CN101716359B - 一种杀菌消毒材料及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种杀菌消毒材料，包括基质，在基质表面固定有能捕获细菌和/或病毒的功能基团和杀菌消毒成分。所述基质优选为具有吸水性的非织造布。本发明还公开了用此杀菌消毒材料制作的医用防护口罩。本发明提供的杀菌消毒材料，表面固定的季铵盐，含硫化合物，含磺酸化合物，能特异性的与细菌、病毒的细胞膜结合，主动捕获细菌、病毒，并使材料表面附着的杀菌消毒成分快速发挥作用。能够在5分钟内迅速杀死细菌病毒。本发明提供的医用防护口罩具有杀菌，抗病毒，防病，净化空气等功能，可预防病毒的飞沫传播。

Description

一种杀菌消毒材料及其应用

技术领域

本发明涉及一种杀菌消毒材料及其应用。

背景技术

传统使用的口罩都是采用纱布制成的，用于医用卫生防护必须符合国家标准。目前国际上主要执行两个防护口罩标准是美国标准和欧洲标准。美国职业安全卫生研究所(NIOSH)将口罩的标准分别三大类，分别是N系列，R系列和P系列，N为非油性颗粒，R、P则为油性颗粒，但R级的防护油性颗粒效仅能八小时而P级无此限制，这三大类各有3种过滤效能的标准95(95％)、99(99％)、100(99.97％)，因此共九种口罩。由于生物性微粒多属非油性颗粒因此使用N级即可。而N95级即表示可防护非油性颗粒过滤效能为95％，而N95是所有认证等级中最基本的一个等级。我国颁布的防护口罩的标准，主要参照了美国标准，技术要求至少要达到N95的标准。

目前市场上销售的医用防护口罩所采用的技术都是以过滤为主，即：用0.075微米氯化纳气溶胶进行测试，对其阻隔效率至少要大于95％。病毒的直径通常在0.08-0.12微米，细菌的直径通常在0.5微米左右，所以此类口罩可以有效地把病毒浓度降地到对人不具有威胁性，或威胁极低的程度，但口罩本身不具有杀菌或消毒的功能。这些口罩所依赖的技术仅是一种被动的机械过滤设计，依附在此类口罩上的微生物或口罩内的微生物能够继续存活好几个小时，极大增强了交叉传染的可能性。为了能达到过滤的目的，N95类口罩所用的材料通常要牺牲透气性和舒适性，产品几乎“密不透风”。有鉴于此，突破传统的杀菌、消毒防护口罩成为呼吸系统防护用品的研究热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种表面固定有能捕获细菌、病毒的功能基团和杀菌消毒成分的高效杀菌消毒材料。

本发明进一步的目的是提供上述材料在医用杀菌消毒产品中的应用。

本发明更进一步的目的是提供一种用上述材料制作的医用防护口罩，不但具有优异的防护性能、过滤效率达到95％以上，还具有很好的杀菌消毒作用。

为达到上述目的，本发明的技术方案提供一种杀菌消毒材料，包括基质，在基质表面固定有能捕获细菌和/或病毒的功能基团和杀菌消毒成分。所述功能基团来自于能通过化学或物理作用结合细菌和/或病毒的物质，包括季铵盐，含硫化合物，含磺酸化合物中的一种或几种。

本发明的杀菌消毒材料，所述基质可以采用任何具有吸水性的可以吸附/交联/螯合化学基团的载体材料，如高吸水性树脂、高吸水性塑料膜、非织造布等，优选为具有吸水性的非织造布。其中所述非织造布的纤维原料选自天然纤维，其包括棉、麻、毛、丝、甲壳素等；或化学纤维，其包括丙纶(聚丙烯纤维)，涤纶(聚酯纤维)，锦纶(聚酰胺纤维)，维纶(聚乙烯醇纤维)，聚丙烯腈纤维，黏胶纤维，醋酯纤维等中的一种或几种；所述纤维原料的平均纤度在2μm以下。所述纤维原料的平均纤度优选在0.3μm以下的超细纤维。

本发明的杀菌消毒材料，所述功能基团通过接枝改性工艺以化学键固定在基质表面；接枝率为50％-500％。

本发明的杀菌消毒材料，所述杀菌消毒成分包括三氯生，三氯卡巴，对氯二甲苯酚，甘宝素，尼泊金甲酯，双胍系抗菌剂，有机硅季铵盐，金属纳米粒子以及具有抗菌作用的天然植物提取物等化学和天然杀菌剂中的一种或几种。所述杀菌消毒成分通过涂层，浸染，离子交换，螯合或吸附方式整合到基质中；整合量可以依具体应用的产品所需的杀菌效果来定，可以为1％-20％。

本发明提供的杀菌消毒材料是通过捕获，脱水，杀灭机理达到高效杀菌、消毒的目的，具体的说就是当细菌、病毒接触到基质表面时，首先会被固定在基质的功能基团探测，锁定，捕获，由于所采用的基质具有吸水性，被捕获的细菌会立刻被吸水纤维脱水，同时基质表面的杀菌消毒成分迅速将细菌、病毒杀死，整个过程如图1所示。

本发明的杀菌消毒材料当基质采用非织造布时，可由以下工艺制造：将非织造布用蒸馏水清洗干净，高温烘干；通过接枝改性工艺将带有捕获细菌、病毒的功能基团的化合物以化学键固定在非织造布表面，最后通过涂层，浸染，离子交换，螯合，或吸附等方式将杀菌消毒成分后整理到非织造布中。所述制造工艺可根据基质的不同而有一定的改变，一般技术人员即可做出。

本发明的杀菌消毒材料可广泛应用在医用杀菌消毒产品中。如手术用罩衫、帽套、鞋套、口罩、面罩、医院病人、病床床单、垫褥、枕套、防菌帘布；湿毛巾、棉球、消毒包布；医用胶布底布、绷带底布、伤口敷布、伤口软垫、吸血布等等。

进一步地，本发明提供一种医用防护口罩，包括口罩本体，所述口罩本体由外到内包括防水层、杀菌消毒层、过滤层、和亲肤层，其中所述杀菌消毒层是用上述杀菌消毒材料制成的。所述四者经复合缝制而成一口罩本体。

本发明提供的口罩，其中所述的防水层优选采用聚丙烯喷熔布；所述的过滤层优选采用活性碳复合纤维为材质的过滤材料；所述的亲肤层优选采用以天然纤维为材质的非织造布，最优选为纯棉布。本发明提供的医用防护口罩，可在口罩本体的上缘设置有一鼻夹，鼻夹由可弯折的可塑性材料制成，长度不小于8.5cm；所述口罩本体的四周边缘采用弹性针织布包边，并镶有密封条，能与人脸紧密贴合；所述口罩为拱形口罩，横径不小于14cm，纵径不小于14cm。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

(1)本发明所提供的高效杀菌消毒材料能够在5分钟内迅速杀死细菌、病毒。

(2)本发明所提供的高效杀菌消毒材料优选超细纤维非织造布作为基质，由于超细纤维直径很小，具有较大的比表面积，能够吸附超过自身重量7倍的灰尘，颗粒，同时具有很强的吸水性，吸水速度快，能使细菌、病毒迅速脱水。

(3)本发明所提供的高效杀菌消毒材料，表面固定的季铵盐，含硫化合物，含磺酸化合物，能特异性的与细菌、病毒的细胞膜结合，主动捕获细菌、病毒，并使材料表面附着的杀菌、消毒成分快速发挥作用。

(4)本发明所提供的医用防护口罩，具有优异的防护性能、过滤效率达到95％以上，气体阻力小于25mmH₂O。其综合防护性能符合我国标准(GB19083-2003)N95等级的要求。

(5)本发明所提供的医用防护口罩采用多层次结构设计，质感柔软，佩戴舒适，透气性良好，鼻夹和密封圈可以弯曲适合不同脸型的人，拱形设计为口鼻形成了良好的透气空间。

(6)本发明提供的医用防护口罩具有杀菌，抗病毒，防病，净化空气等功能，可预防病毒的飞沫传播，特别适合于医护人员、传染病患者、防止病毒传染的人员和含有大量细菌的环境。

附图说明

图1是本发明的杀菌消毒材料的工作原理；

图2是本发明的杀菌消毒材料的制造工艺原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

(1)在非织造布上固定捕获细菌、病毒的功能基团：将超细纤维非织造布进行清洗处理后，把浓度为0.5-1％(重量体积百分比)的含反应性官能团的3-(三甲氧基硅烷基)丙基二甲基十八烷基季铵氯化物及适量引发剂(如过氧化二苯甲酰)的水溶液均匀喷洒在非织造布上使其湿透，十分钟后再在120-130℃条件下交联5分钟。

(2)将杀菌消毒成分浸染到非织造布上：将三氯生配成5％(重量体积百分比)的溶胶，喷涂在经步骤(1)处理的非织造布上，经滚压、烘干得到高效杀菌消毒材料。

整个过程的示意图如图2所示。

实施例2

(1)在非织造布上固定捕获细菌、病毒的功能基团：将超细纤维聚丙烯非织造布用丙酮浸泡24h后，用蒸馏水洗至无味，105℃恒温干燥，然后放入装有引发剂(如过氧化二苯甲酰)和浓度为10％的含丙烯官能团的含硫化合物烯丙硫醇的反应液的聚合瓶中，用氮气排氧5分钟；然后在100℃条件下交联30分钟，取出非织造布，用丙酮和90℃热水洗涤3-4次除去残余引发剂和单体，再用去离子水煮沸1小时。

(2)将杀菌消毒成分浸染到非织造布上：将对氯二甲苯酚配成10％的溶液，喷涂在经步骤(1)处理的非织造布上，经滚压、烘干得到高效杀菌消毒材料。

实施例3

(1)在非织造布上固定捕获细菌、病毒的功能基团：将聚乙烯醇非织造布浸泡在7％的磷酸氢胺溶液中2分钟，105℃恒温干燥；然后将处理过的非织造布浸入浓硫酸中，在氮气保护下80℃加热90分钟；最后用蒸馏水将非织造布洗涤至中性。

(2)将杀菌消毒成分浸染到非织造布上：配制10％的硝酸银溶液，喷涂在经步骤(1)处理的非织造布上，经滚压、烘干得到高效杀菌消毒材料。

实施例4

(1)在非织造布上固定捕获细菌、病毒的功能基团：将聚乙烯醇非织造布浸泡在γ-氨丙基三乙氧基硅烷中，120℃加热12小时，冷却后取出，依次用丙酮、乙醇洗涤，恒温干燥；然后将处理过的非织造布浸入蒸馏水中，加入10％的硫代乙酰胺，加热到90℃后逐滴滴加37％甲醛溶液，滴加完毕后，90℃加热1h，冷却，依次用丙酮、乙醇、蒸馏水洗涤，恒温干燥。

(2)将杀菌消毒成分浸染到非织造布上：将三氯卡巴粉末吸附在经步骤(1)处理的非织造布上(1∶100)，经滚压得到高效杀菌消毒材料。

实施例5

(1)在非织造布上固定捕获细菌、病毒的功能基团：将超细纤维聚丙烯非织造布用丙酮浸泡24h后，用蒸馏水洗至无味，105℃恒温干燥，然后放入装有引发剂(如过氧化二苯甲酰)和浓度为10％的含碳碳双键官能团和磺酸官能团的化合物烯丙基磺酸钠的反应液的聚合瓶中，用氮气排氧5分钟；然后在紫外灯下照射60分钟，取出非织造布，用丙酮和90℃热水洗涤3-4次除去残余引发剂和单体，再用去离子水煮沸1小时。

(2)将杀菌消毒成分浸染到非织造布上：用5％的聚六亚甲基双胍溶液浸泡经步骤(1)处理的非织造布，使双胍消毒剂螯合在处理后的非织造布上，经洗涤，滚压、烘干得到高效杀菌消毒材料。

实施例6

用高效杀菌消毒材料制作医用防护口罩，其由外到内包括：防水层，杀菌消毒层，过滤层，亲肤层，其中杀菌消毒层为实施例1或实施例2或实施例3所述的高效杀菌消毒材料，防水层采用聚丙烯喷熔布，过滤层采用活性碳复合纤维为材质的过滤材料，亲肤层采用纯棉布。将四者经复合缝制而成口罩本体。在口罩本体的上缘设置有一鼻夹，鼻夹由可弯折的可塑性材料制成，长度不小于8.5cm；口罩本体的四周边缘采用弹性针织布包边，并镶有密封条，能与人脸紧密贴合；口罩为拱形口罩。横径不小于14cm，纵径不小于14cm。

经试验，得到上述口罩的杀菌消毒层的杀菌效果，如表1所示：

杀菌消毒层的杀菌效果(实施例1)

微生物	可能引起的疾病	杀灭率(90秒)
			大肠杆菌	肠炎，腹泻，尿道炎，膀胱炎，肾盂肾炎，腹膜炎，阑尾炎，败血症	＞99.999
金黄色葡萄球	腹泻，急性肠炎，呕吐，发热	＞99.999
			铜绿假单胞菌	化脓性病变	＞99.999
白色念球菌	鹅口疮，阴道炎	＞99.999
			肺炎克雷伯氏	气管炎，肺炎，脑膜炎，泌尿系统炎症，创伤病变	＞99.999
白色葡萄球菌	呕吐，腹泻	＞99.999
			黑曲霉	粮食霉变	96.111

医用防护口罩的测试结果：

序号	杀菌消毒层	阻力mm H2O	透过率	过滤效率
					1	实施例1	18.55	2.89	96.52％
2	实施例2	20.06	2.37	97.31％

3

实施例3

20.94

2.12

97.28％

由上述实验结果可以看出，采用本发明的高效杀菌消毒材料制作的医用防护口罩，其防护效率＞95％，杀菌率＞99％，气流阻力＜25mmHg，完全符合国家标准《医用防护口罩技术要求》(GB19083-2003)中对消毒口罩的技术要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种杀菌消毒材料，其特征在于，包括基质，在基质表面固定有能捕获细菌和/或病毒的功能基团和杀菌消毒成分；所述功能基团来自于能通过化学或物理作用结合细菌和/或病毒的物质，为季铵盐，含磺酸化合物中的一种或几种；

所述杀菌消毒成分为三氯生，三氯卡巴，对氯二甲苯酚，甘宝素，尼泊金甲酯，双胍系抗菌剂，有机硅季铵盐，金属纳米粒子以及具有抗菌作用的天然植物提取物中的一种或几种，所述基质为具有吸水性的非织造布；

所述的杀菌消毒材料由以下工艺制造：

（1）在非织造布上固定捕获细菌、病毒的功能基团：所述方法为以下方法中的一种：

将超细纤维聚丙烯非织造布用丙酮浸泡24h后，用蒸馏水洗至无味，105℃恒温干燥，然后放入装有引发剂过氧化二苯甲酰和浓度为10%的含丙烯官能团的含硫化合物烯丙硫醇的反应液的聚合瓶中，用氮气排氧5分钟；然后在100℃条件下交联30分钟，取出非织造布，用丙酮和90℃热水洗涤3-4次除去残余引发剂和单体，再用去离子水煮沸1小时；

将聚乙烯醇非织造布浸泡在7%的磷酸氢胺溶液中2分钟，105℃恒温干燥；然后将处理过的非织造布浸入浓硫酸中，在氮气保护下80℃加热90分钟；最后用蒸馏水将非织造布洗涤至中性；

将聚乙烯醇非织造布浸泡在γ-氨丙基三乙氧基硅烷中，120℃加热12小时，冷却后取出，依次用丙酮、乙醇洗涤，恒温干燥；然后将处理过的非织造布浸入蒸馏水中，加入10%的硫代乙酰胺，加热到90℃后逐滴滴加37%甲醛溶液，滴加完毕后，90℃加热1h，冷却，依次用丙酮、乙醇、蒸馏水洗涤，恒温干燥；

将超细纤维聚丙烯非织造布用丙酮浸泡24h后，用蒸馏水洗至无味，105℃恒温干燥，然后放入装有引发剂过氧化二苯甲酰和浓度为10%的含碳碳双键官能团和磺酸官能团的化合物烯丙基磺酸钠的反应液的聚合瓶中，用氮气排氧5分钟；然后在紫外灯下照射60分钟，取出非织造布，用丙酮和90℃热水洗涤3-4次除去残余引发剂和单体，再用去离子水煮沸1小时；

（2）将杀菌消毒成分浸染到非织造布上。

2.如权利要求1所述的杀菌消毒材料，其特征在于，所述非织造布的纤维原料选自天然纤维,其为棉、麻、毛、丝、甲壳素中的一种或几种；或化学纤维，其为丙纶、涤纶、锦纶、维纶、聚丙烯腈纤维、黏胶纤维、醋酯纤维中的一种或几种；所述纤维原料的平均纤度在2μm以下。

3.如权利要求2所述的杀菌消毒材料，其特征在于，所述纤维原料的平均纤度在0.3μm以下。

4.权利要求1-3任一项所述的杀菌消毒材料在医用杀菌消毒产品中的应用。

5.一种医用防护口罩，其特征在于，包括口罩本体，所述口罩本体由外到内包括防水层、杀菌消毒层、过滤层、和亲肤层，其中所述杀菌消毒层是用权利要求1-3任一项所述的杀菌消毒材料制成的。

6.如权利要求5所述的医用防护口罩，其特征在于，所述口罩本体的上缘设置有一鼻夹，鼻夹由可弯折的可塑性材料制成；所述口罩本体的四周边缘采用弹性针织布包边，并镶有密封条，能与人脸紧密贴合；所述口罩为拱形口罩。

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