专利名称：一种杀菌防毒口罩及其制备方法
技术领域：
本发明所公开的是一种杀菌防毒口罩及其制备方法，尤其是在防止粉尘过程中，能主动杀菌防毒的口罩及其制备方法，属于卫生保健技术范畴。
添加高比表面积的吸附材料如活性炭和活性碳纤维毡，虽然在一定程度上提高了过滤效率，但在通过吸附过滤空气中的微小颗粒、细菌、病毒等悬浮物同时，在口罩内的吸附材料上，这些细菌、病毒和微小悬浮颗粒物的得以富集。考虑到使用的方便和透气性，口罩内所能加入的吸附材料数量有限。而且，无论是物理吸附还是化学吸附，吸附与解吸或脱附是一个可逆过程，即吸附材料在吸附过程中，也有脱附的现象存在；吸附刚开始时，以吸附反应为主；其逆过程脱附现象可以忽略，但当达到一定吸附量后，脱附和解吸的速度就比较明显；有的细菌、病毒的生存能力较强，常温下可以生存很长时间，因此单纯通过添加高比表面积的吸附材料来过滤高浓度的细菌、病毒和悬浮颗粒物，不可避免地会产生脱附的细菌、病毒进入呼吸道并形成感染的可能。
专利94107134.0推出的有活性碳纤维和中药防护层或化学防汞层的口罩，比单纯通过吸附过滤方式有所改进，其中药防护层和化学防汞层CuI是在无纺布上均匀涂布的，这在一定程度上影响了透气性、舒适性，并且中药防护层对细菌、病毒杀菌一般不具备广谱性。专利01264442.0则推出一种纳米杀菌防臭纤维布为面料、活性炭片作为吸附剂的口罩，但目前纳米防臭纤维布的尚未市场化，价格昂贵，并且纳米杀菌防臭纤维布中所能加入的纳米材料，要考虑与纤维的相容性，其杀菌的性能在一定程度上会受到制约。
综上所述，为了在提高口罩的过滤效果的同时，满足透气性和舒适性，并具有提供有效的杀菌、灭毒效果，成本适宜，特完成本发明。
本发明的构思是这样的金属离子Ag+、Cu2+、Zn2+对细菌、病毒有良好的抑制和杀灭效果，尤其是Ag+、Cu2+对细菌、病毒的抑制和杀灭具备广谱性；高比表面积的吸附材料在吸附和脱附过程中，由于动力学因素将使细菌、病毒发生脱附前在吸附材料表面有一定的停留时间。在高比表面积的吸附材料表面覆载至少含有一种金属离子Ag+、Cu2+、Zn2+的盐类，以此材料用纱布或无纺布包覆作为口罩的内层，则呼吸产生的水蒸气在高比表面积的吸附材料的表面吸附，形成很薄的溶解有至少含有一种金属离子Ag+、Cu2+、Zn2+的液膜，所溶解的金属离子与吸附和富集在相同吸附材料表面的细菌、病毒相互作用，抑制和杀灭细菌和病毒。即保证吸附过滤效果的同时，对所吸附的细菌、病毒有很强的杀灭效果。
由于Ag+、Cu2+在浓度为几个ppm时，就具备抑制和杀灭细菌的能力，在高比表面积的吸附材料表面覆载时，可以采用可溶性盐类溶液直接吸附在吸附材料表面，然后烘干制成；也可以采用化学反应的方式形成微溶性盐类以及金属银、铜的纳米颗粒覆载在吸附材料表面，然后烘干制成，以减少制备过程中金属银和铜的消耗。金属离子Zn2+对细菌产生显著抑制和杀灭作用所需的浓度较高，在高比表面积的吸附材料表面覆载时，采用可溶性盐类溶液直接吸附，然后烘干制成。
在吸附材料表面覆载金属离子时，曾复合覆载微量抗生素以期提高Ag+、Cu2+、Zn2+对细菌、病毒的抑制和杀灭效果，但试验结果与单纯覆载金属离子的效果没有显著差异。
考虑成本和原材料来源因素，采用活性碳纤维、活性炭、沸石及其组合物作为高比表面积的吸附材料，可以同时满足吸附过滤和吸附覆载金属离子Ag+、Cu2+、Zn2+的要求。
通过吸附或化学反应覆载金属离子时，吸附和反应前溶液中相应的金属离子的浓度不应低于0.1mMol/l，否则将增加吸附或反应时间，不利于减少生产成本。
为了口罩清洗方便，口罩按内外层分体结构制作，见附图
(1)在口罩的外层面罩1左右两边各有一个开口，内层3装有覆载金属离子的高比表面积的吸附材料，用尼龙搭扣2锁紧，清洗面罩1时，可以先将内层取出。口罩在口罩绳4系紧后，口罩与鼻梁之间有较大的间隙，采用软金属薄片5辅助定型口罩与鼻梁之间的衔接，缩小口罩与鼻梁之间的间隙，提高安全性。软金属薄片5可以采用铝材、锌材、铜材或铜锌合金材料，缝制在面罩内或直接用透明胶带粘于面罩上。外层面罩1采用纱布或无纺布。
但针对富含传染性比较强的细菌和病毒环境，最好还是一次性使用，口罩的设计可以不要尼龙搭扣2，直接缝合，避免被回收使用而使粘附于外层面罩上的细菌和病毒再次扩散。
本发明具有以下特征1.采用至少有活性碳纤维、活性碳纤维毡、活性炭、沸石的一种作为吸附材料，并在吸附在材料覆载有至少银离子、铜离子和锌离子的一种，然后烘干制成。
2.在吸附材料覆载有银离子、铜离子和锌离子时，采用相应的金属离子的可溶性盐溶液中直接吸附，或直接将相应的金属离子溶液雾化均匀喷洒在吸附材料表面，然后烘干制成。
3.在吸附材料覆载有银离子、铜离子时，可以采用化学反应的方式形成微溶性盐类以及金属银、铜的纳米颗粒覆载在吸附材料表面，然后烘干制成。
4.在吸附材料覆载有银离子、铜离子和锌离子时，溶液中金属离子的浓度不低于0.1mMol/l。
5.覆载有金属离子的高比表面积的吸附材料，用纱布、无纺布包覆缝合制成口罩的内层，与口罩的外层罩面采用直接缝合或用尼龙搭扣组合分别制成一次性口罩和便于拆洗的分体结构口罩。
6.采用软金属薄片5辅助定型口罩与鼻梁之间的衔接，缩小口罩与鼻梁之间的间隙，提高安全性。
口罩的外形设计，按附图(1)进行。
A.分体结构口罩的制作由口罩外层面罩1、尼龙搭扣2、装有覆载金属离子的高比表面积的吸附材料的口罩内层3、口罩绳4、辅助定型的软金属薄片5组成。在口罩的外层面罩1左右两边各有一个开口，3为装有覆载金属离子的高比表面积的吸附材料的内层，用尼龙搭扣2锁紧。
B.一次性使用口罩的设计不要尼龙搭扣2，直接缝合，其他同A。
口罩内层中置有具备过滤吸附空气中微小颗粒、细菌、病毒等悬浮物，同时具有杀灭细菌、病毒功能的覆载金属离子的高比表面积的吸附材料。其杀灭细菌、病毒的性能测试方法参照GB15979，其测试结果见表(1)。
实施例1将10ml 0.01M AgNO3水溶液直接喷雾在80mm×125mm的比表面为1200M2/g、蓬松厚度为5～8mm的活性碳纤维毡上，100～120℃烘干2小时，用无纺布缝制成尺寸约为80mm×125mm的内层，填充于100mm×185mm的口罩外层面罩中。
实施例2将80mm×125mm的比表面为1200M2/g、蓬松厚度为5～8mm的活性碳纤维毡浸没在200ml0.02M CuSO4和0.1M ZnCl2混合水溶液中1.5小时，取出后，沥干，120～150℃烘干2小时，用无纺布缝制成尺寸约为80mm×125mm的内层，填充于100mm×185mm的口罩外层面罩中。
实施例3将80mm×125mm的比表面为1000M2/g、蓬松厚度为5～8mm的活性碳纤维毡浸没在200ml 0.02M AgNO3和0.02M CuSO4混合水溶液中1小时，取出后，沥干，100～120℃烘干2小时，用双层纱布缝制成尺寸约为80mm×125mm的内层，填充于100mm×185mm的口罩外层面罩中。
实施例4将12g的活性炭浸没在100ml 0.01M AgNO3水溶液中搅拌1小时，取出后，过滤，120～150℃烘干2小时，用双层无纺布缝制成尺寸约为80mm×125mm的内层，缝制于100mm×185mm的口罩外层面罩中。
实施例5将10g的活性炭和3g比表面为700M2/g、平均长度为50mm的活性碳纤维浸没在200ml0.01M AgNO3水溶液中1小时，取出后，过滤，100～120℃烘干2小时，用双层无纺布缝制成尺寸约为80mm×125mm的内层，缝制于100mm×185mm的口罩外层面罩中。
实施例6将80mm×125mm的比表面为700M2/g、蓬松厚度为5～8mm的活性碳纤维毡浸没在200ml0.01M柠檬酸银水溶液中1小时，取出后，沥干，100～120℃烘干2小时，其中有部分柠檬酸银被还原成纳米银颗粒。用无纺布缝制成尺寸约为80mm×125mm的内层，填充于100mm×185mm的口罩外层面罩中。
实施例7将16g的比表面为700M2/g、平均长度为50mm的活性碳纤维浸没在200ml 0.01M AgNO3水溶液中，搅拌下加入0.05M草酸20ml，搅拌20分钟，形成草酸银沉淀，过滤，蒸馏水洗涤3次，80～100℃烘干3小时，用无纺布缝制成尺寸约为80mm×125mm的内层，缝制于100mm×185mm的口罩外层面罩中。
实施例8将16g的比表面为700M2/g、平均长度为50mm的活性碳纤维浸没在200ml 0.1M ZnSO4水溶液中1小时，过滤，120～150℃烘干2小时，用无纺布缝制成尺寸约为80mm×125mm的内层，缝制于100mm×185mm的口罩外层面罩中。
实施例9将16g的比表面为700M2/g、平均长度为50mm的活性碳纤维浸没在100ml 0.01M AgNO3和0.20M硝酸铜混合溶液中，在搅拌状态下将25ml 3.0M水合肼加到混合溶液中，搅拌20分钟，过滤，蒸馏水洗涤3次，无水乙醇洗涤2次，100～120℃烘干3小时，用无纺布缝制成尺寸约为80mm×125mm的内层，缝制于100mm×185mm的口罩外层面罩中。
实施例10将将10g的活性炭和5g沸石浸没在100ml 0.01M AgNO3和0.25M硫酸铜混合溶液中，在搅拌状态下将25ml 3.0M水合肼加到混合溶液中，搅拌20分钟，过滤，蒸馏水洗涤3次，无水乙醇洗涤2次，120～150℃烘干3小时，用无纺布缝制成尺寸约为80mm×125mm的内层，缝制于100mm×185mm的口罩外层面罩中。表(1)、覆载金属离子的吸附材料的杀菌率(％)
权利要求
1.一种杀菌防毒口罩及其制备方法，由口罩的外层面罩1、内层3、口罩绳4、辅助定型的软金属薄片5组成，其特征在于口罩的内层3装有覆载金属离子的高比表面积的吸附材料；其中所述的高比表面积的吸附材料至少是活性碳纤维、活性碳纤维毡、活性炭、沸石的一种；所述的覆载金属离子至少是银离子、铜离子和锌离子的一种。
2.如权利要求1所述的一种杀菌防毒口罩及其制备方法，其特征在于覆载金属离子的高比表面积的吸附材料是采用吸附材料与相应的至少包含银离子、铜离子和锌离子的一种的可溶性盐溶液中直接吸附，然后烘干制成。
3.如权利要求1所述的一种杀菌防毒口罩及其制备方法，其特征在于覆载金属离子的高比表面积的吸附材料是采用将至少包含银离子、铜离子和锌离子的一种的可溶性盐溶液均匀喷洒在吸附材料表面，然后烘干制成。
4.如权利要求1所述的一种杀菌防毒口罩及其制备方法，其特征在于覆载金属离子的高比表面积的吸附材料是采用化学反应的方式形成至少包含银离子、铜离子和锌离子的一种微溶性盐覆载在吸附材料表面，然后烘干制成。
5.如权利要求1所述的一种杀菌防毒口罩及其制备方法，其特征在于覆载金属离子的高比表面积的吸附材料是采用化学反应的方式形成至少包含银、铜一种的纳米金属颗粒覆载在吸附材料表面，然后烘干制成。
6.如权利要求1所述的一种杀菌防毒口罩及其制备方法，其特征在于覆载金属离子的高比表面积的吸附材料是采用化学反应的方式形成至少包含金属银离子、铜离子一种的微溶性盐和至少包含金属银、铜一种的纳米颗粒复合物覆载在吸附材料表面，然后烘干制成。
7.如权利要求1～6所述的一种杀菌防毒口罩及其制备方法，其特征在于制备覆载金属离子的高比表面积的吸附材料时，所采用的溶液至少是银离子、铜离子和锌离子的一种的浓度不低于0.1mMol/l的溶液。
8.如权利要求1所述的一种杀菌防毒口罩及其制备方法，其特征在于至少是用纱布、无纺布的一种包覆干燥后的覆载金属离子的高比表面积的吸附材料，缝合制成口罩的内层3，与口罩的外层罩面1采用直接缝合，和口罩绳4、辅助定型的软金属薄片5组成一次性口罩。
9.如权利要求1所述的一种杀菌防毒口罩及其制备方法，其特征在于至少是用纱布、无纺布的一种包覆干燥后的覆载金属离子的高比表面积的吸附材料，缝合制成口罩的内层3，与口罩的外层罩面1、尼龙搭扣2、口罩绳4、辅助定型的软金属薄片5组合制成便于拆洗的分体结构口罩。
10.如权利要求1～8所述的一种杀菌防毒口罩及其制备方法，其特征在于软金属薄片5是铝片、锌片、铜片和铜锌合金片的一种。
全文摘要
本发明是一种杀菌防毒口罩及其制备方法，由口罩的外层面罩1、尼龙搭扣2、内层3、口罩绳4、辅助定型的软金属薄片5组成，口罩的内层3装有覆载金属离子的高比表面积的吸附材料，提供一种可以在高浓度悬浮颗粒物、细菌、病毒的条件下使用的透气性、舒适性好，成本适宜，过滤效率高，具有杀菌、灭毒效果的口罩。
文档编号A62B9/00GK1442214SQ03109779
公开日2003年9月17日 申请日期2003年4月21日 优先权日2003年4月21日
发明者王家君 申请人:王家君