CN111772266A - 一种金属纤维混纺抗菌口罩及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属纤维混纺抗菌口罩及其制造方法，该口罩包括口罩本体和弹性耳挂，口罩本体由外及里有三层结构，分别是湿度显色外层、覆膜金属纤维布层和无纺布内层，其中长效自抗菌功能层是以锌丝、聚二烯丙基二甲基氯化铵和二醋片为原料，以去离子水、乙醇、氯化钠水溶液、纳米二氧化硅微粉、N,N‑二甲基甲酰胺和丙酮为辅料，经金属纤维制取、金属纤维烧结成布、金属纤维布‑SiO2自组装、表面醋酸抗菌附膜等四个步骤而获得；湿度显色外层为以模数3.2的水玻璃在盐酸作用下凝胶并喷纺成多孔布后再被氯化四甲基副玫瑰苯胺染色而制成。本发明强度好、可煮沸烘干循环使用、金属纤维基、可显示使用程度、使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及医疗防护用品技术领域，尤其涉及一种金属纤维混纺抗菌口罩及其制造方法。
背景技术
结构功能材料的研究与应用推动了社会的经济进步和工业发展。金属纤维多孔材料是一种复合结构功能材料，其内部结构由金属纤维交错搭接相连，形成三维网状多孔结构，具有高精度、全连通的孔径，孔隙直径低至10μm，孔隙率高达98％，比表面积大；且金属纤维自身具有良好的导电性、导热性、耐磨性及高弹性模量等特点。金属纤维多孔材料结合了金属纤维和多孔材料各自的特性，受到广泛关注并逐渐成为研究热点。随着结构功能一体化材料的发展，金属纤维多孔材料具有了高比强度、高比刚度、高强韧性、高能量吸收等性能，可广泛用于耐热、减震、吸声、高温过滤器和医用植入物等材料的制备，在过滤分离、吸声降噪、生物医学、高效换热及阻尼减震等领域得到了长足发展。但金属纤维多孔材料从未应用于如此适合它的耐用口罩技术领域。
含变色硅胶的微孔板可以作为检测MTB的新型产品，其具有成本低、检测快速、操作简便、便于观察判断等优点，适合临床推广应用。
因此，市面上急需一种强度好、可煮沸烘干循环使用、金属纤维基、可显示使用程度、使用寿命长的金属纤维混纺抗菌口罩及其制造方法。
发明内容
本发明旨在提供一种强度好、可煮沸烘干循环使用、金属纤维基、可显示使用程度、使用寿命长的金属纤维混纺抗菌口罩制造方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种金属纤维混纺抗菌口罩的制造方法，包括以下阶段：
S1：原料准备
①原材料准备：准备直径0.3mm的锌丝、聚二烯丙基二甲基氯化铵、取代度Ds＝2.45的二醋片、无纺布、模数3.2的水玻璃、氯化四甲基副玫瑰苯胺、弹性耳挂；
②辅材准备：准备足量去离子水、足量乙醇、足量0.5mol/L的氯化钠水溶液、足量粒径10nm-50nm的纳米二氧化硅微粉、足量N，N-二甲基甲酰胺、足量丙酮、足量1.5mol/L的盐酸水溶液；
S2：纤维体制造
①将阶段S1步骤①准备的锌丝采用集束拉拔法分别制成丝径2μm、4μm的锌丝；
②将步骤①获得的两种锌丝按2μm直径的锌丝比4μm直径的锌丝质量比3:1混纺成厚度3层-5层、网格间隙2μm-5μm的金属纤维网；
③将金属纤维网置于350℃-370℃的真空环境内烧结40min-50min，获得固型金属纤维布；
④将聚二烯丙基二甲基氯化铵溶于氯化钠水溶液中至聚二烯丙基二甲基氯化铵在溶液中的浓度达到0.9g/L-1g/L，获得整理液；
⑤将纳米二氧化硅微粉投入整理液中，超声分散均匀，获得自组装溶液；
⑥将固型金属纤维布采用乙醇和水分别清洗干净后，再采用酸洗活化，然后浸入自组装溶液中，自组装吸附12min-15min，获得自组装纤维布；
S3：功能覆膜
①采用N，N-二甲基甲酰胺与丙酮质量比1:2的混合液作为溶剂，以二醋片为溶质，制成CA质量分数12％-14％的CA溶液；
②静电纺丝：将CA溶液在通过磁力搅拌器搅拌24h进行消泡处理后，以高压电源电压为15kV，微推进泵速率为1mL/h，接收距离为25cm，接收装置为阶段S2步骤⑥获得的自组装纤维布，纺制时间10min-12min，获得覆膜金属纤维布；
③将模数3.2的水玻璃稀释至比重1.18-1.22，然后在机械搅拌的条件下在水玻璃溶液中滴入盐酸水溶液，滴至溶液PH值在6-6.2时停止滴加、维持搅拌，在短时间内获得半凝态硅酸凝胶；
④将步骤③获得的半凝态硅酸凝胶喷纺成网格间隙8μm-10μm、胶丝直径10μm-20μm的硅胶多孔布至其完全凝固，然后将完全凝固硅胶多孔布完全浸入去离子水中至Cl-去除干净，取出洁净硅胶多孔布并完全烘干后采用氯化四甲基副玫瑰苯胺着色，获得变色表层；
S4：口罩成型
①以阶段S3步骤④获得的变色表层为外层，以阶段S1步骤①准备的无纺布为内层，以阶段S3步骤②获得的覆膜纤维布为中间层，制备口罩，然后在口罩的两侧设置弹性耳挂，获得所需金属纤维混纺抗菌口罩。
一种金属纤维混纺抗菌口罩，包括口罩本体和弹性耳挂，口罩本体由外及里有三层结构，分别是湿度显色外层、覆膜金属纤维布层和无纺布内层，其中长效自抗菌功能层是以直径2μm的锌丝、4μm的锌丝、聚二烯丙基二甲基氯化铵和取代度Ds＝2.45的二醋片为原料，以去离子水、乙醇、0.5mol/L的氯化钠水溶液、粒径10nm-50nm的纳米二氧化硅微粉、N，N-二甲基甲酰胺和丙酮为辅料，经金属纤维制取、金属纤维烧结成布、金属纤维布-SiO2自组装、表面醋酸抗菌附膜等四个步骤而获得；湿度显色外层为以模数3.2的水玻璃在盐酸作用下凝胶并喷纺成多孔布后再被氯化四甲基副玫瑰苯胺染色而制成。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：(1)本发明采用简单的无钴变色硅胶作为可直观判断口罩使用时间和当前无纺布含水量的显示，可以极其方便快捷地助力人们判断何时该对口罩进行清洗和煮沸消杀处理，使口罩的使用效果达到最佳。(2)本发明最核新的优点在于所有其组成材料在使用用经清洗后煮沸烘干再使用，不会发生变质，也没有采用任何利用静电吸附或常温下会释放甲醛等有毒有害气体的材料，缺点在于成本较高、透气性相对较差。(3)将由植物提取纤维制备的椰壳纤维和抗菌纳米银按一定比例混合，对本发明的甲醛含量、透气率、吸湿性、抗菌性能进行测试。结果表明，产品的甲醛含量测不出为微量，透气率为480mm/s-600mm/s，回潮率为2％-5％，未水洗时对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率分别为99.7％、99.5％、98.6％，水洗20次并煮沸烘干后对这3种菌的抑菌率分别为99.6％、99.3％、98.3％，几乎没有下降。(4)采用静电自组装技术将SiO2纳米颗粒均匀涂覆在金属纤维表面，研究涂覆前后金属纤维毡质中的使用寿命。(5)本发明制备了高效低气阻的纳米纤维空气过滤膜，采用静电纺丝技术，制备了醋酸(CA)纺丝的CA纳米纤维膜，获得了微观形貌、透气性、过滤性能等性能均良好的CA纳米纤维膜。因此，本发明具有强度好、可煮沸烘干循环使用、金属纤维基、可显示使用程度、使用寿命长的特性。
附图说明
图1为本发明锌纤维布烧结后的微观结构图；
图2为本发明锌纤维布与纳米二氧化硅自吸附组装后的微观结构图；
图3为本发明静电纺丝制成的醋酸抗菌膜的微观结构图。
具体实施方式
实施例1：
一种金属纤维混纺抗菌口罩，包括口罩本体和弹性耳挂，口罩本体由外及里有三层结构，分别是湿度显色外层、覆膜金属纤维布层和无纺布内层，其中长效自抗菌功能层是以直径2μm的锌丝、4μm的锌丝、聚二烯丙基二甲基氯化铵和取代度Ds＝2.45的二醋片为原料，以去离子水、乙醇、0.5mol/L的氯化钠水溶液、粒径10nm-50nm的纳米二氧化硅微粉、N，N-二甲基甲酰胺和丙酮为辅料，经金属纤维制取、金属纤维烧结成布、金属纤维布-SiO2自组装、表面醋酸抗菌附膜等四个步骤而获得；湿度显色外层为以模数3.2的水玻璃在盐酸作用下凝胶并喷纺成多孔布后再被氯化四甲基副玫瑰苯胺染色而制成；
该抗菌口罩的制造方法，包括以下阶段：
S1：原料准备
①原材料准备：准备直径0.3mm的锌丝、聚二烯丙基二甲基氯化铵、取代度Ds＝2.45的二醋片、无纺布、模数3.2的水玻璃、氯化四甲基副玫瑰苯胺、弹性耳挂；
②辅材准备：准备足量去离子水、足量乙醇、足量0.5mol/L的氯化钠水溶液、足量粒径10nm-50nm的纳米二氧化硅微粉、足量N，N-二甲基甲酰胺、足量丙酮、足量1.5mol/L的盐酸水溶液；
S2：纤维体制造
①将阶段S1步骤①准备的锌丝采用集束拉拔法分别制成丝径2μm、4μm的锌丝；
②将步骤①获得的两种锌丝按2μm直径的锌丝比4μm直径的锌丝质量比3:1混纺成厚度3层-5层、网格间隙2μm-5μm的金属纤维网；
③将金属纤维网置于350℃-370℃的真空环境内烧结40min-50min，获得固型金属纤维布；
④将聚二烯丙基二甲基氯化铵溶于氯化钠水溶液中至聚二烯丙基二甲基氯化铵在溶液中的浓度达到0.9g/L-1g/L，获得整理液；
⑤将纳米二氧化硅微粉投入整理液中，超声分散均匀，获得自组装溶液；
⑥将固型金属纤维布采用乙醇和水分别清洗干净后，再采用酸洗活化，然后浸入自组装溶液中，自组装吸附12min-15min，获得自组装纤维布；
S3：功能覆膜
①采用N，N-二甲基甲酰胺与丙酮质量比1:2的混合液作为溶剂，以二醋片为溶质，制成CA质量分数12％-14％的CA溶液；
②静电纺丝：将CA溶液在通过磁力搅拌器搅拌24h进行消泡处理后，以高压电源电压为15kV，微推进泵速率为1mL/h，接收距离为25cm，接收装置为阶段S2步骤⑥获得的自组装纤维布，纺制时间10min-12min，获得覆膜金属纤维布；
③将模数3.2的水玻璃稀释至比重1.18-1.22，然后在机械搅拌的条件下在水玻璃溶液中滴入盐酸水溶液，滴至溶液PH值在6-6.2时停止滴加、维持搅拌，在短时间内获得半凝态硅酸凝胶；
④将步骤③获得的半凝态硅酸凝胶喷纺成网格间隙8μm-10μm、胶丝直径10μm-20μm的硅胶多孔布至其完全凝固，然后将完全凝固硅胶多孔布完全浸入去离子水中至Cl-去除干净，取出洁净硅胶多孔布并完全烘干后采用氯化四甲基副玫瑰苯胺着色，获得变色表层；
S4：口罩成型
①以阶段S3步骤④获得的变色表层为外层，以阶段S1步骤①准备的无纺布为内层，以阶段S3步骤②获得的覆膜纤维布为中间层，制备口罩，然后在口罩的两侧设置弹性耳挂，获得所需金属纤维混纺抗菌口罩。
根据本实施例制造的口罩，不含甲醛，透气率为480mm/s-600mm/s，回潮率为2％-5％，未水洗时对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率分别为99.7％、99.5％、98.6％，水洗20次并晾干后对这3种菌的抑菌率分别为99.6％、99.3％、98.3％，几乎没有下降。
对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (2)
1.一种金属纤维混纺抗菌口罩的制造方法，其特征在于包括以下阶段：
S1：原料准备
①原材料准备：准备直径0.3mm的锌丝、聚二烯丙基二甲基氯化铵、取代度Ds＝2.45的二醋片、无纺布、模数3.2的水玻璃、氯化四甲基副玫瑰苯胺、弹性耳挂；
②辅材准备：准备足量去离子水、足量乙醇、足量0.5mol/L的氯化钠水溶液、足量粒径10nm-50nm的纳米二氧化硅微粉、足量N,N-二甲基甲酰胺、足量丙酮、足量1.5mol/L的盐酸水溶液；
S2：纤维体制造
①将阶段S1步骤①准备的锌丝采用集束拉拔法分别制成丝径2μm、4μm的锌丝；
②将步骤①获得的两种锌丝按2μm直径的锌丝比4μm直径的锌丝质量比3:1混纺成厚度3层-5层、网格间隙2μm-5μm的金属纤维网；
③将金属纤维网置于350℃-370℃的真空环境内烧结40min-50min，获得固型金属纤维布；
④将聚二烯丙基二甲基氯化铵溶于氯化钠水溶液中至聚二烯丙基二甲基氯化铵在溶液中的浓度达到0.9g/L-1g/L，获得整理液；
⑤将纳米二氧化硅微粉投入整理液中，超声分散均匀，获得自组装溶液；
⑥将固型金属纤维布采用乙醇和水分别清洗干净后，再采用酸洗活化，然后浸入自组装溶液中，自组装吸附12min-15min，获得自组装纤维布；
S3：功能覆膜
①采用N,N-二甲基甲酰胺与丙酮质量比1:2的混合液作为溶剂，以二醋片为溶质，制成CA质量分数12％-14％的CA溶液；
②静电纺丝：将CA溶液在通过磁力搅拌器搅拌24h进行消泡处理后，以高压电源电压为15kV，微推进泵速率为1mL/h，接收距离为25cm，接收装置为阶段S2步骤⑥获得的自组装纤维布，纺制时间10min-12min，获得覆膜金属纤维布；
③将模数3.2的水玻璃稀释至比重1.18-1.22，然后在机械搅拌的条件下在水玻璃溶液中滴入盐酸水溶液，滴至溶液PH值在6-6.2时停止滴加、维持搅拌，在短时间内获得半凝态硅酸凝胶；
④将步骤③获得的半凝态硅酸凝胶喷纺成网格间隙8μm-10μm、胶丝直径10μm-20μm的硅胶多孔布至其完全凝固，然后将完全凝固硅胶多孔布完全浸入去离子水中至Cl-去除干净，取出洁净硅胶多孔布并完全烘干后采用氯化四甲基副玫瑰苯胺着色，获得变色表层；
S4：口罩成型
①以阶段S3步骤④获得的变色表层为外层，以阶段S1步骤①准备的无纺布为内层，以阶段S3步骤②获得的覆膜纤维布为中间层，制备口罩，然后在口罩的两侧设置弹性耳挂，获得所需金属纤维混纺抗菌口罩。
2.一种金属纤维混纺抗菌口罩，包括口罩本体和弹性耳挂，其特征在于：口罩本体由外及里有三层结构，分别是湿度显色外层、覆膜金属纤维布层和无纺布内层，其中长效自抗菌功能层是以直径2μm的锌丝、4μm的锌丝、聚二烯丙基二甲基氯化铵和取代度Ds＝2.45的二醋片为原料，以去离子水、乙醇、0.5mol/L的氯化钠水溶液、粒径10nm-50nm的纳米二氧化硅微粉、N,N-二甲基甲酰胺和丙酮为辅料，经金属纤维制取、金属纤维烧结成布、金属纤维布-SiO2自组装、表面醋酸抗菌附膜等四个步骤而获得；湿度显色外层为以模数3.2的水玻璃在盐酸作用下凝胶并喷纺成多孔布后再被氯化四甲基副玫瑰苯胺染色而制成。
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| CN113368307A (zh) * | 2021-01-04 | 2021-09-10 | 山东百多安医疗器械股份有限公司 | 一种耳支架构建材料及其制备工艺 |
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- 2020-07-09 CN CN202010658272.6A patent/CN111772266A/zh not_active Withdrawn
Cited By (2)
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| CN113368307A (zh) * | 2021-01-04 | 2021-09-10 | 山东百多安医疗器械股份有限公司 | 一种耳支架构建材料及其制备工艺 |
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