CN113812701A - 一种口罩滤芯 - Google Patents

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CN113812701A
CN113812701A CN202111250124.1A CN202111250124A CN113812701A CN 113812701 A CN113812701 A CN 113812701A CN 202111250124 A CN202111250124 A CN 202111250124A CN 113812701 A CN113812701 A CN 113812701A
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徐荣伟
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Shanghe Spectral Safety Testing Technology Center
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    • A41D13/11—Protective face masks, e.g. for surgical use, or for use in foul atmospheres
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    • A41D31/04—Materials specially adapted for outerwear characterised by special function or use
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Abstract

本申请涉及一种口罩，其特征在于，包括抗菌滤芯，其制备工艺如下：(1)称取的六次甲基四胺、硫酸铜、水合肼和氢氧化钠溶于去离子水中，超声混合均匀后，转入高压反应釜中，180‑200℃下水热反应，得到Cu2O，将产物分别用蒸馏水和乙醇洗涤三次，得到纳米Cu2O；(2)纺丝壳层材料制备：将聚丙烯腈溶于有机溶剂中，加入钛酸四丁酯，50‑70℃搅拌10‑12h；(3)纺丝芯层材料制备：将聚甲基丙烯酸甲酯和纳米Cu2O溶于有机溶剂中，50‑70℃搅拌10‑12h；(4)将芯层材料和壳层材料进行同轴静电纺丝得到纤维层；(5)将得到的纤维层以甲醇浸泡，从而去除芯层的聚甲基丙烯酸甲酯，得到芯层具有中空孔隙结构的Cu2O‑聚丙烯腈/TiO2纤维层。

Description

一种口罩滤芯
技术领域
本发明涉及口罩技术领域，尤其涉及一种抗菌口罩滤芯及其制备方法。
背景技术
口罩主要用于过滤灰尘、细菌以及一些对人体有害的气体颗粒，随着空气质量的日益恶化，雾霾天气频繁出现，出门戴口罩可以有效地隔绝污染颗粒物，此外，为了防护病菌等医生必须佩带口罩，现有的口罩基本采用三层结构，上下层为纺粘无纺布，中间为熔喷无纺布，通过熔喷无纺布采用静电吸附原理进行过滤颗粒物，但是抗菌性差，长时间使用或者遇水后，静电衰减使得过滤效率下降，只能一次性使用。
CN112806634A公开了一种新型抗菌口罩滤芯及其制备方法。传统各类、各式、各规格口罩不具有抗菌效果。基于上述问题，本发明提供一种新型抗菌口罩滤芯，包括载体和抗菌剂，由抗菌剂与载体通过纺丝、浸渍、喷涂工艺复合得到。本发明将表面铜、银纳米粒子的石墨烯作为抗菌剂，大大提高了口罩滤芯的抗菌持久性。
CN111493410A公开了一种复合型纳米抗菌口罩及其生产工艺，包括口罩本体，口罩本体由外到内依次由外保护无纺布层、氧化石墨烯-纳米银抗菌层、喷熔过滤层、柔软亲肤里层热压而成；外保护无纺布层具有良好的抗静电防尘效果，氧化石墨烯-纳米银抗菌层能够长效地释放高活性银离子，柔软亲肤里层柔软无刺激；与多数普通口罩的三层结构不同，该口罩采用四层结构，具有吸水性强、释放高活性银离子抑杀细菌及病毒的效应，在呼吸潮湿气体时，会长效释放出银离子将细菌杀灭，经检测细菌过滤率＞99.7％。
发明内容
本发明目的在于提供一种具有杀菌功能的口罩，以解决上述背景技术中提出的问题。
一种口罩，其特征在于，包括抗菌滤芯，其制备工艺如下：
(1)称取六次甲基四胺、硫酸铜、水合肼和氢氧化钠溶于去离子水中，超声混合均匀后，转入高压反应釜中，180-200℃下水热反应，得到纳米花状Cu2O，将产物分别用蒸馏水和乙醇洗涤三次，得到纳米Cu2O；
(2)纺丝壳层材料制备：
将聚丙烯腈溶于有机溶剂中，加入钛酸四丁酯，50-70℃搅拌10-12h；
(3)纺丝芯层材料制备
将聚甲基丙烯酸甲酯和纳米花状Cu2O溶于有机溶剂中，50-70℃搅拌10-12h；
(4)将芯层材料和壳层材料进行同轴静电纺丝得到纤维层；
(5)将得到的纤维层以甲醇浸泡，从而去除芯层的聚甲基丙烯酸甲酯，得到芯层具有中空孔隙结构的Cu2O-聚丙烯腈/TiO2纤维层。
优选的，有机溶剂为乙二醇、DMF、丙三醇中的一种或者多种；
优选的，静电纺丝工艺为，芯层和壳层出液量比例为1:(2-3)，纺丝电压为12-15kV，接收距离为10-16cm；
优选的，步骤(1)中具体的称取10-12mg的六次甲基四胺、3-7mmol硫酸铜、10-20ml，0.3-0.8M水合肼和6-18mmol氢氧化钠溶于去离子水中。
有益效果：
通过静电纺丝工艺制备得到具有发达孔隙结构的中空纤维层，极大的提高了纤维层比表面积，有利于提高对污染物的物理吸附性；制备的花状纳米Cu2O能够暴露大量的活性位点，其与壳层的TiO2分散性好，协同提高抗菌性；本申请高孔隙结构的纤维层于常规纤维层比，机械强度高，结构稳定性好，便于反复使用，制备工艺简易，成本低廉，结构稳定，因此具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本申请花状纳米Cu2O的SEM图。
具体实施方式
实施例1
(1)称取16mg六次甲基四胺、4mmol硫酸铜、10mL 0.6M水合肼和8mmol氢氧化钠钠溶于去离子水中，超声混合均匀后，转入高压反应釜中，180℃下水热反应，将产物分别用蒸馏水和乙醇洗涤三次，得到纳米花状Cu2O；
(2)纺丝壳层材料制备：
将1g聚丙烯腈溶于10ml乙二醇/DMF混合液中，加入5ml钛酸四丁酯，50℃搅拌10h；
(3)纺丝芯层材料制备
将0.5g聚甲基丙烯酸甲酯和步骤(1)纳米Cu2O溶于乙二醇/DMF混合液中，50℃搅拌10-12h；
(4)将芯层材料和壳层材料进行同轴静电纺丝得到纤维层；同轴静电纺丝工艺为：芯层和壳层出液量比例为1:2，纺丝电压为13kV，接收距离为10cm。
(5)将得到的纤维层以甲醇浸泡，从而去除芯层的聚甲基丙烯酸甲酯，得到芯层具有孔隙结构，壳层为聚丙烯腈/TiO2的Cu2O-聚丙烯腈/TiO2纤维层。
实施例2
(1)称取16mg六次甲基四胺、4mmol硫酸铜、10mL 0.6M水合肼和8mmol氢氧化钠钠溶于去离子水中，超声混合均匀后，转入高压反应釜中，190℃下水热反应，将产物分别用蒸馏水和乙醇洗涤三次，得到纳米花状Cu2O；
(2)纺丝壳层材料制备：
将1g聚丙烯腈溶于10ml乙二醇/DMF混合液中，加入3ml钛酸四丁酯，50℃搅拌10h；
(3)纺丝芯层材料制备
将0.5g聚甲基丙烯酸甲酯和步骤(1)纳米Cu2O溶于乙二醇/DMF混合液中，50℃搅拌10-12h；
(4)将芯层材料和壳层材料进行同轴静电纺丝得到纤维层；同轴静电纺丝工艺为：内外层出液量比例为1:3，纺丝电压为13kV，接收距离为12cm。
(5)将得到的纤维层以甲醇浸泡，从而去除芯层的聚甲基丙烯酸甲酯，得到芯层具有孔隙结构，壳层为聚丙烯腈/TiO2的Cu2O-聚丙烯腈/TiO2纤维层。
对比例1
(1)称取16mg六次甲基四胺、4mmol硫酸铜、10mL 0.6M水合肼和8mmol氢氧化钠钠溶于去离子水中，超声混合均匀后，转入高压反应釜中，190℃下水热反应，将产物分别用蒸馏水和乙醇洗涤三次，得到纳米花状Cu2O；
(2)将0.5g聚甲基丙烯酸甲酯和步骤(1)纳米Cu2O溶于乙二醇/DMF混合液中，50℃搅拌10-12h；
(3)将步骤(2)的材料进行静电纺丝得到纤维层；同轴静电纺丝工艺为：纺丝电压为13kV，接收距离为12cm。
对比例2
将1g聚丙烯腈溶于10ml乙二醇/DMF混合液中，加入3ml钛酸四丁酯，50℃搅拌10h；将得到的溶液进行静电纺丝得到纤维层；同轴静电纺丝工艺为：纺丝电压为13kV，接收距离为12cm。
抗菌性能检测：根据标准YY/T0969-2016测试实施例1-2以及对比例1-2所获得抗菌口罩的细菌过滤效率。
抗菌率
实施例1 97.5％
实施例2 96.7％
对比例1 77.4％
对比例2 87.9％
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种口罩，其特征在于，包括抗菌滤芯，其制备工艺如下：
(1)称取六次甲基四胺、硫酸铜、水合肼和氢氧化钠溶于去离子水中，超声混合均匀后，转入高压反应釜中，180-200℃下水热反应，将产物分别用蒸馏水和乙醇洗涤三次，得到粒径为50-100nm的花状Cu2O；
(2)纺丝壳层材料制备：
将聚丙烯腈溶于有机溶剂中，加入钛酸四丁酯，50-70℃搅拌10-12h；
(3)纺丝芯层材料制备
将聚甲基丙烯酸甲酯和纳米花状Cu2O溶于有机溶剂中，50-70℃搅拌10-12h；
(4)将芯层材料和壳层材料进行同轴静电纺丝得到纤维层；
(5)将得到的纤维层以甲醇浸泡，从而去除芯层的聚甲基丙烯酸甲酯，得到芯层具有中空空隙结构的Cu2O-聚丙烯腈/TiO2纤维层。
2.根据权利要求1所述的口罩，有机溶剂为乙二醇、DMF、丙三醇中的一种或者多种。
3.根据权利要求1-2所述的口罩，静电纺丝工艺为，芯层和壳层出液量比例为1:(2-3)，纺丝电压为12-15kV，接收距离为10-16cm。
4.根据权利要求1-3所述的口罩，步骤(1)中具体的称取10-12mg的六次甲基四胺、3-7mmol硫酸铜、10-20ml，0.3-0.8M水合肼和6-18mmol氢氧化钠溶于去离子水中。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116898165A (zh) * 2023-07-12 2023-10-20 山东大学 一种基于光催化复合纤维的自清洁杀菌口罩

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