CN112244384A - 一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩及其制备方法 - Google Patents
一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112244384A CN112244384A CN202011179517.3A CN202011179517A CN112244384A CN 112244384 A CN112244384 A CN 112244384A CN 202011179517 A CN202011179517 A CN 202011179517A CN 112244384 A CN112244384 A CN 112244384A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- attapulgite
- sol
- silver ion
- doped titanium
- adsorption
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 title claims abstract description 31
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 24
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 109
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 95
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims abstract description 62
- 229960000892 attapulgite Drugs 0.000 claims abstract description 54
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 claims abstract description 54
- 229910052625 palygorskite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 54
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims abstract description 54
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 5
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 27
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 25
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 9
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 9
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 9
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 9
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 8
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 18
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 18
- 239000012700 ceramic precursor Substances 0.000 description 14
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 6
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 6
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 6
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 4
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 4
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 4
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000036541 health Effects 0.000 description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 1
- 208000019693 Lung disease Diseases 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000000809 air pollutant Substances 0.000 description 1
- 231100001243 air pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000012792 core layer Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 description 1
- 208000019622 heart disease Diseases 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 210000002345 respiratory system Anatomy 0.000 description 1
- 208000023504 respiratory system disease Diseases 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A41—WEARING APPAREL
- A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
- A41D13/00—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches
- A41D13/05—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches protecting only a particular body part
- A41D13/11—Protective face masks, e.g. for surgical use, or for use in foul atmospheres
- A41D13/1192—Protective face masks, e.g. for surgical use, or for use in foul atmospheres with antimicrobial agent
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A41—WEARING APPAREL
- A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
- A41D31/00—Materials specially adapted for outerwear
- A41D31/04—Materials specially adapted for outerwear characterised by special function or use
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A41—WEARING APPAREL
- A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
- A41D31/00—Materials specially adapted for outerwear
- A41D31/04—Materials specially adapted for outerwear characterised by special function or use
- A41D31/14—Air permeable, i.e. capable of being penetrated by gases
- A41D31/145—Air permeable, i.e. capable of being penetrated by gases using layered materials
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A41—WEARING APPAREL
- A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
- A41D31/00—Materials specially adapted for outerwear
- A41D31/04—Materials specially adapted for outerwear characterised by special function or use
- A41D31/30—Antimicrobial, e.g. antibacterial
- A41D31/305—Antimicrobial, e.g. antibacterial using layered materials
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
- D06M11/32—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with oxygen, ozone, ozonides, oxides, hydroxides or percompounds; Salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond
- D06M11/36—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with oxygen, ozone, ozonides, oxides, hydroxides or percompounds; Salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond with oxides, hydroxides or mixed oxides; with salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond
- D06M11/46—Oxides or hydroxides of elements of Groups 4 or 14 of the Periodic System; Titanates; Zirconates; Stannates; Plumbates
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
- D06M11/58—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with nitrogen or compounds thereof, e.g. with nitrides
- D06M11/64—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with nitrogen or compounds thereof, e.g. with nitrides with nitrogen oxides; with oxyacids of nitrogen or their salts
- D06M11/65—Salts of oxyacids of nitrogen
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
- D06M11/77—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with silicon or compounds thereof
- D06M11/79—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with silicon or compounds thereof with silicon dioxide, silicic acids or their salts
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M16/00—Biochemical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. enzymatic
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A41—WEARING APPAREL
- A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
- A41D2400/00—Functions or special features of garments
- A41D2400/36—Deoderising or perfuming
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A41—WEARING APPAREL
- A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
- A41D2500/00—Materials for garments
- A41D2500/30—Non-woven
Abstract
本发明涉及一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩及其制备方法，口罩包括堆叠设置的第一支撑层、多功能层、第二支撑层，其中多功能层为银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒‑氧化物纳米纤维层，该纳米纤维层制备方法包括：首先将氧化物前驱体溶胶、水及助纺剂混合，再经过静电纺丝、高温烧结后，得到氧化物纳米纤维层；之后将凹凸棒与水混合并经细胞破碎机处理后，与银离子掺杂二氧化钛溶胶混合，得到喷涂液；最后将喷涂液喷涂于氧化物纳米纤维层上并经热处理后，即得到纳米纤维层。与现有技术相比，本发明具有舒适透气、制备方法简单等优点，并可满足吸附、过滤、可见光降解杀菌等多种功能的要求，具有较为广阔的商业应用前景。
Description
技术领域
本发明属于卫生防护用品技术领域，涉及一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩及其制备方法。
背景技术
空气污染包括有毒有害气体、悬浮颗粒、以及细菌和病毒等生物性空气污染物。目前，空气污染可通过呼吸道引发严重的呼吸系统疾病、心脏病及其肺部疾病，已经成为危害人体健康的重要因素。因此，做好个人防护是减少空气污染对人体造成危害的必要途径(空气污染(霾)人群健康防护指南，国家卫生健康委办公厅编写)。然而，室内空气环境净化系统价格昂贵，而且无法满足室外出行的需求。佩戴口罩是一种简单方便且行之有效的防护方法。在雾霾天，尤其是病毒肆虐的时候佩戴口罩是加强个人防护最有效的个人防护方法。
目前使用较多的口罩为医用外科口罩，它主要包含三层结构，外层有阻水层，用来防止飞沫进入口罩内层；中间层为熔喷聚丙烯无纺布，是由许多纵横交错的纤维以随机方向层叠而成的纤维膜，纤维直径范围0.5～10微米，可以过滤细菌悬浮颗粒，是最重要的核心层；口罩内层为普通无纺布，主要用于吸湿功能(符合国标 GB/T 32610-2016)。医用外科口罩可阻隔90％的微小颗粒，但是对有机有害物和细菌病毒达不到理想的防护作用，并且佩戴时间短，每4小时需要更换一次。N95 口罩净化空气效果最好，但是N95口罩属于工业性防尘口罩，其层数多、密闭性好，容易使人出现呼吸不畅、缺氧等情况，不宜长时间佩戴。
发明内容
本发明的目的就是提供一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩及其制备方法。该口罩可过滤微米和纳米颗粒，又可以吸附有毒气体进行降解，同时可以杀灭附着在口罩上的细菌、病毒。不仅如此，它还可以具有透气性好的优势，解决了现有医用口罩和N95口罩存在的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩，包括依次堆叠设置的第一支撑层、多功能层、第二支撑层，其中所述的多功能层为银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒-氧化物纳米纤维层。所述的第一支撑层、第二支撑层均可选用无纺布，所述的多功能层可满足吸附、过滤、降解杀菌等多种功能的要求。
一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩的制备方法，包括将第一支撑层、多功能层、第二支撑层依次堆叠放置，依次经过裁剪、边缘压紧连接后，即得到所述的高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩。
进一步地，所述的银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒-氧化物纳米纤维层的制备方法包括以下步骤：
1)将氧化物前驱体溶胶、水及助纺剂混合并搅拌4-24h，再依次经过静电纺丝、高温烧结后，得到氧化物纳米纤维层；将凹凸棒与水混合并经细胞破碎机处理后，得到凹凸棒分散液，之后将凹凸棒分散液与银离子掺杂二氧化钛溶胶混合并搅拌1-5h，得到凹凸棒-银离子掺杂钛溶胶喷涂液；
2)将凹凸棒-银离子掺杂钛溶胶喷涂液喷涂于氧化物纳米纤维层上，经热处理后，即得到银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒-氧化物纳米纤维层。
进一步地，步骤1)中，所述的水与氧化物前驱体溶胶的体积比为(1-3):1，所述的氧化物前驱体溶胶中的氧化物与助纺剂的质量比为100:(5-30)。
进一步地，步骤1)中，所述的氧化物前驱体溶胶包括氧化铝溶胶、氧化硅溶胶、氧化钇溶胶及氧化锆溶胶中的至少一种；
所述的助纺剂包括分子量为(8-130)×104的PVA、PVP或PEO中的至少一种。
进一步地，步骤1)中，所述的静电纺丝中，纺丝电压为12-25kV，纺丝距离为10-30cm，纺丝温度为20-40℃，推注速度为0.3-2mL/h。
进一步地，步骤1)中，所述的高温烧结中，升温速度为1-10℃/min，烧结温度为600-900℃，保温时间60-240min；
所述的氧化物纳米纤维层的厚度为100-300μm。
进一步地，步骤1)中，所述的凹凸棒与水的质量比为(1-10):50，细胞破碎机处理时间为5-20min；
所述的凹凸棒分散液中的凹凸棒与银离子掺杂二氧化钛溶胶的质量比为100:(1-5)。
所述的银离子掺杂二氧化钛溶胶的制备方法包括以下步骤：
S1，将Ag(NO3)3加入到少量无水乙醇溶解，得到硝酸银溶液；
S2，钛酸四丁酯溶于等体积冰醋酸中溶解，得到钛酸四丁酯溶液；
S3，将硝酸银溶液逐滴滴入钛酸四丁酯溶液中，然后加入PVP搅拌6小时，得到银离子掺杂二氧化钛溶胶，其中Ag与TiO2的摩尔比为0.2％。
进一步地，步骤2)中，刷涂厚度为50-150μm。
进一步地，步骤2)中，所述的热处理中，处理温度为500-600℃，处理时间为1-4h。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1)本发明内外层均为透气性良好的无纺布，有利于将呼吸出的水汽较快排出，保持人体接触面的舒爽，增加使用的舒适度；
2)静电纺丝制备的纳米陶瓷纤维膜作为中间层具有比表面积大、孔隙率高、轻质的优点，该结构具有极低的密度和极高的孔隙率，使人们呼吸时更加通畅；同时，纳米纤维膜对纳米-微米粒子具有非常高的过滤效率(＞99％)，其过滤效率远高于N95口罩；
3)凹凸棒石比表面积大，具有较高的吸附能力，可除臭除味、吸附重金属离子和有害致癌物质，本发明在凹凸棒表面原位生长高活性银离子掺杂二氧化钛，兼具凹凸棒的吸附性能和银离子掺杂二氧化钛的可见光催化降解杀菌作用结合起来，在太阳光下使用时即可实现口罩的高效杀菌效果；
4)本发明口罩具有可重复使用功能，在使用2-4小时后，置于紫外线下消毒数分钟即可再次使用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩的制备方法，将无纺布作为第一支撑层、银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒-氧化物纳米纤维层作为多功能层、无纺布作为第二支撑层依次堆叠放置，再依次经过裁剪、边缘压紧连接后，即得到上述三层结构口罩。该口罩可满足吸附、过滤、降解杀菌等多种功能的要求。
其中，银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒-氧化物纳米纤维层的制备方法包括以下步骤：
1)选取氧化铝溶胶、氧化硅溶胶、氧化钇溶胶及氧化锆溶胶中的至少一种作为氧化物前驱体溶胶，并与水以体积比为1:(1-3)混合，之后加入分子量为8-130×104的PVA、PVP或PEO中的至少一种作为助纺剂混合并磁力搅拌4-24h，制得可纺性陶瓷前驱体溶胶；其中，氧化物前驱体溶胶中的氧化物与助纺剂的质量比为 100:(5-20)；
2)将可纺性陶瓷前驱体溶胶置于高压静电纺丝设备中进行纺丝，得到氧化物前驱体纤维膜；其中，纺丝条件包括：纺丝电压为12-25kV，纺丝距离为10-30cm，纺丝温度为20-40℃，推注速度为0.3-2mL/h；
3)将氧化物前驱体纤维膜进行高温烧结，得到厚度为100-300μm的氧化物纳米纤维层；其中，烧结条件包括：升温速度为1-10℃/min，烧结温度为600-900℃，保温时间60-240min；
4)将凹凸棒与水以质量比(1-5):50混合并经细胞破碎机处理5-20min后，得到凹凸棒分散液；
5)将凹凸棒分散液与银离子掺杂二氧化钛溶胶混合并搅拌1-5h，得到凹凸棒 -银离子掺杂钛溶胶喷涂液；其中，凹凸棒分散液中的凹凸棒与银离子掺杂二氧化钛溶胶的质量比为100:(1-5)；
6)将凹凸棒-银离子掺杂钛溶胶喷涂液喷涂于氧化物纳米纤维层上，刷涂厚度为50-150μm，在500-600℃下经热处理1-4h后，即得到银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒-氧化物纳米纤维层。
以下实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩的制备方法，将无纺布作为第一支撑层、银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒-氧化物纳米纤维层作为多功能层、无纺布作为第二支撑层依次堆叠放置，再依次经过裁剪、边缘压紧连接后，即得到上述口罩。
其中，银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒-氧化物纳米纤维层的制备方法包括以下步骤：
1)将20mL的氧化铝溶胶加入至20mL去离子水中，随后加入分子量为36×104的PVP作为助纺剂混合并磁力搅拌8h，制得可纺性陶瓷前驱体溶胶；其中，助纺剂与氧化铝的质量比为1:10；
2)将可纺性陶瓷前驱体溶胶置于高压静电纺丝设备中进行纺丝，得到氧化物前驱体纤维膜；其中，纺丝条件包括：纺丝电压为18kV，纺丝距离为15cm，纺丝温度为28℃，推注速度为0.6mL/h；
3)将氧化物前驱体纤维膜进行高温烧结，得到厚度为100μm的氧化物纳米纤维层；其中，烧结条件包括：升温速度为5℃/min，烧结温度为900℃，保温时间200min；
4)将凹凸棒与水以质量比1:10混合并经细胞破碎机处理10min后，得到凹凸棒分散液；
5)将凹凸棒分散液与银离子掺杂二氧化钛溶胶混合并搅拌1h，得到凹凸棒- 银离子掺杂钛溶胶喷涂液；其中，凹凸棒分散液中的凹凸棒与银离子掺杂二氧化钛溶胶的质量比为100:3；
6)将凹凸棒-银离子掺杂钛溶胶喷涂液喷涂于氧化物纳米纤维层上，刷涂厚度为100μm，在500℃下经热处理2h后，即得到银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒 -氧化物纳米纤维层。
实施例2：
一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩的制备方法，将无纺布作为第一支撑层、银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒-氧化物纳米纤维层作为多功能层、无纺布作为第二支撑层依次堆叠放置，再依次经过裁剪、边缘压紧连接后，即得到上述口罩。
其中，银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒-氧化物纳米纤维层的制备方法包括以下步骤：
1)将20mL的氧化铝溶胶加入至30mL去离子水中，随后加入分子量为36×104的PVP作为助纺剂混合并磁力搅拌8h，制得可纺性陶瓷前驱体溶胶；其中，助纺剂与氧化铝的质量比为13:100；
2)将可纺性陶瓷前驱体溶胶置于高压静电纺丝设备中进行纺丝，得到氧化物前驱体纤维膜；其中，纺丝条件包括：纺丝电压为18kV，纺丝距离为15cm，纺丝温度为28℃，推注速度为0.6mL/h；
3)将氧化物前驱体纤维膜进行高温烧结，得到厚度为200μm的氧化物纳米纤维层；其中，烧结条件包括：升温速度为5℃/min，烧结温度为900℃，保温时间120min；
4)将凹凸棒与水以质量比10:50混合并经细胞破碎机处理8min后，得到凹凸棒分散液；
5)将凹凸棒分散液与银离子掺杂二氧化钛溶胶混合并搅拌1h，得到凹凸棒- 银离子掺杂钛溶胶喷涂液；其中，凹凸棒分散液中的凹凸棒与银离子掺杂二氧化钛溶胶的质量比为100:5；
6)将凹凸棒-银离子掺杂钛溶胶喷涂液喷涂于氧化物纳米纤维层上，刷涂厚度为150μm，在550℃下经热处理2h后，即得到银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒 -氧化物纳米纤维层。
实施例3：
一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩的制备方法，将无纺布作为第一支撑层、银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒-氧化物纳米纤维层作为多功能层、无纺布作为第二支撑层依次堆叠放置，再依次经过裁剪、边缘压紧连接后，即得到上述口罩。
其中，银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒-氧化物纳米纤维层的制备方法包括以下步骤：
1)将20mL的氧化硅溶胶加入至20mL去离子水中，随后加入分子量为 7.8×104的PVA作为助纺剂混合并磁力搅拌12h，制得可纺性陶瓷前驱体溶胶；其中，助纺剂与氧化铝的质量比为30:100；
2)将可纺性陶瓷前驱体溶胶置于高压静电纺丝设备中进行纺丝，得到氧化物前驱体纤维膜；其中，纺丝条件包括：纺丝电压为15kV，纺丝距离为18cm，纺丝温度为28℃，推注速度为1mL/h；
3)将氧化物前驱体纤维膜进行高温烧结，得到厚度为300μm的氧化物纳米纤维层；其中，烧结条件包括：升温速度为3℃/min，烧结温度为800℃，保温时间120min；
4)将凹凸棒与水以质量比5:50混合并超声分散20min后，得到凹凸棒分散液；
5)将凹凸棒分散液与银离子掺杂二氧化钛溶胶混合并搅拌1h，得到凹凸棒- 银离子掺杂钛溶胶喷涂液；其中，凹凸棒分散液中的凹凸棒与银离子掺杂二氧化钛溶胶的质量比为100:3；
6)将凹凸棒-银离子掺杂钛溶胶喷涂液喷涂于氧化物纳米纤维层上，刷涂厚度为50μm，在500℃下经热处理2h后，即得到银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒- 氧化物纳米纤维层。
实施例4：
一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩的制备方法，将无纺布作为第一支撑层、银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒-氧化物纳米纤维层作为多功能层、无纺布作为第二支撑层依次堆叠放置，再依次经过裁剪、边缘压紧连接后，即得到上述口罩。
其中，银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒-氧化物纳米纤维层的制备方法包括以下步骤：
1)将20mL的氧化硅溶胶加入至20mL去离子水中，随后加入分子量为 7.8×104的PVA作为助纺剂混合并磁力搅拌12h，制得可纺性陶瓷前驱体溶胶；其中，助纺剂与氧化铝的质量比为30:100；
2)将可纺性陶瓷前驱体溶胶置于高压静电纺丝设备中进行纺丝，得到氧化物前驱体纤维膜；其中，纺丝条件包括：纺丝电压为15kV，纺丝距离为18cm，纺丝温度为28℃，推注速度为1mL/h；
3)将氧化物前驱体纤维膜进行高温烧结，得到厚度为200μm的氧化物纳米纤维层；其中，烧结条件包括：升温速度为3℃/min，烧结温度为800℃，保温时间120min；
4)将凹凸棒与水以质量比10:50混合并超声分散20min后，得到凹凸棒分散液；
5)将凹凸棒分散液与银离子掺杂二氧化钛溶胶混合并搅拌1h，得到凹凸棒- 银离子掺杂钛溶胶喷涂液；其中，凹凸棒分散液中的凹凸棒与银离子掺杂二氧化钛溶胶的质量比为100:5；
6)将凹凸棒-银离子掺杂钛溶胶喷涂液喷涂于氧化物纳米纤维层上，刷涂厚度为100μm，在550℃下经热处理2h后，即得到银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒 -氧化物纳米纤维层。
实施例5：
一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩的制备方法，将无纺布作为第一支撑层、银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒-氧化物纳米纤维层作为多功能层、无纺布作为第二支撑层依次堆叠放置，再依次经过裁剪、边缘压紧连接后，即得到上述口罩。
其中，银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒-氧化物纳米纤维层的制备方法包括以下步骤：
1)将20mL的氧化锆溶胶加入至20mL去离子水中，随后加入分子量为50×104的PEO作为助纺剂混合并磁力搅拌8h，制得可纺性陶瓷前驱体溶胶；其中，助纺剂与氧化铝的质量比为8:100；
2)将可纺性陶瓷前驱体溶胶置于高压静电纺丝设备中进行纺丝，得到氧化物前驱体纤维膜；其中，纺丝条件包括：纺丝电压为18kV，纺丝距离为15cm，纺丝温度为28℃，推注速度为0.6mL/h；
3)将氧化物前驱体纤维膜进行高温烧结，得到厚度为200μm的氧化物纳米纤维层；其中，烧结条件包括：升温速度为5℃/min，烧结温度为900℃，保温时间120min；
4)将凹凸棒与水以质量比5:50混合并超声分散15min后，得到凹凸棒分散液；
5)将凹凸棒分散液与银离子掺杂二氧化钛溶胶混合并搅拌1h，得到凹凸棒- 银离子掺杂钛溶胶喷涂液；其中，凹凸棒分散液中的凹凸棒与银离子掺杂二氧化钛溶胶的质量比为100:3；
6)将凹凸棒-银离子掺杂钛溶胶喷涂液喷涂于氧化物纳米纤维层上，刷涂厚度为50μm，在500℃下经热处理2h后，即得到银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒- 氧化物纳米纤维层。
实施例6：
一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩的制备方法，将无纺布作为第一支撑层、银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒-氧化物纳米纤维层作为多功能层、无纺布作为第二支撑层依次堆叠放置，再依次经过裁剪、边缘压紧连接后，即得到上述口罩。
其中，银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒-氧化物纳米纤维层的制备方法包括以下步骤：
1)将20mL的氧化锆溶胶加入至20mL去离子水中，随后加入分子量为50×104的PEO作为助纺剂混合并磁力搅拌12h，制得可纺性陶瓷前驱体溶胶；其中，助纺剂与氧化铝的质量比为8:100；
2)将可纺性陶瓷前驱体溶胶置于高压静电纺丝设备中进行纺丝，得到氧化物前驱体纤维膜；其中，纺丝条件包括：纺丝电压为15kV，纺丝距离为18cm，纺丝温度为28℃，推注速度为1mL/h；
3)将氧化物前驱体纤维膜进行高温烧结，得到厚度为300μm的氧化物纳米纤维层；其中，烧结条件包括：升温速度为3℃/min，烧结温度为900℃，保温时间120min；
4)将凹凸棒与水以质量比10:50混合并超声分散15min后，得到凹凸棒分散液；
5)将凹凸棒分散液与银离子掺杂二氧化钛溶胶混合并搅拌1h，得到凹凸棒- 银离子掺杂钛溶胶喷涂液；其中，凹凸棒分散液中的凹凸棒与银离子掺杂二氧化钛溶胶的质量比为100:5；
6)将凹凸棒-银离子掺杂钛溶胶喷涂液喷涂于氧化物纳米纤维层上，刷涂厚度为100μm，在550℃下经热处理2h后，即得到银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒 -氧化物纳米纤维层。
实施例7：
本实施例用于测试实施例1-6中所制备的口罩性能，测试方法：其中口罩过滤效果的测试设备为Germany Eager Technology Inc.公司生产的医用口罩过滤测试仪，参考标准为YY0469-2011防护口罩颗粒物过滤效率测试。杀菌效率的测试设备为微生物指标检测仪器，参考标准为GB/T15979-2002《一次性使用卫生用品卫生标准》附录B-产品微生物检测方法。测试结果如表1所示。
表1
由表1可知，口罩杀菌作用主要依靠二氧化钛，而凹凸棒的吸附作用有利于杀菌效率的提高，所以对于没有凹凸棒只有二氧化钛的口罩，其杀菌作用也不能充分发挥。而过滤性能主要依靠纳米纤维膜，所以即使没有二氧化钛和凹凸棒，过滤性能依然不受影响。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩，其特征在于，该口罩包括依次堆叠设置的第一支撑层、多功能层、第二支撑层，其中所述的多功能层为银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒-氧化物纳米纤维层。
2.一种如权利要求1所述的高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩的制备方法，其特征在于，该方法包括将第一支撑层、多功能层、第二支撑层依次堆叠放置，依次经过裁剪、边缘压紧连接后，即得到所述的高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩。
3.根据权利要求2所述的一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩的制备方法，其特征在于，所述的银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒-氧化物纳米纤维层的制备方法包括以下步骤：
1)将氧化物前驱体溶胶、水及助纺剂混合，依次经过静电纺丝、高温烧结后，得到氧化物纳米纤维层；将凹凸棒与水混合并经细胞破碎机处理后，得到凹凸棒分散液，之后将凹凸棒分散液与银离子掺杂二氧化钛溶胶混合均匀，得到凹凸棒-银离子掺杂钛溶胶喷涂液；
2)将凹凸棒-银离子掺杂钛溶胶喷涂液喷涂于氧化物纳米纤维层上，经热处理后，即得到银离子掺杂二氧化钛包覆的凹凸棒-氧化物纳米纤维层。
4.根据权利要求3所述的一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的水与氧化物前驱体溶胶的体积比为(1-3):1，所述的氧化物前驱体溶胶中的氧化物与助纺剂的质量比为100:(5-30)。
5.根据权利要求4所述的一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的氧化物前驱体溶胶包括氧化铝溶胶、氧化硅溶胶、氧化钇溶胶及氧化锆溶胶中的至少一种；
所述的助纺剂包括分子量为(8-130)×104的PVA、PVP或PEO中的至少一种。
6.根据权利要求3所述的一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的静电纺丝中，纺丝电压为12-25kV，纺丝距离为10-30cm，纺丝温度为20-40℃，推注速度为0.3-2mL/h。
7.根据权利要求3所述的一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的高温烧结中，升温速度为1-10℃/min，烧结温度为600-900℃，保温时间60-240min；
所述的氧化物纳米纤维层的厚度为100-300μm。
8.根据权利要求3所述的一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的凹凸棒与水的质量比为(1-10):50，细胞破碎机处理时间为5-20min；
所述的凹凸棒分散液中的凹凸棒与银离子掺杂二氧化钛溶胶的质量比为100:(1-5)。
9.根据权利要求3所述的一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩的制备方法，其特征在于，步骤2)中，刷涂厚度为50-150μm。
10.根据权利要求3所述的一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述的热处理中，处理温度为500-600℃，处理时间为1-4h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011179517.3A CN112244384B (zh) | 2020-10-29 | 2020-10-29 | 一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011179517.3A CN112244384B (zh) | 2020-10-29 | 2020-10-29 | 一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112244384A true CN112244384A (zh) | 2021-01-22 |
| CN112244384B CN112244384B (zh) | 2024-02-20 |
Family
ID=74262355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011179517.3A Active CN112244384B (zh) | 2020-10-29 | 2020-10-29 | 一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112244384B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101352630A (zh) * | 2008-08-29 | 2009-01-28 | 上海兰度科技有限公司 | 一种多功能纳米滤材及其制备方法 |
| CN105559203A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-05-11 | 环境保护部南京环境科学研究所 | 一种具有防雾霾功能的口罩及其制备方法 |
| CN107051232A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-08-18 | 青岛海之星生物科技有限公司 | 一种杀菌除醛空气过滤膜 |
| CN109224878A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-01-18 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种空气净化用复合抗菌膜及制备方法 |
| CN111621921A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-09-04 | 明光市铭垚凹凸棒产业科技有限公司 | 一种凹凸棒增强氧化铝纳米纤维膜及其制备方法 |
| CN111689758A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-09-22 | 明光市铭垚凹凸棒产业科技有限公司 | 一种静电双喷制备凹凸棒/纳米陶瓷纤维多孔复合材料的方法 |
-
2020
- 2020-10-29 CN CN202011179517.3A patent/CN112244384B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101352630A (zh) * | 2008-08-29 | 2009-01-28 | 上海兰度科技有限公司 | 一种多功能纳米滤材及其制备方法 |
| CN105559203A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-05-11 | 环境保护部南京环境科学研究所 | 一种具有防雾霾功能的口罩及其制备方法 |
| CN107051232A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-08-18 | 青岛海之星生物科技有限公司 | 一种杀菌除醛空气过滤膜 |
| CN109224878A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-01-18 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种空气净化用复合抗菌膜及制备方法 |
| CN111621921A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-09-04 | 明光市铭垚凹凸棒产业科技有限公司 | 一种凹凸棒增强氧化铝纳米纤维膜及其制备方法 |
| CN111689758A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-09-22 | 明光市铭垚凹凸棒产业科技有限公司 | 一种静电双喷制备凹凸棒/纳米陶瓷纤维多孔复合材料的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112244384B (zh) | 2024-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20060021302A1 (en) | Anti-microbial air filter | |
| CN108425238B (zh) | 口罩用抗菌、低阻力、高过滤效率石墨烯无纺布的制备方法 | |
| CN106621568B (zh) | 抗菌型pm2.5复合过滤材料制备方法及其应用 | |
| CN212754359U (zh) | 一种抗菌抗病毒口罩 | |
| Jiang et al. | Three-dimensional composite electrospun nanofibrous membrane by multi-jet electrospinning with sheath gas for high-efficiency antibiosis air filtration | |
| CN210407181U (zh) | 一种与石墨烯结合的纳米氧化锌口罩 | |
| CN104605532A (zh) | 一种仿生复合微纳纤维过滤口罩 | |
| CN115302866A (zh) | 一种抗菌防紫外线高效低阻微纳米纤维口罩面料及其制备方法 | |
| JP3219435U (ja) | 複合機能エアコンフィルター | |
| CN114737312A (zh) | 超薄纳米Ag-2MI/PLA复合静电纺丝纤维膜、制备方法及应用 | |
| CN112244384B (zh) | 一种高效过滤并吸附杀菌用多功能可重复使用口罩及其制备方法 | |
| WO2021244467A1 (zh) | 一种具有杀灭冠状病毒功能的空气净化组件及其应用 | |
| WO2011071417A1 (ru) | Сорбционно-бактерицидный материал и способ его получения | |
| WO2021179369A1 (zh) | 一种滤芯及其制备方法和口罩 | |
| CN107158837A (zh) | 一种气体净化膜 | |
| CN112195648A (zh) | 一种光催化自清洁的无纺布、制备方法及采用其制备得到的口罩 | |
| CN213404957U (zh) | 一种口罩 | |
| CN114347620A (zh) | 一种具有单向导湿功能的可生物降解纤维口罩的制备 | |
| CN114887396A (zh) | 抗菌消毒透明性好的空气过滤材料的制备方法 | |
| CN205481376U (zh) | 一种办公室空气净化器 | |
| CN112409014B (zh) | 空气净化用纳米涂层多孔陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN111631456A (zh) | 一种复合防护杀毒口罩及其制备方法 | |
| CN211185967U (zh) | 口罩 | |
| CN211185966U (zh) | 口罩 | |
| CN111393152A (zh) | 一种负氧离子微孔陶瓷空气过滤板 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |