[發明專利]無機納米粒改性聚氨酯海綿口罩材料及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201010121372.1
• 申請日: 2010-03-10
• 公開（公告）號: CN102190882A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 黃開勛;彭紅;張勇
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C08L75/08
• 分類號: C08L75/08;C08K3/22;C08K3/36;C08K7/00;C08K7/06;C08G18/48;C08G18/61;A41D13/11;C08G101/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 夏惠忠

技術領域：

本發明屬于勞動保護用品技術領域，具體涉及衛生保健技術領域中的口罩材料。

背景技術：

空氣中的粉塵直徑越小，進入呼吸道的部位越深，直徑小于2微米的粉塵可100％直接進入毛細支氣管和肺泡，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，有機揮發物，霉菌，孢子、細菌、病毒、纖維等也會對人體健康產生不利影響。在沒有安裝空氣過濾器的建筑物內和粉塵較多的工礦企業，可以通過使用口罩避免空氣污染。

已經申請相關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行防護，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)進行防護的口罩材料，能夠同時對多種類污染物進行高效防護，且制備方法簡單的口罩材料尚未見報導。

發明內容：

本發明的任務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用。

實現本發明的技術方案是：

本發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℃條件發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節的介孔二氧化硅、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℃條件發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。(其中各物質的質量是以聚醚多元醇的質量為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。

聚氨酯海綿具有規整的三維網絡結構，孔隙多，比表面積大，吸附過濾性能好，是優良的口罩材料。在發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鍵合，納米粒牢固地與海綿結合，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，吸附性能強等優點，因此納米粒改性后的聚氨酯海綿口罩對微細粉塵的吸附能力比未改性海綿要大大提高。本發明實施例中的實驗結果表明，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；當聚氨酯海綿中加入磁性納米粒如四氧化三鐵時，本發明所述口罩材料有過濾除去礦山企業中危害較大的金屬粉塵的作用，發明實施例中的實驗結果表明，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。