一种抗菌口罩的制作方法

1.本技术涉及口罩领域，尤其是涉及一种抗菌口罩。


背景技术：

2.口罩能够阻断病原微生物、粉尘等过敏原侵入人体，是预防呼吸道疾病的重要防护手段。普通口罩的防护作用依赖于口罩的过滤作用，对于病菌的隔绝防护作用非常有限，难以提供全面的保护。
3.为提高口罩的病菌防护性能，市面上出现了抗菌型口罩，其通过粘合剂负载于口罩上，从而实现强效抗菌作用。然而，粘合剂的使用，容易导致口罩的柔软度下降，对面部的贴合性降低，使用体验较差，不利于保障其抗菌防护功效的发挥。


技术实现要素：

4.本技术提供一种抗菌口罩，其能够在保证抗菌剂附着力的前提下，有效保障口罩的柔软度。
5.本技术提供的一种抗菌口罩，其包括抗菌层，所述抗菌层包括无纺布和负载于无纺布上的抗菌涂料；所述抗菌涂料包括如下重量份的原料：
6.鞣酸：5～10份；
7.氨基接枝海藻酸钠：10～30份；
8.钙盐：2.5～10份；
9.抗菌剂：0.1～2份。
10.可选的，所述所述抗菌层按照如下方法制得：
11.预处理：将鞣酸溶解于水中，得到预处理液，然后将无纺布浸润于预处理液中；
12.抗菌整理：将氨基接枝海藻酸钠和抗菌剂溶于水中，得到反应液，将反应液加入上述浸润有无纺布的预处理液中，混合均匀并在45～90℃下反应；
13.交联固化：将钙盐溶于水中，得到交联溶液，将交联溶液滴加至抗菌整理后的预处理液中，混合反应，反应完成后取出干燥即可。
14.可选的，所述交联固化步骤中，于干燥前，向预处理液中加入0.1～3份的酸酐类化合物。
15.可选的，所述酸酐类化合物选用乙酸酐与马来酸酐中的一种或几种。
16.可选的，所述氨基接枝海藻酸钠按照如下方法制备得到：
17.将海藻酸钠溶解于水中，配制成浓度为20～30g/l的海藻酸钠水溶液，调节溶液ph值至4～5，加入碳二亚胺盐酸盐和n-羟基琥珀酰亚胺，搅拌均匀，混合均匀；然后加入二胺类化合物并进行酰胺化反应，反应完成后进行冷冻干燥，得到氨基接枝海藻酸钠。
18.可选的，所述二胺类化合物选用乙二胺、丙二胺、己二胺、与己二酸二酰肼中的一种或几种。
19.可选的，所述海藻酸钠、碳二亚酸盐酸盐、n-羟基琥珀酰亚胺和二胺类化合物的质
量比为1：(1～3)：(1～2)：(4～8)。
20.可选的，所述海藻酸钠的黏度为500～800mpas。
21.可选的，所述抗菌剂采用纳米银。
22.可选的，所述抗菌口罩自外向内依次包括阻水层、过滤层、抗菌层和吸水层。
23.综上所述，本技术具有如下优势：
24.1、本技术以氨基接枝海藻酸钠和钙盐为粘合剂，其中钙离子能够氨基接枝海藻酸钠交联固化，形成涂膜，从而使抗菌剂牢固的负载于无纺布上；同时，其形成的涂膜具有良好的柔韧性，不影响抗菌层及口罩整体的柔性，与面部贴合性良好，有效保障其抗菌性能。同时，通过采用鞣酸对无纺布进行预处理，利用其含有的酚羟基、氨基、羧酸等活性基团，一方面能够使海藻酸钠分子上接枝的氨基与鞣酸发生化学反应键合，提高涂膜的附着力，使抗菌剂与涂膜不易剥落；另一方面，可通过氢键和范德华力进一步增强涂膜与无纺布的连接。
25.2、本技术通过采用酸酐类化合物对抗菌整理后的涂膜无纺布进行处理，能够与鞣酸上剩余的酚羟基等活性基团反生酯化反应，从而降低抗菌整理后无纺布的亲水性，有效降低飞沫等传染源附着和渗透的概率，进而提高口罩的防护性能。
26.3、本技术通过采用纳米银作为抗菌剂，利用鞣酸与纳米银的络合反应，使纳米银在无纺布上形成更为稳固的连接，同时使得口罩的抗菌作用具有更为突出的长效性。
具体实施方式
27.制备例1，一种氨基接枝海藻酸钠，按照如下步骤制得：
28.取216g(1mol)海藻酸钠(600mpas)溶解于10l纯化水中，配制成浓度为21.6g/l的海藻酸钠水溶液，加入醋酸调节溶液ph值至4～5，再依次加入383g(2mol)1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、115g(1mol)n-羟基琥珀酰亚胺，搅拌20min；将溶液升温至60℃并保温，然后加入581g(5mol)己二胺，搅拌并进行酰胺化反应，8h后反应完成,进行冷冻干燥，得到氨基接枝海藻酸钠。
29.制备例2，一种氨基接枝海藻酸钠，按照如下步骤制得：
30.取216g(1mol)海藻酸钠(500mpas)溶解于8l纯化水中，配制成浓度为27g/l的海藻酸钠水溶液，加入醋酸调节溶液ph值至4～5，再依次加入191g(1mol)1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、230g(2mol)n-羟基琥珀酰亚胺，搅拌20min；将溶液升温至60℃并保温，然后加入465g(5mol)乙二胺，搅拌并进行酰胺化反应，6h后反应完成,进行冷冻干燥，得到氨基接枝海藻酸钠粉末。
31.制备例3，一种氨基接枝海藻酸钠，按照如下步骤制得：
32.取216g(1mol)海藻酸钠(800mpas)溶解于10l纯化水中，配制成浓度为21.6g/l的海藻酸钠水溶液，加入醋酸调节溶液ph值至4～5，再依次加入575g(3mol)1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、230g(1mol)n-羟基琥珀酰亚胺，搅拌20min；将溶液升温至60℃并保温，然后加入930g(8mol)己二胺，搅拌并进行酰胺化反应，10h后反应完成,进行冷冻干燥，得到氨基接枝海藻酸钠。
33.实施例
34.实施例1，一种抗菌口罩，其自外向内依次为阻水层、过滤层、抗菌层和吸水层，各
层之间通过热压胶合。其抗菌层按照如下方法制备得到：
35.预处理：将0.8
㎏
鞣酸溶解于1l水中，得到预处理液，然后将聚丙烯无纺布放入于预处理液中，浸润20min；
36.抗菌整理：将2.3
㎏
制备例1所得氨基接枝海藻酸钠和0.6
㎏
纳米银加入20l水中，搅拌10min,得到反应液，将反应液加入上述浸润有聚丙烯无纺布的预处理液中，搅拌均匀并在70℃下反应，将聚丙烯无纺布继续浸润30min；
37.交联固化：将0.4
㎏
硝酸钙溶于2l水中，得到交联溶液，将交联溶液滴加至抗菌整理后的预处理液中，搅拌并反应1h，反应完成后加入0.1
㎏
乙酸酐，继续搅拌并反应30min，然后取出干燥，得到抗菌层。
38.实施例2，一种抗菌口罩，其自外向内依次为阻水层、过滤层、抗菌层和吸水层，各层之间通过热压胶合。其抗菌层按照如下方法制备得到：
39.预处理：将0.5
㎏
鞣酸溶解于1l水中，得到预处理液，然后将无纺布放入于预处理液中，浸润20min；
40.抗菌整理：将1
㎏
制备例2所得氨基接枝海藻酸钠和0.01
㎏
纳米银加入10l水中，搅拌10min,得到反应液，将反应液加入上述浸润有无纺布的预处理液中，搅拌均匀并在45℃下反应，将无纺布继续浸润20min；
41.交联固化：将0.25
㎏
硝酸钙溶于2.5l水中，得到交联溶液，将交联溶液滴加至抗菌整理后的预处理液中，搅拌并反应1h，反应完成后加入0.01
㎏
马来酸酐，继续搅拌并反应30min，然后取出干燥，得到抗菌层。
42.实施例3，一种抗菌口罩，其自外向内依次为阻水层、过滤层、抗菌层和吸水层，各层之间通过热压胶合。其抗菌层按照如下方法制备得到：
43.预处理：将1
㎏
鞣酸溶解于2l水中，得到预处理液，然后将无纺布放入于预处理液中，浸润30min；
44.抗菌整理：将3
㎏
制备例2所得氨基接枝海藻酸钠和0.2
㎏
纳米银加入30l水中，搅拌20min,得到反应液，将反应液加入上述浸润有无纺布的预处理液中，搅拌均匀并在90℃下反应，将无纺布继续浸润30min；
45.交联固化：将1
㎏
硝酸钙溶于8l水中，得到交联溶液，将交联溶液滴加至抗菌整理后的预处理液中，搅拌并反应2h，反应完成后加入0.3
㎏
乙酸酐，继续搅拌并反应45min，然后取出干燥，得到抗菌层。
46.实施例4，一种抗菌口罩，与实施例1的区别在于，交联固化步骤中未加入乙酸酐，其具体操作如下：将0.4
㎏
硝酸钙溶于2l水中，得到交联溶液，将交联溶液滴加至抗菌整理后的预处理液中，搅拌并反应1h，然后取出干燥，得到抗菌层。
47.实施例5，一种抗菌口罩，与实施例1的区别在于，采用等量的十二烷基二甲基苄基氯化铵替代纳米银。
48.对比例
49.对比例1，一种抗菌口罩，与实施例1的区别在于，抗菌涂料中未采用鞣酸，抗菌层按照如下方法制得：
50.抗菌整理：将2.3
㎏
制备例1所得氨基接枝海藻酸钠和0.6
㎏
纳米银加入20l水中，搅拌10min,得到反应液，将无纺布浸润于反应液中，搅拌均匀并在70℃下反应，将无纺布继
续浸润30min；
51.交联固化：将0.4
㎏
硝酸钙溶于2l水中，得到交联溶液，将交联溶液滴加至抗菌整理后的反应液中，搅拌并反应1h，反应完成后加入0.1
㎏
乙酸酐，继续搅拌并反应30min，然后取出干燥，得到抗菌层。
52.对比例2，一种抗菌口罩，与实施例1的区别在于，抗菌涂料中采用等量海藻酸钠(600mpas)替代制备例1所得氨基接枝海藻酸钠。
53.对比例3，一种抗菌口罩，与实施例1的区别在于，抗菌涂料中采用等量聚乙烯醇替代海藻酸钠，其具体操作如下：
54.预处理：将0.8
㎏
鞣酸溶解于1l水中，得到预处理液，然后将无纺布放入于预处理液中，浸润20min；
55.抗菌整理：将2.3
㎏
聚乙烯醇和0.6
㎏
纳米银加入20l水中，搅拌10min,得到反应液，将反应液加入上述浸润有无纺布的预处理液中，搅拌均匀并在70℃下反应，将无纺布继续浸润1h；
56.干燥：将0.1
㎏
乙酸酐加入抗菌整理后的预处理液中，搅拌并反应1h，然后取出干燥，得到抗菌层。
57.性能检测试验
58.试验1：柔软性测试
59.按照斜面法弯曲性能测试方法，采用fy207
‑ⅱ
织物硬挺度测试仪测试各组所得抗菌层的硬挺度(cm)，测试角度为45℃，测试速度为5mm/s，检测所得硬挺度越高(弯曲长度值越大)，柔软性越差。每组进行5次试验，试验结果取其平均值，测试结果如表1所示。
60.试验2：抗菌性能测试
61.按照fz/t 73023-2006中“附录d抗菌织物测试方法：奎因法”的步骤和规定进行抗菌层抑菌率的测试。取上述所得抗菌层的试样同步进行两组实验，两组实验培养时间分别为24h和72h,计算并记录两组实验的抑菌率(％)。
62.试验3：抗菌涂料附着力测试
63.按照gb/t9286-1998划格测试法的规定进行测试，将抗菌涂料在马口铁板上涂布成均匀的涂膜，干燥固化。将马口铁板水平放置在坚硬、平直物体表面，用刀具垂直于马口铁板面划出网格，将胶带压紧贴覆于涂膜表面，在5min内拿住胶粘带(粘着力为10
±
1n/25mm)的悬空一端，以60
°
角在0.5-1.0s内平稳撕离胶粘带，参照涂膜脱落面积进行附着力进行评级，共分为0-5六级，数值越高则附着力越低差。
64.试验4：亲水性测试
65.采用喷雾法测定抗菌层的接触角，通过喷雾的方式，将纯化水雾滴喷到抗菌层表面，5分钟后，在纤维上选取5个液滴进行测量，使用jc2000a接触角测量仪测量获取液滴在抗菌层表面的图像，再测量水滴在抗菌层上所形成的接触角。读取各点的算术平均值作为其接触角的结果值，接触角越大，则其亲水性越低，测试结果如表1所示。
66.表1、实验结果
[0067][0068]
试验结果分析：
[0069]
(1)结合实施例1-5和对比例1-3并结合表1可以看出，相比于采用聚乙烯醇(对比例3)作用粘合剂，本技术通过采用鞣酸、氨基接枝海藻酸钠和钙盐进行配合，可在保障抗菌涂料粘合剂的前提下，有效改善抗菌层以及口罩的柔软性，进而保障口罩的弯折性及其与面部的贴合性能。
[0070]
其原理可能在于，海藻酸钠作为粘合剂的主要原料，而钙盐起到交联作用，促进海藻酸钠在无纺布基材上形成均匀且柔软的膜层。而采用鞣酸对无纺布进行预处理，并对海藻酸钠进行氨基接枝反应，使得海藻酸钠与鞣酸之间形成共价键、化学键和氢键等作用力，进而显著地提高抗菌涂料的连接强度，保障口罩的抗菌性能。
[0071]
(2)结合实施例1和实施例4并结合表1可以看出，本技术通过采用酸酐类化合物对抗菌层进行后整理，能够有效降低抗菌层的亲水性。其原因可能在于，在涂布抗菌涂料后，鞣酸上依然留有较多的酚羟基等亲水基团，不利于抑制飞沫的附着和渗透。而酸酐化合物能够与酚羟基发生酯化反应，从而消耗酚羟基，降低抗菌层的亲水性。
[0072]
(3)结合实施例1和实施例5并结合表1可以看出，本技术通过采用纳米银作为抗菌剂，能够有效提高口罩抗菌作用的时效性。其原因可能在于，鞣酸上的羧基等活性基团与金属离子具有配位作用，其能够与纳米银表面的银离子发生络合反应，从而形成具有缓释效果的络合物，有利于提高纳米银的长效性。
[0073]
本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。