一种抗菌防病毒椰脂膜纤维及其制备方法与应用与流程

本发明涉及一种抗菌防病毒椰脂膜纤维及其制备方法与应用，具体对应yy0469医用外科口罩标准、yy/t0969一次性使用医用口罩标准、gb19083医用防护口罩技术要求标准、gb/t32610日常防护型口罩技术规范标准、gb2626自吸过滤式防颗粒物呼吸器标准，属于医用民用技术领域。

背景技术：

细菌和病毒具有危害，细菌和病毒同属微生物，只有在显微镜下才能看到，但两者是截然不同的物种。细菌是具有细胞壁的单细胞原核细胞型微生物，结构简单，体积微小，尺寸为微米级，范围在0.2～5μm之间；病毒是非细胞型微生物，由蛋白和核酸组成，尺寸为纳米nm级，大型病毒200～300nm、中型病毒80～160nm、小型病毒18～30nm。下面举例几种经空气播散病原体、且具有传染性的细菌、病毒的直径：鼻病毒(rhinovirus)，来源于人，会造成感冒，直径0.023μm；正粘液病毒-流感(orthomyxovirus-influenza)，来源于人或鸟类，会造成流感，直径0.10μm；冠状病毒(coronavirus)，来源于人，会造成肺炎，直径0.11μm；沙粒病毒-junin(arenavirus-junin)，来源于啮齿动物，会造成发热，直径0.18μm；副流感病毒(parainfluenza)，来源于人，会造成流感，直径0.22μm；呼吸道合胞体病毒(respiratorysyncytialvirus)，来源于人，会造成肺炎，直径0.22μm；副黏液病毒(paramyxovirus)，来源于人，会造成腮腺炎，直径0.23μm；肺炎霉浆菌(mycoplasmapneumoniae)，来源于人，会造成肺炎，直径0.25μm；金黄色葡萄球菌(staphylococcusaureus,s.aureus)，来源于人，会造成发热，直径0.8μm；大肠杆菌(escherichiacoli,e.coli)，来源于人，会造成发热，直径0.5μm。

病毒必须依赖活宿主细胞以复制方式进行增殖，病毒比细菌更可怕的是病毒可以攻击人体各个系统，并自我复制，直至宿主死亡，病毒自已不能飞行只能附着在飞沫等宿主上移动。新型冠状病毒肺细胞表面受体是ace2(血管紧张素转化酶2)，ace2与sars病毒肺细胞表面受体一样，ace2蛋白在肺组织和小肠中均有表达，鼻腔和口腔黏膜也有ace2受体的表达，鼻腔和口腔是细菌病毒入侵的第一道关口，对细菌、病毒重要防御手段之一是佩戴口罩。

目前的口罩一般是以熔喷布为主要材料制成的，熔喷布是一种以聚丙烯(pp)为主要原料的过滤材料，生产工艺是将聚丙烯熔体通过高温高速气流喷吹凝聚形成纤维网，熔喷布纤维表面张力35达因/厘米，纤维单丝直径1μm～5μm。“单丝不成布，独木不成林”，熔喷布纵横交错的非纺织结构形成了良好的过滤性，以熔喷布为主要材料制成的口罩是以拦截的方式阻隔细菌病毒微生物。然而，熔喷布是以生产工艺命名的，其本身没有抗菌防病毒功能，熔喷布开口孔洞20μm～30μm，而病毒直径0.022～0.23μm，病毒直径比熔喷布开口孔洞小很多，在人体吸气引力下，浮在熔喷布口罩上的病毒很容易脱离熔喷布进入口鼻。所以单靠熔喷布拦截有布朗运动特征的小于0.23μm的病毒是不够的。在高湿环境中，熔喷布表面静电电荷被水分子淹盖极性衰减，静电引力功能丧失，这一点也是众所周知的。

而本发明是以椰脂膜纤维制成“抗菌防病毒椰脂膜口罩”，椰脂膜具有天然抗细菌防病毒特性，可对细菌病毒实施“三位一体”的防控：即破坏细菌细胞结构；抑制细菌裂变繁殖；吸附病毒瓦解核酸；因此佩戴由椰脂膜纤维制成的“抗菌防病毒椰脂膜口罩”是对细菌病毒最有效的防御手段之一。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有的熔喷布、聚四氟乙烯膜、静电纤维本身没有抗菌防病毒性能的技术缺陷，而提供一种抗菌防病毒椰脂膜纤维及其制备方法与应用。椰脂膜纤维是一种具有抗菌防病毒性能的新材料，椰脂膜纤维无毒，微孔结构，透气性好，阻力低，具有极佳的抗微生物活性；椰脂膜吸收人体呼出潮气或吸收湿润空气产生湿敏效应生成极性椰泡群，极性椰泡群随ph变化带正电荷或负电荷。椰子油主要由中链脂肪酸构成，中链脂肪酸具有天然的综合抗菌能力，中链脂肪分子可以穿破金黄色葡萄球菌、大肠杆菌将其杀死。椰子油中的月桂酸、癸酸、辛酸、棕榈酸、豆蒄酸，都能开展抗菌活动，它们协同作战，提供了令人满意、行之有效的抗菌效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

首先，本发明提供一种抗菌防病毒椰脂膜纤维，是将椰脂膜溶物流延成薄膜坯片，再将薄膜坯片附着在无纺布上得到的；所述的椰脂膜溶物，是将重量比为2：1：1的椰子油、肉豆蔻酰基谷氨酸钠和果胶混合后加注纯净水搅拌均匀后得到的。

上述技术方案中，所述的纯净水，添加量(重量)为椰子油、肉豆蔻酰基谷氨酸钠和果胶总重的1～2倍。

上述技术方案中，所述的椰子油，其中月桂酸含量≥45％。

上述技术方案中，所述的椰脂膜溶物流延成薄膜坯片，薄膜坯片的厚度为2μm～4μm。

上述技术方案中，所述的无纺布，材质为聚丙烯纤维，厚度为0.5mm～0.8mm，规格为18～22g/m²。

上述技术方案中，所述的抗菌防病毒椰脂膜纤维，厚度为0.6mm～1mm，规格为24～30g/m²。

其次，本发明提供一种上述的抗菌防病毒椰脂膜纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备椰脂膜溶物：将重量比为2：1：1的椰子油、肉豆蔻酰基谷氨酸钠和果胶混合，然后加注清水以500r/min的速度搅拌15min到椰脂膜溶物；纯净水的重量为椰子油、肉豆蔻酰基谷氨酸钠和果胶总重的1～2倍；

(2)制备抗菌防病毒椰脂膜纤维：将步骤(1)得到的椰脂膜溶物经过滤器注入流延机中流延成厚度为2μm～4μm的薄膜坯片，将薄膜坯片附着到无纺布上经烘干通道干燥成型，再经牵引、收卷后得到所述的抗菌防病毒椰脂膜纤维。

再次，本发明还提供一种椰脂膜抗菌防病毒材料，由外至内包括迎风无纺布层、椰脂膜纤维层、熔喷布层和无纺布层；所述的椰脂膜纤维层，材质为所述的抗菌防病毒椰脂膜纤维。

上述技术方案中，所述的椰脂膜纤维层，是将椰脂膜溶物流延成薄膜坯片、再将薄膜坯片附着在无纺布上制备成抗菌防病毒椰脂膜纤维后得到的，包括薄膜坯片层和基底无纺布层；薄膜坯片层位于迎风无纺布层里侧，基底无纺布层位于熔喷布层的外侧。

上述技术方案中，所述的薄膜坯片层，厚度为2μm～4μm；所述的基底无纺布层，材质为聚丙烯纤维，厚度为0.5mm～0.8mm，规格为18～22g/m²。

上述技术方案中，所述的迎风无纺布层，材质为聚丙烯纤维，厚度为0.3mm～0.6mm，规格为30g/m²。

上述技术方案中，所述的熔喷布层，材质为聚丙烯纤维，厚度为0.5mm～1mm，规格为50g/m²。

上述技术方案中，所述的无纺布层，材质为聚丙烯纤维，厚度为0.3mm～0.6mm，规格为30g/m²。

上述技术方案中，所述的迎风无纺布层、椰脂膜纤维层、熔喷布层、无纺布层依次按照由外至内的顺序叠加后放入超声波切焊机中制备而成的；超声波切焊机的操作参数为：超声波频率为15/20khz、气压为6kg、功率为8kw。

最后，本发明还提供一种椰脂膜抗菌防病毒口罩，是由上述的椰脂膜抗菌防病毒材料制成的能覆盖人脸口鼻下颌的折叠式或平板式半面罩，带或不带呼气阀。

本发明的椰脂膜纤维抗菌防病毒的原理为：

椰脂膜纤维具有良好的生物活性，具备全气候干湿两用转换功能；在干燥环境中，椰脂膜纤维反应的是吸气过、呼气过、细菌病毒不能过的透析分离过滤；在湿润环境中，抗菌防病毒主要是极性椰泡液桥力，极性椰泡液桥力是主导力，极性椰泡群能降低细菌病毒表面张力，促进悬浮分散的细菌病毒凝聚沉降；椰脂膜有着巨大的表面活性，湿敏反应此起彼伏的发泡率高于破泡率，可持续做功。病毒不是活生物，是被脂肪包覆的蛋白分子，病毒虽然危险却十分脆弱，唯一保护它的是薄薄的脂包膜，而本发明中极性椰泡群可以刺破降低病毒脂包膜表面张力，溶解病毒蛋白衣壳，分散瓦解核酸，这个过程非常有效，病毒无法抗拒这种强大力量，椰脂膜中链脂肪酸可以反复发挥作用，不用担心病毒产生抗药性。

本发明的椰脂膜纤维具有以下三项抗菌防病毒功能：

(1)抑制细菌裂变繁殖：运动型细菌可以依靠鞭毛改变浮力四处移动，细菌繁殖速度快，一般20～30min分裂一次，繁殖一代，椰脂膜纤维的抑菌功能在于流动性很强的极性椰泡群，可迅速对细菌实施大规模包裹性覆盖，抑制细菌裂变繁殖。

(2)破坏细菌细胞结构：细菌带负电荷，带正电荷的椰泡群极性分子穿透力强，可对带负电荷的细菌的细胞膜、细胞壁、细胞质实施渗透，攻入细菌细胞内部，破坏细菌细胞结构，使细胞内菌钝化失去活性干枯死亡；因此，椰脂膜纤维克服了现有防护口罩过滤材料熔喷过滤布、聚四氟乙烯膜、静电纤维本身没有抗菌的缺陷。

(3)吸附病毒瓦解核酸：病毒可在口罩上存活7天左右。一些病毒表面电荷分布特征既有正电荷又有负电荷，一些病毒表面既不带正电荷也不带负电荷属中性。小于0.23μm的多分散病毒与椰脂膜纤维相遇时，在静电力、液桥力﹑诱导力﹑色散力作用下，病毒被吸附聚合成大于2μm的团体被黏固在口罩上不能移动，随即被椰脂膜纤维中的极性椰泡群溶解蛋白质衣壳，分散瓦解核酸使其丧失复制能力。

由上述内容可知，本发明的抗菌防病毒椰脂膜纤维与现有口罩过滤材料的熔喷布、聚四氟乙烯膜、静电纤维相比，具有新的抗菌防病毒功能；用抗菌防病毒椰脂膜纤维制成的口罩弥补了熔喷布口罩、聚四氟乙烯膜口罩、静电纤维口罩本身没有抗菌防病毒功能的缺陷。本发明抗菌防病毒椰脂膜纤维与熔喷布、聚四氟乙烯膜、静电纤维的性能比较如表1所示：

表1：本发明抗菌防病毒椰脂膜纤维与熔喷布、聚四氟乙烯膜、静电纤维的性能对比

本发明有益性在于：

(1)椰脂膜纤维是一种具有抗菌防病毒性能的新材料，椰脂膜纤维无毒，微孔结构，透气性好，阻力低，具有极佳的抗微生物活性，椰子油主要由中链脂肪酸构成，中链脂肪酸具有天然的综合抗菌能力，中链脂肪分子可以穿破金黄色葡萄球菌、大肠杆菌将其杀死。椰子油中的月桂酸c12、癸酸c10、辛酸c8、棕榈酸c16、豆蒄酸c14，都能开展抗菌活动，它们协同作战，提供了令人满意、行之有效的抗菌效果。

(2)熔喷布是以生产工艺命名的，熔喷布口罩本身没有抗菌防病毒功能，熔喷布口罩开口孔洞20μm～30μm，病毒直径0.022～0.23μm，病毒直径比熔喷布口罩开口孔洞小很多，在人体吸气引力下,浮在熔喷布口罩上的病毒容易脱离熔喷布进入口鼻,所以单靠熔喷布拦截有布朗运动特征的小于0.23μm的病毒是不够的。在高湿环境中，熔喷布口罩表面静电电荷被水分子淹盖极性衰减，静电引力功能丧失，这一缺陷是无法克服的。

而椰脂膜纤维与熔喷布组合构成了一项新的抗菌防病毒材料，椰脂膜与熔喷布在功能上各负其责，前者负责灭杀细菌分散病毒蛋白瓦解核酸，后者负责对细菌病毒残尸的收集兜底，拾遗补缺，可以捕捉所有与之相遇的细菌病毒微生物，效果十分理想；成功地解决了医用民用领域人们一直渴望解决但始终未能获得成功的现有口罩没有抗菌防病毒的技术难题。

附图说明

图1为本发明的椰脂膜抗菌防病毒材料的整体结构示意图；

图2为本发明的椰脂膜抗菌防病毒材料的拆分图；

图3为本发明中椰脂膜纤维层的示意图；

其中：1为迎风无纺布层，2为椰脂膜纤维层(21为薄膜坯片层，22为基底无纺布层)，3为熔喷布层，4为无纺布层。

具体实施方式

以下对本发明技术方案的具体实施方式详细描述，但本发明并不限于以下描述内容：

下面结合具体的实施例，对本发明进行阐述：

实施例1：

一种抗菌防病毒椰脂膜纤维，是通过下述方法制备而成的：

(1)制备椰脂膜溶物：将重量比为2：1：1的椰子油、肉豆蔻酰基谷氨酸钠和果胶混合，然后加注纯净水以500r/min的速度搅拌15min，得到椰脂膜溶物；纯净水的重量为椰子油、肉豆蔻酰基谷氨酸钠和果胶总重的1倍；

(2)制备抗菌防病毒椰脂膜纤维：将步骤(1)得到的椰脂膜溶物经过滤器注入流延机中流延成厚度为2μm的薄膜坯片，将薄膜坯片附着到无纺布上经烘干通道干燥成型，再经牵引、收卷后得到所述的抗菌防病毒椰脂膜纤维；

所述的椰子油，其中月桂酸含量≥45％。

所述的无纺布，材质为聚丙烯纤维，厚度为0.5mm，规格为18g。

所述的抗菌防病毒椰脂膜纤维，厚度为0.6mm，规格为24g/m²。

将实施例1得到的抗菌防病毒椰脂膜纤维送至国家纺织制品质量监督检测中心进行检测，结果如表2和表3所示：

表2：抗菌防病毒椰脂膜纤维对金黄色葡萄球菌抗菌性能检验报告

报告编号(no.)：ba20000661-3

表3：抗菌防病毒椰脂膜纤维对大肠杆菌抗菌性能检验报告

报告编号(no.)：ba20000661-4

实施例2：

一种椰脂膜抗菌防病毒材料，如图1-2所示，由迎风无纺布层1、椰脂膜纤维层2、熔喷布层3、无纺布层4依次按照由外至内的顺序叠加后用超声波切焊机制备而成的；操作参数为：超声波频率为15/20khz、气压为6kg、功率为8kw；

所述的迎风无纺布层1，材质为聚丙烯纤维，厚度为0.3mm，规格为30g/m²；

所述的椰脂膜纤维层2，材质为实施例1中得到的抗菌防病毒椰脂膜纤维；薄膜坯片层21位于迎风无纺布层里侧，基底无纺布层22位于熔喷布层的外侧，如图3所示；

所述的熔喷布层3，材质为聚丙烯纤维，厚度为0.5mm，规格为50g/m²；

所述的无纺布层4，质为聚丙烯纤维，厚度为0.3mm，规格为30g/m²。

实施例3：

一种椰脂膜抗菌防病毒口罩，是由实施例2中得到的椰脂膜抗菌防病毒材料制成的能覆盖人脸口鼻下颌的折叠式或平板式半面罩，带或不带呼气阀。

上述实例只是为说明本发明的技术构思以及技术特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。