一种高透气性纳米银线复合网格防菌口罩及制作方法技术

本发明专利技术提供了一种高透气性纳米银线复合网格防菌口罩及制作方法，所述防菌口罩包括口罩本体和带绳，其中口罩本体包括位于中间的单层或多层纳米银线网格结构过滤层和由无纺布或脱脂棉纱布组成的上下两层支撑层。本发明专利技术技术方案所述的防护口罩过滤层具有导电能力佳、比表面积大、活性强、结构优化等特点，可以在实现优秀的杀菌抗病毒性能的同时，保证空气的自由流通，提高口罩佩戴的舒适性。此外，该纳米银线网格过滤网的制备工艺简单、灵活，可根据需要得到具有不同形状和不同尺寸的网格结构，能够满足实际需求并实现大规模的工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种高透气性纳米银线复合网格防菌口罩及制作方法
本专利技术涉及空气过滤和防菌复合结构制备
，尤其涉及一种纳米银线复合网格的制备及防菌口罩的制作方法。
技术介绍
随着科技的进步，人类逐步认识到粉尘、细微颗粒物、细菌、病毒等大气漂浮物及微生物对于身体健康的威胁，防护口罩应运而生。使用防护口罩可以有效隔离空气中的污染物，抑制有害细菌及病毒在公共场所的传播，保护人民群众的身体健康。在2020年新型冠状肺炎的防治工作中，防护口罩更是成为保护一线医护人员、控制疫情传播的重要战略物资。目前常用的医用口罩一般为三层结构，包括由纺粘无纺布构成的内外层和由熔喷无纺布构成的中层过滤层，但是这种口罩对于空气之中的有害病毒及细菌的阻挡和灭杀作用有限。采用活性炭、PP滤纸、熔喷纤维布等组成过滤层，可以增强口罩的防护效果，但是随着过滤层的增加，口罩的透气性下降，不利于人们的佩戴体验。为此，研发具有高效抗菌抗病毒能力且具有高透气性的防菌口罩已成为亟需解决的问题。纳米银为粒径在1-100nm的颗粒，由于其更大的表面积和更高的表面能，使得纳米银具有相较单质银更高的抗菌活性，可在很低的浓度下通过释放银离子干扰细菌和病毒的繁殖，从而达到卓越的抗菌效果。而纳米银线作为金属银的一维纳米材料，在制备上具有比纳米银颗粒更好的稳定性，且与支撑材料有着更好的嵌套、依附效果，被逐渐应用于抗菌防护领域。然而，现有专利中公布的纳米银线过滤、抗菌材料往往具有一定的局限性。如采用喷涂或印刷的方式直接将纳米银线依附于支撑基底上，所得到的纳米银线层往往厚度较薄且结构稀疏，无法保证与各类病菌的充分接触；而过度涂敷纳米银线或复合其他导电材料又会使材料的柔性及透气性降低。因此，有必要研发新型的过滤材料、改进过滤层的结构，来制备具有优异抗菌抗病毒功能且具有高透气性的防护口罩。
技术实现思路
针对以上技术问题，本专利技术公开了一种高透气性纳米银线复合网格防菌口罩及制作方法，以获得更好的抗菌抗病毒能力和佩戴舒适性。对此，本专利技术采用的技术方案为：本专利技术首先提供了一种高透气性纳米银线复合网格防菌口罩，其特征在于，所述防菌口罩包括口罩本体和带绳，所述口罩本体包括位于中间的多层纳米银线过滤层和上下两层支撑层。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述多层纳米银线复合网格过滤层以转印或印刷的方式在支撑基底上形成纳米银线网格图案。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述纳米银线过滤层为单层或多层纳米银线网格图案形成于支撑基底的上表面或上下表面。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述纳米银线网格图案表面可以涂敷纳米金属颗粒、碳纳米管、石墨烯等高活性吸附或杀菌材料，并可借助热处理、加压、热辐照等方式增强连接及结构稳定性。本专利技术进一步提供了一种纳米银线复合网格防菌口罩的制作方法，包括如下步骤：S1)采用液相还原法生长出直径为60-150纳米，长度为30-150微米的纳米银线，制作出纳米银线分散液；S2)利用激光刻蚀在玻璃片或PI膜上蚀刻出周期性排列的盲孔，作为网格转印的模板；S3)将S1所得纳米银线涂敷在S2所得的玻璃片或PI膜模板上，形成纳米银线网格图案；S4)借助PVA等粘性溶液对支撑基底进行涂敷处理，并加热干燥；S5)将S4所得支撑基底放置在S3中带有纳米银线网格图案的模板上，利用热压处理，将纳米银线网格图案转印到支撑基底上；S6)使用无纺布、脱脂棉纱布等作为上下支撑层，并与S5或S6所得纳米银线网格过滤层进行贴合、固定，形成纳米银线复合网格防菌口罩。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述S1)包括：以乙二醇为还原剂和溶剂，PVP为包覆剂(优选，其中PVP-360000与PVP-58000混合质量比例为2:1)，CuCl2或FeCl3溶液为控制剂，硝酸银为前驱体，在140℃-160℃的油浴锅中反应40min-5h，制备得到平均长度可达50μm-100μm，直径为80-150nm的纳米银线，并将其分散于乙醇中备用。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述S1)包括：以25mL-30mL的乙二醇为还原剂和溶剂，0.2g-0.4g的PVP为包覆剂，其中PVP-360000与PVP-58000混合质量比例为2:1，4mL-4.5mL的0.6mM-4mMCuCl2或FeCl3溶液为控制剂，0.2g-0.25g的硝酸银为前驱体。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述S4)包括：在无纺布支撑基底上涂敷2wt％的PVA水溶液，60℃烘干；作为本专利技术的一种优选技术方案，所述S5)包括：将其与带有纳米银线图案的玻璃片贴合，通过热压转印，热压转印参数为60℃、3MPa、10min，将纳米银线图案转移到支撑基底上，形成纳米银线过滤层。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述S6)包括：重复S3)-S5)，将多个带有纳米银线网格图案的支撑基底进行热压贴合，形成纳米银线多层网格过滤层，再使用无纺布、脱脂棉纱布等作为上下支撑层，并与S5或S6所得纳米银线网格过滤层进行贴合、固定，形成纳米银线复合网格防菌口罩。采用此技术方案，多层纳米银线过滤层可以使有害细菌、病毒等与纳米银线充分接触，从而增强口罩的防护效果，而采用纳米银线宏观网格图案可以在保证纳米银线过滤层的高导电性、纳米银线高比表面积的前提下，增强过滤层的透气性，提高人们佩戴口罩的舒适性。进一步的，所述多层纳米银线复合网格过滤层以转印或印刷的方式在支撑基底上形成纳米银线网格图案。采用此技术方案，利用模板的辅助作用可以实现纳米银线宏观网格结构在支撑基底上的制备，通过调整模板图案的形状、大小及间距，得到合适的纳米银线网格图案，既保证纳米银线与空气中污染物的充分接触，又保证过滤层的整体透气性。作为本专利技术的进一步改进，所述纳米银线过滤层为单层或多层纳米银线网格图案形成于支撑基底的上表面或上下表面。采用此技术方案，可以根据需要选择合适的纳米银线过滤层层数，进一步提高纳米银线网格图案的吸附、过滤、抗菌抗病毒能力。作为本专利技术的进一步改进，所述纳米银线网格图案表面可以涂敷纳米金属颗粒、碳纳米管、石墨烯等高活性吸附或杀菌材料，并可借助热处理、加压、热辐照等方式增强连接及结构稳定性。采用此技术方案，可以进一步提高纳米银线过滤层的吸附、过滤、抗菌抗病毒能力，并提高所得防护口罩的使用稳定性。上述防护口罩的制作工艺流程简单、环境及设备要求低，且纳米银线网格图案的结构可控，可利用激光刻蚀机直接加工出具有所设计的网格图案的模板，从而利用热压转印工艺将所得到的纳米银线网格图案灵活的转移到理想的支撑基底上，进而快速贴合制成防护口罩；同时，所得防护口罩内部的纳米银线过滤层具有质轻、导电性好、比表面积大、杀菌抗病毒能力强、透气性强、结构和环境稳定性好等特点，具有明显的应用优势。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：第一，本专利技术技术方案所得防护口罩中的纳米银线网格结构过滤层的比表面积大、活性强，其内部密集的纳米银线网络在空气及人体呼出水汽的作用下可直接形成大量的银离子，实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高透气性纳米银线复合网格防菌口罩，其特征在于，所述防菌口罩包括口罩本体和带绳，所述口罩本体包括位于中间的多层纳米银线过滤层和上下两层支撑层。/n

【技术特征摘要】
1.一种高透气性纳米银线复合网格防菌口罩，其特征在于，所述防菌口罩包括口罩本体和带绳，所述口罩本体包括位于中间的多层纳米银线过滤层和上下两层支撑层。


2.根据权利要求1所述的一种高透气性纳米银线复合网格防菌口罩，其特征在于：所述多层纳米银线复合网格过滤层以转印或印刷的方式在支撑基底上形成纳米银线网格图案。


3.根据权利要求1所述的一种高透气性纳米银线复合网格防菌口罩，其特征在于：所述纳米银线过滤层为单层或多层纳米银线网格图案形成于支撑基底的上表面或上下表面。


4.根据权利要求1所述的一种高透气性纳米银线复合网格防菌口罩，其特征在于：所述纳米银线网格图案表面可以涂敷纳米金属颗粒、碳纳米管、石墨烯等高活性吸附或杀菌材料，并可借助热处理、加压、热辐照等方式增强连接及结构稳定性。


5.一种如权利要求1-4中任意一项所述的纳米银线复合网格防菌口罩的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)采用液相还原法生长出直径为60-150纳米，长度为30-150微米的纳米银线，制作出纳米银线分散液；
S2)利用激光刻蚀在玻璃片或PI膜上蚀刻出周期性排列的盲孔，作为网格转印的模板；
S3)将S1所得纳米银线涂敷在S2所得的玻璃片或PI膜模板上，形成纳米银线网格图案；
S4)借助PVA等粘性溶液对支撑基底进行涂敷处理，并加热干燥；
S5)将S4所得支撑基底放置在S3中带有纳米银线网格图案的模板上，利用热压处理，将纳米银线网格图案转印到支撑基底上；
S6)使用无纺布、脱脂棉纱布等作为上下支撑层，并与S5或S6所得纳米银线网格过滤层进行贴合、固定，形成纳米银线复合网格防菌口罩。


6.一种如权利要求5所述的纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾佳慧，李明雨，胡少伟，祝温泊，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44