本发明属卫生保健范畴,特别是涉及一种防雾霾口罩滤片。
背景技术：
：雾霾是指大气中空气动力学当量直径小于或等于2.5微米的一种颗粒物，也称为可入肺颗粒物。虽然雾霾只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。雾霾粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。我国的大气污染形势严峻。长期在空气质量较差的环境中生活和工作，不仅会引起呼吸功能下降、呼吸道症状加重，还会导致慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿等疾病，严重的还会导致肺癌、鼻咽癌患病率的增加。因此，预防吸入悬浮颗粒物刻不容缓。在个人防护雾霾方面，最有效的手段当属佩戴口罩，口罩的主要功能部件是滤片。市面上的滤片主要强调的是过滤功能，且过滤效果参差不齐，同时滤片即使阻挡了空气中的雾霾颗粒物，但被过滤的颗粒和细菌容易附着在口罩(滤片)上贴近口鼻的部位，造成细菌的滋生，形成二次污染，极易引发呼吸道疾病，危害人体健康。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种防雾霾口罩滤片，该滤片应用于口罩中可以对小颗粒的微尘起到很好的过滤效果，且透气性好，还能够过滤杀灭空气中的有害菌，更好的保障呼吸系统健康。为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：一种防雾霾口罩滤片，所述的滤片为三层纳米纤维膜复合结构，上层为纳米银抗菌纤维膜，中间层为活性炭纳米纤维膜，下层中药抗菌纤维膜，所述的活性炭纳米纤维膜为静电纺丝法制得的高分子材料/活化剂复合纳米纤维前驱体经预氧化、碳化处理所得的活性炭纳米纤维膜，所述的纳米银抗菌纤维膜为电纺纳米银颗粒/高分子材料复合纳米纤维膜，含有纳米银颗粒的纺丝前驱液经静电纺丝直接电纺复合于活性炭纤维的上表面上形成纳米银抗菌纤维膜，所述的中药抗菌纤维膜为电纺中药抗菌提取物/高分子材料复合纳米纤维膜，含有中药抗菌提取物的纺丝前驱液经静电纺丝直接电纺复合于活性炭纤维的下表面上形成中药抗菌纤维膜。以本发明的防雾霾口罩滤片作为口罩的过滤层材料，通过材料复合不仅能够充分过滤空气中的小颗粒污染物，还能够杀灭抑制空气中的有害菌，更好的保护呼吸道健康。该滤片以静电纺丝法制得的高分子材料/活化剂复合纳米纤维前驱体经预氧化、碳化处理所得的活性炭纳米纤维膜作为中间层，该结构的活性炭纳米纤维膜具有多孔结构和较大的比较面积，相较于普通方法制得的纳米活性炭材料该纤维膜对微小的灰尘能够起到更好的隔绝过滤作用，但是高温碳化的过程损坏了纤维膜的力学性能，单纯的活性炭纳米纤维膜的柔韧性较差，不适宜作为口罩的滤片材料，本发明的滤片采用静电纺丝法直接在活性炭纳米纤维膜的两面电纺复合具有较好力学性能的纳米银抗菌纤维膜和中药抗菌纤维膜，上下两层纤维膜通过纤维结构与活性炭纳米纤维的褡裢形成复合结构，能够对中间层的活性炭纳米纤维膜起到保护作用，在一定程度上提高复合材料的力学性能，使其能够适应应用需求，同时上、下两层纤维膜具有的纤维膜状纳米多孔结构还可以提高复合材料的过滤效果，增强其对微小污染物的过滤作用，同时纳米银抗菌纤维膜和中药抗菌纤维膜还具有抗菌作用，两层材料共同作用可以起到较好的抗菌抑菌作用，有效过滤杀灭空气中的有害菌，起到更好的防护作用。优选的，所述的活性炭纳米纤维膜的高分子材料/活化剂复合纳米纤维前驱体为电纺聚丙烯腈/氢氧化钾复合纳米纤维膜。优选的，所述的活性炭纳米纤维膜由以下方法制得：(1)将25万分子量的聚丙烯腈粉末和活化剂氢氧化钾混合，溶于n、n-二甲基乙酰胺中制得纺丝前驱液a，所述的纺丝前驱液a中聚丙烯腈的含量为15wt％，氢氧化钾的含量为4wt％；(2)步骤(1)所得的纺丝前驱液a通过静电纺丝法制得电纺聚丙烯腈/氢氧化钾复合纳米纤维膜，纺丝电压15kv，纺丝距离12cm；(3)步骤(2)所得的电纺聚丙烯腈/氢氧化钾复合纳米纤维膜放置在管式炉中，氧气气氛下，以15℃/min的速度升温至250℃，保持1小时，再转为氮气气氛，继续以15℃/min的速度升温至500度，保持1.5小时后停止管式炉加热，待管式炉温度降至室温后，取出样品，用去离子水清洗3次、再置于60℃烘箱中烘干样品，即得活性炭纳米纤维膜。优选的，所述的纳米银抗菌纤维膜为直接电纺制得的纳米银颗粒/聚丙烯腈复合纳米纤维膜。优选的，所述的纳米银抗菌纤维膜由以下方法制得：1)粒径为100nm的纳米银颗粒与n、n-二甲基乙酰胺混合磁力搅拌2h后，超声震荡10min，再次磁力搅拌20min得纳米银分散液，所述的纳米银分散液中纳米银颗粒的含量为5％；2)将25万分子量的聚丙烯腈粉末溶于n、n-二甲基乙酰胺中制得质量分数为20wt％的聚丙烯腈溶液，所得的聚丙烯腈溶液与步骤1)所得的纳米银分散液按质量比1:1混合搅拌均匀即得纺丝前驱液b；3)作为滤片中间层的活性炭纳米纤维膜上表面朝向纺丝喷头平铺在静电纺丝装置的收集极板上，将步骤2)所得的纺丝前驱液b通过静电纺丝法直接在活性炭纳米纤维膜的上表面复合纳米银抗菌纤维膜，纺丝电压18kv，纺丝距离10cm。优选的，所述的所述的中药抗菌纤维膜为电纺中药抗菌提取物/聚丙烯腈复合纳米纤维膜；制成所述中药提取物的原料药及其重量份数为：大青叶20份，金银花20份，黄连10份，桔梗12份，连翘10份，款冬花10份，天门冬8份，大黄8份，紫菀5份，小蓟根2份。优选的，所述的中药抗菌纤维膜由以下方法制得：a)大青叶、金银花、黄连、桔梗、连翘、款冬花、天门冬、大黄、紫菀、小蓟根混合洗净后粉碎至100目粉末，加入混合粉末总质量倍数6倍的水浸泡60分钟，大火煮开后文火煎煮45分钟，过200目过滤网取滤液，再次加入混合粉末总质量3倍的水浸泡1小时，大火煮开后文火煎煮0.5小时，过200目过滤网取滤液，合并两次滤液，所得滤液低温浓缩至30℃下相对密度为1.25±0.02的稠膏，所得稠膏真空冷冻干燥得固体，所得固体超微粉碎至1000目粉末即得中药抗菌提取物；b)步骤a)所得的中药抗菌提取物与n、n-二甲基乙酰胺混合磁力搅拌2h后得溶液a，溶液a中中药抗菌提取物的含量为25wt％，将25万分子量的聚丙烯腈粉末溶于n、n-二甲基乙酰胺中制得质量分数为20wt％的聚丙烯腈溶液，所得的聚丙烯腈溶液与溶液a按质量比1:1混合搅拌均匀即得纺丝前驱液c；c)作为滤片中间层的活性炭纳米纤维膜下表面朝向纺丝喷头平铺在静电纺丝装置的收集极板上，将步骤b)所得的纺丝前驱液c通过静电纺丝法直接在活性炭纳米纤维膜的下表面复合中药抗菌纤维膜，纺丝电压10kv，纺丝距离8cm。通过精选原料药提取有效成分，获得的中药提取物具有较强的抗菌抑菌作用，所得中药抗菌提取物与聚丙烯腈复合制得的纳米纤维膜也具有抗菌效果，将中药抗菌纤维膜与上层的纳米银抗菌纤维膜共同作用可以显著提高本发明的滤片的抗菌效果，通过直接电纺的方法将中药抗菌纤维直接电纺于活性炭纳米纤维膜表面，两层膜结构通过纳米纤维间的褡裢结合在一起，同时，由于上层纳米银抗菌纤维膜和下层中药抗菌纤维膜均采用聚丙烯晴作为纤维的高分子基质，上下两层材料的相容性好，在电纺过程中落于活性炭纳米纤维膜表面的还未完全固化的中药抗菌纤维可透过活性炭纳米纤维膜的孔隙与上层的纳米银抗菌纤维的纤维粘连结合，在纤维固化后形成牢固的复合结构，使得上、下两具有较好力学性能的含有高分子材料的纳米纤维膜与中间的活性炭纳米纤维膜牢固的结合，可以对中间层活性炭纳米纤维膜起到保护、支撑、限位的作用，有效弥补碳化过程对活性炭纳米纤维膜力学性能的影响，提高复合材料的力学性能，使得本发明的滤片具有较好的柔韧性，能够适应应用需求。除此之外，中药抗菌纤维膜中的桔梗、天冬门、紫苑、大黄的有效成分共同作用，还可以在带口罩呼吸的过程中起到清咽润肺的作用，进一步起到预防呼吸道疾病的作用。参照gb2626-2006测试本发明的滤片的过滤效率、透气率和过滤阻力，该滤片的过滤效率≥99％、透气率≥18cm/s，过滤阻力<120pa。本发明的有益效果为：本发明提供了一种防雾霾口罩滤片，该滤片应用于口罩中可以对小颗粒的微尘起到很好的过滤效果，且透气性好，还能够过滤杀灭空气中的有害菌，更好的保障呼吸系统健康。具体而言：(1)以本发明的防雾霾口罩滤片作为口罩的过滤层材料，通过材料复合不仅能够充分过滤空气中的小颗粒污染物，还能够杀灭抑制空气中的有害菌，更好的保护呼吸道健康。该滤片以静电纺丝法制得的高分子材料/活化剂复合纳米纤维前驱体经预氧化、碳化处理所得的活性炭纳米纤维膜作为中间层，该结构的活性炭纳米纤维膜具有多孔结构和较大的比较面积，相较于普通方法制得的纳米活性炭材料该纤维膜对微小的灰尘能够起到更好的隔绝过滤作用，但是高温碳化的过程损坏了纤维膜的力学性能，单纯的活性炭纳米纤维膜的柔韧性较差，不适宜作为口罩的滤片材料，本发明的滤片采用静电纺丝法直接在活性炭纳米纤维膜的两面电纺复合具有较好力学性能的纳米银抗菌纤维膜和中药抗菌纤维膜，上下两层纤维膜通过纤维结构与活性炭纳米纤维的褡裢形成复合结构，能够对中间层的活性炭纳米纤维膜起到保护作用，在一定程度上提高复合材料的力学性能，使其能够适应应用需求，同时上、下两层纤维膜具有的纤维膜状纳米多孔结构还可以提高复合材料的过滤效果，增强其对微小污染物的过滤作用，同时纳米银抗菌纤维膜和中药抗菌纤维膜还具有抗菌作用，两层材料共同作用可以起到较好的抗菌抑菌作用，有效过滤杀灭空气中的有害菌，起到更好的防护作用。(2)通过精选原料药提取有效成分，获得的中药提取物具有较强的抗菌抑菌作用，所得中药抗菌提取物与聚丙烯腈复合制得的纳米纤维膜也具有抗菌效果，将中药抗菌纤维膜与上层的纳米银抗菌纤维膜共同作用可以显著提高本发明的滤片的抗菌效果，通过直接电纺的方法将中药抗菌纤维直接电纺于活性炭纳米纤维膜表面，两层膜结构通过纳米纤维间的褡裢结合在一起，同时，由于上层纳米银抗菌纤维膜和下层中药抗菌纤维膜均采用聚丙烯晴作为纤维的高分子基质，上下两层材料的相容性好，在电纺过程中落于活性炭纳米纤维膜表面的还未完全固化的中药抗菌纤维可透过活性炭纳米纤维膜的孔隙与上层的纳米银抗菌纤维的纤维粘连结合，在纤维固化后形成牢固的复合结构，使得上、下两具有较好力学性能的含有高分子材料的纳米纤维膜与中间的活性炭纳米纤维膜牢固的结合，可以对中间层活性炭纳米纤维膜起到保护、支撑、限位的作用，有效弥补碳化过程对活性炭纳米纤维膜力学性能的影响，提高复合材料的力学性能，使得本发明的滤片具有较好的柔韧性，能够适应应用需求。除此之外，中药抗菌纤维膜中的桔梗、天冬门、紫苑、大黄的有效成分共同作用，还可以在带口罩呼吸的过程中起到清咽润肺的作用，进一步起到预防呼吸道疾病的作用。具体实施方式根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。实施例1一种防雾霾口罩滤片，所述的滤片为三层纳米纤维膜复合结构，上层为纳米银抗菌纤维膜，中间层为活性炭纳米纤维膜，下层中药抗菌纤维膜，该滤片由以下方法制得：(1)将25万分子量的聚丙烯腈粉末和活化剂氢氧化钾混合，溶于n、n-二甲基乙酰胺中制得纺丝前驱液a，所述的纺丝前驱液a中聚丙烯腈的含量为15wt％，氢氧化钾的含量为4wt％；(2)步骤(1)所得的纺丝前驱液a通过静电纺丝法制得电纺聚丙烯腈/氢氧化钾复合纳米纤维膜，纺丝电压15kv，纺丝距离12cm，纺丝时间为30min；(3)步骤(2)所得的电纺聚丙烯腈/氢氧化钾复合纳米纤维膜放置在管式炉中，氧气气氛下，以15℃/min的速度升温至250℃，保持1小时，再转为氮气气氛，继续以15℃/min的速度升温至500度，保持1.5小时后停止管式炉加热，待管式炉温度降至室温后，取出样品，用去离子水清洗3次、再置于60℃烘箱中烘干样品，即得作为滤片中间层的活性炭纳米纤维膜；(4)粒径为100nm的纳米银颗粒与n、n-二甲基乙酰胺混合磁力搅拌2h后，超声震荡10min，再次磁力搅拌20min得纳米银分散液，所述的纳米银分散液中纳米银颗粒的含量为5％；(5)将25万分子量的聚丙烯腈粉末溶于n、n-二甲基乙酰胺中制得质量分数为20wt％的聚丙烯腈溶液，所得的聚丙烯腈溶液与步骤(4)所得的纳米银分散液按质量比1:1混合搅拌均匀即得纺丝前驱液b；(6)步骤(3)所得的活性炭纳米纤维膜上表面朝向纺丝喷头平铺在静电纺丝装置的收集极板上，将步骤(5)所得的纺丝前驱液b通过静电纺丝法直接在活性炭纳米纤维膜的上表面复合纳米银抗菌纤维膜，纺丝电压18kv，纺丝距离10cm，纺丝时间为20min，得纳米银抗菌纤维膜和活性炭纳米纤维膜复合的二层结构复合纤维膜；(7)按重量份数称取原料药，所述的原料药的重量份数为：大青叶20份，金银花20份，黄连10份，桔梗12份，连翘10份，款冬花10份，天门冬8份，大黄8份，紫菀5份，小蓟根2份；(8)步骤(7)准备的大青叶、金银花、黄连、桔梗、连翘、款冬花、天门冬、大黄、紫菀、小蓟根混合洗净后粉碎至100目粉末，加入混合粉末总质量倍数6倍的水浸泡60分钟，大火煮开后文火煎煮45分钟，过200目过滤网取滤液，再次加入混合粉末总质量3倍的水浸泡1小时，大火煮开后文火煎煮0.5小时，过200目过滤网取滤液，合并两次滤液，所得滤液低温浓缩至30℃下相对密度为1.25±0.02的稠膏，所得稠膏真空冷冻干燥得固体，所得固体超微粉碎至1000目粉末即得中药抗菌提取物；(9)步骤(8)所得的中药抗菌提取物与n、n-二甲基乙酰胺混合磁力搅拌2h后得溶液a，溶液a中中药抗菌提取物的含量为25wt％，将25万分子量的聚丙烯腈粉末溶于n、n-二甲基乙酰胺中制得质量分数为20wt％的聚丙烯腈溶液，所得的聚丙烯腈溶液与溶液a按质量比1:1混合搅拌均匀即得纺丝前驱液c；(10)步骤(6)所得的二层结构的复合纤维膜的活性炭纳米纤维膜的表面朝向纺丝喷头平铺在静电纺丝装置的收集极板上，将步骤(9)所得的纺丝前驱液c通过静电纺丝法直接在活性炭纳米纤维膜的下表面复合中药抗菌纤维膜，纺丝电压10kv，纺丝距离8cm，纺丝时间为30min，即得三层结构复合纤维膜；(11)将步骤(10)所得的三层结构复合纤维膜按照所需的滤片尺寸进行裁剪即得防雾霾口罩滤片。参照gb2626-2006测试实施例的滤片的过滤效率、透气率和过滤阻力，该滤片的过滤效率≥99％、透气率≥18cm/s，过滤阻力<120pa。对照例1参照步骤(1)～(3)的方法制备单层的活性炭纳米纤维膜，并参照gb2626-2006测试活性炭纳米纤维膜的过滤效率、透气率和过滤阻力，过滤效率≤91％、透气率≥18cm/s，过滤阻力<120pa。对照例2参照步骤(4)～(6)的方法制备单层的纳米银抗菌纤维膜(步骤(6)中直接在收集极板上收集纳米纤维膜，然后将纤维膜从收集极板上取下进行测试)，并参照gb2626-2006测试纳米银抗菌纤维膜的过滤效率、透气率和过滤阻力，过滤效率≤80％、透气率≥18cm/s，过滤阻力<120pa。对照例3参照步骤(7)～(10)的方法制备单层的中药抗菌纤维膜，并参照gb2626-2006测试中药抗菌纤维膜的过滤效率、透气率和过滤阻力，过滤效率≤76％、透气率≥18cm/s，过滤阻力<120pa。由上述结果可以看出，本发明的防雾霾口罩滤片对小颗粒物质就较好的过滤性能，且透气性较好。实施例2抑菌试验：1、实验菌种：金黄色葡萄球菌(atcc6538)2、菌种培养基：营养琼脂培养基和营养肉汤培养基。3、抑菌实验分1个实验组和4个对照组，实验组使用实施例1的防雾霾口罩滤片，对照组1为双圈牌定性滤纸(空白对照)，对照组2为对照例1的单层的活性炭纳米纤维膜，对照组3为对照例2的单层的纳米银抗菌纤维膜，对照组4为对照例3的中药抗菌纤维膜。4、具体实验步骤：(1)药敏感片制备：1个实验组和4个对照组的样品分别用打孔器制成直径6mm的圆片放入清洁干燥的青霉素空瓶中，每种样品制备5个样品圆片，瓶口以单层牛皮纸包扎，121℃高压灭菌30min，再经100℃烘干，密闭保存备用；(2)制备菌液：金黄色葡萄球菌菌种置于10ml营养肉汤培养基中，37℃培养18h；分别取培养液1ml加入9ml的0.9％无菌氯化钠溶液，采用10倍递增稀释法，将两种菌液分别稀释至105～106cfu/ml，备用；(3)将上述步骤(2)制得的试验菌液均匀接种于甘露醇氯化钠琼脂平板上，室温下静置5min,将步骤(1)中制得的25片药敏感片平铺在接种有金黄色葡萄球菌的琼脂平板上，将平板倒置放入培养箱中37℃培养24h后，测量各药敏片的抑菌圈直径(mm)，计算各组的抑菌圈直径平均值，以上操作均为无菌操作。5、试验观察测量：观察：无抑菌圈以“-”表示；抑菌圈直径＜10mm为轻度抑菌，以“+”表示；抑菌圈直径10～14mm为中度抑菌，以“++”表示；抑菌圈直径＞14mm为高度抑菌，以“+++”表示；空白对照对比例1对比例2对比例3实施例1金黄色葡萄球菌--+++++由上述结果可以看出实施例1的防雾霾口罩滤片具有很好的抑菌效果。以上所列举的实施方式仅供理解本发明之用，并非是对本发明所描述的技术方案的限定，有关领域的普通技术人员，在权利要求所述技术方案的基础上，还可以作出多种变化或变形，所有等同的变化或变形都应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。本发明未详述之处，均为本
技术领域：
技术人员的公知技术。当前第1页12