一种新型生物凝胶医用口罩滤材及其制备方法与流程

1.本发明涉及生物凝胶制造以及医用防护口罩、医用外科口罩、医用吸入治疗口罩、医用普通口罩滤材技术领域，具体涉及一种新型生物凝胶医用口罩滤材及其制备方法。


背景技术：

2.医用口罩防护的核心层是过滤层，过滤层的过滤材料简称滤材，而医用口罩过滤的实质部分在于滤材。目前所使用的医用口罩滤材普遍采用聚丙烯酸(pp)熔喷布作为滤材。
3.医用口罩主要分为三种，即医用防护口罩、医用外科口罩、医用普通口罩。
4.医用防护口罩：适用于医务人员和相关工作人员对经空气传播的呼吸道传染病的防护，是一种密合性自吸过滤式医疗防护用品，防护等级高，适用于在诊疗活动中接触经空气传播或近距离经飞沫传播的呼吸道感染疾病患者时佩戴，可滤过空气中的微粒，阻隔飞沫、血液、体液、分泌物微滴等。要能阻止大部分细菌、病毒等病原体、微生物气溶胶。是世界卫生组织who(world health organization)推荐医务人员采用的防颗粒物的防护口罩。
5.过滤效率是指在规定条件下，口罩对空气中的颗粒物滤除的百分数，是决定医用防护口罩性能指标的根本性因素。医用防护口罩要求过滤空气中的颗粒物，阻隔飞沫、血液、体液、分泌物及各种传染性病毒。
6.目前医用防护口罩又分为n系列口罩、r系列口罩以及p系列口罩，每系列按过滤效率又划分出了三级水平例如：一级n95医用防护口罩，过滤效率95％；二级n99医用防护口罩，过滤效率99％；三级n99.97医用防护口罩，过滤效率99.97％。
7.不同系列口罩对防护非油性悬浮颗粒及汗油性悬浮颗粒的时限要求为：
8.①
n系列：防护非油性悬浮颗粒无时限。
9.②
r系列：防护非油性悬浮颗粒及汗油性悬浮颗粒时限八小时。
10.③
p系列：防护非油性悬浮颗粒及汗油性悬浮颗粒无时限。
11.医用外科口罩：适用于医务人员或相关人员的基本防护，以及在有创操作过程中阻止血液、体液和飞溅物传播的防护，防护等级中等，具有一定的呼吸防护性能。主要在洁净度十万级以内的洁净环境内，手术室工作，护理免疫功能低下患者及进行体腔穿刺等操作时佩戴。医用外科口罩可以阻隔大部分细菌和部分病毒，能防止医务人员被感染，同时也可防止医务人员呼气中携带的微生物直接排出，减少对接受手术患者的感染机会。医用外科口罩要求对细菌的过滤效率达到95％以上。对于可疑的呼吸道感染病人也应配发一次性医用外科口罩，防止对医院其他人员构成传染威胁，减少交叉感染风险，但其防护功效不及医用防护口罩。
12.普通医用口罩：用于阻隔口腔和鼻腔呼出的喷溅物，可用于普通医疗环境下的一次性卫生护理，防护等级最低。适用于一般卫生护理活动，如卫生清洁、配液、清扫床单元等，或者致病性微生物以外的颗粒如花粉等的阻隔或防护。
13.目前国家对医用防护口罩是纳入的医疗器械二类产品管理，其目录编号为：医用
防护口罩(141401ⅱ)；医用外科口罩的医疗器械产品目录编号(141304ⅱ)。
14.国内外的第一代医用口罩都是由多层纱布重叠而成的口罩，无核心过滤层；第二代医用口罩是由非织造的无纺布与碳纤维复合而成，无核心过滤层；第三代医用口罩就是现行使用的医用口罩，有核心过滤层，采用化学聚丙烯酸(pp)熔喷布为滤材。
15.现行医用防护口罩采用石化产品聚丙烯酸(pp)熔喷布作为滤材，有以下几方面缺陷：
16.现行的医用防护口罩滤材不能完全达到对细小颗物和气溶胶雾化传播病原体生物颗粒的理想过滤效率，因而不能取得很好的的防护效果。
17.现行的医用防护口罩首先是对微生物气溶胶病毒过滤效率低下，对于有害气溶胶直径0.3μm以下的气溶胶，仅有20.0％～25.0％过滤率(＜25％的过滤效率),并且对气态有害物质基本上不防护，而气溶胶雾化传播病原体又是引起呼吸感染和疾病传播的一个重要原因，这样的现状必将造成病原体引起的呼吸感染和疾病传播，对人的健康带来危害。
18.现行聚丙烯酸(pp)熔喷布口罩滤材缺乏对非带电颗粒物质及油性颗粒物以及生物细小颗粒物的吸附过滤能力：
19.①
对于现行聚丙烯酸(pp)熔喷布口罩滤材的医用防护口罩来说，滤材的吸附过滤原理主要是靠“静电”来产生吸附过滤作用，如果颗粒物不带电性也就不会被吸附，吸附的效果就会大大降低，而往往许多的气溶胶雾化传播的微生物病原体及细小颗粒物却不带电性，因此，对这些颗粒的吸附过滤能力就几乎失效，也就起不到对呼吸感染和疾病传播地有效防控作用了。
20.②
当遇到含油气溶胶时，这些油性物质会附着在带有静电的熔喷布滤材上，使滤材的静电势降低而失去了静电吸附的过滤能力，当细小颗粒物粉尘穿透滤材时，口罩就失去了对微生物病原体的过滤能力，也就降低了口罩的防护作用。
21.③
对于靠“静电驻极”的聚丙烯酸(pp)熔喷布滤材来说，即使不遇到含油气溶胶，自身的静电势也会随着驻电的时间推移而降低或消失，因此也就降低了吸附过滤作用，尤其降低了对细小颗粒物的吸附过滤作用。而通常微生物病原体气溶胶都是细小颗粒物组成，因此这是现行口罩滤材的一个显著而重大的过滤性能缺陷。
22.现行的聚丙烯酸(pp)熔喷布口罩滤材缺乏对细菌病毒灭活功能，因此口罩本身存在着初次及二次感染与口罩染菌后的病毒传播风险。目前医用口罩采用的化学聚丙烯酸(pp)熔喷布滤材，材料自身不具备载体性，就不可能具有对细菌病毒的“实时灭活”功能。口罩的染菌量是与口罩佩戴时间呈正比关系，口罩佩戴时间越长，其防护效能也就越低。如果一个口罩滤材即便有过滤作用，而没有对细菌和病毒的“实时灭活”作用，口罩将会带来潜在的二次感染及口罩染菌后的病毒传播风险。
23.现行聚丙烯酸(pp)熔喷布口罩滤材缺乏生物相容的安全性，化学吸入和呼吸阻力大的问题，始终影响着呼吸健康，主要原因为：
24.1、目前医用口罩采用的滤材，还是传统聚丙烯酸(pp)熔喷布滤材，这种滤材的制成的口罩是一把“双刃剑”，一方面佩戴口罩能获得了一定的隔离防护效果，另一方面又因佩戴口罩而产生了对滤材的化学吸入，尤其是长时间佩戴口罩时会对人的呼吸道产生不健康的影响。
25.2、现行所采用的聚丙烯酸(pp)熔喷布作为滤材的医用口罩，始终存在着“过滤效
率与呼吸阻力”之间不能统一的矛盾。如果口罩呼吸阻力大，呼吸不流畅，长时间佩戴口罩时就会呼吸困难，导致人体感觉不适，给人们的身体和心理带来一系列的负担，并干扰身体的运行机能，使其工作效能下降.更为严重时如果不及时处理，甚至可能会危及生命。尤其有呼吸系统疾病的人群和老年人不宜佩戴呼吸阻力较大的防护口罩。
26.现行的医用防护口罩滤材缺乏治疗性的功能，不可能满足“防护与治疗”的统一协同作用，主要因为现行所采用的聚丙烯酸(pp)熔喷布作为滤材，无法完成在滤材中载入对呼吸道疾病有治疗作用的相关吸入性药物，从而制成“自吸性治疗口罩”。在佩戴口罩的自吸过程中，新型生物滤材中，可加入适当的药物，对“鼻炎”、“哮喘”、“咽炎”、“花粉过敏”等呼吸道疾病，病人可在佩戴口罩的自吸过程中进行直接温馨治疗，实现口罩“防护与治疗”统一。
27.现行的医用防护口罩熔喷布滤材的生产耗电量较高。现行的聚丙烯酸(pp)熔喷布滤材生产过程，以1600(mm)喷头设备消耗为例：罗茨鼓风机34kw/h；负压风机68kw/h；螺杆+磨具16kw/h；烘干设备40kw/h；工艺过程首先需要在250℃的温度下把聚丙烯酸(pp)固体原料熔融成流体，再进行高温熔喷，此处电能消耗约为200kw/h。形成熔喷布后再“静电驻极”(静电驻极约700kw/h，但为瞬间间歇用电，有“针刺驻极”和“水刺驻极”两种方式，)。把驻极后的熔喷布加热脱水烘干，收卷成产品。要生产100kg产品，不算“静电驻极”，总耗电量至少也要在380kw/h～450kw/h以上。
28.(而新型的生物凝胶医用口罩滤材生产100kg产品，总耗电仅需要45kw/h～50kw/h左右；两相比较，现行聚丙烯酸(pp)熔喷布滤材生产100kg产品，其耗电量较高；生物凝胶滤材产品的生产耗电量仅为现行聚丙烯酸(pp)熔喷布滤材生产耗电量的1/7～1/8,具有低能耗产业生产特征。)
29.现行的“丙烯酸熔喷布”属于石油化工产品，而石油资源不可再造，同时对于自然完全降解需要几十年的时间，因此，不论是站在资源利用角度还是对医疗垃圾处置的难度，以及环境保护的角度来说，化学丙烯酸熔喷布过滤材料缺乏资源可持续性，且环保处置困难。


技术实现要素：

30.本发明为了解决现行医用口罩存在的问题，提供一种新型生物凝胶医用口罩滤材及其制备方法。本发明提供的新型生物凝胶医用口罩滤材，是以天然高分子海藻类植物提取物为原料形成的生物高分子材料，其生物相容性好，作为口罩滤材时吸入气流不会对人的呼吸道产生刺激和危害，同时具有很好的生物吸附性和生物载体性；本发明制得的新型生物凝胶医用口罩滤材是由一种透明或半透明的凝胶经喷丝形成的拉丝重叠网状透气结构的医用口罩过滤层材料，其具有一定的拉伸强度，且弹性良好，既能载入灭活剂对口罩滤材上的病毒细菌进行实时灭活，也可载入吸入性的治疗药物，制成吸入性治疗的医用治疗口罩对人的上呼吸道疾病进行治疗；以此材料作为医用口罩的滤材，制得的新型医用口罩，既有很好的过滤效率，又有呼吸阻力小使呼吸流畅的使用性能，同时还具备治疗呼吸道疾病的新型用途及优势。
31.为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种新型生物凝胶医用口罩滤材，以重量百分比计，该新型生物凝胶医用口罩滤材的原料包括1.5～3重量％的海藻类天然高分子
植物提取物、8～12重量％的保湿剂、0.001～0.1重量％的交联剂、0.1～0.3重量％的抑菌剂、0.01～1重量％的酸碱平衡剂、0.001～0.003重量％的细菌病毒灭活剂、0～2重量％的吸入性治疗药物和余量的水，所述生物凝胶医用口罩滤材的ph值为6.4～6.8。
32.优选地，所述海藻类天然高分子植物提取物为羧甲基纤维素、黄原胶、角叉菜胶和半乳甘露聚糖中的至少两种，优选为黄原胶、角叉菜胶和半乳甘露聚糖的组合，更优选为羧甲基纤维素、黄原胶、角叉菜胶和半乳甘露聚糖的组合。
33.优选地，以所述新型生物凝胶医用口罩滤材原料的总重量为基准，所述海藻类天然高分子植物提取物的含量为1.5～2.5重量％。
34.优选地，所述保湿剂为甘油和/或丙二醇。
35.更优选地，所述保湿剂为甘油。
36.优选地，以所述新型生物凝胶医用口罩滤材原料的总重量为基准，所述保湿剂的含量为9～11重量％。
37.优选地，所述交联剂为柠檬酸钾、柠檬酸钠、氯化钠和氯化钾中的至少两种。
38.更优选地，所述交联剂为柠檬酸钾和柠檬酸钠。
39.优选地，以所述新型生物凝胶医用口罩滤材原料的总重量为基准，所述交联剂的含量为0.05～0.08重量％。
40.优选地，所述抑菌剂为对羟基苯乙酮、乙基己基甘油、1,2
‑
己二醇和尼泊金甲酯中的至少两种。
41.更优选地，所述抑菌剂为对羟基苯乙酮和1,2
‑
己二醇的组合。
42.优选地，以所述新型生物凝胶医用口罩滤材原料的总重量为基准，所述抑菌剂的含量为0.1～0.25重量％。
43.优选地，所述酸碱平衡剂为柠檬酸钠、氢氧化钾和氢氧化钠中的至少一种与柠檬酸的组合，优选为柠檬酸和柠檬酸钠的组合。
44.优选地，以所述新型生物凝胶医用口罩滤材原料的总重量为基准，所述酸碱平衡剂的含量为0.02～0.05重量％。
45.优选地，所述生物凝胶医用口罩滤材的ph值为6.5～6.8。
46.优选地，所述细菌病毒灭活剂为纳米银粒子、纳米氧化锌和纳米氧化铜中的一种或多种。
47.更优选地，所述细菌病毒灭活剂为纳米银粒子和纳米氧化锌的组合。
48.优选地，以所述新型生物凝胶医用口罩滤材原料的总重量为基准，所述细菌病毒灭活剂的含量为0.0015～0.0025重量％。
49.优选地，所述吸入性治疗药物为妥布霉素、氨曲南、多黏菌素、n
‑
乙酰半胱氨酸、盐酸氨溴索、沙丁胺醇、特布他林和异丙托溴铵中的一种或多种。
50.更优选地，所述吸入性治疗药物为妥布霉素、氨曲南、多黏菌素、n
‑
乙酰半胱氨酸、盐酸氨溴索、沙丁胺醇、特布他林和异丙托溴铵中的至少两种。
51.优选地，所述新型生物凝胶医用口罩滤材为透明或半透明的生物凝胶重叠式透气网孔结构。
52.本发明第二方面提供了一种前文所述的新型生物凝胶医用口罩滤材的制备方法，该方法包括以下步骤：
53.(1)将所述海藻类天然高分子植物提取物加入所述保湿剂中搅拌，得到半透明或透明的分散混合体a；
54.(2)将所述交联剂、所述抑菌剂、所述酸碱平衡剂、所述细菌病毒灭活剂和所述吸入性治疗药物在水中搅拌溶解，得到溶液b；
55.(3)将溶液b加入分散混合体a中，以40～60转/分钟的速率进行搅拌，形成溶胶体c；
56.(4)在搅拌速率为40～60转/分钟的搅拌状态下，将溶胶体c从常温加热至85～90℃，恒温搅拌10～20分钟后停止加热搅拌，静置消泡，待温度降至65～70℃，溶胶体c交联形成凝胶d，并将凝胶d于65～70℃恒温保存；
57.(5)将凝胶d在无油、无菌的空压条件下，将凝胶d输送至高压喷丝头进行重叠喷丝，形成重叠式透气网孔结构的生物凝胶滤材；
58.(6)采用微波干燥脱水设备和微波灭菌设备对生物凝胶滤材进行干燥脱水和灭菌，得到医用口罩滤材，然后分切成单卷，并覆上离型性单层保护膜，以单卷密封包装，得到新型生物凝胶医用口罩滤材。
59.优选地，在步骤(1)中，搅拌速率为20～30转/分钟，搅拌时间为5～10分钟。
60.优选地，在步骤(2)中，搅拌速率为20～30转/分钟，搅拌时间为10～15分钟。
61.本发明提供的新型生物凝胶医用口罩滤材及其制备方法，能够全面解决现行医用口罩过滤层滤材的固有缺陷，主要具有以下优点：
62.1、本发明所述的新型生物凝胶医用口罩滤材，是以天然海藻类植物提取物为原料形成生物高分子材料，该生物材料的生物相容性好，作为口罩滤材气流吸入时不会对人的呼吸道产生刺激和危害，同时又具有很好的生物吸附性和生物载体性。以此材料作为医用口罩滤材既有较高的过滤效率，又有很好的透气性，使用起来具有呼吸阻力小，呼吸流畅的特点，可以制造出“高效率、低阻力”的新型口罩。
63.2、本发明所述的新型生物凝胶医用口罩滤材，对于各种颗粒物都具有很好的生物吸附能力，可利用这种吸附特性来吸附空气中带电性、不带电性的不同粒径的各种颗粒物，尤其能很好地吸附细小颗粒的病毒微生物气溶胶；特别对于0.3μm以下的病原体气溶胶颗粒物具有特别的吸附过滤作用，这是现行口罩滤材过滤能力所不及之处，且对油性颗粒物及油性气溶胶都具有很好的吸附效果。因此该生物滤材能够广泛地吸附过滤不同粒径、不同性质的颗粒物质，并涵盖病毒微生物的细小粒径范围气溶胶。此新型生物医用口罩滤材从本质上改变了现行医用防护口罩的过滤原理大幅提高了过滤能力。从而将大大提高医用口罩的总过滤效率，并达到更好的防护效果。
64.3、本发明所述的新型生物凝胶医用口罩滤材对于空气中的颗粒物、细小颗粒物、气溶胶的过滤作用不是依靠的“静电吸附”原理来吸附颗粒物质，而是以生物吸附原理来吸附空气中带电性、不带电性的各种颗粒物，因此该生物滤材不需要“静电驻极”，也不存在吸附了油性颗粒物后，滤材上的电势降低甚至电荷消失，使滤材的吸附作用失效的问题。
65.4、在优选实施方式中，本发明所述的新型生物凝胶医用口罩滤材，是由硫酸基化半乳糖构成的一种网状分子结构的生物高分子材料。这种硫酸基化半乳糖结构本身对于人类的免疫缺陷的病毒(hiv)和疱疹病毒(hsv)以及多种病毒都具有明显的抑制作用，包括海藻聚合物和藻类蛋白也都具有抗病毒活性。这种生物网状分子结构具有载体性，能够作为
载体来运载和释放药物，只要把“灭活”药物(细菌病毒灭活剂为：纳米银粒子、纳米氧化锌、纳米氧化铜)载入到滤材中，可直接对口罩滤材上的细菌病毒进行实时灭活。其目的就是改变现行医用防护口罩滤材上的细菌病毒不能被及时清除的缺陷状况。有了“实时灭活”才能保证医用防护口罩滤材的过滤效率；有了“实时灭活”才能杜绝口罩成为病毒的二次污染源和成为传播病毒的工具。
66.5、利用本发明所述的新型生物凝胶医用口罩滤材的载体特性，在口罩滤材中载入不同的对呼吸道疾病有作用的、相关的吸入性治疗药物，(吸入性治疗口罩的药物成份为：妥布霉素、氨曲南、多黏菌素、n
‑
乙酰半胱氨酸、盐酸氨溴索、沙丁胺醇、特布他林、异丙托溴铵等医学治疗药物)并制成新型的“医用吸入性治疗口罩”，实现人们在口罩佩戴的过程中，通过呼吸就能得到温馨的治疗。而这种新型口罩的吸入性治疗方式，具有被吸入药物能直接的作用于咽喉、呼吸道、肺部等靶向器官，具有起效迅速、疗效明显、全身的不良反应甚少、也不需要患者有太多的刻意的治疗配合等问题的优势，可成为治疗呼吸系统相关疾病既理想又新型的给药方法。这种医用吸入性治疗口罩的治疗，也是医学领域对呼吸道疾病治疗的新方式。本发明所述的新型生物医用口罩滤材所制成的医用口罩属于第四代“新型医用口罩”；以及新型的“医用吸入性治疗口罩”。在佩戴口罩的自吸过程中，可以对“鼻炎”、“哮喘”、“咽炎”、“花粉过敏”等呼吸道疾病，直接进行温馨治疗，实现口罩“防护与治疗”的统一。随着这种生物口罩滤材的产生及使用，一种全新的医用口罩将诞生，即“医用自吸治疗口罩”。
67.6、聚丙烯酸(pp)熔喷布的原料是丙烯酸，属于石油化工产品，因此资源不能再造；而生物基医用口罩滤材的原料是海藻类植物属于海洋植物，可以持续性获得。
68.7、现行的“丙烯酸熔喷布”完全自然降解需要几十年之久的时间，而以这种生物凝胶所构成的医用口罩滤材，具有快速的完全溶解性，是能够自身完全生物降解的医用口罩滤材。该生物凝胶过滤层材料的完全的自然降解仅需要几天时间，具有自身快速的生物降解性，它能够很快分解成co、h、沼气、甲酸、乙酸、丙酸等短链脂肪酸和益生菌的能量源。因此，不论是站在对医疗垃圾处置的角度，还是对环境保护的方面来说，都比“化学丙烯酸熔喷布过滤层材料”更加科学、环保、优越。
69.8、本发明所述的新型生物凝胶医用口罩滤材生产100kg产品，总耗电仅需要45kw/h～50kw/h左右；两相比较，现行聚丙烯酸(pp)熔喷布滤材生产100kg产品，耗电量至少也要在380kw/h～450kw/h以上，其耗电量较高；生物凝胶滤材产品的生产耗电量仅为现行聚丙烯酸(pp)熔喷布滤材生产耗电量的1/7～1/8，具有低能耗产业生产特征。
附图说明
70.图1是新型生物凝胶医用口罩滤材三维立体网状分子结构的吸附性示意图；
71.图2是本发明所述的新型生物凝胶医用口罩滤材微孔分子的载体性灭活示意图；
72.图3是新型生物凝胶过滤层医用口罩结构示意图。
73.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
74.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各
个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
75.本发明提供的新型生物凝胶医用口罩滤材，以重量百分比计，该新型生物凝胶医用口罩滤材的原料包括1.5～3重量％的海藻类天然高分子植物提取物、8～12重量％的保湿剂、0.001～0.1重量％的交联剂、0.1～0.3重量％的抑菌剂、0.01～1重量％的酸碱平衡剂、0.001～0.003重量％的细菌病毒灭活剂、0～2重量％的吸入性治疗药物和余量的水，所述生物凝胶医用口罩滤材的ph值为6.4～6.8。
76.在具体实施方式中，所述新型生物凝胶医用口罩滤材为透明或半透明的生物凝胶重叠式透气网孔结构。
77.本发明所述的新型生物凝胶医用口罩滤材以天然高分子海藻类植物提取物作为原料，形成的生物高分子材料的生物相容性好，作为口罩滤材气流吸入时不会对人的呼吸道产生刺激和危害。
78.本发明中提供的高分子材料生物凝胶具有很好的生物吸附性。在本发明中，高分子材料的吸附性是指：对离子或分子有选择性亲和作用，使两者之间发生暂时或永久性结合，进而发挥各种功效的材料。具有吸附性的高分子材料的种类很多，以结构和属性分类有：
①
无机高分子吸附材料有：分子筛、硅胶、氧化铝、活性炭；
②
有机高分子吸附材料有：聚苯乙烯、葡聚糖凝胶、纤维素；
③
天然高分子吸附材料有：硅藻土、甲壳质、纤维素；
④
合成高分子材料有：离子交换树脂、高分子螯合剂等。以结构和性质分类有：
①
非离子型高分子吸附材料；
②
离子型高分子吸附材料；
③
金属阳离子配位型高分子吸附材料；
④
吸水性型高分子吸附材料等。高分子材料的吸附性是由材料自身的内部结构和材料属性所产生，并且吸附性的大小又与材料的性质相关。生物吸附的因素表达，主要是在以下两个方面：a.能吸附的种类：带电性和不带电性；油性和非油性等。吸附能力即吸附量的表达：是指被吸附物质及吸附剂之间的体积或重量比例关系。
79.在具体实施方式中，本发明所述新型生物凝胶医用口罩滤材的生物凝胶属于“天然有机高分子非离子型的生物吸附材料”，即具有“葡聚糖凝胶和纤维素有机结构的、非离子型的、吸水性型的生物高分子吸附材料”，并且制得的生物凝胶具有亲水性网状结构，也属于微孔型的交联大网状三维交联的网状聚合物的生物高分子吸附材料，具有很好的生物吸附功能。利用这种生物凝胶的吸附特性可以吸附空气中带电性、不带电性的不同粒径的各种颗粒物，尤其能很好地吸附细小颗粒的病毒微生物气溶胶，以及油性或非油性颗粒物细小颗粒。因此该生物滤材能够广泛地吸附过滤不同粒径、不同性质的颗粒物质，并涵盖病毒微生物的细小粒径范围气溶胶，从本质上改变了现行医用防护口罩的过滤原理大幅提高了过滤能力，从而将大大提高医用口罩的总过滤效率。新型生物凝胶医用口罩滤材三维立体网状分子结构的吸附性示意图如图1所示。
80.本发明所述的新型生物凝胶医用口罩滤材具有很好的生物载体性。
81.本发明所述新型生物凝胶医用口罩滤材属于天然高分子类的交联大网状三维交联的网状聚合物，主要是在线型聚合物的基础上，加入交联剂进行交联反应制备所得生物凝胶，并可以被水以较大倍数溶胀，具有较大吸收和保持水分的能力；同时生物凝胶具有亲水性网状分子结构，并可以被水以较大倍数溶胀，因此具有较大吸收和保持水分的能力，属于吸水性的天然高分子吸附剂，可以载水份、药物、营养物质等，因此具有较好的生物载体
性能。作为口罩滤材主要是载“细菌病毒灭活剂”和“吸入性治疗药物”。新型生物凝胶医用口罩滤材微孔分子的载体性灭活示意图如图2所示。
82.本发明所述的新型生物凝胶医用口罩滤材具有很好的透气性。本发明所述滤材的透气性主要产生于以下两个方面：
①
构成滤材的是生物凝胶，透气性是由自身分子内部的化学交联形成的网状聚合物，这种三维大网状交联结构具有疏密的微孔结构，就具有了这种生物透气性能。
②
滤材的透气性是因为滤材为生物凝胶喷丝重叠式透气网孔结构。在具体实施方式中，可利用物理机械方法，即利用高压喷丝技术喷出凝胶丝条很细的重叠透气网孔结构形成滤材，使凝胶分子具有透气性形成了口罩滤材。喷丝的丝条具有很大的比表面积，作为口罩滤材空隙小，因此其气流阻力低，呼吸流畅性好。而利用高压喷丝技术得到的滤材具有微孔，这种微孔滤材可直接吸附及过滤细菌并实时灭活细菌。
83.本发明所述的滤材的生物相容性即凝胶的生物相容性，是由海藻类天然高分子植物提取物原料的性质决定的，而其它方面的性能则是由原料的协同组合以及用量比例的特定组合所决定的。
84.所述海藻类天然高分子植物提取物可以本领域的常规选择。在具体实施方式中，所述海藻类天然高分子植物提取物为羧甲基纤维素、黄原胶、角叉菜胶和半乳甘露聚糖中的至少两种。在本发明中，所述海藻类天然高分子植物提取物进行化学交联形成凝胶，采用两种组分或两种以上组分的组合交联均能使滤材具有很好的凝胶性。
85.在本发明中，所述海藻类天然高分子植物提取物优选为采用多种高分子材料的组合。要达到口罩滤材所需要的客观要求，凝胶首先需要有较好的柔韧性以及拉伸强度，尤其考虑到后续生产过程要能够顺利生产出例如喷丝形成重叠式透气网孔结构的凝胶滤材，更需要提高抗拉强度、柔韧性、弹性等物理性能。单一的高分子材料虽然也有较好的凝胶性，但是通过多种高分子材料的组合能够达到凝胶分子间的协同作用，能够明显提高凝胶的抗拉强度、柔韧性、弹性等物理性能，更容易得到符合最终产品目标要求的理想凝胶。
86.在优选实施方式中，所述海藻类天然高分子植物提取物可以为黄原胶、角叉菜胶和半乳甘露聚糖的组合。发明人研究发现，采用黄原胶、角叉菜胶和半乳甘露聚糖三者组合，能明显的提高凝胶物理强度优势。
87.在本发明中，除了考虑凝胶滤材物理强度问题，还要考虑作为滤材的吸附能力和载体能力问题，要使凝胶能够形成很好的分子内部的网状结构，才有良好的生物吸附性和对药物的载体性，才能达到载体量要超过自身体积或重量的若干倍的载体运载能力，达到最终的口罩滤材所需要的吸附性和载体性，从而能使滤材实现良好的吸附过滤效果以及灭活效果。本发明采用化学交联的方法来实现凝胶内部共价键分子间的相互牢固链接的协同作用，将多种原料组合进行化学交联后形成高分子交联聚合物，使其形成既有适宜的强度，又有良好的吸附能力，同时具备较强载体功能结构的凝胶滤材。另外，在本发明中，考虑到凝胶滤材也需要具有拉丝性能，这对于后续生产制备过程的高压重叠喷丝成重叠式透气网孔结构口罩滤材的环节十分重要。因此需要进一步优化海藻类天然高分子植物提取物的组合，便于凝胶拉丝成型，同时在抗拉强度、柔韧性、弹性等各方面的物理性能都较好。
88.发明人经过研究发现，在更为优选的实施方式中，所述海藻类天然高分子植物提取物可以为羧甲基纤维素、黄原胶、角叉菜胶和半乳甘露聚糖的组合。采用这种组合方式的协同作用，得到的滤材的各方面性能都明显提升。
89.在优选实施方式中，以所述新型生物凝胶医用口罩滤材原料的总重量为基准，所述海藻类天然高分子植物提取物的含量为1.5～2.5重量％，例如可以为1.5重量％、1.6重量％、1.7重量％、1.8重量％、1.9重量％、2重量％、2.1重量％、2.2重量％、2.3重量％、2.4重量％、2.5重量％以及这些点值中任意两个所构成范围中的任意值。
90.在本发明所述的方法中，所述保湿剂在方案中既起保湿作用又起塑型作用。保湿剂的主要作用是让滤材有一定的湿润性，提高滤材对各种颗粒物的吸附作用；而塑型作用则有助于凝胶获得更好的机械性能，如柔软度、弹性，抗拉强、伸长率等方面的性能，为最终把凝胶制成口罩滤材提供所需要的机械强度条件。
91.在具体实施方式中，所述保湿剂为甘油和/或丙二醇。
92.在优选实施方式中，所述保湿剂为甘油。采用甘油作为保湿剂，保湿作用和塑型作用都较好。
93.在本发明中，当保湿剂的含量低于8重量％时，滤材质脆易破碎，不易承担机械受力，无法织成拉丝重叠式透气网孔结构滤材；当保湿剂的含量高于12重量％时，滤材质太软，无法织成拉丝重叠式透气网孔结构滤材。
94.在优选实施方式中，以所述新型生物凝胶医用口罩滤材原料的总重量为基准，所述保湿剂的含量为9～11重量％。发明人经过研究发现，当保湿剂含量处于9～11重量％，滤材的柔软度适中，有弹性，抗拉强度较好。
95.在本发明中，交联剂的作用是提供金属离子，然后把海藻类天然高分子植物提取物，通过化学交联后形成具有通过分子间力产生的交互作用的分子内部网状结构的牢固凝胶。金属离子[k﹢]、[na﹢]与海藻类天然高分子植物提取物在水溶液的条件下，都能交联聚合成具有内部网状结构的凝胶。在生物溶胶中加入交联剂使天然生物高分子的共价键与金属离子共聚复合交联，把溶胶转变成凝胶。如果水溶液中金属离子[k﹢]、[na﹢]浓度太低，凝胶强度则不够；如果在水溶液中金属离子[k﹢]、[na﹢]太高，凝胶后续成老化状态；这一过程也是实现凝胶滤材的机械强度、化学性能、生物性质协同关系过程，利用溶胶交联成凝胶后所具有的拉丝性的特点，来实现生产重叠喷丝目标，重叠喷丝得到的是重叠式网孔结构的透气口罩滤材，使其最终的口罩产品使用起来不仅具有很好的呼吸流畅性，还能吸附多个种类的细小颗粒物质，具有高效过滤性、良好载体性，为医用口罩滤材的作用引进特殊的生物吸附性和载药性。
[0096]
在本发明具体实施方式中，所述交联剂为柠檬酸钾、柠檬酸钠、氯化钠和氯化钾中的至少两种。
[0097]
在本发明中，交联剂具体种类的选择对交联形成的凝胶的结构和性能具有较大的影响。发明人发现：选择交联剂时选择含有双重交联离子[na﹢]和[k﹢]的水溶液来进行交联，使凝胶形成更牢固的高分子网状结构，并可以直接提升凝胶的载药能力。即，选择双重交联剂组合比选择单一的一种交联剂，在结构上协同作用更好；另外，双重交联剂的组合其水溶液中最好只存在单一的一种酸根，让这种组合的交联剂在水溶液中仅存在单一的酸根，也可使交联过程协同作用明显，交联后的凝胶凝胶均匀性程度更高。例如，选择柠檬酸钾和柠檬酸钠作为双重离子的交联剂，即水溶液中含有了[na﹢]和[k﹢]双重交联离子，而水溶液中却只含有一种柠檬酸根。在优选实施方式中，所述交联剂为柠檬酸钾和柠檬酸钠的组合。
[0098]
在本发明中，交联剂用量总量的选择也至关重要。一方面，如果交联剂用量太少不能完全成交联凝胶，金属离子与共价键链接不够牢固，且固化慢、成胶时间拉长，部分已成胶的凝胶强度不够，后续长期稳定性差；另一方面，虽然增加交联剂用量能提高凝胶强度，但如果交联剂用量太大、交联离子强度过高，交联速度太快使交联不完全，且凝胶形状不好，也不利于凝胶形成，同时将造成凝胶的后续老化速度加快，仍然使凝胶不稳定。因此，要控制好[k﹢]、[na﹢]用量强度得当，才能获得较理想的凝胶。
[0099]
在优选实施方式中，以所述新型生物凝胶医用口罩滤材原料的总重量为基准，所述交联剂的含量为0.05～0.08重量％，例如0.05重量％、0.06重量％、0.07重量％或0.08重量％。交联剂的含量处于该范围内，形成的凝胶的结构和性能比较理想。
[0100]
在本发明中，所述抑菌剂的作用主要是避免凝胶自身不被染菌，以保证凝胶滤材其他功能的实现。
[0101]
在具体实施方式总，所述抑菌剂为对羟基苯乙酮、乙基己基甘油、1,2
‑
己二醇和尼泊金甲酯中的至少两种。
[0102]
在优选实施方式中，所述抑菌剂为对羟基苯乙酮和1,2
‑
己二醇的组合。
[0103]
为了保证凝胶的抑菌性，所述抑菌剂的含量必须适量。在优选实施方式中，以所述新型生物凝胶医用口罩滤材原料的总重量为基准，所述抑菌剂的含量为0.1～0.25重量％，例如0.1重量％、0.12重量％、0.14重量％、0.15重量％、0.16重量％、0.18重量％、0.2重量％、0.22重量％、0.24重量％或0.25重量％。
[0104]
在本发明所述的方法中，酸碱平衡剂的作用在于保证从溶胶到凝胶再到滤材产品的整个过程中体系的稳定性，研究发现，当体系ph值为6.4～6.8之间时，形成的凝胶是最稳定的，凝胶体系如果太偏酸性或太偏碱性，都不是最佳的稳定状态。
[0105]
在具体实施方式中，所述酸碱平衡剂为柠檬酸钠、氢氧化钾和氢氧化钠中的至少一种与柠檬酸的组合。
[0106]
在考虑酸碱平衡剂时，也同样要尽量避免在凝胶中引入太多的酸根离子，也要遵循“少而单纯”的原则。
[0107]
在本发明中，酸碱平衡剂中的离子如果与交联剂中的离子发生总量上的冲突也不易准确控制好凝胶的交联过程，会在一定程度上影响到凝胶的交联度和交联效果(例如“钾离子”和“钠离子”会与交联剂使用中的“钾离子”和“钠离子”不能发生总用量上的冲突)。在优选实施方式中也要尽量避免这种情况的发生。
[0108]
在优选实施方式中，所述酸碱平衡剂为为柠檬酸和柠檬酸钠的组合。柠檬酸是三元弱酸，在水溶液条件下分三次电离；柠檬酸钠是强碱弱酸盐，水解时显碱性；而利用柠檬酸和柠檬酸钠组成酸碱缓冲平衡体系的“缓冲平衡剂”，其水溶液能形成缓冲平衡溶液，遇酸有碱的作用、遇碱又有酸的作用，通过科学合理的设计，对稳定有机的凝胶体系十分重要。
[0109]
在另一种优选实施方式中，以所述新型生物凝胶医用口罩滤材原料的总重量为基准，所述酸碱平衡剂的含量为0.02～0.05重量％，例如0.02重量％、0.03重量％、0.04重量％或0.05重量％。
[0110]
在更为优选实施方式中，所述生物凝胶医用口罩滤材的ph值为6.5～6.8，例如6.5、6.6、6.7或6.8。在本发明所述体系中，当ph值为6.4～6.8之间，形成的凝胶是最稳定
的，但是同时作为口罩滤材，ph值在6.5～6.8是最佳范围。
[0111]
因此，在具体实施方式中，把交联剂、酸碱调节剂优化选择为共用一种原料，就是利用了柠檬酸和柠檬酸钠在工艺作用中既起到交联剂作用又起到酸碱调节剂作用，是一个十分科学合理的优化选择方法。
[0112]
在本发明中，所述细菌病毒灭活剂可以为本领域的常规选择。在具体实施方式中，所述细菌病毒灭活剂为纳米银粒子、纳米氧化锌和纳米氧化铜中的一种或多种。在优选实施方式中，所述细菌病毒灭活剂为纳米银粒子、纳米氧化锌和纳米氧化铜中的至少两种。ag、zn﹢、cu﹢等过渡金属元素的粒子或离子细度达到纳米级后，均对细菌和病毒等微生物具有很强的灭活作用，其机理是纳米级的金属粒子和金属离子可以灭活蛋白质及核酸，尤其纳米ag粒子还可与病毒表面的蛋白质直接结合来使病毒失活，或者通过破坏病毒的复制和繁殖过程而使病毒失去传染性。特别是当ag粒子细度小于15个纳米时(＜15nm)，银粒子不仅灭活性强，且对于人体细胞和哺乳类动物细胞都没有任何毒害。而本发明中所采用的纳米银粒子的细度是要小于5个纳米(＜5nm)，因此对细菌和病毒等微生物的杀灭活度最高，是最安全的灭活剂，使用时既可以单独使用，也可以组合使用。
[0113]
在更为优选的实施方式中，所述细菌病毒灭活剂为纳米银粒子和纳米氧化锌的组合。采用ag﹢离子和zn﹢这种组合，灭活能力最强、灭活细菌及病毒种类范围最广、安全性最高，能够将口罩滤材上吸附过滤的细菌病毒等微生物进行有效的实时灭活。
[0114]
在优选实施方式中，以所述新型生物凝胶医用口罩滤材原料的总重量为基准，所述细菌病毒灭活剂的含量为0.0015～0.0025重量％。
[0115]
在更为优选的实施方式中，当所述细菌病毒灭活剂为纳米银粒子和纳米氧化锌的组合时，纳米银粒子和纳米氧化锌的总用量为0.002重量％，各为0.001重量％。
[0116]
在本发明中，所述吸入性治疗药物可以为各种治疗呼吸道疾病的药物。针对不同的呼吸道疾病，根据实际情况选择不同的药物。在具体实施方式中，所述吸入性治疗药物可以为妥布霉素、氨曲南、多黏菌素、n
‑
乙酰半胱氨酸、盐酸氨溴索、沙丁胺醇、特布他林和异丙托溴铵中的一种或多种。在优选实施方式中，所述吸入性治疗药物可以为妥布霉素、氨曲南、多黏菌素、n
‑
乙酰半胱氨酸、盐酸氨溴索、沙丁胺醇、特布他林和异丙托溴铵中的至少两种。不论采用单一组分或多种组分药物，均按医学治疗的需要配置。
[0117]
在优选实施方式中，以所述新型生物凝胶医用口罩滤材原料的总重量为基准，所述吸入性治疗药物的含量为0.01～2重量％。
[0118]
在本发明中，在不需要治疗呼吸道疾病时，可以选择不加所述吸入性治疗药物。
[0119]
本发明第二方面提供了一种前文所述的新型生物凝胶医用口罩滤材的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0120]
(1)将所述海藻类天然高分子植物提取物加入所述保湿剂中搅拌，得到半透明或透明的分散混合体a；
[0121]
(2)将所述交联剂、所述抑菌剂、所述酸碱平衡剂、所述细菌病毒灭活剂和所述吸入性治疗药物在水中搅拌溶解，得到溶液b；
[0122]
(3)将溶液b加入分散混合体a中，以40～60转/分钟的速率进行搅拌，形成溶胶体c；
[0123]
(4)在搅拌速率为40～60转/分钟的搅拌状态下，将溶胶体c从常温加热至85～90
℃，恒温搅拌10～20分钟后停止加热搅拌，静置消泡，待温度降至65～70℃，溶胶体c交联形成凝胶d，并将凝胶d于65～70℃恒温保存；
[0124]
(5)将凝胶d在无油、无菌的空压条件下，将凝胶d输送至高压喷丝头进行重叠喷丝，形成重叠式透气网孔结构的生物凝胶滤材；
[0125]
(6)采用微波干燥脱水设备和微波灭菌设备对生物凝胶滤材进行干燥脱水和灭菌，得到医用口罩滤材，然后分切成单卷，并覆上离型性单层保护膜，以单卷密封包装，得到新型生物凝胶医用口罩滤材。
[0126]
在本发明所述的方法中，采用高压喷丝技术喷出的凝胶丝条很细，得到的喷丝重叠式透气网孔结构滤材具有很大的比表面积，作为口罩滤材空隙小而间隙率大，故其气流阻力低，呼吸流畅性好，其应用特性是其他工艺生产难以具备实现的。用喷丝方法让生物凝胶体从喷头的喷丝孔中喷出，当受到喷丝孔两侧及溶液方向呈一定角度的高压气流的喷吹时，热敏性的凝胶液体被拉伸，形成具有一定长度的微细凝胶丝，在受到外侧冷却空气的冷却固化后，凝聚形成喷丝重叠纤网，即用重叠结构来形成物理机械网孔的滤材。
[0127]
在具体实施方式中，采用高压喷丝头形成重叠式透气网孔结构的生物凝胶滤材，其面密度可以为：25g/
㎡
滤材和50g/
㎡
滤材规格，所对应的滤材厚度为：0.1mm和0.2mm；再经过微波干燥脱水设备，对生物凝胶滤材进行干燥脱水和灭菌，使其在40℃的温度下进行脱水干燥成医用口罩滤材；分切为能与现行口罩生产机接轨的口罩核心过滤层材料通用的尺寸，例如“17.5cm”及“26.5cm”宽度尺寸收成卷膜，并覆离型性单层滤材保护膜，成卷后密封包装。
[0128]
在本发明所述的方法中，在步骤(1)中，搅拌速率可以为20～30转/分钟，具体地，例如可以为20转/分钟、22转/分钟、24转/分钟、26转/分钟、28转/分钟或30转/分钟；搅拌时间可以为5～10分钟，具体地，例如可以为5分钟、6分钟、7分钟、8分钟、9分钟、10分钟。
[0129]
在本发明所述的方法中，在步骤(2)中，搅拌速率为20～30转/分钟，具体地，例如可以为20转/分钟、22转/分钟、24转/分钟、26转/分钟、28转/分钟或30转/分钟；搅拌时间可以为10～15分钟，具体地，例如可以为10分钟、11分钟、12分钟、13分钟、14分钟或15分钟。
[0130]
采用本发明所述方法可以制备出透明或半透明的生物凝胶重叠式透气网孔结构的新型生物凝胶医用口罩滤材。采用该滤材可以制成新型生物凝胶过滤层医用口罩(生物凝胶过滤层医用口罩结构示意图如图3所示)
[0131]
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护并不仅限于此。
[0132]
实施例1
[0133]
(1)将海藻类天然高分子植物提取物加入保湿剂中以25转/分钟的速率搅拌10分钟，得到均匀的半透明分散混合体a，其中，所述海藻类天然高分子植物提取物为黄原胶、角叉菜胶和半乳甘露聚糖的混合物，所述保湿剂为甘油和丙二醇，各原料的含量配比如表1所示；
[0134]
(2)将交联剂、抑菌剂、酸碱平衡剂、细菌病毒灭活剂在水中以25转/分钟的速率搅拌10分钟进行溶解，得到溶液b，其中，所述交联剂为柠檬酸钾、氯化钾、柠檬酸钠和氯化钠混合物，所述抑菌剂为对羟基苯乙酮、对羟基苯乙酮、乙基己基甘油和1,2
‑
己二醇的混合物，所述酸碱平衡剂为柠檬酸、柠檬酸钠、氢氧化钾和氢氧化钠的组合，所述细菌病毒灭活剂为纳米银粒子和纳米氧化锌的混合物，各原料的含量配比如表1所示；
[0135]
(3)将溶液b加入分散混合体a中，以45转/分钟的速率进行搅拌，使分散混合体a和溶液b混合均匀，形成溶胶体c；
[0136]
(4)在搅拌速率为45转/分钟的搅拌状态下，将溶胶体c从常温加热至85℃，恒温搅拌20分钟后停止加热搅拌，然后静置消泡30分钟，将温度降至65℃，溶胶体c交联形成凝胶d，并将凝胶d于65℃恒温保存；
[0137]
(5)将凝胶d在无油、无菌的空压条件下，将凝胶d输送至高压喷丝头进行重叠喷丝，形成重叠式透气网孔结构的生物凝胶滤材；
[0138]
(6)采用“固态微波源智能扫描变换微波频率、方向、功率”的微波干燥脱水设备和微波灭菌设备对生物凝胶滤材进行干燥脱水和灭菌，得到医用口罩滤材，脱水干燥的温度为40℃，然后分切成单卷，并覆上离型性单层保护膜，以单卷密封包装，得到ph值为6.6新型生物凝胶医用口罩滤材。
[0139]
表1
[0140][0141]
实施例2
[0142]
(1)将海藻类天然高分子植物提取物加入保湿剂中以25转/分钟的速率搅拌10分
钟，得到均匀的半透明分散混合体a，其中，所述海藻类天然高分子植物提取物为黄原胶、角叉菜胶和半乳甘露聚糖的混合物，所述保湿剂为甘油，各原料的含量配比如表2所示；
[0143]
(2)将交联剂、抑菌剂、酸碱平衡剂、细菌病毒灭活剂在水中以25转/分钟的速率搅拌10分钟进行溶解，得到溶液b，其中，所述交联剂为柠檬酸钾和柠檬酸钠的混合物，所述抑菌剂为对羟基苯乙酮和1,2
‑
己二醇的混合物，所述酸碱平衡剂为柠檬酸和柠檬酸钠的组合，所述细菌病毒灭活剂为纳米银粒子，各原料的含量配比如表2所示；
[0144]
(3)将溶液b加入分散混合体a中，以45转/分钟的速率进行搅拌，使分散混合体a和溶液b混合均匀，形成溶胶体c；
[0145]
(4)在搅拌速率为45转/分钟的搅拌状态下，将溶胶体c从常温加热至85℃，恒温搅拌20分钟后停止加热搅拌，然后静置消泡30分钟，将温度降至65℃，溶胶体c交联形成凝胶d，并将凝胶d于65℃恒温保存；
[0146]
(5)将凝胶d在无油、无菌的空压条件下，将凝胶d输送至高压喷丝头进行重叠喷丝，形成重叠式透气网孔结构的生物凝胶滤材；
[0147]
(6)采用“固态微波源智能扫描变换微波频率、方向、功率”的微波干燥脱水设备和微波灭菌设备对生物凝胶滤材进行干燥脱水和灭菌，得到医用口罩滤材，脱水干燥的温度为40℃，然后分切成单卷，并覆上离型性单层保护膜，以单卷密封包装，得到ph值为6.6新型生物凝胶医用口罩滤材。
[0148]
表2
[0149][0150][0151]
实施例3
[0152]
(1)将海藻类天然高分子植物提取物加入保湿剂中以25转/分钟的速率搅拌10分钟，得到均匀的半透明分散混合体a，其中，所述海藻类天然高分子植物提取物为羧甲基纤维素、黄原胶、角叉菜胶和半乳甘露聚糖的混合物，所述保湿剂为甘油，各原料的含量配比如表3所示；
[0153]
(2)将交联剂、抑菌剂、酸碱平衡剂、细菌病毒灭活剂在水中以25转/分钟的速率搅拌10分钟进行溶解，得到溶液b，其中，所述交联剂为柠檬酸钾和柠檬酸钠的混合物，所述抑菌剂为对羟基苯乙酮和1,2
‑
己二醇的混合物，所述酸碱平衡剂为柠檬酸和柠檬酸钠的组合，所述细菌病毒灭活剂为纳米银粒子和纳米氧化锌的混合物，各原料的含量配比如表3所示；
[0154]
(3)将溶液b加入分散混合体a中，以45转/分钟的速率进行搅拌，使分散混合体a和溶液b混合均匀，形成溶胶体c；
[0155]
(4)在搅拌速率为45转/分钟的搅拌状态下，将溶胶体c从常温加热至85℃，恒温搅拌20分钟后停止加热搅拌，然后静置消泡30分钟，将温度降至65℃，溶胶体c交联形成凝胶d，并将凝胶d于65℃恒温保存；
[0156]
(5)将凝胶d在无油、无菌的空压条件下，将凝胶d输送至高压喷丝头进行重叠喷丝，形成重叠式透气网孔结构的生物凝胶滤材；
[0157]
(6)采用“固态微波源智能扫描变换微波频率、方向、功率”的微波干燥脱水设备和微波灭菌设备对生物凝胶滤材进行干燥脱水和灭菌，得到医用口罩滤材，脱水干燥的温度为40℃，然后分切成单卷，并覆上离型性单层保护膜，以单卷密封包装，得到ph值为6.6新型生物凝胶医用口罩滤材。
[0158]
表3
[0159]
[0160]
对比例1
[0161]
按照实施例3的方法实施，不同的是，所述保湿剂甘油的用量为15重量％。各原料的含量配比如表4所示。
[0162]
表4
[0163][0164][0165]
对比例2
[0166]
按照实施例3的方法实施，不同的是，将溶胶体c从常温加热至98℃，恒温搅拌10分钟后停止加热搅拌。
[0167]
测试例
[0168]
1、测试实施例1
‑
3和对比例1
‑
2中制备的新型生物凝胶医用口罩滤材的吸附过滤性能，测试吸附过滤性能依据的标准为：gb19083
‑
2003《医用防护口罩技术要求》，采用仪器测定口罩滤材对pm 2.5和pm 0.3颗粒物过滤效果，结果如表5所示。
[0169]
仪器测定：
①
过滤材料试验机(tsi813o)；气溶胶类型：氯化钠；颗粒粒数中值直径：0.075um；颗粒分布几何标准偏差w1.86；浓度测量范围：1.0～200mg/m3；流量范围：15
‑
100l/min；效率测量范围：0％～99.999％；低温调温调湿试验箱(seth
‑
100l)；温度范围：
‑
40～+150℃；温度波动度
±
0.5℃；湿度范围：0
‑
99％rh；湿度波动度≤1.0％rh。
②
过滤效率bfe检测仪(zr
‑
1000)；对0.3um以上粒子的过滤效率n 99.99％；气溶胶发生器；质量中值直径：3.0um；几何标准偏差w1.5；蠕动泵流量：0.006
‑
3.0ml/min；压力差测试装置(青岛众瑞)；流量：8l/min。
[0170]
表5
[0171][0172]
从表5中可以看出，采用本发明所述技术方案得到的口罩滤材对pm 2.5和pm 0.3颗粒物过滤效果均高达99％以上，明显优于对比例。采用实施例3所述技术方案制备的口罩滤材对pm 2.5和pm 0.3颗粒物过滤效果最高。
[0173]
2、测试实施例1
‑
3和对比例1
‑
2中制备的凝胶的强度、粘聚性，滤材纵横向拉力、纵横向伸长率，测试结果如表6所示。
[0174]
①
凝胶强度测定方法：采用水压法，即采用一台天平，在左盘放上一个大烧杯，通过上部的分液漏斗放水到大烧杯中，压力就会传到右盘，右盘小烧杯里装凝胶样品，其上为压头，测定凝胶破裂强度(g/cm2)，破裂强度即为凝胶强度，观察天平指针在凝胶破裂瞬间的偏转刻度值，即为凝胶强度指数，从而以平均值得出凝胶样品强度的测定值。
[0175]
②
凝胶粘聚性测定过程：实验前速1.0mm/s；实验速度0.5mm/s；返回速度1.0mm/s；测试距离20mm；感应力auto
‑
5g；取点数400pps；探头及附件1.27cm柱型探头(p/0.5r)，并使用5kg的力量感应元。
③
凝胶粘度测定方法：采用美国brookfield公司生产的全自动黏度测定计(型号：dv1 viscometer)测定凝胶的粘聚性；转子号数：61号转子；转速：60转/min；测定温度：75℃；黏度单位：mpa.s。
[0176]
③
滤材纵向、横向拉力和伸长率的测定方法：确定凝胶片横向(纵向)尺寸xy：将被测物体凝胶片横向(纵向)放置，用夹头横向(纵向)固定凝胶片的一端“0”点；用精密弹簧秤横向(纵向)固定另一端“x(y)”点；在水平尺的刻度上拉动弹簧秤，并读数和记录水平尺的刻度值“b(c)”和弹簧秤的刻度值(kg)；水平尺：b
‑
x的位移数值，凝胶断裂时弹簧秤指针读数即为凝胶能承受的横向(纵向)拉力读数(kg)；a.将kg力换算为n/
㎡
力的单位(1千克力≈9.8牛顿)；b.横向伸长率x％＝b/x
×
100％；纵向伸长率y％＝c/y
×
100％。
[0177]
表6生物凝胶及滤材的实施例和对比例的物理性能比较结果
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从表6可以看出，实施例中制备的生物凝胶的强度(弹性)、粘聚性以及滤材的纵横
拉力、纵横伸长率明显优于对比例。采用实施例3所述技术方案所制备的生物凝胶及滤材的物理性能最佳。
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以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。