CN112971242A - 一种魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯及其制备方法，包括用于粗过滤的葡甘聚糖纸纤维波浪膜层，用于吸附、去味的魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层，用于抗菌、高效过滤的魔芋葡甘聚糖载银纳米膜层，及魔芋葡甘聚糖纸纤维膜层；采用的原料魔芋葡甘聚糖是一种天然可降解的生物材料，纸纤维也可降解，本发明制备的复合口罩滤芯如果埋入土层中2‑3个月降解率可以达到91％，是一种环保型复合口罩芯片；椰壳活性炭是优质的吸附材料，吸附原理是物理吸附，不会对环境造成污染；纳米银具有一定抗菌能力，可有效抑制细菌滋生。

Description

一种魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯及其制备方法
技术领域
本发明涉及卫生用品技术领域，具体为一种魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯及其制备方法。
背景技术
随着经济的发展，人们的生存环境受到严重污染，人们所呼吸的空气也受到污染。雾霾是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，尤其是PM2.5(空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物)，这些颗粒物表面会负有大量有害物质，且由于其体积小，很容易进入肺泡进而进入血液，干扰肺部气体交换，引发哮喘、支气管炎和心血管病等疾病。当人们工作在有扬尘、有毒气体、异味等环境也会对人体造成伤害，预防雾霾天气、扬尘、有毒气体异味等对人体造成伤害，佩戴防霾口罩是最简单易行的防护方法。市场上现有口罩芯片过滤效果不高，换洗后滤过效果降低明显，用途单一。
授权公告号为CN107961597A的专利“一种能防护PM2.5与臭氧的口罩芯片”中其将制成的水性复合不干胶通过流延挤压法均匀涂抹在碳纤维上，即可做成口罩芯片，但其凝胶与碳纤维易脱离，换洗后出现分层，使防护效果降低。
授权公告号为CN103622178B的专利“口罩”中涉及一种在不同环境下方便更换不同的过滤片，以便在不同环境中能起到不同防护作用的口罩。但其口罩芯片需要更换才能对另一种污染产生防护效果。
授权公告号为CN207885717U的实用专利“一种防霾滤芯”中提供了一种防霾滤芯，其制备方法是将基础层、活性炭层、石墨烯层采用超声波压合的方式使其成为一个整体，防霾效果好，能够有效吸附有毒的气体。但压合方式经过反复使用清洗后，则会出现分层，影响整体防霾及吸附有毒气体效果。
发明内容
针对现有技术中口罩芯片存在过滤效果不高和用途单一的问题，本发明提供一种魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯及其制备方法，杀菌效果强，能够有效的抑菌，吸附程度高，效果稳定，可有效的阻隔颗粒物。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯，包括沿着靠近人体面部的顺序由外到内依次叠加的葡甘聚糖纸纤维波浪膜层、魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层、魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层和葡甘聚糖纸纤维膜层，其中，葡甘聚糖纸纤维波浪膜层用于粗过滤；魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层用于吸附和去味；魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层和葡甘聚糖纸纤维膜层用于抗菌和过滤。
优选的，葡甘聚糖纸纤维波浪膜层的横截面为波浪形；所述魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层、魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层和葡甘聚糖纸纤维膜层的横截面为直线型。
优选的，葡甘聚糖纸纤维波浪膜层的厚度为0.3～0.8mm，魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层的厚度为3～4mm，魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层的厚度为0.3～0.4mm，葡甘聚糖纸纤维膜层的厚度为0.3～0.4mm。
一种魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯的制备方法，基于上述所述的魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯，包括如下步骤，
制备葡甘聚糖纸纤维波浪膜层，按质量份数计，将3.1～3.3份纸纤维加入到95～97份纯净水中搅拌均匀，然后加入0.48～0.50份无水碳酸钠，无水碳酸钠溶解后，加入1～2份魔芋胶，搅拌均匀，得到混合液；然后将混合液平铺于玻璃板上，室温下放置10～20小时，再将玻璃板置200℃下加热15～20min，得到薄膜，然后对薄膜进行滚压成型，使薄膜的横截面为波浪形，得到厚度为0.3～0.8mm的魔芋葡甘聚糖纸纤维波浪膜层；
制备魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层，按质量份数计，将0.95～0.98份魔芋胶和80～80.1份椰壳活性炭粉混合均匀，然后平铺于玻璃板上，然后进行减压冷冻，得到厚度为3～4mm魔芋葡甘聚糖活性糖海绵层；
制备魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层，按质量份数计，将魔芋葡甘聚糖精粉1～2份与超纯水98～99份，恒温均质溶胀后，制备纳米膜料，然后对纳米膜料进行预处理，并进行真空冷冻干燥，制成0.3～0.4mm的魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜层；
制备葡甘聚糖纸纤维膜层基液，按质量份数计，将3～4份纸纤维、1～2份无水碳酸钠、1～2份魔芋胶，加入到95～97份纯净水中，搅拌均质后备用；
制备口罩芯片复合材料，将制备的魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层及魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层，采用1％魔芋葡甘聚糖进行黏连后热压成一体；然后将制备的葡甘聚糖纸纤维波浪膜层以及热压后的魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层及魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层按顺序置于模具中，最后将制备的魔芋葡甘聚糖纸纤维基液浇筑于模具中制胚，使葡甘聚糖纸纤维膜胶液填充满层间缝隙并在上层层积出一层平滑的厚度为0.3～0.4mm的葡甘聚糖纸纤维膜层，室温静置10～20小时后置于蒸汽锅中100℃加热交联固化15～20min，待冷却后置于冰箱中冷冻、解冻，脱水后得到魔芋葡甘聚糖膜口罩芯片复合材料；
切割，将制备的魔芋葡甘聚糖膜口罩芯片复合材料，切去角边料，得到上下结构层次分明的芯片基材，并按照口罩芯片规格进行裁剪，制成口罩芯片。
优选的，魔芋葡甘聚糖精粉与超纯水恒温均质溶胀后，采用高压电场制备纳米膜料，在-18℃中对纳米膜料进行预处理8h，并进行-50℃、10Pa下的真空冷冻干燥，得到魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜层。
优选的，魔芋葡甘聚糖纸纤维波浪膜层横截面的波浪状具体为正弦波形，正弦波形的振幅为0.5～2mm，所述正弦波形的半峰宽为0.5～3mm。
优选的，魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层的制备方法还包括如下步骤，
按质量份数计，将0.079～0.081份硝酸银加入到15～18份去离子水，得到硝酸银溶液；
将魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜层浸泡在硝酸银溶液中，并进行超声波下震荡；
将震荡后的魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层在25℃下静置，然后干燥；
将干燥后的魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层在氩气保护下，在250℃温度下恒温焙烧，得到魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层。
进一步的，超声波的震荡时间为30～40min。
进一步的，震荡后的魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层静置时间为6～6.5小时。
进一步的，在250℃温度下恒温焙烧时间为25～30min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供了一种魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯，包括用于粗过滤的葡甘聚糖纸纤维波浪膜层，用于吸附、去味的魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层，用于抗菌、高效过滤的魔芋葡甘聚糖载银纳米膜层，及魔芋葡甘聚糖纸纤维膜层；采用的原料魔芋葡甘聚糖是一种天然可降解的生物材料，纸纤维也可降解，本发明制备的复合口罩滤芯如果埋入土层中2-3个月降解率可以达到91％，是一种环保型复合口罩芯片；椰壳活性炭是优质的吸附材料，吸附原理是物理吸附，不会对环境造成污染；纳米银具有一定抗菌能力，可有效抑制细菌滋生。
本发明中的葡甘聚糖纸纤维波浪膜层，考虑到环保，纸纤维选择由报纸、书纸、纸卷等材料经粉碎加工而成的灰白色纸纤维，透气性好，分布均匀，可降解。魔芋葡甘聚糖是继淀粉、纤维素后又一种天然可降解的高分子材料，将纸纤维与拉伸强度大，柔韧性好，抗张强度、耐破度高的魔芋葡甘聚糖混合，经波浪成型装置，制成波浪状粗过滤层，此过滤层其内部直径≤15μm。此层孔隙均匀，柔韧性好，强度高，可有效的过滤阻隔空气中直径≥5μm颗粒物。主要有煤炭、道路浮土、耕地土壤、裸露地面、砂石、灰土、灰浆、灰膏、建筑垃圾、工程渣土等易产生粉尘颗粒物的物质。波浪状使此层吸附面积大大增加，提高了过滤效果，亦增加了容尘量，不会引起颗粒物堆积致使滤芯堵塞，吸附效果下降而过早淘汰滤芯，可有效阻隔颗粒物。
本发明中的魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层，此层为纯天然植物海绵层，将魔芋葡甘聚糖与活性炭充分混合。活性炭选择高效椰壳活性炭，以椰壳为原料的椰壳活性炭为黑色颗粒状，具有发达的孔隙结构、吸附能力高、强度大、化学性能稳定、经久耐用，含有大量微孔，具有巨大的表面积。其对有机气体吸附能力比普通活性炭高5倍至以上，吸附速率更快椰维炭具有发达的比表面积，丰富的微孔径。比表面积可达1000-1600m2/g，微孔体积90％左右，其微孔孔径为10A-40A。此层具有比表面积大、孔径适中、分布均匀、吸附速度快、杂质少等优点海绵能够吸附大多数粉尘微粒，有效吸附第一层未除去的悬浮颗粒物，具有较大的表面积，结构致密，吸附性好。其较高吸附能力还可减弱乃至消除甲醛、苯、氨等有毒有害气体，异味，臭味。魔芋葡甘聚糖炭海绵作用原理是物理吸附，吸附程度高，效果稳定，且无二次污染。
本发明中的魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层，将魔芋葡甘聚糖与纳米银混合制备而成，魔芋葡甘聚糖分子带有大量的亲水基团乙酰基，其多孔网状螺旋结构稳定，与纳米银混合后，形成具有高吸附强度，抗菌抑菌结构致密的网状结构。经过粗过滤、以及吸附去味，气体中含有大量的PM2.5及有害细菌，魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜，可有效吸附空气中的PM2.5，即空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物，将其高效的过滤，其直接吸附在细胞表面与含硫蛋白结合导致细胞膜功能受损，从而改变细胞通透性导致细菌死亡，杀菌效果强，且应用安全，能够有效抑菌。
一种魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯的制备方法，方法简单，过程可控，充分利用原材料自身性质，利用此方法成型后，芯片前后由魔芋葡甘聚糖纸纤维膜包裹，其柔韧性非常好，重复洗涤过程中不会损坏其结构，性能不会发生较大改变，形变小，过滤效果佳，在制备中以优质灰白色纸纤维为原料，采用滚压成型方法制备葡甘聚糖纸纤维波浪膜层，操作简单。
附图说明
图1为本发明的复合口罩芯片的结构示意图。
图中：1-葡甘聚糖纸纤维波浪膜层；2-魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层；3-魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层；4-葡甘聚糖纸纤维膜层。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明提供了一种魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯，如图1所示，包括从上向下依次包括葡甘聚糖纸纤维波浪膜层1、魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层2、魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3和葡甘聚糖纸纤维膜层4。在使用时，沿着靠近人体面部的顺序由外到内依次叠加设置的有葡甘聚糖纸纤维波浪膜层1、魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层2、魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3和葡甘聚糖纸纤维膜层4，其中，所述葡甘聚糖纸纤维波浪膜层1用于粗过滤；所述魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层2用于吸附和去味；所述魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3和葡甘聚糖纸纤维膜层4用于抗菌和过滤。
葡甘聚糖纸纤维波浪膜层1的横截面为波浪形；魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层2、魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3和葡甘聚糖纸纤维膜层4的横截面为直线型，即魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层2、魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3和葡甘聚糖纸纤维膜层4为平整形状。
其中，魔芋葡甘聚糖纸纤维波浪膜层1横截面的波浪状具体为正弦波形，正弦波形的振幅为0.5～2mm，所述正弦波形的半峰宽为0.5～3mm。
葡甘聚糖纸纤维波浪膜层1和葡甘聚糖纸纤维膜层4的选材为可降解的灰白色纸纤维，魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层2的活性炭选择吸附效率高的椰壳活性炭，魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3选用魔芋葡甘聚糖纳米银膜。
其中，一种魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯的制备方法，基于上述所述的魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯，包括如下步骤，
制备葡甘聚糖纸纤维波浪膜层1，按质量份数计，将3.1～3.3份纸纤维加入到95～97份纯净水中搅拌均匀，然后加入0.48～0.50份无水碳酸钠，无水碳酸钠溶解后，加入1～2份魔芋胶，用磁力搅拌器300rpm搅拌60～90min，得到混合液；然后将混合液平铺于玻璃板上，室温下放置10～20小时，再将玻璃板置于电磁炉锅中高温加热15～20min，得到薄膜，然后对薄膜进行滚压成型，使薄膜的横截面为波浪形，得到厚度为0.3～0.8mm的魔芋葡甘聚糖纸纤维波浪膜层1；其中，魔芋葡甘聚糖纸纤维波浪膜层1横截面的波浪状具体为正弦波形，正弦波形的振幅为0.5～2mm，所述正弦波形的半峰宽为0.5～3mm。
制备魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层2，按质量份数计，将0.95～0.98份魔芋胶和80～80.1份椰壳活性炭粉混合用磁力搅拌器200rpm搅拌100～120min，然后平铺于玻璃板上，然后进行减压冷冻45～48h，得到厚度为3～4mm魔芋葡甘聚糖活性糖海绵层2；
制备魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3，按质量份数计，将魔芋葡甘聚糖精粉1～2份与超纯水98～99份，恒温均质溶胀后，采用高压电场制备纳米膜料，然后于-18℃对纳米膜料进行预处理8h，并进行于-50℃、10Pa下真空冷冻干燥，制成0.3～0.4mm的魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜层3；
魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3的制备方法还包括如下步骤，
按质量份数计，将0.079～0.081份硝酸银加入到15～18份去离子水，搅拌3～4min得到硝酸银溶液；
将魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3浸泡在硝酸银溶液中，并进行在超声波下震荡30～40min；
将震荡后的魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3在25℃下静置6～6.5h，然后将烧杯同烧杯中的魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层一并放入干燥箱内，在90℃下干燥1.5～2h；
将干燥后的魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3置于石英容器内放入微波焙烧炉内，通入氩气，在氩气保护下，在250℃温度下恒温焙烧25～30min，得到魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3。
制备葡甘聚糖纸纤维膜层基液，按质量份数计，将3～4份纸纤维、1～2份无水碳酸钠、1～2份魔芋胶，加入到95～97份纯净水中，搅拌均质后备用；
制备口罩芯片复合材料，将制备的魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层2及魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3，采用1％魔芋葡甘聚糖进行黏连后热压成一体；然后将制备的葡甘聚糖纸纤维波浪膜层1以及热压后的魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层2及魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3按顺序置于模具中，最后将制备的魔芋葡甘聚糖纸纤维基液浇筑于模具中制胚，使葡甘聚糖纸纤维膜胶液填充满层间缝隙并在上层层积出一层平滑的厚度为0.3～0.4mm的葡甘聚糖纸纤维膜层4，室温静置10～20小时后置于蒸汽锅中100℃加热交联固化15～20min，待冷却后置于冰箱中冷冻、解冻，脱水后得到魔芋葡甘聚糖膜口罩芯片复合材料；
切割，将制备的魔芋葡甘聚糖膜口罩芯片复合材料，切去角边料，得到上下结构层次分明的芯片基材，并按照口罩芯片规格进行裁剪，制成口罩芯片。
葡甘聚糖纸纤维波浪膜层和葡甘聚糖纸纤维膜层选材为可降解的灰白色纸纤维，魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层的活性炭选择吸附效率高的椰壳活性炭，魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层选用魔芋葡甘聚糖纳米银膜。
实施例1
根据图1所示，本实施例提供了一种魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯的制备方法，包括以下步骤：
制备葡甘聚糖纸纤维波浪膜层1，按质量份数计，将3份纸纤维加入到96份纯净水中搅拌均匀，然后加入0.48份无水碳酸钠，无水碳酸钠溶解后，加入1份魔芋胶，用磁力搅拌器300rpm搅拌60min，得到混合液；然后将混合液平铺于玻璃板上，室温下放置20小时，再将玻璃板置于电磁炉锅中高温加热20min，得到薄膜，然后对薄膜进行滚压成型，使薄膜的横截面为波浪形，待冷却后放置于冰箱中冷冻，得到厚度为0.3mm的魔芋葡甘聚糖纸纤维波浪膜层1；其中，魔芋葡甘聚糖纸纤维波浪膜层1横截面的波浪状具体为正弦波形，正弦波形的振幅为0.5mm，所述正弦波形的半峰宽为0.5mm，厚度为10μm。
制备魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层2，按质量份数计，将0.95份魔芋胶和80份椰壳活性炭粉混合用磁力搅拌器200rpm搅拌100min，然后平铺于玻璃板上，进行减压冷冻干燥48h，得到厚度为3mm魔芋葡甘聚糖活性糖海绵层2；
制备魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3，按质量份数计，将魔芋葡甘聚糖精粉1份与超纯水98份，恒温均质溶胀后，采用高压电场制备纳米膜料，然后于-18℃对纳米膜料进行预处理8h，并进行于-50℃、10Pa下真空冷冻干燥，制成0.3mm的魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜层3；
魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3的制备方法还包括如下步骤，
按质量份数计，将0.079g硝酸银加入到15ml去离子水，搅拌3min得到硝酸银溶液；
将魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3浸泡在硝酸银溶液中，并进行在超声波下震荡30min；
将震荡后的魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3在25℃下静置6h，然后将烧杯同烧杯中的魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层一并放入干燥箱内，在90℃下干燥1.5h；
将干燥后的魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3置于石英容器内放入微波焙烧炉内，通入氩气，在氩气保护下，在250℃温度下恒温焙烧25min，得到魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3。
制备葡甘聚糖纸纤维膜层基液，按质量份数计，将3份纸纤维、1份无水碳酸钠、1份魔芋胶，加入到96份纯净水中，搅拌均质后备用；
制备口罩芯片复合材料，将制备的魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层2及魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3，采用1％魔芋葡甘聚糖进行黏连后热压成一体；然后将制备的葡甘聚糖纸纤维波浪膜层1以及热压后的魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层2及魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3按顺序置于模具中，最后将制备的魔芋葡甘聚糖纸纤维基液浇筑于模具中制胚，使葡甘聚糖纸纤维膜胶液填充满层间缝隙并在上层层积出一层平滑的厚度为0.3～0.4mm的葡甘聚糖纸纤维膜层4，室温静置10小时后置于蒸汽锅中100℃加热交联固化20min，待冷却后置于冰箱中冷冻、解冻，脱水后得到魔芋葡甘聚糖膜口罩芯片复合材料；
切割，将制备的魔芋葡甘聚糖膜口罩芯片复合材料，切去角边料，得到上下结构层次分明的芯片基材，并按照口罩芯片规格进行裁剪，制成口罩芯片。
在上述方案中，葡甘聚糖纸纤维波浪膜层、和葡甘聚糖纸纤维膜层选材为可降解的灰白色纸纤维，魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层的活性炭选择吸附效率高的椰壳活性炭，魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层选用魔芋葡甘聚糖纳米银膜。
实施例2
根据图1所示，本实施例提供了一种魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯的制备方法，包括以下步骤：
制备葡甘聚糖纸纤维波浪膜层1，按质量份数计，将3.2份纸纤维加入到96份纯净水中搅拌均匀，然后加入0.48份无水碳酸钠，无水碳酸钠溶解后，加入2份魔芋胶，用磁力搅拌器300rpm搅拌90min，得到混合液；然后将混合液平铺于玻璃板上，室温下放置15小时，再将玻璃板置于电磁炉锅中高温加热15min，得到薄膜，然后对薄膜进行滚压成型，使薄膜的横截面为波浪形，待冷却后放置于冰箱中冷冻，得到厚度为0.8mm的魔芋葡甘聚糖纸纤维波浪膜层1；其中，魔芋葡甘聚糖纸纤维波浪膜层1横截面的波浪状具体为正弦波形，正弦波形的振幅为1mm，所述正弦波形的半峰宽为1mm，厚度为15μm。
制备魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层2，按质量份数计，将0.96份魔芋胶和80份椰壳活性炭粉混合用磁力搅拌器200rpm搅拌110min，然后平铺于玻璃板上，然后进行减压冷冻46h，得到厚度为3.5mm魔芋葡甘聚糖活性糖海绵层2；
制备魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3，按质量份数计，将魔芋葡甘聚糖精粉1份与超纯水98份，恒温均质溶胀后，采用高压电场制备纳米膜料，然后于-18℃对纳米膜料进行预处理8h，并进行于-50℃、10Pa下真空冷冻干燥，制成0.4mm的魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜层3；
魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3的制备方法还包括如下步骤，
按质量份数计，将0.08份硝酸银加入到16份去离子水，搅拌3min得到硝酸银溶液；
将魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3浸泡在硝酸银溶液中，并进行在超声波下震荡30min；
将震荡后的魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3在25℃下静置6.3h，然后将烧杯同烧杯中的魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层一并放入干燥箱内，在90℃下干燥1.8h；
将干燥后的魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3置于石英容器内放入微波焙烧炉内，通入氩气，在氩气保护下，在250℃温度下恒温焙烧25min，得到魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3。
制备葡甘聚糖纸纤维膜层基液，按质量份数计，将3.5份纸纤维、1.5份无水碳酸钠、1.5份魔芋胶，加入到96份纯净水中，搅拌均质后备用；
制备口罩芯片复合材料，将制备的魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层2及魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3，采用1％魔芋葡甘聚糖进行黏连后热压成一体；然后将制备的葡甘聚糖纸纤维波浪膜层1以及热压后的魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层2及魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3按顺序置于模具中，最后将制备的魔芋葡甘聚糖纸纤维基液浇筑于模具中制胚，使葡甘聚糖纸纤维膜胶液填充满层间缝隙并在上层层积出一层平滑的厚度为0.3～0.4mm的葡甘聚糖纸纤维膜层4，室温静置15小时后置于蒸汽锅中100℃加热交联固化15min，待冷却后置于冰箱中冷冻、解冻，脱水后得到魔芋葡甘聚糖膜口罩芯片复合材料；
切割，将制备的魔芋葡甘聚糖膜口罩芯片复合材料，切去角边料，得到上下结构层次分明的芯片基材，并按照口罩芯片规格进行裁剪，制成口罩芯片。
在上述方案中，葡甘聚糖纸纤维波浪膜层、和葡甘聚糖纸纤维膜层选材为可降解的灰白色纸纤维，魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层的活性炭选择吸附效率高的椰壳活性炭，魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层选用魔芋葡甘聚糖纳米银膜。
实施例3
根据图1所示，本实施例提供了一种魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯的制备方法，包括以下步骤：
制备葡甘聚糖纸纤维波浪膜层1，按质量份数计，将3.3份纸纤维加入到97份纯净水中搅拌均匀，然后加入0.50份无水碳酸钠，无水碳酸钠溶解后，加入2份魔芋胶，用磁力搅拌器300rpm搅拌90min，得到混合液；然后将混合液平铺于玻璃板上，室温下放置20小时，再将玻璃板置于电磁炉锅中高温加热20min，得到薄膜，然后对薄膜进行滚压成型，使薄膜的横截面为波浪形，待冷却后放置于冰箱中冷冻，得到厚度为0.7mm的魔芋葡甘聚糖纸纤维波浪膜层1；其中，魔芋葡甘聚糖纸纤维波浪膜层1横截面的波浪状具体为正弦波形，正弦波形的振幅为2mm，所述正弦波形的半峰宽为3mm，厚度为30μm。
制备魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层2，按质量份数计，将0.98份魔芋胶和80.1份椰壳活性炭粉混合用磁力搅拌器200rpm搅拌120min，然后平铺于玻璃板上，厚度为3mm，然后进行减压冷冻48h，得到厚度为4mm魔芋葡甘聚糖活性糖海绵层2；
制备魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3，按质量份数计，将魔芋葡甘聚糖精粉1份与超纯水98份，恒温均质溶胀后，采用高压电场制备纳米膜料，然后于-18℃对纳米膜料进行预处理8h，并进行于-50℃、10Pa下真空冷冻干燥，制成0.4mm的魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜层3；
魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3的制备方法还包括如下步骤，
按质量份数计，将0.081份硝酸银加入到18份去离子水，搅拌4min得到硝酸银溶液；
将魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3浸泡在硝酸银溶液中，并进行在超声波下震荡40min；
将震荡后的魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3在25℃下静置6.5h，然后将烧杯同烧杯中的魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层一并放入干燥箱内，在90℃下干燥2h；
将干燥后的魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3置于石英容器内放入微波焙烧炉内，通入氩气，在氩气保护下，在250℃温度下恒温焙烧30min，得到厚度为0.4㎜的魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3。
制备葡甘聚糖纸纤维膜层基液，按质量份数计，将4份纸纤维、2份无水碳酸钠、2份魔芋胶，加入到97份纯净水中，搅拌机300rpm均质75min后备用；
制备口罩芯片复合材料，将制备的魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层2及魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3，采用1％魔芋葡甘聚糖进行黏连后热压成一体；然后将制备的葡甘聚糖纸纤维波浪膜层1以及热压后的魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层2及魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3按顺序置于模具中，最后将制备的魔芋葡甘聚糖纸纤维基液浇筑于模具中制胚，使葡甘聚糖纸纤维膜胶液填充满层间缝隙并在上层层积出一层平滑的厚度为0.3～0.4mm的葡甘聚糖纸纤维膜层4，室温静置20小时后置于蒸汽锅中100℃加热交联固化15min，待冷却后置于冰箱中冷冻、解冻，脱水后得到魔芋葡甘聚糖膜口罩芯片复合材料；
切割，将制备的魔芋葡甘聚糖膜口罩芯片复合材料，切去角边料，得到上下结构层次分明的芯片基材，并按照口罩芯片规格进行裁剪，制成口罩芯片。
在上述方案中，葡甘聚糖纸纤维波浪膜层、和葡甘聚糖纸纤维膜层选材为可降解的灰白色纸纤维，魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层的活性炭选择吸附效率高的椰壳活性炭，魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层选用魔芋葡甘聚糖纳米银膜。
表1将本发明的复合口罩芯片与市场上的口罩芯片相关性能测试结果进行对比：
Figure BDA0003006106680000151
参见表1，本发明的复合口罩芯片与市场上的口罩芯片相关性能测试结果进行对比可得，本发明口罩芯片吸附性能、抗菌性能、安全性能均较优越，透气性良好，呼吸阻力小，原料价格低廉，潜在市场较大。
表2本发明复合口罩芯片其洗涤次数与相关性能实验结果
Figure BDA0003006106680000152
Figure BDA0003006106680000161
参见表2，本发明复合口罩芯片其洗涤次数与相关性能实验结果，表明在洗涤次数1～10次内，其吸附性能、安全性能、抗菌性能一直处于高水平，10～15次及后其安全性能处于高水平，吸附及抗菌性能略有下降，但其均未出现分层情况。
本发明复合口罩芯片可多次洗涤可换，其性能优异可用于不同环境，用途广泛。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯，其特征在于，包括沿着靠近人体面部的顺序由外到内依次叠加的葡甘聚糖纸纤维波浪膜层(1)、魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层(2)、魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层(3)和葡甘聚糖纸纤维膜层(4)，其中，所述葡甘聚糖纸纤维波浪膜层(1)用于粗过滤；所述魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层(2)用于吸附和去味；所述魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层3和葡甘聚糖纸纤维膜层(4)用于抗菌和过滤。
2.根据权利要求1所述的一种魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯，其特征在于，所述葡甘聚糖纸纤维波浪膜层(1)的横截面为波浪形；所述魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层(2)、魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层(3)和葡甘聚糖纸纤维膜层(4)的横截面为直线型。
3.根据权利要求1所述的一种魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯，其特征在于，所述葡甘聚糖纸纤维波浪膜层(1)的厚度为0.3～0.8mm，魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层(2)的厚度为3～4mm，魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层(3)的厚度为0.3～0.4mm，葡甘聚糖纸纤维膜层(4)的厚度为0.3～0.4mm。
4.一种魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯的制备方法，其特征在于，基于权利要求1-3任意一项所述的魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯，包括如下步骤，
制备葡甘聚糖纸纤维波浪膜层(1)，按质量份数计，将3.1～3.3份纸纤维加入到95～97份纯净水中搅拌均匀，然后加入0.48～0.50份无水碳酸钠，无水碳酸钠溶解后，加入1～2份魔芋胶，搅拌均匀，得到混合液；然后将混合液平铺于玻璃板上，室温下放置10～20小时，再将玻璃板置200℃下加热15～20min，得到薄膜，然后对薄膜进行滚压成型，使薄膜的横截面为波浪形，得到厚度为0.3～0.8mm的魔芋葡甘聚糖纸纤维波浪膜层(1)；
制备魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层(2)，按质量份数计，将0.95～0.98份魔芋胶和80～80.1份椰壳活性炭粉混合均匀，然后平铺于玻璃板上，然后进行减压冷冻，得到厚度为3～4mm魔芋葡甘聚糖活性糖海绵层(2)；
制备魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层(3)，按质量份数计，将魔芋葡甘聚糖精粉1～2份与超纯水98～99份，恒温均质溶胀后，制备纳米膜料，然后对纳米膜料进行预处理，并进行真空冷冻干燥，制成0.3～0.4mm的魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜层(3)；
制备葡甘聚糖纸纤维膜层基液，按质量份数计，将3～4份纸纤维、1～2份无水碳酸钠、1～2份魔芋胶，加入到95～97份纯净水中，搅拌均质后备用；
制备口罩芯片复合材料，将制备的魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层2及魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层(3)，采用1％魔芋葡甘聚糖进行黏连后热压成一体；然后将制备的葡甘聚糖纸纤维波浪膜层(1)以及热压后的魔芋葡甘聚糖活性炭海绵层(2)及魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层(3)按顺序置于模具中，最后将制备的魔芋葡甘聚糖纸纤维基液浇筑于模具中制胚，使葡甘聚糖纸纤维膜胶液填充满层间缝隙并在上层层积出一层平滑的厚度为0.3～0.4mm的葡甘聚糖纸纤维膜层(4)，室温静置10～20小时后置于蒸汽锅中100℃加热交联固化15～20min，待冷却后置于冰箱中冷冻、解冻，脱水后得到魔芋葡甘聚糖膜口罩芯片复合材料；
切割，将制备的魔芋葡甘聚糖膜口罩芯片复合材料，切去角边料，得到上下结构层次分明的芯片基材，并按照口罩芯片规格进行裁剪，制成口罩芯片。
5.根据权利要求4所述的一种魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯的制备方法，其特征在于，所述魔芋葡甘聚糖精粉与超纯水恒温均质溶胀后，采用高压电场制备纳米膜料，在-18℃中对纳米膜料进行预处理8h，并进行-50℃、10Pa下的真空冷冻干燥，得到魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜层(3)。
6.根据权利要求4所述的一种魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯的制备方法，其特征在于，所述魔芋葡甘聚糖纸纤维波浪膜层(1)横截面的波浪状具体为正弦波形，正弦波形的振幅为0.5～2mm，所述正弦波形的半峰宽为0.5～3mm。
7.根据权利要求4所述的一种魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯的制备方法，其特征在于，所述魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层(3)的制备方法还包括如下步骤，
按质量份数计，将0.079～0.081份硝酸银加入到15～18份去离子水，得到硝酸银溶液；
将魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜层(3)浸泡在硝酸银溶液中，并进行超声波下震荡；
将震荡后的魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层(3)在25℃下静置，然后干燥；
将干燥后的魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层(3)在氩气保护下，在250℃温度下恒温焙烧，得到魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层(3)。
8.根据权利要求7所述的一种魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯的制备方法，其特征在于，所述超声波的震荡时间为30～40min。
9.根据权利要求7所述的一种魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯的制备方法，其特征在于，震荡后的魔芋葡甘聚糖载银纳米多孔膜层(3)静置时间为6～6.5小时。
10.根据权利要求7所述的一种魔芋葡甘聚糖膜口罩滤芯的制备方法，其特征在于，在250℃温度下恒温焙烧时间为25～30min。
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