本發明屬衛生保健范疇,特別是涉及一種防霧霾口罩濾片。
背景技術：
：霧霾是指大氣中空氣動力學當量直徑小于或等于2.5微米的一種顆粒物，也稱為可入肺顆粒物。雖然霧霾只是地球大氣成分中含量很少的組分，但它對空氣質量和能見度等有重要的影響。霧霾粒徑小，富含大量的有毒、有害物質且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，因而對人體健康和大氣環境質量的影響更大。我國的大氣污染形勢嚴峻。長期在空氣質量較差的環境中生活和工作，不僅會引起呼吸功能下降、呼吸道癥狀加重，還會導致慢性支氣管炎、支氣管哮喘、肺氣腫等疾病，嚴重的還會導致肺癌、鼻咽癌患病率的增加。因此，預防吸入懸浮顆粒物刻不容緩。在個人防護霧霾方面，最有效的手段當屬佩戴口罩，口罩的主要功能部件是濾片。市面上的濾片主要強調的是過濾功能，且過濾效果參差不齊，同時濾片即使阻擋了空氣中的霧霾顆粒物，但被過濾的顆粒和細菌容易附著在口罩(濾片)上貼近口鼻的部位，造成細菌的滋生，形成二次污染，極易引發呼吸道疾病，危害人體健康。技術實現要素：本發明的目的在于克服現有技術不足，提供一種防霧霾口罩濾片，該濾片應用于口罩中可以對小顆粒的微塵起到很好的過濾效果，且透氣性好，還能夠過濾殺滅空氣中的有害菌，更好的保障呼吸系統健康。為了實現上述目的，本發明提供的技術方案如下：一種防霧霾口罩濾片，所述的濾片為三層納米纖維膜復合結構，上層為納米銀抗菌纖維膜，中間層為活性炭納米纖維膜，下層中藥抗菌纖維膜，所述的活性炭納米纖維膜為靜電紡絲法制得的高分子材料/活化劑復合納米纖維前驅體經預氧化、碳化處理所得的活性炭納米纖維膜，所述的納米銀抗菌纖維膜為電紡納米銀顆粒/高分子材料復合納米纖維膜，含有納米銀顆粒的紡絲前驅液經靜電紡絲直接電紡復合于活性炭纖維的上表面上形成納米銀抗菌纖維膜，所述的中藥抗菌纖維膜為電紡中藥抗菌提取物/高分子材料復合納米纖維膜，含有中藥抗菌提取物的紡絲前驅液經靜電紡絲直接電紡復合于活性炭纖維的下表面上形成中藥抗菌纖維膜。以本發明的防霧霾口罩濾片作為口罩的過濾層材料，通過材料復合不僅能夠充分過濾空氣中的小顆粒污染物，還能夠殺滅抑制空氣中的有害菌，更好的保護呼吸道健康。該濾片以靜電紡絲法制得的高分子材料/活化劑復合納米纖維前驅體經預氧化、碳化處理所得的活性炭納米纖維膜作為中間層，該結構的活性炭納米纖維膜具有多孔結構和較大的比較面積，相較于普通方法制得的納米活性炭材料該纖維膜對微小的灰塵能夠起到更好的隔絕過濾作用，但是高溫碳化的過程損壞了纖維膜的力學性能，單純的活性炭納米纖維膜的柔韌性較差，不適宜作為口罩的濾片材料，本發明的濾片采用靜電紡絲法直接在活性炭納米纖維膜的兩面電紡復合具有較好力學性能的納米銀抗菌纖維膜和中藥抗菌纖維膜，上下兩層纖維膜通過纖維結構與活性炭納米纖維的褡褳形成復合結構，能夠對中間層的活性炭納米纖維膜起到保護作用，在一定程度上提高復合材料的力學性能，使其能夠適應應用需求，同時上、下兩層纖維膜具有的纖維膜狀納米多孔結構還可以提高復合材料的過濾效果，增強其對微小污染物的過濾作用，同時納米銀抗菌纖維膜和中藥抗菌纖維膜還具有抗菌作用，兩層材料共同作用可以起到較好的抗菌抑菌作用，有效過濾殺滅空氣中的有害菌，起到更好的防護作用。優選的，所述的活性炭納米纖維膜的高分子材料/活化劑復合納米纖維前驅體為電紡聚丙烯腈/氫氧化鉀復合納米纖維膜。優選的，所述的活性炭納米纖維膜由以下方法制得：(1)將25萬分子量的聚丙烯腈粉末和活化劑氫氧化鉀混合，溶于n、n-二甲基乙酰胺中制得紡絲前驅液a，所述的紡絲前驅液a中聚丙烯腈的含量為15wt％，氫氧化鉀的含量為4wt％；(2)步驟(1)所得的紡絲前驅液a通過靜電紡絲法制得電紡聚丙烯腈/氫氧化鉀復合納米纖維膜，紡絲電壓15kv，紡絲距離12cm；(3)步驟(2)所得的電紡聚丙烯腈/氫氧化鉀復合納米纖維膜放置在管式爐中，氧氣氣氛下，以15℃/min的速度升溫至250℃，保持1小時，再轉為氮氣氣氛，繼續以15℃/min的速度升溫至500度，保持1.5小時后停止管式爐加熱，待管式爐溫度降至室溫后，取出樣品，用去離子水清洗3次、再置于60℃烘箱中烘干樣品，即得活性炭納米纖維膜。優選的，所述的納米銀抗菌纖維膜為直接電紡制得的納米銀顆粒/聚丙烯腈復合納米纖維膜。優選的，所述的納米銀抗菌纖維膜由以下方法制得：1)粒徑為100nm的納米銀顆粒與n、n-二甲基乙酰胺混合磁力攪拌2h后，超聲震蕩10min，再次磁力攪拌20min得納米銀分散液，所述的納米銀分散液中納米銀顆粒的含量為5％；2)將25萬分子量的聚丙烯腈粉末溶于n、n-二甲基乙酰胺中制得質量分數為20wt％的聚丙烯腈溶液，所得的聚丙烯腈溶液與步驟1)所得的納米銀分散液按質量比1:1混合攪拌均勻即得紡絲前驅液b；3)作為濾片中間層的活性炭納米纖維膜上表面朝向紡絲噴頭平鋪在靜電紡絲裝置的收集極板上，將步驟2)所得的紡絲前驅液b通過靜電紡絲法直接在活性炭納米纖維膜的上表面復合納米銀抗菌纖維膜，紡絲電壓18kv，紡絲距離10cm。優選的，所述的所述的中藥抗菌纖維膜為電紡中藥抗菌提取物/聚丙烯腈復合納米纖維膜；制成所述中藥提取物的原料藥及其重量份數為：大青葉20份，金銀花20份，黃連10份，桔梗12份，連翹10份，款冬花10份，天門冬8份，大黃8份，紫菀5份，小薊根2份。優選的，所述的中藥抗菌纖維膜由以下方法制得：a)大青葉、金銀花、黃連、桔梗、連翹、款冬花、天門冬、大黃、紫菀、小薊根混合洗凈后粉碎至100目粉末，加入混合粉末總質量倍數6倍的水浸泡60分鐘，大火煮開后文火煎煮45分鐘，過200目過濾網取濾液，再次加入混合粉末總質量3倍的水浸泡1小時，大火煮開后文火煎煮0.5小時，過200目過濾網取濾液，合并兩次濾液，所得濾液低溫濃縮至30℃下相對密度為1.25±0.02的稠膏，所得稠膏真空冷凍干燥得固體，所得固體超微粉碎至1000目粉末即得中藥抗菌提取物；b)步驟a)所得的中藥抗菌提取物與n、n-二甲基乙酰胺混合磁力攪拌2h后得溶液a，溶液a中中藥抗菌提取物的含量為25wt％，將25萬分子量的聚丙烯腈粉末溶于n、n-二甲基乙酰胺中制得質量分數為20wt％的聚丙烯腈溶液，所得的聚丙烯腈溶液與溶液a按質量比1:1混合攪拌均勻即得紡絲前驅液c；c)作為濾片中間層的活性炭納米纖維膜下表面朝向紡絲噴頭平鋪在靜電紡絲裝置的收集極板上，將步驟b)所得的紡絲前驅液c通過靜電紡絲法直接在活性炭納米纖維膜的下表面復合中藥抗菌纖維膜，紡絲電壓10kv，紡絲距離8cm。通過精選原料藥提取有效成分，獲得的中藥提取物具有較強的抗菌抑菌作用，所得中藥抗菌提取物與聚丙烯腈復合制得的納米纖維膜也具有抗菌效果，將中藥抗菌纖維膜與上層的納米銀抗菌纖維膜共同作用可以顯著提高本發明的濾片的抗菌效果，通過直接電紡的方法將中藥抗菌纖維直接電紡于活性炭納米纖維膜表面，兩層膜結構通過納米纖維間的褡褳結合在一起，同時，由于上層納米銀抗菌纖維膜和下層中藥抗菌纖維膜均采用聚丙烯晴作為纖維的高分子基質，上下兩層材料的相容性好，在電紡過程中落于活性炭納米纖維膜表面的還未完全固化的中藥抗菌纖維可透過活性炭納米纖維膜的孔隙與上層的納米銀抗菌纖維的纖維粘連結合，在纖維固化后形成牢固的復合結構，使得上、下兩具有較好力學性能的含有高分子材料的納米纖維膜與中間的活性炭納米纖維膜牢固的結合，可以對中間層活性炭納米纖維膜起到保護、支撐、限位的作用，有效彌補碳化過程對活性炭納米纖維膜力學性能的影響，提高復合材料的力學性能，使得本發明的濾片具有較好的柔韌性，能夠適應應用需求。除此之外，中藥抗菌纖維膜中的桔梗、天冬門、紫苑、大黃的有效成分共同作用，還可以在帶口罩呼吸的過程中起到清咽潤肺的作用，進一步起到預防呼吸道疾病的作用。參照gb2626-2006測試本發明的濾片的過濾效率、透氣率和過濾阻力，該濾片的過濾效率≥99％、透氣率≥18cm/s，過濾阻力<120pa。本發明的有益效果為：本發明提供了一種防霧霾口罩濾片，該濾片應用于口罩中可以對小顆粒的微塵起到很好的過濾效果，且透氣性好，還能夠過濾殺滅空氣中的有害菌，更好的保障呼吸系統健康。具體而言：(1)以本發明的防霧霾口罩濾片作為口罩的過濾層材料，通過材料復合不僅能夠充分過濾空氣中的小顆粒污染物，還能夠殺滅抑制空氣中的有害菌，更好的保護呼吸道健康。該濾片以靜電紡絲法制得的高分子材料/活化劑復合納米纖維前驅體經預氧化、碳化處理所得的活性炭納米纖維膜作為中間層，該結構的活性炭納米纖維膜具有多孔結構和較大的比較面積，相較于普通方法制得的納米活性炭材料該纖維膜對微小的灰塵能夠起到更好的隔絕過濾作用，但是高溫碳化的過程損壞了纖維膜的力學性能，單純的活性炭納米纖維膜的柔韌性較差，不適宜作為口罩的濾片材料，本發明的濾片采用靜電紡絲法直接在活性炭納米纖維膜的兩面電紡復合具有較好力學性能的納米銀抗菌纖維膜和中藥抗菌纖維膜，上下兩層纖維膜通過纖維結構與活性炭納米纖維的褡褳形成復合結構，能夠對中間層的活性炭納米纖維膜起到保護作用，在一定程度上提高復合材料的力學性能，使其能夠適應應用需求，同時上、下兩層纖維膜具有的纖維膜狀納米多孔結構還可以提高復合材料的過濾效果，增強其對微小污染物的過濾作用，同時納米銀抗菌纖維膜和中藥抗菌纖維膜還具有抗菌作用，兩層材料共同作用可以起到較好的抗菌抑菌作用，有效過濾殺滅空氣中的有害菌，起到更好的防護作用。(2)通過精選原料藥提取有效成分，獲得的中藥提取物具有較強的抗菌抑菌作用，所得中藥抗菌提取物與聚丙烯腈復合制得的納米纖維膜也具有抗菌效果，將中藥抗菌纖維膜與上層的納米銀抗菌纖維膜共同作用可以顯著提高本發明的濾片的抗菌效果，通過直接電紡的方法將中藥抗菌纖維直接電紡于活性炭納米纖維膜表面，兩層膜結構通過納米纖維間的褡褳結合在一起，同時，由于上層納米銀抗菌纖維膜和下層中藥抗菌纖維膜均采用聚丙烯晴作為纖維的高分子基質，上下兩層材料的相容性好，在電紡過程中落于活性炭納米纖維膜表面的還未完全固化的中藥抗菌纖維可透過活性炭納米纖維膜的孔隙與上層的納米銀抗菌纖維的纖維粘連結合，在纖維固化后形成牢固的復合結構，使得上、下兩具有較好力學性能的含有高分子材料的納米纖維膜與中間的活性炭納米纖維膜牢固的結合，可以對中間層活性炭納米纖維膜起到保護、支撐、限位的作用，有效彌補碳化過程對活性炭納米纖維膜力學性能的影響，提高復合材料的力學性能，使得本發明的濾片具有較好的柔韌性，能夠適應應用需求。除此之外，中藥抗菌纖維膜中的桔梗、天冬門、紫苑、大黃的有效成分共同作用，還可以在帶口罩呼吸的過程中起到清咽潤肺的作用，進一步起到預防呼吸道疾病的作用。具體實施方式根據下述實施例，可以更好地理解本發明。然而，本領域的技術人員容易理解，實施例所描述的具體的物料配比、工藝條件及其結果僅用于說明本發明而不應當也不會限制權利要求書中所詳細描述的本發明。實施例1一種防霧霾口罩濾片，所述的濾片為三層納米纖維膜復合結構，上層為納米銀抗菌纖維膜，中間層為活性炭納米纖維膜，下層中藥抗菌纖維膜，該濾片由以下方法制得：(1)將25萬分子量的聚丙烯腈粉末和活化劑氫氧化鉀混合，溶于n、n-二甲基乙酰胺中制得紡絲前驅液a，所述的紡絲前驅液a中聚丙烯腈的含量為15wt％，氫氧化鉀的含量為4wt％；(2)步驟(1)所得的紡絲前驅液a通過靜電紡絲法制得電紡聚丙烯腈/氫氧化鉀復合納米纖維膜，紡絲電壓15kv，紡絲距離12cm，紡絲時間為30min；(3)步驟(2)所得的電紡聚丙烯腈/氫氧化鉀復合納米纖維膜放置在管式爐中，氧氣氣氛下，以15℃/min的速度升溫至250℃，保持1小時，再轉為氮氣氣氛，繼續以15℃/min的速度升溫至500度，保持1.5小時后停止管式爐加熱，待管式爐溫度降至室溫后，取出樣品，用去離子水清洗3次、再置于60℃烘箱中烘干樣品，即得作為濾片中間層的活性炭納米纖維膜；(4)粒徑為100nm的納米銀顆粒與n、n-二甲基乙酰胺混合磁力攪拌2h后，超聲震蕩10min，再次磁力攪拌20min得納米銀分散液，所述的納米銀分散液中納米銀顆粒的含量為5％；(5)將25萬分子量的聚丙烯腈粉末溶于n、n-二甲基乙酰胺中制得質量分數為20wt％的聚丙烯腈溶液，所得的聚丙烯腈溶液與步驟(4)所得的納米銀分散液按質量比1:1混合攪拌均勻即得紡絲前驅液b；(6)步驟(3)所得的活性炭納米纖維膜上表面朝向紡絲噴頭平鋪在靜電紡絲裝置的收集極板上，將步驟(5)所得的紡絲前驅液b通過靜電紡絲法直接在活性炭納米纖維膜的上表面復合納米銀抗菌纖維膜，紡絲電壓18kv，紡絲距離10cm，紡絲時間為20min，得納米銀抗菌纖維膜和活性炭納米纖維膜復合的二層結構復合纖維膜；(7)按重量份數稱取原料藥，所述的原料藥的重量份數為：大青葉20份，金銀花20份，黃連10份，桔梗12份，連翹10份，款冬花10份，天門冬8份，大黃8份，紫菀5份，小薊根2份；(8)步驟(7)準備的大青葉、金銀花、黃連、桔梗、連翹、款冬花、天門冬、大黃、紫菀、小薊根混合洗凈后粉碎至100目粉末，加入混合粉末總質量倍數6倍的水浸泡60分鐘，大火煮開后文火煎煮45分鐘，過200目過濾網取濾液，再次加入混合粉末總質量3倍的水浸泡1小時，大火煮開后文火煎煮0.5小時，過200目過濾網取濾液，合并兩次濾液，所得濾液低溫濃縮至30℃下相對密度為1.25±0.02的稠膏，所得稠膏真空冷凍干燥得固體，所得固體超微粉碎至1000目粉末即得中藥抗菌提取物；(9)步驟(8)所得的中藥抗菌提取物與n、n-二甲基乙酰胺混合磁力攪拌2h后得溶液a，溶液a中中藥抗菌提取物的含量為25wt％，將25萬分子量的聚丙烯腈粉末溶于n、n-二甲基乙酰胺中制得質量分數為20wt％的聚丙烯腈溶液，所得的聚丙烯腈溶液與溶液a按質量比1:1混合攪拌均勻即得紡絲前驅液c；(10)步驟(6)所得的二層結構的復合纖維膜的活性炭納米纖維膜的表面朝向紡絲噴頭平鋪在靜電紡絲裝置的收集極板上，將步驟(9)所得的紡絲前驅液c通過靜電紡絲法直接在活性炭納米纖維膜的下表面復合中藥抗菌纖維膜，紡絲電壓10kv，紡絲距離8cm，紡絲時間為30min，即得三層結構復合纖維膜；(11)將步驟(10)所得的三層結構復合纖維膜按照所需的濾片尺寸進行裁剪即得防霧霾口罩濾片。參照gb2626-2006測試實施例的濾片的過濾效率、透氣率和過濾阻力，該濾片的過濾效率≥99％、透氣率≥18cm/s，過濾阻力<120pa。對照例1參照步驟(1)～(3)的方法制備單層的活性炭納米纖維膜，并參照gb2626-2006測試活性炭納米纖維膜的過濾效率、透氣率和過濾阻力，過濾效率≤91％、透氣率≥18cm/s，過濾阻力<120pa。對照例2參照步驟(4)～(6)的方法制備單層的納米銀抗菌纖維膜(步驟(6)中直接在收集極板上收集納米纖維膜，然后將纖維膜從收集極板上取下進行測試)，并參照gb2626-2006測試納米銀抗菌纖維膜的過濾效率、透氣率和過濾阻力，過濾效率≤80％、透氣率≥18cm/s，過濾阻力<120pa。對照例3參照步驟(7)～(10)的方法制備單層的中藥抗菌纖維膜，并參照gb2626-2006測試中藥抗菌纖維膜的過濾效率、透氣率和過濾阻力，過濾效率≤76％、透氣率≥18cm/s，過濾阻力<120pa。由上述結果可以看出，本發明的防霧霾口罩濾片對小顆粒物質就較好的過濾性能，且透氣性較好。實施例2抑菌試驗：1、實驗菌種：金黃色葡萄球菌(atcc6538)2、菌種培養基：營養瓊脂培養基和營養肉湯培養基。3、抑菌實驗分1個實驗組和4個對照組，實驗組使用實施例1的防霧霾口罩濾片，對照組1為雙圈牌定性濾紙(空白對照)，對照組2為對照例1的單層的活性炭納米纖維膜，對照組3為對照例2的單層的納米銀抗菌纖維膜，對照組4為對照例3的中藥抗菌纖維膜。4、具體實驗步驟：(1)藥敏感片制備：1個實驗組和4個對照組的樣品分別用打孔器制成直徑6mm的圓片放入清潔干燥的青霉素空瓶中，每種樣品制備5個樣品圓片，瓶口以單層牛皮紙包扎，121℃高壓滅菌30min，再經100℃烘干，密閉保存備用；(2)制備菌液：金黃色葡萄球菌菌種置于10ml營養肉湯培養基中，37℃培養18h；分別取培養液1ml加入9ml的0.9％無菌氯化鈉溶液，采用10倍遞增稀釋法，將兩種菌液分別稀釋至105～106cfu/ml，備用；(3)將上述步驟(2)制得的試驗菌液均勻接種于甘露醇氯化鈉瓊脂平板上，室溫下靜置5min,將步驟(1)中制得的25片藥敏感片平鋪在接種有金黃色葡萄球菌的瓊脂平板上，將平板倒置放入培養箱中37℃培養24h后，測量各藥敏片的抑菌圈直徑(mm)，計算各組的抑菌圈直徑平均值，以上操作均為無菌操作。5、試驗觀察測量：觀察：無抑菌圈以“-”表示；抑菌圈直徑＜10mm為輕度抑菌，以“+”表示；抑菌圈直徑10～14mm為中度抑菌，以“++”表示；抑菌圈直徑＞14mm為高度抑菌，以“+++”表示；空白對照對比例1對比例2對比例3實施例1金黃色葡萄球菌--+++++由上述結果可以看出實施例1的防霧霾口罩濾片具有很好的抑菌效果。以上所列舉的實施方式僅供理解本發明之用，并非是對本發明所描述的技術方案的限定，有關領域的普通技術人員，在權利要求所述技術方案的基礎上，還可以作出多種變化或變形，所有等同的變化或變形都應涵蓋在本發明的權利要求保護范圍之內。本發明未詳述之處，均為本
技術領域：
技術人員的公知技術。當前第1頁12