[发明专利]纳米铜粉及其在制备抗菌防雾霾口罩中的用途

说明书

本发明公开了一种用纳米铜粉，其制备以铜盐为原料，通过加入分散剂、表面活性剂及助剂，使水和有机相形成微乳液；以此为微反应器，通过加入还原剂发生反应，通过补加各组分，对微乳液进行重复利用，最终离心分离并真空干燥得到均匀纳米铜粉。本发明还公开了纳米铜粉在制备抗菌防雾霾口罩中的用途，其将所得纳米铜粉制成铜母粒，通过熔融纺丝将其加工成铜纤维，应用于抗菌防雾霾口罩的生产。所述口罩主要由三层结构组成，包括表层的棉布层，中间的含铜纤维过滤层，以及内在的无纺布支撑层。该含铜纤维抗菌防雾霾口罩抗菌效果显著，透气性好，平均过滤效率可达95％以上。

技术领域

本发明涉及一种纳米铜粉，此外，本发明还该纳米铜粉在制备抗菌防雾霾口罩中的用途。

背景技术

铜粉的性能随着粒径的减小，将发生显著的变化，特别是对于纳米尺度的铜粉，在电、光、催化、润滑等多个方面具备突出的性能，在杀菌除臭领域有着广阔的应用价值。当前，我国的铜资源的利用仍较为粗放，如何提高其附加值，对社会发展和科技进步具有重要意义。纳米铜的开发则赋予了铜更大的发展潜能。

纳米铜的制备方法多种多样，物理方法有气相沉积法、高能球磨法、γ射线辐照法、电爆炸法等，化学方法则有电解法、微乳液法、水热法、溶胶凝胶法、液相还原法等。中国专利CN109047792A公开一种快速制备纳米铜粉的方法，其在200-300℃的温度下除去水分，浓缩形成胶状物，使铜离子还原产生纳米铜粉，所需原料简单、流程短、成本低，但还原性气体包裹纳米铜粉形成烟尘，在仪器和操作的安全性上有较高要求；中国专利CN105798320A公开一种以液相还原法低温制备纳米铜的方法，其以铜盐与还原剂的反应，通过超滤膜分离纯化纳米铜，得到的粒径为30-50nm，且较为均匀，但在可连续化操作和成本控制方面仍可有所改进。

利用纳米铜粉的抗菌特性，能够应用于生活的各个方面。将其应用于含铜纤维口罩的生产，则能够赋予口罩抗菌防雾霾的功能，具备很高的市场需求。中国专利CN106436328A公开了一种口罩滤芯用袋和口罩的制备方法，滤芯片材采用树脂纤维和铜线的纱作为经纱和纬纱编织而成，铜线螺旋缠绕在树脂纤维上，使其不易带静电，且具有杀菌效果，而铜线的比表面积远小于纳米铜，其铜的杀菌利用率可进一步提高；中国专利CN102573996A公开了一种口罩滤层滤料和口罩的制备方法，将添加负离子粉和活性炭的海藻酸铜纤维进行湿法纺丝，制备滤层滤料和口罩，具备大通流量、抑菌效果好的特点，而其过滤效率仍具备进一步提高的空间。

发明内容

针对现有方法和技术的上述不足，根据本发明的实施例，希望通过简便、高效且连续的方法制备均匀纳米铜粉，并将其应用于制备防雾霾口罩，由此制备的防雾霾口罩透气性好，抗菌性强，过滤效率高。

本发明技术方案采用微乳液法，将铜盐作为反应原料，在微乳液中发生连续还原反应以制备纳米铜；将纳米铜用于含铜纤维的生产，并进一步将此其用于含铜纤维抗菌防雾霾口罩的生产。

根据实施例，本发明提供的一种纳米铜粉，其铜含量不低于95wt％、粒径为100-150nm，其制备方法包括如下步骤：

(1)配制浓度为0.05-3mol/L的铜盐水溶液，加入分散剂，分散剂与铜的物质的量比(0.05-1):1，以磁力搅拌使其溶解，混合均匀；

(2)配制另一份溶液，加入有机溶剂、表面活性剂及助剂，制得油相溶液；搅拌条件下，将步骤(1)所得的溶液按照体积比1：(1-5)缓慢加入到油相溶液中，使之形成透明微乳液，其中，表面活性剂与铜的物质的量比为(0.5-2):1，助剂与表面活性剂的物质的量比为(0.1-0.3):1；

(3)在25-60℃下，搅拌并缓慢向微乳液中加入还原剂，反应1-2h，还原剂与铜的物质的量比为(1-5):1；

(4)向微乳液中缓慢加入前述铜盐、表面活性剂、助剂和有机溶剂，搅拌使其形成均匀乳液，再次缓慢加入前述还原剂，重复进行步骤(3)的反应，进行连续生产，其中，所述铜盐、表面活性剂、助剂和有机溶剂加入量为初始量的5％-15％；