CN105962481A - 一种魔芋葡甘聚糖膜防雾霾口罩 - Google Patents

一种魔芋葡甘聚糖膜防雾霾口罩 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种魔芋葡甘聚糖膜防雾霾口罩。魔芋葡甘聚糖膜防雾霾口罩的罩体共四层，具体如下：第一层，即最外层为无纺布；第二层为魔芋葡甘聚糖多孔膜；第三层为魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜；第四层，即与面部接触层为无纺布。本发明以天然高分子多糖——魔芋葡甘聚糖为主要成分，具有亲水性、增稠性、稳定性等多种特性。近年来，天然高分子化合物被广泛的应用于材料领域，解决了许多材料安全性上出现的问题。以天然的植物多糖为原料制备高品质纳米多孔膜成为了近些年的热点，本发明利用魔芋葡甘聚糖特有的凝胶特性，通过电场技术的应用，获得了魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜，在材料领域具有很大的应用潜力。本发明的魔芋葡甘聚糖膜防雾霾口罩，在吸附性能、安全性、原料价格和潜在市场等指标上都较市面上的其他口罩更优，可成为广大消费者选择的优质防雾霾口罩。

Description

一种魔芋葡甘聚糖膜防雾霾口罩
技术领域
本发明涉及一种呼吸***防护工具，具体涉及一种魔芋葡甘聚糖膜防雾霾口罩，属卫生用品领域。
背景技术
雾霾是由空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子组成的，尤其是PM2.5（空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物）被认为是造成雾霾天气的“元凶”。美国环保署2009年发布《关于空气颗粒物综合科学评估报告》指出，有足够的科学研究结果证明了大气细粒子能吸附大量有致癌物质和基因毒性诱变物质，给人体健康带来不可忽视的负面影响，包括提高死亡率、使慢性病加剧、使呼吸***及心脏***疾病恶化，改变肺功能及结构、影响生殖能力、改变人体的免疫结构等。
目前，市面上的口罩作为一种卫生用品，一般指戴在口鼻部位用于过滤进入口鼻的空气，以达到阻挡有害的气体、气味、飞沫进出佩戴者口鼻的用具，以纱布或纸等制成。普通的口罩对进入肺部的空气有一定的过滤作用，在呼吸道传染病流行时，在粉尘等污染的环境中作业时，戴口罩具有非常好的作用。但是，对于雾霾中的PM2.5，一般口罩没有防护效果。而近来出现的一些针对雾霾的口罩也有着效果差、工艺复杂、材料昂贵等缺点。
申请号为201410428868.1的发明专利“一种防冶雾霾及咽喉炎的口罩”（申请日：2014.08.28）制备了一种以药芯为主体的多层防雾霾和咽喉炎的口罩，其滤片的过滤效率、透气性、抗菌性等方面都很出色。但是在药芯的填充纸杯过程中涉及到了数十种的药物以及不同的配比，制作方法较为繁琐，对原料的要求较高。
申请号为201320768829.7的专利“防可入肺颗粒物一次性抑菌口罩”（申请日：2013.11.29）介绍了一种防可入肺颗粒物一次性抑菌口罩，表层的材质为聚丙烯树脂无纺布或纯棉脱脂纱布，贴肤层的材质为纯棉脱脂纱布，过滤层为透气塑料合金薄膜制成。此口罩具有强度高、过滤性好、灭菌性能可靠的优点，但是材料中涉及到一些塑料聚合物，存在潜在的安全性问题。
申请号为201410041594.0的发明专利“防雾霾鼻口罩”（申请日：2014.01.28）介绍了一种由核孔膜、纤维素膜、聚四氟乙烯膜或聚砜膜中的任意一种材质制成防雾霾鼻口罩，孔径可有效过滤直径大于等于 2.5 微米的可吸入颗粒物或可吸入悬浮粒子具有重量轻，体积小，加工制备简单等优点，但是对于孔径低于2.5微米的颗粒吸附效果不佳，此外对从口腔进入的可吸入颗粒没有任何防止作用。
纳米多孔膜的发现虽然距今已有上百年的历史，但是其无限的潜力和应用价值却不断地被人类挖掘出来。其特有的多孔结构导致了膜的极高的比表面积和孔隙率和极低的密度，以及多样的空间三维网络结构。这样的结构赋予了纳米多孔膜特有的隔热性能、表面界面效应和掺杂吸附性能。早期出现的利用二氧化硅所制得的纳米多孔膜和之后出现的碳纳米纤维制得的高性能纤维膜都属于无机膜。之后，以石油原料为主的聚合物材料被广泛应用。但是由于这些材料的安全性问题日益凸显，天然高分子材料开始被用来制作纳米多孔膜应用于各个领域，他们在表现出了更加优异的材料性能同时，也解决了许多材料安全性上出现的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种与现有口罩不同的魔芋葡甘聚糖膜防雾霾口罩。
本发明以魔芋葡甘聚糖膜和无纺布为主要成分，利用膜极高的比表面积和孔隙率、极低的密度和孔径，以及魔芋葡甘聚糖纯天然的安全性，制得吸附性好、安全性高、工艺简单的防雾霾口罩。
本发明的魔芋葡甘聚糖膜防雾霾口罩，其特征在于罩体共四层，具体如下：
（1）第一层，即最外层为无纺布；
（2）第二层为魔芋葡甘聚糖多孔膜；
（3）第三层为魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜；
（4）第四层，即与面部接触层为无纺布。
本发明魔芋葡甘聚糖膜防雾霾口罩的制备方法，其特征在于制备步骤如下：
（1）制备魔芋葡甘聚糖多孔膜：取魔芋葡甘聚糖精粉1～2g，超纯水98～99g，恒温均质溶胀后导入与口罩截面大小相同的平板中，-18℃预处理8h，然后-50℃，10Pa真空冷冻干燥，制成魔芋葡甘聚糖多孔膜；所述恒温均质溶胀：将魔芋葡甘聚糖溶液置于40℃恒温水浴锅中，磁力搅拌器350rpm搅拌60min；
（2）制备魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜：魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜为过滤层，取魔芋葡甘聚糖精粉1～2g，超纯水98～99g，恒温均质溶胀后，采用高压电场制备纳米膜料，然后，-18℃预处理8h，-50℃，10Pa真空冷冻干燥，制成魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜；所述高压电场制备纳米膜料：将恒温均质溶胀后的魔芋葡甘聚糖溶液装入针头内径为0.6mm 的10mL注射器中，然后放入高压电场设备内，设置高压电场设备的运行参数为：40±3℃，相对湿度 30%；纺丝距离13cm，纺丝电压为30kV，纺丝流速为2.4ml/h，纺丝时间为10mins；
（3）选材：魔芋葡甘聚糖膜防雾霾口罩共四层，第一层和第四层，即口罩的最外层和与面部接触层，选用20～30g/m2的无纺布；第二层为魔芋葡甘聚糖多孔膜；第三层为魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜；
（4）制备口罩： 取步骤（1）～（3）所述的材料，按顺序叠放，并按口罩的规格剪裁，制成口罩。
本发明以天然高分子多糖——魔芋葡甘聚糖为主要成分，魔芋葡甘聚糖（KGM）是由甘露糖和葡萄糖以β-1,4糖苷键连接的线性高分子化合物，在其分子的某些糖基侧链上，连接有乙酰基团，葡萄糖和甘露糖的分子比为1：（1.5~1.7），分子量可高达106，粘度高，溶于水，在水中膨胀度大，具有特定的生物活性。KGM具有亲水性、增稠性、稳定性等多种特性。近年来，天然高分子化合物被广泛的应用于材料领域，一方面使用于生产中的废物回收利用，减少了环境的污染；另一方面天然高分子表现出了更加优异的材料性能，与此同时，也解决了许多材料安全性上出现的问题。以天然的植物多糖为原料制备高品质纳米多孔膜成为了近些年的热点，本发明利用魔芋葡甘聚糖特有的凝胶特性，通过电场技术的应用，获得了魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜，在材料领域具有很大的应用潜力。
表1 本发明的魔芋葡甘聚糖膜口罩与市面上已有口罩相关性能测试对比结果
经过上述测试对比，本发明的魔芋葡甘聚糖膜防雾霾口罩，在吸附性能、安全性、原料价格和潜在市场等指标上都较市面上其他口罩更优，可成为广大消费者选择的优质防雾霾口罩。
具体实施方式
为了充分公开本发明魔芋葡甘聚糖膜防雾霾口罩，下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1、一种魔芋葡甘聚糖膜防雾霾口罩的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备魔芋葡甘聚糖多孔膜：取魔芋葡甘聚糖精粉1g，超纯水99g，恒温均质溶胀后导入与口罩截面大小相同的平板中，-18℃预处理8h，然后-50℃，10Pa真空冷冻干燥，制成魔芋葡甘聚糖多孔膜；
（2）制备魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜：魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜为过滤层，取魔芋葡甘聚糖精粉1g，超纯水 99g，恒温均质溶胀后，采用高压电场制备纳米膜料，然后，-18℃预处理8h，-50℃，10Pa真空冷冻干燥，制成魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜；
（3）选材：魔芋葡甘聚糖膜防雾霾口罩共四层，第一层和第四层，即口罩的最外层和与面部接触层，分别选用20g/m2和30g/m2的无纺布；第二层为魔芋葡甘聚糖多孔膜；第三层为魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜；
（4）制备口罩： 取步骤（1）～（3）所述的材料，按顺序叠放，并按口罩的规格剪裁，制成口罩。
实施例2、一种魔芋葡甘聚糖膜防雾霾口罩的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备魔芋葡甘聚糖多孔膜：取魔芋葡甘聚糖精粉2g，超纯水98g，恒温均质溶胀后导入与口罩截面大小相同的平板中，-18℃预处理8h，然后-50℃，10Pa真空冷冻干燥，制成魔芋葡甘聚糖多孔膜；
（2）制备魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜：魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜为过滤层，取魔芋葡甘聚糖精粉2g，超纯水 98g，恒温均质溶胀后，采用高压电场制备纳米膜料，然后， -18℃预处理8h，-50℃，10Pa真空冷冻干燥，制成魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜；
（3）选材：魔芋葡甘聚糖膜防雾霾口罩共四层，第一层和第四层，即口罩的最外层和与面部接触层，分别选用30g/m2和20g/m2的无纺布；第二层为魔芋葡甘聚糖多孔膜；第三层为魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜；
（4）制备口罩： 取步骤（1）～（3）所述的材料，按顺序叠放，并按口罩的规格剪裁，制成口罩。
实施例3、一种魔芋葡甘聚糖膜防雾霾口罩的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备魔芋葡甘聚糖多孔膜：取魔芋葡甘聚糖精粉1.5g，超纯水98.5g，恒温均质溶胀后导入与口罩截面大小相同的平板中，-18℃预处理8h，然后-50℃，10Pa真空冷冻干燥，制成魔芋葡甘聚糖多孔膜；
（2）制备魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜：魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜为过滤层，取魔芋葡甘聚糖精粉1.5g，超纯水 98.5g，恒温均质溶胀后，采用高压电场制备纳米膜料，然后， -18℃预处理8h，-50℃，10Pa真空冷冻干燥，制成魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜；
（3）选材：魔芋葡甘聚糖膜防雾霾口罩共四层，第一层和第四层，即口罩的最外层和与面部接触层，分别选用25g/m2和25g/m2的无纺布；第二层为魔芋葡甘聚糖多孔膜；第三层为魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜；
（4）制备口罩： 取步骤（1）～（3）所述的材料，按顺序叠放，并按口罩的规格剪裁，制成口罩。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种魔芋葡甘聚糖膜防雾霾口罩，其特征在于罩体共四层，具体如下：
（1）第一层，即最外层为无纺布；
（2）第二层为魔芋葡甘聚糖多孔膜；
（3）第三层为魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜；
（4）第四层，即与面部接触层为无纺布。
2.一种如权利要求1所述的魔芋葡甘聚糖膜防雾霾口罩的制备方法，其特征在于制备步骤如下：
（1）制备魔芋葡甘聚糖多孔膜：取魔芋葡甘聚糖精粉1～2g，超纯水98～99g，恒温均质溶胀后导入与口罩截面大小相同的平板中，-18℃预处理8h，然后-50℃，10Pa真空冷冻干燥，制成魔芋葡甘聚糖多孔膜；所述恒温均质溶胀：将魔芋葡甘聚糖溶液置于40℃恒温水浴锅中，磁力搅拌器350rpm搅拌60min；
（2）制备魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜：取魔芋葡甘聚糖精粉1～2g，超纯水98～99g，恒温均质溶胀后，采用高压电场制备纳米膜料，然后，-18℃预处理8h，-50℃，10Pa真空冷冻干燥，制成魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜；所述高压电场制备纳米膜料：将恒温均质溶胀后的魔芋葡甘聚糖溶液装入针头内径为0.6mm 的10mL注射器中，然后放入高压电场设备内，设置高压电场设备的运行参数为：40±3℃，相对湿度 30%；纺丝距离13cm，纺丝电压为30kV，纺丝流速为2.4ml/h，纺丝时间为10mins；
（3）选材：魔芋葡甘聚糖膜防雾霾口罩共四层，第一层和第四层，即口罩的最外层和与面部接触层，选用20～30g/m2的无纺布；第二层为魔芋葡甘聚糖多孔膜；第三层为魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜；
（4）制备口罩： 取步骤（1）～（3）所述的材料，按顺序叠放，并按口罩的规格剪裁，制成口罩。
3.根据权利要求2所述的魔芋葡甘聚糖膜防雾霾口罩的制备方法，其特征在于所述制备魔芋葡甘聚糖多孔膜：取魔芋葡甘聚糖精粉1g，超纯水99g，恒温均质溶胀后导入与口罩截面大小相同的平板中，-18℃预处理8h，然后-50℃，10Pa真空冷冻干燥，制成魔芋葡甘聚糖多孔膜。
4.根据权利要求2所述的魔芋葡甘聚糖膜防雾霾口罩的制备方法，其特征在于所述制备魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜：取魔芋葡甘聚糖精粉1g，超纯水 99g，恒温均质溶胀后，采用高压电场制备纳米膜料，然后， -18℃预处理8h，-50℃，10Pa真空冷冻干燥，制成魔芋葡甘聚糖纳米多孔膜。
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