CN113397242A - 一种壳聚糖纤维抑菌抗病毒口罩及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种壳聚糖纤维抑菌抗病毒口罩及其制备方法，属于医用材料技术领域。本发明提供一种具有对固液体与微生物的阻隔功能、又具良好透气性与舒适性、价格低廉、适合于医务人员使用的口罩。本发明在现有医用口罩的基础上，以壳聚糖为原料制得的壳聚糖无纺布作为口罩的主要过滤层替换现有熔喷布，在保留防尘、防水、过滤功能的同时，利用壳聚糖自身具有的不饱和阳离子基团和空间网状结构对有害物质和细菌进行吸附，抑制细菌的活动以及生长，可有效减少病毒的传播。同时，在内部亲肤层中加入天丝和牛奶纤维解决了医护人员长期佩戴引起的皮肤过敏问题。

Description

一种壳聚糖纤维抑菌抗病毒口罩及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种壳聚糖纤维抑菌抗病毒口罩及其制备方法，属于医用材料技术领域。
背景技术
现有研究表明呼吸道类病毒的主要传播途径为气溶胶传播，飞沫传播和接触传播，作为保护一线医护人员的重要防线，医用外科口罩及防护服意义重大。但现有医用口罩主要起到关键过滤作用的熔喷布是使用高熔聚丙烯纤维加工的，制备过程中需要把高熔聚丙烯纤维通过高苏高压的热气流融化，再从纺丝微孔中喷出拉成直径为0.3-7μm的超细纤维，并在气流的引导下均匀铺在收集装置上，利用自身余热粘合成网，获得熔喷布，这时的熔喷布仅有30％左右的过滤效率，还需要通过高压电极放电等方式进行柱极处理，让熔喷布上带有一定量的电荷，依靠静电效应吸附微粒，使过滤效率提升至80％以上，复杂的熔喷布制备过程导致现有医用口罩的生产效率很低。因此，提供一种具有对固液体与微生物的阻隔功能、又具良好透气性与舒适性、价格低廉、适合于医务人员使用的口罩是十分必要的。
发明内容
本发明为了解决现有上述技术问题，提供一种壳聚糖纤维抑菌抗病毒口罩及其制备方法。
本发明的技术方案：
一种壳聚糖纤维抑菌抗病毒口罩，由口罩衬布和口罩固定带组成，所述的口罩衬布由外部防尘层、中心过滤层和内部亲肤层组成，所述的中心过滤层为壳聚糖无纺布，内部亲肤层为壳聚糖纤维面料。
进一步限定，内部亲肤层由壳聚糖纤维、天丝和牛奶纤维构成，其中壳聚糖纤维、天丝和牛奶纤维的质量比为15：60：25。
进一步限定，壳聚糖无纺布的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤1，将壳聚糖、乙酸和蒸馏水混合，获得壳聚糖纤维纺丝原液；
步骤2，将步骤1获得的壳聚糖纤维纺丝原液通过湿法纺丝的方式进行纺丝，获得壳聚糖纤维；
步骤3，将步骤2获得的壳聚糖纤维切成3-5cm的丝束，使用盖尔梳理机进行开纤梳理和辊压打片处理后，获得厚度为80-100g/m2的壳聚糖无纺布。
更进一步限定，步骤1中壳聚糖纤维纺丝原液中壳聚糖的质量分数为3-4％，乙酸质量分数为2％。
更进一步限定，壳聚糖脱乙酰度为75-85％之间，平均分子质量为2.0×105-3.5×105。
更进一步限定，步骤2中纺丝温度为30-400℃，凝固浴温度为20～30℃，所述的凝固浴由乙醇、NaOH和Na2SO4组成，其中NaOH质量分数为5％。
更进一步限定，步骤2获得的壳聚糖纤维直径为15-40nm，长度为200-1000nm。
更进一步限定，壳聚糖无纺布用于缝制防护服。
进一步限定，壳聚糖纤维面料的制备方法，该方法的具体操作过程为：将壳聚糖纤维切成长度为38mm的丝束，并将该壳聚糖纤维丝束与天丝和牛奶纤维置于盖尔梳理机开纤梳理，形成棉絮状纤维后重新置于盖尔梳理机上辊压打片，获得厚度为80～100g/m2的壳聚糖纤维面料。
更进一步限定，天丝和牛奶纤维的均为长度为38mm的丝束。
本发明具有以下有益效果：本发明在现有医用口罩的基础上，以壳聚糖为原料制得的壳聚糖无纺布作为口罩的主要过滤层替换现有熔喷布，在保留防尘、防水、过滤功能的同时，利用壳聚糖自身具有的不饱和阳离子基团和空间网状结构对有害物质和细菌进行吸附，抑制细菌的活动以及生长，可有效减少病毒的传播。并且壳聚糖具有较好的成膜性，其膜有光泽，透明而柔韧，在最大限度的阻隔功能同时又具备优良的透气性。同时，在内部亲肤层中加入天丝和牛奶纤维解决了医护人员长期佩戴引起的皮肤过敏问题。此外，本发明提供的壳聚糖无纺布的制备工艺简单，工艺流程短，生产效率较高。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明均为常规方法。所用材料、试剂、方法和仪器，未经特殊说明，均为本领域常规材料、试剂、方法和仪器，本领域技术人员均可通过商业渠道获得。
具体实施方式1：
一、壳聚糖无纺布的制备，首先将脱乙酰度为80％，平均分子质量为3×105的壳聚糖与乙酸溶液混合，获得壳聚糖的质量分数为3.5％，乙酸质量分数为2％的壳聚糖纤维纺丝原液。然后将纺丝原液通过湿法纺丝的方式进行纺丝，获得直径为15-40nm，长度为200-1000nm的壳聚糖纤维，其中纺丝温度为150℃，凝固浴温度为20～30℃。最后将壳聚糖纤维切成3-5cm的丝束，使用盖尔梳理机进行开纤梳理和辊压打片处理后，获得厚度为80-100g/m2的壳聚糖无纺布。
对获得的壳聚糖无纺布进行性能测试，测试方法按照国标GB19083-2003《医用防护口罩技术要求》进行。测试结果如下：
(1)过滤效率测定：按照国标GB19083-2003《医用防护口罩技术要求》进行
测试结果，在空气流量为85L/min条件下,对中径为75nm的非油性颗粒物的过滤效率为71.56％。
(2)液体阻隔性能测定：按照国标GB19083-2003《医用防护口罩技术要求》进行测试结果，表面张力为0.042N/m的人工血，在1.2kPa下不渗透。
(3)透气性能测定：国家标准GB/T5453-1997《纺织品织物透气性的测定》进行测试结果，每平方米面积所透过空气的量(L/m2.s)为465.8。
(4)微生物阻隔性能检测：用金黄色葡萄球菌菌悬液和大肠杆菌F2噬菌体,分别作为细菌与病毒指标,细菌参照卫生部2002版《消毒技术规范》中包装材料微生物屏障试验方法，噬菌体按美国材料试验标准(ASTM)关于防护服材料阻隔血载病原体(以噬菌体作试验体系)渗透的试验方法〔3〕进行。
测试结果，不渗透。
(5)皮肤致敏试验：将壳聚糖无纺布浸提液和对照液注射在小鼠脊背两侧，在不同时间内观察有无红斑水肿出现。(对照液包括生理盐水和5％甲醛)。
测试结果，壳聚糖无纺布无致敏性。
二、壳聚糖纤维面料的制备，将壳聚糖纤维切成长度为38mm的丝束，并将该壳聚糖纤维丝束与天丝和牛奶纤维置于盖尔梳理机开纤梳理，形成棉絮状纤维后重新置于盖尔梳理机上辊压打片，获得厚度为90g/m2的壳聚糖纤维面料。
三、口罩的制备
采用PP无纺布作为第一层，壳聚糖无纺布作为第二层，内部壳聚糖纤维面料抑菌抗病毒层作为第三层，三层压片合并获得口罩衬布，口罩衬布两端热压粘着挂耳绳，获得长12cm-18cm，宽7cm-10cm的口罩。按照国标GB19083-2003《医用防护口罩技术要求》进行测试，测试结果表明该口罩满足医用防护口罩技术要求，可作为医用口罩使用。

Claims (10)

1.一种壳聚糖纤维抑菌抗病毒口罩，由口罩衬布和口罩固定带组成，其特征在于，所述的口罩衬布由外部防尘层、中心过滤层和内部亲肤层组成，所述的中心过滤层为壳聚糖无纺布，内部亲肤层为壳聚糖纤维面料。
2.根据权利要求1所述的一种壳聚糖纤维抑菌抗病毒口罩，其特征在于，所述的内部亲肤层由壳聚糖纤维、天丝和牛奶纤维构成，其中壳聚糖纤维、天丝和牛奶纤维的质量比为15：60：25。
3.权利要求1所述的壳聚糖纤维抑菌抗病毒口罩中壳聚糖无纺布的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1，将壳聚糖、乙酸和蒸馏水混合，获得壳聚糖纤维纺丝原液；
步骤2，将步骤1获得的壳聚糖纤维纺丝原液通过湿法纺丝的方式进行纺丝，获得壳聚糖纤维；
步骤3，将步骤2获得的壳聚糖纤维切成3-5cm的丝束，使用盖尔梳理机进行开纤梳理和辊压打片处理后，获得厚度为80-100g/m2的壳聚糖无纺布。
4.根据权利要求3所述的壳聚糖无纺布的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中壳聚糖纤维纺丝原液中壳聚糖的质量分数为3-4％，壳聚糖纤维纺丝原液中乙酸质量分数为2％。
5.根据权利要求3或4所述的壳聚糖无纺布的制备方法，其特征在于，所述的壳聚糖脱乙酰度为75-85％，平均分子质量为2.0×105-3.5×105。
6.根据权利要求3所述的壳聚糖无纺布的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中纺丝温度为30-400℃，凝固浴温度为20～30℃，所述的凝固浴由乙醇、NaOH和Na2SO4组成，其中NaOH质量分数为5％。
7.根据权利要求3所述的壳聚糖无纺布的制备方法，其特征在于，所述的步骤2获得的壳聚糖纤维直径为15-40nm，长度为200-1000nm。
8.权利要求3的方法制得的壳聚糖无纺布，其特征在于，该壳聚糖无纺布用于缝制防护服。
9.权利要求1所述的壳聚糖纤维抑菌抗病毒口罩中壳聚糖纤维面料的制备方法，其特征在于，该方法的具体操作过程为：将壳聚糖纤维切成长度为38mm的丝束，并将该壳聚糖纤维丝束与天丝和牛奶纤维置于盖尔梳理机开纤梳理，形成棉絮状纤维后重新置于盖尔梳理机上辊压打片，获得厚度为80～100g/m2的壳聚糖纤维面料。
10.根据权利要求9所述的壳聚糖纤维面料的制备方法，其特征在于，所述的天丝和牛奶纤维的均为长度为38mm的丝束。
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