[发明专利]一种高韧性的抗菌口罩过滤层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高韧性的抗菌口罩过滤层及其制备方法，由麻花交联状的静电纺丝纤维网状结构制备而成，纤维中含有贵金属、季铵盐类抗菌成分，采用双针旋转静电纺丝纤维和化学交联改性制备麻花交联状的静电纺丝纤维网状结构。本发明优点在于通过双针旋转静电纺丝法结合化学交联的方法增强了纳米纤维线的韧性，实现纳米纤维膜长效过滤的效果，同时有助于提升佩戴的舒适性体验，缓解佩戴口罩时的闷热感，且结合贵金属抗菌消毒液/抗菌季铵盐最终形成具有高韧性灭菌功能的过滤层材料。

技术领域

本发明具体涉及一种高韧性的抗菌口罩过滤层及其制备方法。

背景技术

21世纪以来，全球空气质量飞速下降，人们越来越注重呼吸道疾病的防范，佩戴口罩成为了人们的日常习惯。然而普通口罩韧性差，使用次数有限，同时一些质量较差口罩因折叠弯曲或是拉伸等因素产生的材料碎屑进入人体呼吸道，会引起呼吸的不适。同时人类社会的进步必然会严重影响环境状况，尤其是空气中的颗粒物及粉尘将会直接影响到人们的身体健康，口罩的使用量必定会大大增加，一款兼具高韧性又具长久使用能力和抑菌防护能力的口罩势必会受到消费者喜爱。

现有技术中已有利用静电纺丝机进行电纺成均匀纤维膜，通过高压静电场在毛细喷丝头和接地极间产生的瞬间一个电位差，使毛细管内溶液或者熔融体克服自身的表面张力和粘弹性力，在喷丝头末端呈现半球状液滴。，进一步地液滴将被拉成圆锥状即Taylor锥。当电场强度超过临界值后，将克服液滴表面张力形成射流，射流在电场中进一步加速，被拉伸成一直线至一定距离后发生弯曲，射流沿着环形或者螺旋形前进，伴随溶剂挥发或熔融体冷却固化，在收集板上自组装为纤维状过滤网，利用静电纺丝纳米纤维膜来提高纺丝收集效率和接收面积，应用于多功能性口罩过滤层材料，具有过滤吸附作用强、透气性好等特点。制备出的静电纺纤维通常是单根微米或纳米纤维，单根静电纺丝纤维无法保持较高的机械韧性，在多次折叠拉伸过程中会造成纤维明显的断裂，当增加纤维的直径后则会引起纤维膜透气性变差，这将直接影响到静电纺丝纳米纤维技术在口罩中的应用。

因此，如何取得高均匀性、具有优异物理和化学性能的微米或纳米纤维并赋予其导电性，解决在口罩应用中出现的口罩使用时间短以及材料浪费严重的技术问题成为了我们的研究重点。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出基于双针旋转静电纺丝纤维以及化学交联改性的口罩过滤层，有效提高口罩的机械性能以及使用寿命，同时可以阻止空气中的病菌和颗粒物对人体的危害，进一步保障人的健康。

为实现上述目的，本发明的技术方案为一种高韧性的抗菌口罩过滤层，由麻花交联状的静电纺丝纤维网状结构制备而成，纤维中含有贵金属、季铵盐类抗菌成分。

进一步的，所述麻花交联状的静电纺丝纤维膜通过双针头旋转静电纺丝法结合化学交联改性制备而成，所述双针头旋转静电纺丝法为通过两个针头旋转结合电场调控电喷制备纠缠的纳米纤维；所述化学交联改性法基于在一定的温度下促使纠缠的纳米纤维中的多酚类/酶类与聚合物交联反应形成纳米纤维网状结构。

进一步的，所述双针旋转静电纺丝纤维和化学交联改性制备麻花交联状的静电纺丝纤维网状结构的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将高分子聚合物自由组合后溶于乙酸，再将多酚类/酶类物质溶于上述溶液作为前驱体溶液A；

步骤2，将硝酸银配制成水溶液，聚乙烯吡咯烷酮溶于二甲基甲酰胺中制成还原液；水浴条件下，将硝酸银水溶液缓慢加入至还原液中，形成稳定的贵金属抗菌消毒液B；

步骤3，将至少一种季铵盐溶于乙酸溶液中，加入甘油，室温搅拌溶解，制得稳定的抗菌前驱体溶液C；

步骤4，以步骤1中前驱体溶液A为基本溶液，取一部分贵金属抗菌消毒液B以及抗菌前驱体溶液C进行充分混合，然后将溶液分别装于双针旋转纳米纺丝装置的两个针管中进行双针旋转电纺；