一种主动抗菌型生物防护口罩及其抗菌剂材料的合成工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种主动抗菌型生物防护口罩及其抗菌剂材料的合成工艺，所述生物防护口罩具备粉尘过滤和主动抗菌双重功能。该防护口罩的结构构置由外侧(内侧)全棉布纺层、次外层活性炭过滤层、中间层主动抗菌剂层等三层结构构成。其特点是通过配置不同功能层内的材料，包括次外层为活性炭粉尘过滤层，具有粉尘过滤功能；中间层为主动抗菌功能层，其中的银离子掺杂多孔磷酸钙陶瓷抗菌剂具有主动抗菌功能，赋予生物防护口罩兼具粉尘过滤和主动抗菌双重功能。本发明专利技术的主动抗菌型生物防护口罩具有粉尘防护效果好，抗菌功能材料颗粒均匀、粒径分布窄、广谱抗菌、高效、无毒、抗结核病菌效果突出等特点。

Active antibacterial biological protective mask and synthetic process of its antibacterial agent material

The invention discloses an active antibacterial biological protective mask and a synthetic process of the antibacterial agent material, wherein the biological protection mask has the dual functions of dust filtration and active antibacterial. The structure of the protective mask is composed of three layers: an outer (medial) cotton cloth, a spinning layer, a secondary outer layer, an activated carbon filter layer, an intermediate layer, an active antibacterial agent layer, etc.. It is characterized by a configuration of different functional layers within the material, including the outer layer of active carbon dust filter, dust filter has the function; the middle layer is the active antibacterial functional layer, the silver ion doped porous calcium phosphate ceramic antibacterial agent with active antibacterial function, given the biological protective mask with dust filter and active antibacterial function. The active antibacterial biological protective respirator has the advantages of good dust protection effect, uniform particle size distribution of the antibacterial functional material, narrow particle size distribution, broad spectrum antibacterial, high efficiency, non-toxic, and outstanding anti tuberculosis bacteria effect.

【技术实现步骤摘要】
一种主动抗菌型生物防护口罩及其抗菌剂材料的合成工艺
本专利技术涉及结核病预防领域，具体是一种用于结核病预防的主动抗菌型生物防护口罩。
技术介绍
人类公共卫生史上曾爆发了多次大规模呼吸道传染病疫情，例如结核病、SARS、高致病性禽流感、甲型H1N1流感等。呼吸道传染病通过飞沫和空气传播，具有传播速度快、易感人群广、发病率高的特点，对公众健康和社会稳定造成很大威胁，佩带防护口罩能够阻断病原微生物侵入人体，是预防呼吸道传染病、保护大众健康的有效手段。世界卫生组织的数据显示，中国是世界上仅次于印度的结核病高发国家，而结核菌耐药病例数则居世界首位。结核病患者、家属、医护人员长期处于携带结核病菌的飞沫和空气环境之中，具有高危致病风险。目前我国实施的结核病防治措施是以“DOTS”策略为基础的“遏制结核病策略”，其核心精神在于防患于未然。因此对于结核病患者及其周围接触人群，通过佩戴生物防护口罩可以有效阻断结核病源传播，确保大众公共卫生安全。生物防护口罩是指在生物污染环境下对人员呼吸道提供防护的口罩,按其功能可分为被动型生物防护口罩和主动抗菌型生物防护口罩。被动型生物防护口罩是目前普遍使用的一类防护口罩，主要以物理过滤方式滤除空气中的物理颗粒物或有害病原菌。主动抗菌型生物防护口罩是指在口罩材料中添加某种抗菌成分，赋予口罩主动抗菌功能。生物防护口罩对颗粒物的过滤效率可达到95％-99％,理论上认为其可以对人们提供有效的防护，但是吸附在被动型生物防护口罩上具有传染性的病原菌可能会再次扩散，对环境和人造成二次污染。为了预防附着在口罩上的病原微生物再次扩散造成的二次感染，具有主动杀菌功能的口罩材料及其应用越来越受到重视,它确保口罩在过滤病原菌的同时起到主动杀菌的功能。能够抑制或杀灭病原微生物的防护口罩，其研制的一个重点和核心在于口罩的滤芯材料和抗菌剂，在滤材上添加抗菌剂是赋予口罩抗菌功能的简单有效的方法，由于大多数化学抗菌剂存在对人和环境的毒副作用，因此新一代具有主动抗菌功能的口罩尚有待于进一步发展，以满足生物防护的多功能特性要求和可靠、安全的目的。在防护口罩滤芯材料开发中，活性炭应用较为广泛。活性炭的主要成分为碳，它是一种黑色多孔的固体炭质，其比表面积在500～1700m2/g，具有很强的吸附性能。用活性炭充当隔离过滤材料，可以有效吸附空气中的微量有毒气体，同时隔离去除如大肠杆菌、黄葡萄球菌、化脓菌、结核菌等飞沫传播细菌，抑制病毒来源引起的呼吸道传染疾病传播。但是，平常一般口罩所使用的活性炭以物理吸附为主，吸附能力有限，且容易造成二次污染。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
存在的上述缺陷，本专利技术旨在提供一种具备粉尘过滤和主动抗菌双重功能的用于结核病预防的主动抗菌型生物防护口罩。为此，本专利技术采用以下技术方案：一种主动抗菌型生物防护口罩，包括口罩罩体，口罩罩体的两侧设有用于挂靠在耳部的可调节系带，其特征是，所述的口罩罩体包括由外而内铺设的外层纯棉无纺布层、次外层过滤层、中间层主动抗菌剂层和内层纯棉无纺布层成形。口罩最外层为全棉布纺层，柔软舒适，与人体口鼻接触；次外层为活性炭粉尘过滤层，具有粉尘过滤功能；中间层为主动抗菌功能层，其中的银离子掺杂多孔磷酸钙陶瓷抗菌剂材料具有主动抗菌功能。作为对上述技术方案的补充和完善，本专利技术还包括以下技术特征。所述的外层纯棉无纺布层和内层纯棉无纺布层为一体翻折成形，所述的次外层过滤层、中间层主动抗菌剂层设置在外层纯棉无纺布层和内层纯棉无纺布层之间。所述的内层纯棉无纺布层的内侧设有用于调节口罩与面部吻合的可弯曲鼻密封带，保证了口罩与面部吻合的严密性。所述的次外层过滤层为活性炭过滤层，活性炭过滤层材料为活性炭微粒，活性炭微粒粒径为50um～300um，活性炭原料碘值为900～1000mg/g，具有粉尘过滤功能，活性炭具有良好的粉尘过滤功能，应用高效催化活性炭，其净化能力大为提高，可有效隔离去除结核菌的传播，抑制病毒来源引起的结核病传染。所述的中间层主动抗菌剂层为具有银离子掺杂多孔磷酸钙陶瓷抗菌剂材料，多孔磷酸钙陶瓷微粒具有不规则形貌、直径为500um～2000um的磷酸钙多晶体，其中的银离子掺杂质量百分比为1～3％具有主动杀菌功能，可以确保口罩在过滤病菌的同时起到主动杀菌的功能，避免了防护口罩的二次污染问题。所述的护口罩在厚度垂直方向百分比份为：外层纯棉无纺布层和内层纯棉无纺布层1％～20％，次外层过滤层10％～60％，中间层主动抗菌剂层89％～20％。所述的抗菌剂材料的合成包括以下工序步骤：步骤1，原料合成：钙盐、磷盐、硝酸银在溶液体系下，通过湿法工艺合成银离子掺杂磷酸钙微粒，合成后的材料经静置、陈化，并由去离子水反复清洗后将沉淀物过滤通过低温风干，掺银磷酸钙微粒直径为50～200nm，将其作为制备生物陶瓷胚体的前驱粉料，其化学反应公式如下；(10-x)Ca2++xAg++6PO43-+2OH-→Ca10-xAgx(PO4)6(OH)2步骤2，抗菌剂材料制备：以1～3wt％的聚乙烯醇均匀混合至银离子掺杂磷酸钙前驱粉料之中，混合5～30wt％的双氧水，余量为去离子水调制成浆料，并通过滚筛法制备成粒径为500um～2000um的微粒，低温＜100℃烘干；步骤3，多孔抗菌剂材料烧结：制备将滚筛微粒放入马弗炉中煅烧，从常温以5℃/min的速率升温至1100℃持续2小时烧结，然后随炉冷却，随后分散成为多孔抗菌剂材料；银离子掺杂多孔磷酸钙陶瓷抗菌剂材料孔隙结构要求：整体孔隙率65％～80％、大孔孔径500±50μm、互穿贯通微孔孔径为80±20μm，微孔之间相互三维贯通，孔内壁布满毛细微孔，掺杂银离子均匀分布于陶瓷基质材料之中。步骤1中的钙盐为：CaCl2、或Ca(NO3)2·4H2O、或(CH3COO)2Ca·H2O中的任一种；磷盐为：(NH4)2HPO4、(NH4)H2PO4、K2HPO4或NaH2PO4中的任一种，银盐为AgNO3。使用本专利技术可以达到以下有益效果：本专利技术具备粉尘过滤和主动抗菌双重功能，口罩次外层活性炭具有良好的过滤效果，去除率为95％-98％，其它指标均达到GB2626-2006自吸过滤式防尘口罩通用技术条件中的要求。中间层银离子掺杂多孔磷酸钙陶瓷抗菌剂材料具有主动抗菌功能，经实验测试其对肺结核病菌及金黄色葡萄球菌作用1小时和4小时的抑菌率≥98％，抗菌防护效果好。本专利技术的主动抗菌型生物防护口罩具有粉尘防护效果好，抗菌功能材料颗粒均匀、粒径分布窄、广谱抗菌、高效、无毒、抗结核病菌效果突出等特点。本专利技术生物防护口罩质量轻，透气性好；配戴后无憋闷感。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术的抗菌原理图。图3为本专利技术的银离子掺杂多孔磷酸钙抗菌剂材料物相成分鉴定EDX图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1～图2所示，本专利技术包括口罩罩体，口罩罩体的两侧设有用于挂靠在耳部的可调节系带1，口罩罩体包括由外而内铺设的外层纯棉无纺布层2、次外层过滤层3、中间层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主动抗菌型生物防护口罩，包括口罩罩体，口罩罩体的两侧设有用于挂靠在耳部的可调节系带(1)，其特征在于：所述的口罩罩体包括由外而内铺设的外层纯棉无纺布层(2)、次外层过滤层(3)、中间层主动抗菌剂层(4)和内层纯棉无纺布层(5)，中间层为主动抗菌功能层，其中的银离子掺杂多孔磷酸钙陶瓷抗菌剂材料具有主动抗菌功能。

【技术特征摘要】
1.一种主动抗菌型生物防护口罩，包括口罩罩体，口罩罩体的两侧设有用于挂靠在耳部的可调节系带(1)，其特征在于：所述的口罩罩体包括由外而内铺设的外层纯棉无纺布层(2)、次外层过滤层(3)、中间层主动抗菌剂层(4)和内层纯棉无纺布层(5)，中间层为主动抗菌功能层，其中的银离子掺杂多孔磷酸钙陶瓷抗菌剂材料具有主动抗菌功能。2.根据权利要求1所述的一种主动抗菌型生物防护口罩，其特征在于：所述的外层纯棉无纺布层(2)和内层纯棉无纺布层(5)为一体翻折成形，所述的次外层过滤层(3)、中间层主动抗菌剂层(4)设置在外层纯棉无纺布层(2)和内层纯棉无纺布层(5)之间。3.根据权利要求2所述的一种主动抗菌型生物防护口罩，其特征在于：所述的内层纯棉无纺布层(5)的内侧设有用于调节口罩与面部吻合的可弯曲鼻密封带(6)，保证了口罩与面部吻合的严密性。4.根据权利要求3所述的一种主动抗菌型生物防护口罩，其特征在于：所述的次外层过滤层(3)为活性炭过滤层，活性炭过滤层材料为活性炭微粒，活性炭微粒粒径为50um～300um，活性炭原料碘值为900～1000mg/g，具有粉尘过滤功能，活性炭具有良好的粉尘过滤功能，应用高效催化活性炭，其净化能力大为提高，可有效隔离去除结核菌的传播，抑制病毒来源引起的结核病传染。5.根据权利要求4所述的一种主动抗菌型生物防护口罩，其特征在于：所述的中间层主动抗菌剂层(4)为具有银离子掺杂多孔磷酸钙陶瓷抗菌剂材料，多孔磷酸钙陶瓷微粒具有不规则形貌、直径为500um～2000um的磷酸钙多晶体，其中的银离子掺杂质量百分比为1～3％具有主动杀菌功能，可以确保口罩在过滤病菌的同时起到主动杀菌的功能，避免了防护口罩的二次污染问题。6.根据权利要求5所述的一种主动抗菌型生物防护...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵莉，张凤英，王晓琴，刘元元，孙建勋，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51