[发明专利]一种具有抗菌杀毒功能的静电纳米级纤维非织造布的制备方法及其在防护口罩中的应用

说明书

本发明涉及一种具有抗菌杀毒功能的静电纳米级纤维非织造布的制备方法及其在防护口罩中的应用。将尼龙6及醋酸银及醋酸铁溶解於甲酸与无水醋酸混合溶剂中制备含二价铁离子及一价银离子与尼龙6的混合溶液；利用静电纺丝工艺，将该混合溶液加工成纳米级超细纤维无纺布；将该纳米级超细纤维无纺布与常规拒水无纺布及常规亲肤无纺布夹层复合制备防护用口罩；纳米级超细纤维无纺布滤膜中的醋酸银呈现高效的抗细菌效果；二价铁离子作为Fenton反应的催化剂与过氧水或臭氧一起呈现高效的杀病毒效果。

技术领域

本发明属于防护口罩用的过滤材料领域，具体涉及纳米级超细纤维无纺布型过滤体及其制备方法和应用。

背景技术

口罩是常规防护用品之一，其防护效果是基于对有害物质进行过滤阻拦。熔喷法纤维非织造布是常用过滤体；过滤效率与其纤维的直径密切相关。纤维直径越小，比表面积就越大、孔隙率就越高，过滤性能也就越优越。由于受到喷丝板加工精度及喷丝过程中产生的阻力等因素的限制、熔喷法制备出来的纤维直径通常在2微米以上。也就是说，使用熔喷法制备直径在纳米级的超细纤维由于受到原理及工艺上的限制目前尚无法实现。

静电纺丝是制备纳米级超细纤维非织造布的有效技术与工艺。熔融或溶解状态的高分子聚合物(树脂)从供给电极侧向接受电极侧跃迁过程中，在自身重力及静电场力作用下被拉伸为直径在数十到数百纳米的超细纤维。该纳米级超细纤维有序或无序重叠形成具有比表面积大、孔隙率高、过滤性能能优越的静电纳米级纤维非织造布。静电纺丝以溶解或熔融状态的高分子聚合物为初始原料，与以母粒为初始原料的熔喷法相比，更容易将特定的功能性添加剂或官能团添加或接枝在纳米纤维内部或表面(参考文献：Progress inPolymer Science，Volume 77，February 2018，Pages 69-94“Progress in electrospunpolymeric nanofibrous membranes for water treatment:Fabrication，modificationand applications”)。比如，将铜离子或银离子或其它抗菌性成分添加在静电纳米级纤维非织造布的内部或表面，能制备出具有抗菌性(对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别为82％和75％)静电纳米级纤维非织造布(参考文献：Preparation andcharacterization of natural cellulose/polyacrylonitrile antibacterialnanofibers，Acta MaterialComposite Sinica,2015，32(4):1042-1052)。

做为防护口罩用的过滤体，静电纳米级纤维非织造布具有过滤效率高，吸气阻力与呼气阻力小等优点。但是，如何对静电纳米级纤维非织造布过滤体进行杀菌消毒，实现多次重复使用，一直是须待解决的大难题。静电纺丝法制备的静电纳米级纤维非织造布较为蓬松，耐水洗性差，不适合洗涤再生。化学交联，即，将纳米纤维通过化学反应交联为一体，可以提高静电纳米级纤维非织造布的机械强度，但因工艺复杂尚未实现产业化应用(参考文献：Journal of Materials Chemistry A，2018，6，15047-15065)。

发明内容

本发明提供了具有抗菌杀毒功能的静电纳米级纤维非织造布的制备方法，并将静电纳米级纤维非织造布应用于防护口罩的制备。本发明的创新点在于：

1、将一价银离子与二价铁离子同时添加在纳米级超细纤维内部及表面；

2、一价银离子作为辅助剂实现持久性自身抗菌杀毒

3、二价铁离子作为催化剂与臭氧或过氧水一起发生FENTON反应实现迅速彻底抗菌杀毒。FENTON反应是英国化学家Fenton H.J.H.发现的氢氧自由基反应(参考文献：(“Oxidation of tartaric acid in presence of iron”.J.Chem.Soc.,Trans.1894,65:899–911)。Fenton反应的氧化力强(2.70V)，反应速度快，产物为水和二氧化碳。