專利名稱：無機納米粒改性聚氨酯海綿口罩材料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于勞動保護(hù)用品技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及衛(wèi)生保健技術(shù)領(lǐng)域中的口罩材料。
背景技術(shù)：
空氣中的粉塵直徑越小，進(jìn)入呼吸道的部位越深，直徑小于2微米的粉塵可100% 直接進(jìn)入毛細(xì)支氣管和肺泡，因此直徑小的粉塵特別是納米至亞微米級的粉塵對人體的健康危害更大。此外室內(nèi)空氣中的其他污染物如香煙煙霧、各種裝修材料釋放出的甲醛，有機揮發(fā)物，霉菌，孢子、細(xì)菌、病毒、纖維等也會對人體健康產(chǎn)生不利影響。在沒有安裝空氣過濾器的建筑物內(nèi)和粉塵較多的工礦企業(yè)，可以通過使用口罩避免空氣污染。已經(jīng)申請相關(guān)專利的口罩材料種類很多，但是它們的功能比較單一，往往只能針對某一類污染物進(jìn)行防護(hù)，而對于亞微米級粉塵、直徑很小的病毒(如SARS病毒只有 0. 1-0.3微米)進(jìn)行防護(hù)的口罩材料，能夠同時對多種類污染物進(jìn)行高效防護(hù)，且制備方法簡單的口罩材料尚未見報導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種無機納米粒改性的聚氨酯海綿口罩材料，并提供該口罩材料的制備方法，同時還提供了該無機納米粒改性的聚氨酯海綿口罩材料在制備口罩中的應(yīng)用。實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明提供的這種口罩材料是無機納米粒改性的聚氨酯海綿，所述的無機納米粒改性的聚氨酯海綿的制備方法是在室溫下將聚醚多元醇、水、硅油、辛酸亞錫和胺觸媒混合均勻后，添加無機納米粒，高速機械攪拌使其分散均勻，再加入甲苯二異氰酸酯，高速分散后倒入(成型)模具中，0-40°C條件發(fā)泡制得無機納米粒改性的聚氨酯海綿，各組分的用量比為聚醚多元醇100重量份、水0. 3 20重量份、硅油0. 01 20重量份、辛酸亞錫 0. 03 10重量份、胺觸媒0. 01 10重量份，無機納米粒0. 01 30重量份，甲苯二異氰酸酯10 90重量份。其中各物質(zhì)的重量是以聚醚多元醇的重量為100而確定的，例如聚醚多元醇為100克，水可選用0. 3 20克。所述的無機納米粒是磁性四氧化三鐵納米粒、 磁性三氧化二鐵納米粒、具有光催化性能及抗菌、抗紫外線的二氧化鈦納米粒、氧化鋅納米粒、具有高吸附性能、孔隙多且孔徑大小可以調(diào)節(jié)的介孔二氧化硅、碳納米管、碳纖維中的一種或兩種或兩種以上，無機納米粒的粒徑范圍為1-1000納米。本發(fā)明提供的這種無機納米粒改性的聚氨酯海綿口罩材料的制備方法是在室溫下將聚醚多元醇、水、硅油、辛酸亞錫和胺觸媒混合均勻后，添加無機納米粒，高速機械攪拌使其分散均勻，再加入甲苯二異氰酸酯，高速分散后倒入成型模具中，0-40 V條件發(fā)泡即制得無機納米粒改性的聚氨酯海綿口罩材料，各組分的用量比為聚醚多元醇100重量份、水 0. 3 20重量份、硅油0. 01 20重量份、辛酸亞錫0. 03 10重量份、胺觸媒0. 01 10重量份，無機納米材料0. 01 30重量份，甲苯二異氰酸酯10 90重量份。(其中各物質(zhì)的質(zhì)量是以聚醚多元醇的質(zhì)量為100而確定的，例如聚醚多元醇為100克，水可選用0. 3 20 克)，所述的無機納米粒是磁性四氧化三鐵納米粒、三氧化二鐵納米粒、二氧化鈦納米粒、氧化鋅納米粒、二氧化硅納米粒、碳納米管、碳纖維納米粒中的一種或兩種或兩種以上，無機納米粒的粒徑范圍為1-1000納米。本發(fā)明提供的無機納米粒改性的聚氨酯海綿口罩材料可用于制備口罩，制備方法可以是將無機納米粒改性的聚氨酯海綿口罩材料制備或裁剪成口罩規(guī)格大小加上系帶即制成口罩。也可以由至少一層無機納米粒改性的聚氨酯海綿和至少一層無紡布按口罩規(guī)格大小重疊縫合在一起并縫上系帶而成。聚氨酯海綿具有規(guī)整的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，孔隙多，比表面積大，吸附過濾性能好，是優(yōu)良的口罩材料。在發(fā)泡成型前通過原位聚合法將無機納米粒分散在制備聚氨酯海綿的原料中，不僅可以使無機納米粒分散均勻，而且還可以使納米粒與聚氨酯高分子鏈化學(xué)鍵合， 納米粒牢固地與海綿結(jié)合，不易脫落，且制備工藝簡單，降低成本。無機納米粒具有粒徑小，比表面積大，表面帶電荷，吸附性能強等優(yōu)點，因此納米粒改性后的聚氨酯海綿口罩對微細(xì)粉塵的吸附能力比未改性海綿要大大提高。本發(fā)明實施例中的實驗結(jié)果表明，納米TiO2改性的聚氨酯海綿對納米粉塵的吸附量是普通海綿的兩倍以上。磁性納米粒有很高的磁性，可以吸附具有磁性的金屬粉塵；當(dāng)聚氨酯海綿中加入磁性納米粒如四氧化三鐵時，本發(fā)明所述口罩材料有過濾除去礦山企業(yè)中危害較大的金屬粉塵的作用，發(fā)明實施例中的實驗結(jié)果表明，納米四氧化三鐵改性的聚氨酯海綿對磁性納米粉塵的吸附量是普通海綿的兩點五倍以上。納米二氧化鈦、氧化鋅粒具有強的紫外線吸收功能和抗菌、抗病毒能力[參見
1.魏大巧，唐穎蕾，劉麗等，新型無機抗菌材料的研究進(jìn)展。材料導(dǎo)報，2008,22:11-14;
2.喻菡、龔睿、龔鎮(zhèn)奎，二氧化鈦無機抗菌材料抗病毒效果的檢測方法研究，公共衛(wèi)生與預(yù)防醫(yī)學(xué)，2007，18 :20-22]，二氧化鈦、氧化鋅還有吸附降解有毒有害有機氣體分子的能力 [參見劉建平，趙曉聲，二氧化鈦光催化技術(shù)凈化有害氣體的研究進(jìn)展，工程設(shè)計與研究 (長沙)，2006二9-33]。因此，當(dāng)聚氨酯海綿中加入二氧化鈦或氧化鋅時，本發(fā)明所述口罩材料不僅具有抗菌、抗病毒能力，還有吸附降解有毒有害氣體的作用。介孔二氧化硅、碳納米管、碳纖維的比表面積比普通活性碳更大，對有毒有害氣體的吸附能力進(jìn)一步增強。因此用這些納米粒對海綿進(jìn)行改性所制成的口罩材料對有毒有害氣體的吸附作用進(jìn)一步增大。由熔噴法制備的聚丙烯非織造布，即無紡布，具有纖維細(xì)微米)、孔隙多、結(jié)構(gòu)蓬松，抗折皺能力強，對亞微米級粉塵的捕集效率高，而吸氣阻力低，容塵量大，是良好的口罩材料，[參見魏從剛，防塵口罩的選擇，個體防護(hù)裝備，2009，53]，當(dāng)它與本發(fā)明提供的無機納米粒改性的海綿口罩材料復(fù)合后，相當(dāng)于“強強聯(lián)合”，可進(jìn)一步提高口罩對亞微米級粉塵的捕集效率，提高口罩的容塵量，當(dāng)海綿中加入二氧化鈦納米?；蛱技{米管時，還有吸附有毒有害氣體，抗菌、抗病毒能力，當(dāng)海綿中加入磁性納米粒如四氧化三鐵時，則有過濾除去礦山企業(yè)中危害較大的金屬粉塵的作用。本發(fā)明提供的口罩材料具有高效濾除亞微米級粉塵、病毒、細(xì)菌的能力，此外還有吸附有毒有害氣體的功能，吸氣阻力小，制備方法簡單，可以水洗重復(fù)利用，且成本低，具備
4廣闊的應(yīng)用前景。


圖1 聚氨酯海綿改性前后對納米粉塵吸附量的影響。圖2 聚氨酯海綿改性前后對磁性納米粉塵吸附量的影響。
具體實施例方式實施例1 二氧化鈦納米粒改性聚氨酯海綿口罩材料的制備取分子量3050的聚醚多元醇 100重量份，硅油1重量份、辛酸亞錫0. 4重量份、三乙烯二胺0. 2重量份和水4. 6重量份后， 混合在一起攪拌均勻，加入2重量份納米二氧化鈦，高速機械攪拌并超聲分散，脫氣后加入 2,4-甲苯二異氰酸酯45重量份，機械攪拌器高速攪拌6 8s，迅速倒入發(fā)泡模具中，28°C 恒溫環(huán)境中發(fā)泡，熟化24h后脫模，即得納米粒改性聚氨酯海綿材料。采用飽和吸附法測定該海綿材料吸附納米粉塵的量，是未改性聚氨酯海綿材料吸附納米粉塵量的2. 1倍(見圖 1)。實施例2 磁性四氧化三鐵納米粒改性聚氨酯海綿口罩材料的制備取分子量3050的聚醚多元醇100重量份，硅油1重量份、辛酸亞錫0. 5重量份、三乙烯二胺0. 25重量份和水5重量份后，混合在一起攪拌均勻，并加入2重量份磁性四氧化三鐵納米粒，高速機械攪拌并超聲分散，脫氣后加入2，4-甲苯二異氰酸酯45重量份，機械攪拌器高速攪拌6 8s，迅速倒入發(fā)泡模具中，28°C恒溫環(huán)境中發(fā)泡，熟化24h后脫模，即得磁性納米粒改性聚氨酯海綿口罩材料。采用飽和吸附法測定顯示該海綿材料吸附磁性納米粉塵的量是未改性聚氨酯海綿材料吸附磁性納米粉塵量的2. 6倍(見圖2)。實施例3參照中國準(zhǔn)標(biāo)頭型13號鼻深、開口大小尺寸確定口罩的基本尺寸為長為130mm， 寬為110mm，深(高)為25mm.根據(jù)該尺寸制備口罩模具。制備二氧化鈦納米粒改性聚氨酯海綿口罩材料取聚醚多元醇(分子量3050) 100 重量份，硅油1重量份、辛酸亞錫0. 4重量份、三乙烯二胺0. 2重量份和水4. 6重量份混合在一起攪拌均勻，加入2重量份二氧化鈦納米，高速機械攪拌并超聲分散，脫氣后加入2，4-甲苯二異氰酸酯45重量份，機械攪拌器高速攪拌6 8s，迅速倒入口罩模具中，恒溫環(huán)境中發(fā)泡，熟化24h后脫模，即得納米粒改性聚氨酯海綿口罩材料。將制得的納米粒改性聚氨酯海綿口罩材料的一面或正反兩面與裁剪恰當(dāng)?shù)娜蹏娋郾o紡布縫合在一起，并縫上系帶，即制成本發(fā)明口罩。
權(quán)利要求
1.一種口罩材料，其特征在于它是由無機納米粒改性的聚氨酯海綿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的口罩材料，其特征在于，所述的無機納米粒改性的聚氨酯海綿的制備方法是在室溫下將聚醚多元醇、水、硅油、辛酸亞錫和胺觸媒混合均勻后，添加無機納米粒，高速機械攪拌使其分散均勻，再加入甲苯二異氰酸酯，高速分散后倒入成型模具中，0-40°C條件發(fā)泡制得無機納米粒改性的聚氨酯海綿，各組分的用量比為聚醚多元醇 100重量份、水0. 3 20重量份、硅油0. 01 20重量份、辛酸亞錫0. 03 10重量份、胺觸媒0. 01 10重量份，無機納米粒0. 01 30重量份，甲苯二異氰酸酯10 90重量份。。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的口罩材料，其特征在于，所述的無機納米粒是磁性四氧化三鐵納米粒、磁性三氧化二鐵納米粒、二氧化鈦納米粒、氧化鋅納米粒、介孔二氧化硅、碳納米管、碳纖維中的一種或2種或2種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的口罩材料，其特征在于，所述的無機納米粒的粒徑范圍為1-1000納米。
5.一種無機納米粒改性的聚氨酯海綿口罩材料的制備方法，其特征在于，在室溫下將聚醚多元醇、水、硅油、辛酸亞錫和胺觸媒混合均勻后，添加無機納米粒，高速機械攪拌使其分散均勻，再加入甲苯二異氰酸酯，高速分散后倒入成型模具中，0-40°C條件發(fā)泡即制得無機納米粒改性的聚氨酯海綿口罩材料，各組分的用量比為聚醚多元醇100重量份、水 0. 3 20重量份、硅油0. 01 20重量份、辛酸亞錫0. 03 10重量份、胺觸媒0. 01 10 重量份，無機納米材料0. 01 30重量份，甲苯二異氰酸酯10 90重量份。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述的無機納米粒是磁性四氧化三鐵納米粒、三氧化二鐵納米粒、二氧化鈦納米粒、氧化鋅納米粒、二氧化硅納米粒、碳納米管、碳纖維納米粒中的一種或2種或2種以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制備方法，其特征在于，所述的無機納米粒的粒徑范圍為 1-1000 納米。
8.權(quán)利要求1至4中任一項所述的口罩材料用于制備口罩。
9.一種口罩，其特征在于，由至少一層權(quán)利要求1至4中任一項所述的無機納米粒改性的聚氨酯海綿口罩材料和縫在該口罩材料上的系帶組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的口罩，其特征在于，在所述的無機納米粒改性的聚氨酯海綿口罩材料上還疊加縫合有至少一層無紡布。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種無機納米粒改性的聚氨酯海綿口罩材料及其制備方法，并提供了其在制備口罩中的應(yīng)用。本發(fā)明用于改性海綿的無機納米粒是磁性四氧化三鐵納米粒、磁性三氧化二鐵納米粒、二氧化鈦納米粒、氧化鋅納米粒、介孔二氧化硅、碳納米管、碳纖維。無機納米粒具有粒徑小，比表面積大，表面帶電荷，吸附性能強等優(yōu)點，且一些納米粒還具有強紫外線吸收，光催化活性、抗菌和抗病毒作用。本發(fā)明提供的無機納米粒改性的聚氨酯海綿口罩材料具有高效濾除亞微米級粉塵、病毒、細(xì)菌的能力，此外還有吸附有毒有害氣體的功能，吸氣阻力小，制備方法簡單，可以水洗重復(fù)利用，且成本低，具備廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號C08K7/06GK102190882SQ20101012137
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月10日
發(fā)明者張勇, 彭紅, 黃開勛 申請人:華中科技大學(xué)