[发明专利]一种抗菌防紫外线高效低阻微纳米纤维口罩面料及其制备方法

说明书

本发明属于纺织领域，提供一种抗菌防紫外线高效低阻微纳米纤维口罩面料及其制备方法。所述抗菌防紫外线高效低阻微纳米纤维口罩面料为三明治结构，包括内层、中间层和外层；所述内层为亲水层，中间层为含有光催化复合抗菌剂的纳米纤维膜，外层为疏水层。所述光催化复合抗菌剂为纳米级的Ag、GO或非金属离子掺杂的光催化抗菌剂。本发明通过静电纺丝制得PP纺粘无纺布‑纳米纤维膜分别作为外层和中间层，再覆盖黏胶水刺无纺布作为内层，即得口罩面料产品。本发明的口罩面料具有高效低阻的过滤性能及良好的抑菌性能和防紫外线性能，同时还具有纳米纤维较高的比表面积和较大的孔隙率，结构独特，性能优异；生产过程一次成型，节约成本和能源。

技术领域

本发明属于纺织领域，涉及纺织面料材料的制备，尤其涉及一种抗菌防紫外线高效低阻微纳米纤维口罩面料及其制备方法。

背景技术

近年来，由于空气污染的加剧以及新冠疫情的全球性发生，佩戴口罩已成为人们日常生活的标配。口罩属于纤维类纺织品，目前常用的口罩面料主要是由熔喷驻极无纺布、纺粘无纺布和纤维过滤材料组成的三层结构，其中多数的纤维类过滤材料由于纤维直径和孔隙尺寸较大，对PM2.5以下的微小颗粒物和病毒的阻隔过滤能力较差；而人们在佩戴口罩时由于不断呼吸会导致口罩内部滋生大量的细菌，因此口罩面料还需要较高的抑菌能力，否则长久佩戴也会影响人们的身体健康；再加上人们审美意识的不断提高，在夏季格外注重皮肤防晒，如果口罩在阻隔污染物和病毒的同时还能够隔离紫外线，将更加符合人们的使用需求。因此高效低阻、抗菌性好且具备防紫外线能力的口罩类面料具有更广的市场应用价值。

纳米级的光催化抗菌剂（如TiO₂、ZnO、MgO等）是一类氧化物半导体材料，具有优异的电学性质、光学性质和化学稳定性，其价带上的电子可以吸收紫外线中的能量发生跃迁，使其具备吸收屏蔽紫外线和光催化抗菌的能力：首先，由于纳米级的光催化抗菌剂（如TiO₂、ZnO、MgO等）粒径小于紫外线的波长，当紫外线照射时，光催化抗菌剂（如TiO₂、ZnO、MgO等）的粒子可以将作用在其表面的紫外线向各个方向散射，从而减小紫外线的照射强度；同时，光催化抗菌剂对细菌具有选择毒性，对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都具有较好的抗菌活性，对人体正常的细胞影响较小，具有安全、高效、光谱抗菌、生物相容性及不产生耐药性的特点。例如，贾琳等人采用静电纺丝技术，以SiO₂作为驻极体制备的PAN/SiO₂复合驻极纳米纤维膜，与纯PAN（聚丙烯腈）纳米纤维滤膜相比，具有更高的透气率、过滤效率和更低的阻力压降，过滤性能更优，有望开发高效低阻的空气过滤材料。[贾琳, 王西贤, 曹琪龙,等. PAN/SiO₂复合纳米纤维滤膜的制备及性能分析[J]. 丝绸, 2020, 57(10):7]但是，纳米级的光催化抗菌剂（如TiO₂、ZnO、MgO等）的禁带宽度仅为 3.0-3.2eV，对可见光的利用率极低，只能通过吸收波长375nm以下的紫外光发挥抗菌作用，而这部分光源仅占太阳光能的4%，这极大限制了纳米级的光催化抗菌剂在抗菌领域的应用和发展。因此，将纳米级的光催化抗菌剂应用于口罩面料的制备，在有效利用纳米级的光催化抗菌剂的优点同时规避其缺点，对于提高口罩面料的抗菌性能和防紫外线能力具有重要意义。

发明内容

针对传统口罩面料抗菌性能和防紫外线能力有限的技术问题，本发明提出一种抗菌防紫外线高效低阻微纳米纤维口罩面料及其制备方法，所制备的口罩面料既具有普通口罩的防雾霾、防颗粒物污染、阻隔飞沫、抗病毒等基本功能，又具有优异的过滤性能，即高过滤效率和低阻力压降，同时还兼具优异的抗菌性、防紫外线、亲肤舒适和防水透气等多重功能。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种抗菌防紫外线高效低阻微纳米纤维口罩面料，其结构是一种三明治结构，包括内层、中间层和外层；其中，所述内层为亲水的黏胶水刺无纺布，所述外层为疏水的PP纺粘无纺布，所述中间层为含有光催化复合抗菌剂的纳米纤维膜。