[发明专利]一种光热再生口罩核心层材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种光热再生口罩核心层材料，它为由内层亲肤层、中间核心过滤层、外层疏水层组成的纳米碳/无纺或纺织布/多孔材三元复合材料。该三元复合结构材料的稳定性极高，兼具防水、透气、光热杀菌等优点，可广泛应用于病毒防护过滤层材料的快速制备。利用上述复合材料所得光热再生口罩具有光照快速升温灭毒的优点，细菌过滤效率超过99％、颗粒过滤效率超过96％，超过医用外科口罩水准；且涉及的制备方法简单，操作方便，无需高分子粘合剂及加热或预处理等工序，适合推广应用。

技术领域

本发明属于防护用品技术领域，具体涉及一种光热再生口罩核心层材料及其制备方法。

背景技术

目前的医用口罩核心过滤层大多采用以聚丙烯为原料制备的无纺布，不仅需要具备疏水等基本功能，而且必须具备两个非常重要的功能即防病毒扩散的致密性和允许气体交换的贯通性。其病毒过滤原理是物理吸附和孔径隔离，即使添加微孔碳等高吸附能力材料，也会因为有限的吸附量引起过滤效率下降和呼吸阻力上升。长时间使用，呼出水汽难以快速排除。因此医用口罩往往都存在一次性或短效性等问题，在疫情爆发高峰期，会造成口罩匮乏以及长时间佩戴面部感染问题。

当前最有效的防护技术是多层防护，但其核心过滤层中关键材料微孔碳的孔结构贯通性低孔径不均一等问题严重制约了防护器材的长效利用。此外，过滤层的骨架材料采用的高分子纺丝纤维，无法通过高温、化学或微波等方式消毒，从而很难实现其循环再利用。此外，传统熔喷无纺布处理工艺，通常需要对无纺布进行预处理去除表面杂质，表面修饰石墨烯需要对石墨烯进行功能化处理，同时还伴随着加热和较长反应时间。更为重要的是，作为口罩过滤层的熔喷无纺布很容易因为有机溶剂侵蚀而造成结构破坏，从而影响过滤效率和气体贯通性。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种光热再生口罩核心层材料，通过制备纳米碳/无纺或纺织布/多孔材料三元复合材料，在不改变现有医用口罩工艺下，进行简单喷涂即可实现光热再生医用口罩的加工制备；这种含有分级三元复合膜的光热再生医用口罩具有长效防护和可循环再生利用等特点，具有重要的经济和社会效益，适合推广应用。

为实现上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种光热再生口罩核心层材料的制备方法，包括以下步骤：

1)配制有机醇水溶液I，搅拌条件下加入纳米碳材料，超声分散得纳米碳浆料；

2)配制有机醇水溶液II，搅拌条件下加入多孔材料，超声分散得到多孔材料浆料；

3)取步骤1)所得纳米碳浆料均匀涂覆在无纺布或纺织布的一面，烘干；

4)取步骤2)所得多孔材料浆料均匀涂覆在无纺布或纺织布的另一面，烘干；即得所述光热再生口罩核心层材料。

上述方案中，所述纳米碳材料包括但不限于石墨烯、碳纳米管、碳纤维、石墨、炭黑、无定形碳等中的一种或几种。

上述方案中，步骤1)或2)中所述有机醇为乙醇、丙醇、异丙醇、丙三醇等有机醇中的一种或几种；水为纯净水、去离子水或蒸馏水等。

上述方案中，步骤1)中所述水与有机醇的体积比为5-15:1；所得纳米碳浆料中纳米碳的质量分数为0.5wt％以上；优选为0.5～4wt％。

上述方案中，步骤2)中所述多孔材料为分子筛、金属有机框架或吸水硅胶等多孔吸水材料。

上述方案中，步骤2)中所述水与有机醇的体积比为5-15:1，所得多孔材料浆料中，多孔材料的质量分数为0.5wt％以上；优选为1～16wt％。

上述方案中，所述无纺布或纺织布为口罩用熔喷无纺布、空气过滤用熔喷无纺布、医用纱布、丝绸、尼龙布、棉布、牛津布、法兰绒、合成纤维布中的一种或几种。