
实施例1
一种抗菌口罩，如图1和2所示，其包括由抗菌布制成的罩体1、设于罩体1上部的压鼻条2和设于罩体1两相对侧的挂耳带3。
其中，所述抗菌布包括依次复合的第一导电布层11、介电聚合物层12和第二导电布层13，所述第一导电布层11至少有一侧边与第二导电布层13连接。
其中，所述第二导电布层13远离介电聚合物层12的一侧复合有亲水棉布层14。
其中，所述压鼻条2设于第一导电布层11。
其中，所述第一导电布层11包括无纺布和设于无纺布上的纳米金属材料，所述第一导电布层11和第二导电布层13的结构相同。
具体的，所述纳米金属材料为直径为40nm的银纳米线。
其中，所述第一导电布层11中的纳米金属材料占第一导电布层11总质量的2％，所述第二导电布层13中的纳米金属材料占第二导电布层13总质量的2％。
其中，所述无纺布的厚度为300μm。
其中，所述介电聚合物层12为聚偏氟乙烯层，所述介电聚合物层12设置有微孔15，所述介电聚合物层12的微孔15孔径为60μm，所述介电聚合物层12的厚度为200μm。
上述抗菌口罩的制备方法，其包括如下步骤：
步骤一、将介电聚合物层12与第一导电布层11贴合；
步骤二、将第二导电布层13与介电聚合物层12远离第一导电布层11的一侧贴合，并将第一导电布层11的至少一侧边与第二导电布层13紧密缝合；
步骤三、将亲水棉布层14与第二导电布层13远离介电聚合物层 12的一侧贴合，然后热压制得具有四层结构的罩体1；
步骤四、采用热轧工艺，将挂耳带3和罩体1压合在一起，得到口罩。
经测试，实施例1的口罩的细菌过滤效率为98.0％，抗菌率为 99.5％，抗病毒率为99.5％。
实施例2
一种抗菌口罩，实施例2与实施例1的区别在于，实施例2中的银纳米线的直径为20nm，其他均与实施例1相同。
经测试，该口罩的细菌过滤效率为98.0％，抗菌率为99.7％，抗病毒率为99.6％。
实施例3
一种抗菌口罩，实施例3与实施例1的不同在于，实施例3中的银纳米线的直径为100nm，其他均与实施例1相同。
经测试，该口罩的细菌过滤效率为98.0％，抗菌率为99.0％，抗病毒率为99.1％。
实施例4
一种抗菌口罩，实施例4与实施例1的不同在于，实施例4中的无纺布的厚度为80μm，其他均与实施例1相同。
经测试，该口罩的细菌过滤效率为96.0％，抗菌率为99.5％，抗病毒率为99.5％。
实施例5
一种抗菌口罩，实施例5与实施例1的不同在于，实施例5中的无纺布的厚度为500μm，其他均与实施例1相同。
经测试，该口罩的细菌过滤效率为99.0％，抗菌率为99.5％，抗病毒率为99.5％。
实施例6
一种抗菌口罩，实施例6与实施例1的不同在于，实施例6中的介电聚合物层的厚度为50μm，其他均与实施例1相同。
经测试，该口罩的细菌过滤效率为97.5％，抗菌率为99.1％，抗病毒率为99.2％。
实施例7
一种抗菌口罩，实施例7与实施例1的不同在于，实施例7中的介电聚合物层的厚度为450μm，其他均与实施例1相同。
经测试，该口罩的细菌过滤效率为98.3％，抗菌率为99.8％，抗病毒率为99.7％。
实施例8
一种抗菌口罩，实施例8与实施例1的不同在于，实施例8中的介电聚合物层的微孔孔径为1μm，其他均与实施例1相同。
经测试，该口罩的细菌过滤效率为98.7％，抗菌率为99.5％，抗病毒率为99.5％。
实施例9
一种抗菌口罩，实施例9与实施例1的不同在于，实施例9中的介电聚合物层的微孔孔径为100μm，其他均与实施例1相同。
经测试，该口罩的细菌过滤效率为97.8％，抗菌率为99.5％，抗病毒率为99.5％。
实施例10
一种抗菌口罩，实施例10与实施例1的不同在于，实施例10中的亲水性棉布层的厚度为50μm，其他均与实施例1相同。
经测试，该口罩的细菌过滤效率为97.6％，抗菌率为99.5％，抗病毒率为99.5％。
实施例11
一种抗菌口罩，实施例11与实施例1的不同在于，实施例11中的亲水性棉布层的厚度为500μm，其他均与实施例1相同。
实施例12
一种抗菌口罩，实施例12与实施例1的不同在于，实施例12中的纳米金属材料为铜纳米颗粒，粒径为40nm，其他均与实施例1相同。
经测试，该口罩的细菌过滤效率为98.0％，抗菌率为99.1％，抗病毒率为99.0％。
表实施例1-12的抗菌布的结构及性能测试结果
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (9)
1.一种抗菌布，其特征在于：包括依次复合的第一导电布层、介电聚合物层和第二导电布层，所述第一导电布层至少有一侧边与第二导电布层连接，所述介电聚合物层设置有微孔。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌布，其特征在于：所述第一导电布层包括无纺布和设于无纺布上的纳米金属材料，所述第一导电布层和第二导电布层的结构相同。
3.根据权利要求2所述的一种抗菌布，其特征在于：所述纳米金属材料为银纳米线、银纳米颗粒和银纳米片中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的一种抗菌布，其特征在于：所述纳米金属材料为直径在10-100nm之间的银纳米线。
5.根据权利要求2所述的一种抗菌布，其特征在于：所述第一导电布层中的纳米金属材料占第一导电布层总质量的0.05％-5％，所述第二导电布层中的纳米金属材料占第二导电布层总质量的0.05％-5％。
6.根据权利要求1所述的一种抗菌布，其特征在于：所述介电聚合物层的微孔孔径为0.5-100μm。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种抗菌布，其特征在于：所述第二导电布层远离介电聚合物层的一侧复合有亲水棉布层。
8.一种抗菌口罩，其特征在于：包括由权利要求1-7任意一项所述的抗菌布制成的罩体、设于罩体上部的压鼻条和设于罩体两相对侧的挂耳带。
9.一种抗菌口罩的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、将介电聚合物层与第一导电布层贴合；
步骤二、将第二导电布层与介电聚合物层贴合，并将第一导电布层与第二导电布层缝合；
步骤三、将亲水棉布层与第二导电布层贴合，制得具有四层结构的罩体；
步骤四、将挂耳带和罩体压合，得到口罩。
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