CN103446683B

CN103446683B - 五防富氧口罩

Info

Publication number: CN103446683B
Application number: CN201310421370.8A
Authority: CN
Inventors: 黄河
Original assignee: WUHAN LONGFEIXIANG TECHNOLOGY PRODUCTS MANUFACTURING Co Ltd
Current assignee: WUHAN LONGFEIXIANG TECHNOLOGY PRODUCTS MANUFACTURING Co Ltd
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2016-06-08
Anticipated expiration: 2033-09-16
Also published as: CN103446683A

Abstract

本发明提供的一种五防富氧口罩。所述五防富氧口罩包括口罩体和口罩带，所述口罩体包括向外凸出的凸形曲面的翻盖式滤盒、硅胶面罩和密封嵌设在翻盖式滤盒内的过滤层，所述翻盖式滤盒由内盖和外盖组成，内盖和外盖的一侧通过转轴连接，另一侧通过卡扣构件连接，在外盖上开设有多个通气孔；所述硅胶面罩密封连接在内盖呼吸口的内侧；所述过滤层由内、外三维多孔材料层和夹在两材料层之间的聚合物超薄膜复合膜组成；所述聚合物超薄膜复合膜是由多孔超薄载体膜层和均质无孔聚合物超薄膜层组成。本发明的过滤层采用高氧气渗透率聚合物制成的均质无孔超薄膜层，同时具有防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘和富氧功能，且使用寿命长，成本低。

Description

五防富氧口罩

技术领域

本发明属于医疗卫生技术领域，具体涉及一种带高氧气渗透率的聚合物超薄膜复合膜，并能防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘的五防富氧口罩。

背景技术

随着中国经济的发展和人民生活水平的提高，人们对能源的需求随之增加，尤其在大、中城市，各类车辆和私家车大幅增加。由于对这些因素形成的空气污染缺乏足够的认识和重视，近年来，在人口密度大的地区，尤其是大、中城市产生雾霾天气，严重威胁人民的身体健康和生命。雾霾天气产生的机制很复杂，其化学成分也非常复杂。它含有大量的含氮有机颗粒物，它的成分非常复杂，它不是一种物质，而是好几十种物质，这些物质可能引发癌症及其它严重疾病。更重要的是，病毒、病菌都能在这种很小的颗粒物上存活和繁殖，附着在大气的颗粒物上，在空气中产生大量的游离着的病毒和病菌分子，就会传播疾病。PM2.5是空气污染物中对人危害最大的细颗粒物，此细颗粒物的直径等于或者小于2.5微米，PM2.5在医学上叫可入肺颗粒物，一般来说我们外科的口罩大概能够有PM4的微粒可以预防，到PM2.5就不行了，到PM2.5现在一般是要N95的那种口罩，但那种口罩很闷，不能长期用。

现有技术中，因应不同的用途和需求，口罩有不同的种类与分级，简单说明如下。

一般口罩：这种口罩没有经过额外的处理，其纤维结构的孔隙相当大(约1微米)，所以无法有效阻止经空气传染的病原。此外，一般的口罩对於比较容易进入人类呼吸系统的灰尘，并没有防护的效果，但对於颗粒大的灰尘，还是有一些阻绝的作用。这种口罩可以作为保暖、避免灰头土脸与鼻孔肮髒等用途，但是不可作为防止病菌侵入之用。

活性碳口罩：活性碳具有多孔隙的结构，其过滤层的主要功能在于吸附有机气体、具恶臭的分子及毒性粉尘，并非用于过滤粉尘，不具杀菌的功能。活性碳会将病毒粒子吸引到口罩表面，但是却无法杀死病毒，因此，手、眼、鼻或嘴意外接触到使用过的活性碳口罩表面，依然有可能导致疾病的传染。而且活性碳的使用有一项限制，一旦所有的细孔都被填满，便失去效用，此时必须置换口罩，但何时到达饱和点并不太容易判断。

医疗用口罩：医用口罩主要是为了避免医生的飞沫影响病人，功能设计并不是要免于吸入粒状有害物，其效果虽然比棉纱口罩及布质印花口罩好，但是顶多也只有70％的效果，拿这样的口罩来阻绝病菌，效果可能非常有限。标准的外科医疗用口罩分叁层，外层有阻尘阻水作用，可防止飞沫进入口罩里面，中层有过滤作用，可挡住90％以上的5微米颗粒，近口鼻的一层作为吸湿之用。

带电滤材口罩：根据这种口罩的主要生产厂商3M公司所提供的资料显示，带电滤材的功用主要在于便利呼吸，而不在于过滤。这种口罩实际有过滤作用的是位于带电滤材下的一层碳。其过滤机制可能与活性碳口罩相同，这表示它与活性碳口罩有相同的使用限制。其中还有一层所谓的「附著电阻过滤材质」，其作用在于延长口罩的寿命及增加舒适度。

美国职业安全卫生研究所(NationalInstituteforOccupationalSafetyandHealth)的认證，将防护性口罩分为叁个系列，除N系列外，尚有P及R系列，各含95、99及100叁型，分别表示在特殊环境下，可阻绝95、99及99.7％的病菌。

SARS流行期间大家争相抢购的N95型口罩，是美国指定防範肺结核病菌的防疫口罩，可以有效过滤结核桿菌(直径约为0.3～0.6微米，长1～4微米)，防止经由空气的感染。其检验的标准为，用0.3微米氯化钠微粒进行测试，阻隔效率须达95％以上，并经佩戴者脸庞紧密度测试，确保在密贴脸部边缘状况下，空气能透过口罩进出。

现有口罩大都是软质的，直接将过滤芯夹在由卫生棉等软质材料制成的口罩体内，这种口罩支撑效果差，由于其口罩体是软质的，一般使用一次后便会变形，经常是作为一次性的口罩，使用过后只能将其作废，比较浪费，特别是对于一些好的滤芯来说，成本太高；除此之外，软质口罩的密封效果较差，这样在佩戴时，即使滤芯的效果再好，其防尘过滤的功能也会大大降低；还有一些硬质塑料口罩，直接将过滤层嵌设在口罩体内，一般结构比较复杂，在安装和拆取过滤层的过程中也比较麻烦，在使用过程中过滤层也会因为呼吸气压带来的张力，造成机械损坏和其它可能的物理破坏，也会降低过滤层的使用寿命。而且现有的硬质塑料口罩在佩戴时还存在密封效果差、佩戴不舒服等缺陷。对于口罩的使用，密封效果是比较重要的，一旦密封效果差，便会有一些外界污染空气进入口罩的呼吸内腔，这样口罩内过滤后的空气便会与外界污染空气的接触，受到污染，大大降低口罩的过滤效果，即大大降低口罩的防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘的效果。

现有技术中，一般口罩的孔洞最小约为0.3微米，而SARS病毒的大小约为0.08～0.14微米，所以一般的观念都是认为口罩并不能有效地过滤SARS病毒。世界卫生组织(WHO)认定SARS是飞沫传染，所谓的飞沫传染就说明了病毒并不是个别地散布在空气中，主要是藏在口鼻飞沫(其大小约为病毒的上百倍大，超过0.3微米)内，以医疗用的口罩来说，它就有65％以上的飞沫阻绝效率，因此口罩对于飞沫传染的疾病预防，还是有一定的效用。

新近诞生的纳米光触媒口罩具有相当的杀菌功能，其原理是利用光催化反应来分解有害物质与杀菌。光催化反应是藉由一种半导体光电陶瓷作为触媒，以达到将吸附物质氧化或还原的目的。许多半导体光电陶瓷皆可作为光触媒，如二氧化钛(TiO₂)、氧化锌(ZnO)、硫化镉(CdS)等。目前使用最多的光触媒为二氧化钛，它除了具有相当强的氧化与还原能力外，还具有化学安定性、对环境无害、价格低廉等优点。我国吉林省惟升科贸发展有限公司新开发的纳米防护系列口罩产品，集中了纳米材料技术，高效率过滤、杀菌材料技术等，以突出的防护性能，已获得以下专利：1、折叠形纳米防护口罩。(专利号：CN03252129)。2、防飞沫抗菌口罩。(专利号：CN0325215)。3、平板折叠形纳米防护口罩。(专利号：CN03252131)。4、罩杯形纳米防护口罩。(专利号：CN03252130)。

中国人口密度大的各大地区，尤其是大、中城市，不仅空气污染极为严重，并且这种污染也导致空气中氧的浓度从大自然的21％降到19％以下，长期处于贫氧状态。对于汽车出行高峰期的某些地区，由于空气中的氧大量用于汽车燃油的燃烧，空气中氧的浓度甚至低于9％，处于极度贫氧状态。因此真正吸入到人体体内的氧气量大大降低。生活在这种贫氧或者极度贫氧环境下的人们，其健康将受到严重威胁，其身体将处于亚健康状态，并且很容易患上或者诱发多种慢性疾病，缺氧将是造成许多疾病的主因之一，比如头痛、心脑血管疾病，心绞痛，等等。众所周知，氧气是人类生存不可或缺的气体。如果能有一种技术能制造一种具有防尘(包括防PM2.5)、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘和富氧功能的口罩给人们佩戴，非常方便地给人们提供清新健康的富氧，它将大大改善人们大脑供氧的状况，并因此缓解或者根治由缺氧而引起的各种不良身体症状，可大大缓解脑疲劳，醒脑提神，保持旺盛精力；可消除因体内血液中氧浓度低而导致的疲劳，倦怠和头晕、头疼等不适症状。在清新健康富氧的环境下，人们的体力机能，大脑智力，血液氧浓度等能达到身体最佳状态。这种状态对于老年人、孕妇、儿童，以及学习强度和心理压力大的学生，和工作强度和心理压力大的各类群体，都将具有特别显著的保健和医疗作用。

尽管如上所述的现有技术通过过滤和吸附乃至光催化，纳米技术等提供了“五防”(即防尘(包括防PM2.5)、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘)中的某项或某几项功能的口罩。但目前尚无任何技术和产品能够在满足五防(即防尘(包括防PM2.5)、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘)功能的同时，提供富氧功能的口罩。而且，绝大多数口罩都不能防PM2.5大小的可入肺颗粒物，有少数能防PM2.5的可入肺颗粒物的口罩，如N95型口罩，但这些种类的口罩佩戴时让人感觉很闷，不能长期使用。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种密封效果好、佩戴舒适，并且可以同时满足防尘(包括防PM2.5)、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘功能的五防富氧口罩，该口罩的过滤层可提供富氧功能，具有特别显著的防PM2.5、保健、医用和氧疗功能，其外壳本体能够非常有效地和便易地将过滤层固定，并且起到保护过滤层的功能，能减小过滤层在承受呼吸气压差带来的张力，最大限度地降低了在使用时对内部聚合物超薄膜复合膜滤芯的机械损坏和其它可能的物理破坏，可多次重复使用内部聚合物超薄膜复合膜滤芯，因此，大大延长口罩的聚合物超薄膜复合膜滤芯的使用寿命，降低成本。

本发明提供的技术方案：所述一种五防富氧口罩，包括口罩体和口罩带，所述口罩体与所述口罩带之间是连接成半环的，或直线口罩带一端头与口罩体连接的，或是直线口罩带穿套在口罩体双侧的；口罩带是松紧式的或是非松紧式的，其特征在于：所述口罩体包括向外凸出的凸形曲面的翻盖式滤盒、硅胶面罩和密封嵌设在翻盖式滤盒内的过滤层，所述翻盖式滤盒由内盖和外盖组成，内盖和外盖的一侧通过转轴连接，另一侧通过卡扣构件连接，在外盖上开设有多个通气孔，多个通气孔的开孔面积总和占所述过滤层面积的10％-40％，最佳比例为25％-30％；在内盖上开设有呼吸口，所述硅胶面罩密封连接在内盖呼吸口的内侧，且硅胶面罩的内腔占所述过滤层面积的10％-40％，最佳的内腔的面积占所述的过滤层面积是25％至30％；所述过滤层由内、外三维多孔材料层和夹在两三维多孔材料层之间的聚合物超薄膜复合膜组成；所述聚合物超薄膜复合膜是由多孔超薄载体膜层和均质无孔聚合物超薄膜层组成，均质无孔聚合物超薄膜层覆盖在多孔超薄载体膜层上。

所述翻盖式滤盒的外盖和内盖均为向外凸出的凸出曲面盖体，在外盖的凹面设有多根竖向加强筋，所述外盖通过竖向加强筋与所述过滤层贴合；在内盖的凸面上设有横竖双向加强筋，且内盖通过横竖双向加强筋与过滤层贴合。

所述外盖或内盖与过滤层相邻的一侧设有过滤层固定框和用于压紧过滤层并将其周边密封的凸缘边框，凸缘边框可以与过滤层固定框同时设置在外盖或内盖上，也可以一个设置在外盖，另一个设置在内盖上，且在外盖和内盖盖合状态下，凸缘边框刚好对应在过滤层固定框的内侧，可以将过滤层边缘密封压紧，且凸缘边框压紧过滤层的压缩比为70％-95％，最佳压缩比为80％-90％；为了方便安装，所述过滤层固定框设置在外盖上，所述凸缘边框设置在内盖对应过滤层固定框内侧的位置处。

所述过滤层的面积占所述的翻盖式滤盒面积的60％至98％。

所述内、外三维多孔材料层的厚度、平均孔径和孔隙率分别为1-8毫米、0.05-0.95微米和70％-95％，透气率至少是聚合物超薄膜复合膜透气率的30倍，最佳倍数为50-60倍。所述内、外三维多孔材料层最佳厚度分别为2-4毫米。

所述内、外三维多孔材料层采用透气性高的医用海绵材料(比如医疗级聚氨酯材料)或针刺无纺布材料；也可以采用其它透气性比较好的材料。所述外层和内层的三维多孔材料均呼吸阻力小，透气性能非常优异，能最大限度地保证呼吸流量；同时，采用医疗级材料无毒、无害、无刺激，具有良好的生物及生理兼容性。

所述的均质无孔聚合物超薄膜层的厚度为0.05-1微米。所述硅胶面罩设置在内盖的中央位置处，并通过翻边注塑结构与内盖上的呼吸口密封连接。

所述多个通气孔均为条状通气孔，均匀分布在外盖上。

所述卡扣构件为压合反扣式结构，由设置在翻盖式滤盒外盖上的压合反扣式卡扣的卡扣底座和设置在翻盖式滤盒内盖上的压合反扣式卡扣的卡扣组成。

所述多孔超薄载体膜层是由不对称孔径分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄载体膜层，或是由均匀孔径分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄载体膜层，或是由至少两层多孔聚合物材料叠加制成的多孔超薄载体膜层，所述多孔超薄载体膜层的厚度为0.05-0.13毫米；所述均质无孔聚合物超薄膜层是一种由高氧气渗透率或对氧气高选择性的聚合物制成的均质无孔超薄膜，其氧气对氮气的渗透系数的比率为1.5-6，厚度为0.001-5微米；所述均质无孔聚合物超薄膜层的最佳厚度为0.05-1微米；所述聚合物超薄膜复合膜的多孔超薄载体膜层和均质无孔聚合物超薄膜层分别与内三维多孔材料层和外三维多孔材料层相接触。

所述的聚合物超薄膜复合膜的面积占所述的过滤层面积的100％。

所述的均质无孔聚合物超薄膜层是以下列物质中的一种为原料制备而成：

(1)美国杜邦公司生产的TeflonAF2400粉末树脂；它是缩写为PDD的无定形的2,2-二(三氟甲基-4,5-二氟-1,3-间二氧杂环戊烯)，与缩写为TFE的四氟乙烯的共聚物；此共聚物中含87％摩尔的PDD和13％摩尔的TFE；共聚物的化学结构式如下：

式中：x＝87，y＝13；

(2)美国杜邦公司生产的TeflonAF1600粉末树脂；它是缩写为PDD的无定形的2,2-二(三氟甲基-4,5-二氟-1,3-间二氧杂环戊烯)，与缩写为TFE的四氟乙烯的共聚物；此共聚物中含65％摩尔的PDD和35％摩尔的TFE；共聚物的化学结构式与如上式相同，但x＝65，y＝35；

(3)比利时苏威公司生产的HyflonAD80X粉末树脂；它是无定形的2,2,4-三氟-5-三氟甲氧基-1,3-间二氧杂环戊烯，与缩写为TFE的四氟乙烯的共聚物，此共聚物中含85％摩尔的无定形的2,2,4-三氟-5-三氟甲氧基-1,3-间二氧杂环戊烯；

(4)比利时苏威公司生产的HyflonAD60X粉末树脂，它是无定形的2,2,4-三氟-5-三氟甲氧基-1,3-间二氧杂环戊烯，与缩写为TFE的四氟乙烯的共聚物，此共聚物中含60％摩尔的无定形的2,2,4-三氟-5-三氟甲氧基-1,3-间二氧杂环戊烯；

(5)含硅聚合物。

所述的多孔超薄载体膜层是以下物质中的一种、或两种、或两种以上的原料制成：

聚四氟乙烯，Polytetrafluoroethylene，缩写为PTFE；

聚醚砜，Polyethersulfone，缩写为PES；

聚偏氟乙烯，PolyvinylideneFluoride，缩写为PVDF；

聚醚酰亚胺，Polyetherimide，缩写为PEI；

丙烯酸共聚物，AcrylicCopolymer；

聚酰亚胺，Polyimides，缩写为PI；

聚多芳基化合物，Polyarylates，

聚碳酸酯，Polycarbonates，缩写为PC；

聚芳基醚或芳基醚，Polyarylethers或arylethers；

聚芳基酮或芳基酮，Polyarylketones或arylketones；

聚丙烯，Polypropylene，缩写为PP；

透气性好的多孔性无纺布；所述多孔性无纺布材料包括，但不限于，多孔性聚酯(Polyester)无纺布、或者多孔性聚砜(Polysulfone)无纺布、或者多孔性尼龙(Nylon)无纺布。

所述多孔超薄载体膜层是由不对称孔径分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄载体膜层时，其孔隙率为10％-90％，且多孔超薄载体膜层从接触所述均质无孔聚合物薄膜层的表面到外表面的平均孔径从0.001-0.01微米扩大到0.1-10微米；所述的多孔超薄载体膜层是由均匀孔径分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄载体膜层时，其孔隙率和平均孔径分别为10％-90％和0.01-2微米；所述多孔超薄载体膜层是由至少两层多孔聚合物材料叠加制成的多孔超薄载体膜层时，接触所述均质无孔聚合物薄膜层的第一层多孔超薄载体膜层的厚度、孔隙率和平均孔径分别为0.01-0.05毫米、40％-80％和0.01-0.06微米，第二层的多孔超薄载体膜层的厚度、孔隙率和平均孔径分别为0.1-0.15毫米、40％-80％和0.1-10微米。

所述多孔超薄载体膜层是由不对称孔径分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄载体膜层时，其厚度和孔隙率分别为0.1-0.15毫米和50％-80％；所述多孔超薄载体膜层从接触所述均质无孔聚合物薄膜层的表面到外表面的平均孔径从0.01-0.05微米扩大到1-5微米；所述的多孔超薄载体膜层是由均匀孔径分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄载体膜层时，其厚度、孔隙率和平均孔径分别为0.10-0.15毫米、40％-80％和0.02-0.06微米。

本发明的五防富氧口罩带来的有益效果是：

1.本发明所述的五防富氧口罩的滤芯采用均质无孔聚合物超薄膜层，该膜层是由高氧气渗透率或对氧气高选择性的渗透遵守溶解扩散模型的聚合物制成的均质无孔致密层，同时具有高效(即大于99.99％的效率)防尘(包括防PM2.5)、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘的功能，而且还具有给人们非常方便地提供清新健康的富氧的特殊性能，因此可广泛地作为防PM2.5、保健、医用、和氧疗口罩应用于各种情况下；

2.本发明的口罩体采用翻盖式滤盒状，在盒体内设有过滤层固定框，将过滤层嵌入盒体内，并通过过滤层固定框固定，然后通过前、后盖的盖合将过滤层周边紧压密封，不仅可以将过滤层密封，还可以很好的保护过滤层中的聚合物超薄膜复合膜滤芯，避免所述过滤层中的聚合物超薄膜复合膜滤芯在使用过程中受到机械损坏或其它物理破坏，增加过滤层中的聚合物超薄膜复合膜滤芯的使用寿命，大大降低使用成本；

3.本发明的口罩体前、后盖一端通过转轴或铰链连接，另一端通过卡扣连接，前、后盖可轻便地开关达到非常便易地安装或取下过滤层，方便更换过滤层中的一次性使用的内、外三维多孔材料层；在外盖上设有通气孔，可以方便透气，在带上口罩后不会影响正常呼吸，在内盖上设有硅胶面罩，硅胶面罩可以与人体面部紧密贴合，增加其气密性，并且佩戴舒适，而且硅胶面罩通过翻边注塑结构与内盖紧密连接，其气密性更好，隔绝了内腔五防富氧气体与外界污染空气的接触；

4.本发明的过滤层是由聚合物超薄膜复合膜的滤芯和内、外三维多孔材料层组成，在不降低聚合物超薄膜复合膜滤芯透气性的情况下，增加了聚合物超薄膜复合膜滤芯的机械强度，内、外三维多孔材料层均使用一次性材料、其成本非常低，在使用过程中便只需要更换内、外三维多孔材料层，使人体免受二次污染，大大增加了聚合物超薄膜复合膜滤芯的使用寿命，降低了成本；

5.本发明的聚合物超薄膜复合膜滤芯是非一次性使用的，随着使用的时间的增长，聚合物超薄膜复合膜滤芯的透气性和过滤效率，均保特不变，在聚合物超薄膜复合膜没有机械损坏或者没有其它物理破坏的情况下，其使用寿命非常长，可以多次重复使用，从而使得使用本发明的口罩非常经济实用，能减少所述聚合物超薄膜复合膜材料的浪费和因扔弃所述聚合物超薄膜复合膜而导致的环境污染。

本发明的口罩设计合理，结构简捷，采用了一种高氧气渗透率或对氧气高选择性的聚合物制成的均质无孔超薄膜层，除了具有能防PM2.5的五防功能之外，还具有富氧功能，使佩载者舒适且有益健康。特殊情况下，给有病的人佩载本发明的富氧功能的口罩，使其吸入清新健康的富氧后，能迅速缓解心绞痛、脑血栓、中风等情况，为去医院治疗前赢得时间，并使其后续治疗变得容易和有效得多。该口罩的过滤层中的聚合物超薄膜复合膜滤芯可提供富氧功能，具有特别显著的防PM2.5、保健、医用和氧疗功能，其外壳本体能够非常有效地和便易地将过滤层固定，并且起到保护过滤层中的聚合物超薄膜复合膜滤芯的功能，能减小过滤层中的聚合物超薄膜复合膜滤芯在承受呼吸气压差带来的张力，最大限度地降低了在使用时对内部聚合物超薄膜复合膜滤芯的机械损坏和其它可能的物理破坏，大大延长口罩中的聚合物超薄膜复合膜滤芯的使用寿命，降低成本。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2、图3是本发明实施例的口罩体左、右视图；

图4是本发明口罩体的结构示意图；

图5是本发明翻盖式滤盒打开后的背面结构示意图；

图6是本发明翻盖式滤盒打开后的正面结构示意图；

图7是本发明翻盖式滤盒打开后的内部结构示意图；

图8是本发明中的超薄膜聚合物复合膜的结构示意图；

图9是佩载本发明口罩后血中氧浓度随时间变化的试验数据之一；

图10是佩载本发明口罩后血中氧浓度随时间变化的试验数据之二；

图11是佩载本发明口罩后血中氧浓度随时间变化的试验数据之三；

图12是佩载本发明口罩后血中氧浓度随时间变化的试验数据之四；

图13是佩载本发明口罩后血中氧浓度随时间变化的试验数据之五；

图14是佩载本发明口罩后血中氧浓度随时间变化的试验数据之六；

图15是不同透气率的膜与每次呼吸时吸入的氧气量的关系示意图；

图16是聚合物超薄膜复合膜的氧气和氮气的透气渗透率试验示意图；

图17是聚合物超薄膜复合膜的富氧功能测试示意图；

图18是聚合物超薄膜复合膜的病毒阻碍性能测试示意图；

图19是聚合物超薄膜复合膜的微流延浸涂连续生产设备和工艺示意图。

图中：1—翻盖式滤盒；1a—外盖；1b—内盖；2—过滤层，2a—外三维多孔材料层；2b—内三维多孔材料层；3—呼吸口，4—口罩带；5—转轴；6—聚合物超薄膜复合膜；6a—均质无孔聚合物超薄膜层；6b—多孔超薄载体膜层；7—通气孔；8—卡扣构件，8a—卡扣底座；8b—卡扣；9—过滤层固定框；10—硅胶面罩；11—内腔；12—凸缘边框；13—横竖双向加强筋；14—竖向加强筋；15—翻边注塑结构；16、17—左、右口罩带栓棍，18—测试样品，19—测试箱，20—原料气管道，21—托网，22—渗透气出口，23—三通阀，24—氧气管道，25—氧气瓶，26—压力调节器，27—气体压力表，28—气体阀，29—气体流速计量器，30—气体阀，31—氮气瓶，32—测试箱进气口，33—透过气体的气体管道，34—原料气出口，35—大气连通口，36—空气瓶，37—空气压力调节器；38—空气管道；39—复合膜富氧性能测试箱；40—测试箱空气进口；41—托网；42—渗透气出口；43—气体压力表；44—尾气压力调节器；45—尾气气体流速控制器；46—尾气出口；47—透过气体的出口；48—透过气体的气体管道；49—气体流速计量器；50—气体测氧仪；51—大气连通口；52—空气瓶；53—空气管道；54—空气流速控制器；55—含试验病毒的缓冲溶液；56—缓冲溶液的容器；57—气雾发生器；58—含试验病毒的空气导管；59—复合膜病毒阻碍性能的测试箱；60—含有试验病毒的空气进口；61—含有试验病毒的尾气出口导管；62—气体压力表；63—空气压力调节器；64—含有试验病毒的尾气出口；65—托网；66—渗透气出口；67—渗透气导管；68—病毒收集液；69—病毒收集液的容器；70—气体流速计量器；71—渗透气的出口；72—二级生物安全柜；73—物料滚筒；74—多孔聚合物载体层原料薄片；75—多孔聚合物复合膜载体层原料薄片放大效果图；76—聚合物浸涂溶液的容器；77—聚合物浸涂溶液；78—高精密计量泵；78a和78b—红外线液位传感器；79—聚合物浸涂溶液输送管道；80—聚合物涂层溶液储池；81—聚合物浸涂溶液；82—微浸涂辊；83—湿的超薄膜聚合物复合膜薄片；84—均质无孔聚合物超薄膜层的放大效果图；85—多孔聚合物复合膜载体层的放大效果图；86—输送滚筒；87—第一级真空烘箱；88—第二级真空烘箱；89—第三级真空烘箱；90—第一级真空烘箱的氮气进口；91—第一级真空烘箱的氮气出口；91c—第一级真空度控制阀,92—第二级真空烘箱的氮气进口；93—第二级真空烘箱的氮气出口；93c—第二级真空度控制阀；94—第三级真空烘箱的氮气进口；95—第三级真空烘箱的氮气出口；95c—第三级真空度控制阀；96—管道；97—冷凝器；98—回收溶剂的储瓶；99—回收的溶剂；100—真空管道；101—真空泵；102—氮气瓶；103—氮气流量控制器；104—氮气分配管道；105—无油空气压缩机；106—空气管道；107—空气过滤器；108—空气干燥器；109—空气吹扫冷却护膜器；110—空气吹扫冷却护膜器的空气进口；111—空气吹扫冷却护膜器的空气出口；112—空气出口管道；113—成品滚筒；114—计算机控制系统；115—电缆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式及有关技术问题作进一步详细的描述。如图1、图2、图3所示的五防富氧口罩是本发明的其中一种实施例，本实施例中五防富氧口罩，包括口罩体和口罩带，所述口罩带4为直线口罩带穿套在口罩体两侧的左、右口罩带栓棍16、17上，口罩带4可以是松紧式，也可以是非松紧式的；如图4、图5、图6所示，所述口罩体包括向外凸出的凸形曲面的翻盖式滤盒1(采用医用塑料制成)、硅胶面罩10(采用医用硅胶制成)和密封嵌设在翻盖式滤盒内的过滤层2，所述翻盖式滤盒1由向外凸出的凸出曲面内盖1b和向外凸出的凸出曲面外盖1a组成，内盖1b和外盖1a的一侧通过转轴5连接，另一侧通过卡扣构件8连接，卡扣构件8为压合反扣式结构，卡扣底座8a设置在翻盖式滤盒外盖1a上，压合反扣式卡扣8b设置在翻盖式滤盒内盖1b上，在关闭后卡扣8b和卡扣底座8a可以自动扣紧，在卡扣8b的外侧设有开启指示箭头，当手指按指示箭头方向按压时，所述内、外盖松开，可更换一次性使用的所述内、外两层三维多孔材料。在外盖1a上开设有多个通气孔7，多个通气孔7均为条状通气孔，横向均匀分布在外盖1b上，多个通气孔7的开孔面积总和占所述过滤层面积的10％-40％，最佳为25％-30％，保证翻盖式滤盒1的通气率，使使用者能够正常的呼吸过滤后的五防富氧空气。在外盖1a的凹面设有多根竖向加强筋14，所述外盖1a通过竖向加强筋14与所述过滤层2贴合；在内盖1b的凸面上设有横竖双向加强筋13，所述内盖1b通过横竖双向加强筋13与过滤层2贴合，在使用者呼吸时能给所述过滤层提供机械支撑以平衡人体呼吸时施加给所述过滤层的气压差，以减小所述过滤层所承受的呼吸气压差带来的张力，能够很好的支撑和保护过滤层2；在外盖1a与过滤层2相邻的一侧设有过滤层固定框9和凸缘边框12，本实施例中过滤层固定框9和凸缘边框12均设置在外盖1a上，凸缘边缘12设置在过滤层固定框9的内侧，用于压紧过滤层2并将其周边密封，根据三维多孔材料的压缩特征，在外盖1a和内盖1b盖合的状态下，过滤层2被密封在外盖1a、内盖1b与过滤层2固定框9组成的密封腔体内，其周边被凸缘边框12紧压，达到大于99.99％的密封效果，保证进入硅胶面罩内腔11中的所有空气均从过滤层2通过；在实际制作过程中，为了能够更加方便的安装过滤层2，最佳的方式是将过滤层2固定框9设置在外盖上，凸缘边框12设置在内盖对应过滤层固定框内侧的位置处。在内盖1b中央位置处开设有呼吸口3，所述硅胶面罩10通过翻边注塑结构15与内盖1b上的呼吸口3密封连接，达到大于99.99％气密性的效果，以确保所述五防即防尘(包括防PM2.5)、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘富氧口罩的功能；且硅胶面罩的内腔11占所述过滤层面积的10％-40％，最佳为25％-30％，而且硅胶面罩10采用医用自动吻合硅胶，该材料弹性好，对人体无毒、无害、无刺激，具有良好的生物及生理兼容性，当戴上头带后，通过头带的收紧力使得硅胶内腔边缘与人体面部轮廓高度吻合，隔绝内腔纯净五防富氧气体与外界污染空气的接触。

所述过滤层2的面积占所述的翻盖式滤盒1面积的60％至98％，可以保证呼吸的空气都能够通过过滤层2过滤，如图7所示，过滤层2是由内、外三维多孔材料层2b、2a和夹在两三维多孔材料层之间的聚合物超薄膜复合膜6组成；作为实施例，所述内、外三维多孔材料层2b、2a采用透气性高的医疗级聚氨酯材料，其平均孔径和孔隙率分别为0.5微米和80％，厚度为2.6毫米。内、外三维多孔材料层的呼吸阻力小，透气性能非常优异，能最大限度地保证呼吸流量；同时，采用医疗级材料无毒、无害、无刺激，具有良好的生物及生理兼容性，可以为聚合物超薄膜复合膜6提供极高的透气性和足够强的机械强度。内、外三维多孔材料层可以采用一次性的，既能保护所述聚合物超薄膜复合膜6免受机械损伤，同时又能通过经常更换所述一次性使用的内、外两层三维多孔材料使人体免受二次污染，大大延长所述聚合物超薄膜复合膜6的使用寿命，并且更换所述一次性使用的内、外两层三维多孔材料的成本非常低。在内、外三维多孔材料层2b、2a和内盖、外盖上的加强筋的配合下，最大限度地降低了在使用所述五防富氧口罩时对聚合物超薄膜复合膜6的机械损坏和其它可能的物理破坏，大大增加了其使用寿命。

如图8所示，所述聚合物超薄膜复合膜6是由多孔超薄载体膜层6b和均质无孔聚合物超薄膜层6a组成，均质无孔聚合物超薄膜层6a覆盖在多孔超薄载体膜层6b上。所述多孔超薄载体膜层6b为一层或多层；所述的均质无孔聚合物超薄膜层6a是由高氧气渗透率或对氧气高选择性的渗透遵守溶解扩散模型的聚合物制成的均质无孔致密层，是本申请人用现有技术的已知的聚合物原料制备而成，其氧气对氮气的渗透系数的比率为1.5-6，厚度为0.001-5微米。实施例中的均质无孔聚合物超薄膜层6a采用美国杜邦公司生产的TeflonAF2400材料制备而成，多孔超薄载体膜层6b选择高度不对称的亚微米级聚砜制备。所述高度不对称的亚微米级聚砜6b的孔径分布特征表现在：1、与均质无孔聚合物超薄膜层6a的表面接触的平均孔径为0.05微米，2、平均孔径为0.05微米的厚度仅为约10微米、3、外表面的平均孔径为5.0微米，4、总厚度为约110微米，孔隙率为约60％。因此，所选择的高度不对称亚微米级聚砜具有足够的机械强度和透气性能，尤其是其优秀的高度不对称亚微米级的孔径分布特质非常适合作为制造聚合物超薄膜复合膜6。所述的聚合物超薄膜复合膜6中的TeflonAF2400均质无孔聚合物超薄膜层6a的厚度平均为0.5微米。在本实施例中，用于紧压过滤层周边内、外两层三维多孔材料达到密封效果的翻盖式滤盒外盖上的所述凸缘边框12的宽度和厚度分别为4.06毫米和2毫米；因此，所述过滤层2周边由所述凸缘边框12压缩的所述外三维多孔材料层2a和内三维多孔材料层2b的压缩比是78％。

所述聚合物超薄膜复合膜(6)的多孔超薄载体膜层(6b)和均质无孔聚合物超薄膜层(6a)分别与内三维多孔材料层(2b)和外三维多孔材料层(2a)相接触。

在本实施例中，使用所述内、外三维多孔材料层2b、2a和聚合物超薄膜复合膜6材料的长和宽分别为118毫米和78毫米，其有效的内、外三维多孔材料层2b、2a和聚合物超薄膜复合膜6材料的长和宽分别为110毫米和70毫米。要强调说明的是，在本实施例中所提供的具体聚合物超薄膜复合膜6材料的参数是针对一正常成年人进行设计的。显而易见，对于少年、儿童等可分别按如上所提供的具体参数进行适当调整其长和宽的尺寸，以满足他们的要求。

所述均质无孔聚合物超薄膜层6a中的“无孔”并非是指这种均质无孔聚合物超薄膜层6a是任何物质都完全不能透过的意思，而是指这种均质无孔聚合物超薄膜层6a没有人们普通所称的物理上永久固定的孔。因此，任何大于1纳米的渗透物分子都不可能穿过均质无孔聚合物超薄膜层6a，所以，带有均质无孔聚合物超薄膜层6a的聚合物超薄膜复合膜6具有100％地阻止空气中的尘粒(包括PM2.5的微尘颗粒)、病毒、病菌、和烟尘的穿透的能力。物质渗透通过均质无孔聚合物超薄膜层6a过程的机制遵循溶解扩散模型(thesolution-diffusionmodel)。

现有技术中，膜最重要的特性是他们有能力控制不同物质的渗透速率。根据膜材料的结构和分离过程的原理，膜可划分为两类，与之相应的有两种模型被用来描述这两类膜的物质渗透过程的两种机制。一个模型是孔渗透模型(thepore-flowmodel)，遵从这一模型的膜中渗透物因压力差(或者分压压力差)为渗透驱动力流过膜中大小不一的小孔(这里的小孔是物理上永久固定的孔)。另一种模型是溶解扩散模型(thesolution-diffusionmodel)，遵从这一模型的膜的渗透物首先在膜表面吸附，然后溶解在膜材料中，再因渗透物在膜材料中的浓度梯度经扩散而通过膜，然后吸附在膜表面的另一面，最后渗透物经脱附而通过膜。所述的均质无孔聚合物超薄膜层6a即是这种遵从溶解扩散模型的膜，通过这种膜的时候，不同物质的分离是由不同物质在膜中的溶解度和扩散速率的差异来决定的。

渗透物在均质无孔聚合物超薄膜层6a中的传输过程是由溶解扩散模型和菲克定律(Fick’slaw)来描述，在均质无孔聚合物超薄膜层6a中的聚合物的自由体积(thefreevolumeofthepolymer)是由聚合物分子的热运动引起的聚合物链之间的狭小的空间组成。这些聚合物的自由体积与渗透物因浓度梯度穿越均质无孔聚合物超薄膜层6a中的聚合物的运动规模大约在同一时间上出现和消失。目前人们公认的知识认为，对于渗透物分子的大小来讲，是均质无孔聚合物超薄膜层6a瞬态产生的聚合物自由体积作为渗透物的穿越空间，遵从溶液扩散模型和菲克定律。与其不同的另一类多孔膜，具有永久小孔，遵从孔渗透模型和达西定律，它们之间的过渡范围是在5-10埃(0.5-1纳米)内。(参见文献：R.W.Baker,“MembraneTechnologyandApplications”第三版，1012，由JohnWiley&SonsLtd出版。)由此可见，任何大于1纳米的渗透物分子都不可能穿过均质无孔聚合物超薄膜层6a。因此，带有均质无孔聚合物超薄膜层6a的聚合物超薄膜复合膜6具有100％地阻止空气中的尘粒(包括PM2.5的微尘颗粒)、病毒、病菌、和烟尘穿透的能力，即可选用任何氧气渗透率高的均质无孔聚合物6a作为聚合物超薄膜复合膜6的材料，这种所述均质无孔聚合物6a材料能用于口罩来阻绝尘粒和病菌等。

本发明在使用过程中，空气首先通过外盖1a上的条状通气孔7进入外三维多孔材料层2a，然后空气在外三维多孔材料层2a中自由流动通过所述聚合物超薄膜复合膜6，空气经聚合物超薄膜复合膜6过滤后而形成五防富氧的清新空气，所述五防富氧的清新空气进入内三维多孔材料层2b后，再通过所述内三维多孔材料2b中自由流动而进入所述硅胶面罩10的内腔11内，最后五防富氧的清新空气经所述内盖1b硅胶面罩10的内腔11被人体吸入。

根据空气中的物质(比如尘粒(包括PM2.5的微尘颗粒)、病毒、病菌、烟尘、氧气、氮气、污染物分子等)透过或者穿透所述均质无孔聚合物超薄膜层6a的机制遵从溶解扩散的传递机理，其透过或者穿透所述均质无孔聚合物超薄膜层6a的具体过程如下：

1、所述空气中的物质首先与所述均质无孔聚合物超薄膜层6a的表面发生碰撞接触。

2、所述空气中的物质与空气接触的所述均质无孔聚合物超薄膜层6a表面发生碰撞后，所述空气中的物质吸附在与空气接触的所述均质无孔聚合物超薄膜层6a表面上。

3、所述空气中的物质吸附在与空气接触的所述均质无孔聚合物超薄膜层6a表面上后，所述空气中的物质溶解于所述均质无孔聚合物超薄膜层6a内。

4、溶解于所述均质无孔聚合物超薄膜层6a内的所述空气中的物质，经浓度差而扩散到所述均质无孔聚合物超薄膜层6a的另一表面。

5、吸附在所述均质无孔聚合物超薄膜层6a的另一表面的所述空气中的物质经脱附进入所述多孔超薄载体膜层6b内。

对于本实施例中的五防富氧复合膜口罩的透气性能，尤其是其提供富氧的功能，最直接和最有效的方法是不戴口罩时和佩戴本实施例中的五防富氧复合膜口罩后测量参与试验者的血中氧的浓度和亲身感觉。通过测量人体血液中的氧浓度(也被称为人体的血氧水平)就可检查人体的若干个功能，当血液中的氧含量降低，它本身就表明人体可能存在一个或者若干个潜在的健康问题。氧是维持生命的最基本要求，血液中的氧含量是测定血液中的氧饱和度，血液中的红血细胞中所含有的血红蛋白分子可与大气中的氧结合，并将氧带到身体的不同部位，当血液中的氧水平有任何变化时，都可能导致健康的并发症。在大多数情况下，血液中的氧饱和度为95-100％为健康范围，当血液中的氧饱和度低于90％时，就需要由医生进行调查查明其原因；当血液中的氧饱和度降到90％以下时称为低氧血症；当发生低氧血症时，人会立即呼吸急促，试图提升人体内氧的浓度。低氧血症的病因包括贫血、慢性阻塞性肺疾病、肺气肿、肺炎、气胸、急性呼吸窘迫综合征、肺栓塞、肺间质纤维化、睡眠呼吸暂停等。在到医院救治之前，若不及时通过呼吸富氧空气来及时提高人体内氧的浓度，可能导致病情的恶化，甚至导致不可逆的病变。如下将不同年龄、不同性别在不同状态下(比如休息、正常活动和运动)的试验者不戴口罩时和佩戴所述本实施例中的五防富氧复合膜口罩后的人体血液中的氧浓度试验数据和结果。

附图9、10、11、12、13、14分别显示了本申请人的一系列试验数据，它们是不同的佩戴者佩戴如上所述本实施例中的五防富氧复合膜口罩后对血中氧浓度随时间变化的试验数据，用于本发明中测量人体血液中的氧浓度的仪器是由美国CrucialMedicalSystems公司生产的型号为CMS-50D指尖脉搏血氧仪。从附图中显示，当佩戴本实施例中的五防富氧复合膜口罩后，除了具有防尘(包括防PM2.5)、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘的功能外，人们还可以吸入清新健康的富氧，进而起到保健、医用、和氧疗的作用。

如图9所示，试验者为59岁的男性亚裔，当不戴口罩时，感觉疲劳、头晕、头疼等不适症状，所测的血中氧浓度为92％到93％。该试验者戴上本实施例中的五防富氧复合膜口罩后，所测的血中氧浓度5分钟后升至96％(血中氧浓度大于95％为健康范围)。约10分钟后，疲劳、头晕、头疼等不适症状的感觉大大降低。30分钟后，疲劳、头晕、头疼等不适症状的感觉完全消失，直到试验结束(即110分钟)。试验结束后的当天，试验者再无疲劳、头晕、头疼等不适症状的感觉。

如图10所示，试验者为82岁的女性亚裔，当不戴口罩时，感觉胸闷、气不畅，头晕、头疼等不适症状，所测的血中氧浓度为91％到93％。该试验者戴上本实施例中的五防富氧复合膜口罩后，所测的血中氧浓度5分钟后升至96％(血中氧浓度大于95％为健康范围)。约15分钟后，胸闷、气不畅，头晕、头疼等不适症状的感觉大大降低。40分钟后，胸闷、气不畅，头晕、头疼等不适症状的感觉完全消失，直到试验结束(即110分钟)。试验结束后的当天和第二天，试验者再无胸闷、气不畅，头晕、头疼等不适症状的感觉。

图11到图14为有代表性的人群在不戴口罩时和戴上所述本实施例中的五防富氧复合膜口罩后所测的血中氧浓度的试验数据。试验结果表明戴上所述本实施例中的五防富氧复合膜口罩后的血中氧浓度都有不同程度的升高。

如图14所示，试验者为48岁的男性亚裔，戴上所述本实施例中的五防富氧复合膜口罩后在运动中所测的血中氧浓度和脉搏的试验数据。试验结果表明戴上所述本实施例中的五防富氧复合膜口罩后在运动中所测的血中氧浓度略有升高。

下面对本发明的用于口罩的聚合物超薄膜复合膜6的富氧功能及其依据的原理进行简单的描述。如上所述，所述均质无孔聚合物超薄膜层6a遵循溶解扩散的物质(包括分子)的传递机理，气体通过均质无孔聚合物超薄膜层6a传输的渗透系数(thepermeabilitycoefficient)P可表示为：

P＝D×S【1】其中D是一个平均的扩散系数,其单位为cm²/s；S是溶解度系数，其单位为cm³(STP)/(cm³)(torr)，其中STP代表着StandardTemperatureandPressure,即标准温度(0℃)与标准压力(100kPa)，也被称为标准状态。渗透系数P的单位为cm³(STP)/(cm)(torr)(s)。

所述均质无孔聚合物超薄膜层6a对于气体A和气体B的选择性可定义为气体A和气体B渗透系数的比率(α_A,B)：

将方程【1】代入方程【2】，所述均质无孔聚合物超薄膜层6a对于气体A和气体B的选择性(α_A,B)可表示为:

因此，如方程式【3】中所定义的选择性是两个参数相乘。第一项参数，(D_A/D_B)，是气体A和气体B扩散系数的比率，并通常被称为流动性或扩散选择性。此参数反映了渗透气体相对于所述均质无孔聚合物超薄膜层6a的聚合物中链的流动性和相对于所述均质无孔聚合物超薄膜层6a的聚合物分子间的链的间距的大小以及相对于所述均质无孔聚合物超薄膜层6a的聚合物分子内的链的间距的大小。第二项参数，(S_A/S_B)，是吸附或溶解性的比率,它反映了气体在所述均质无孔聚合物超薄膜层6a的聚合物中的相对吸附或溶解性。在一般情况下，越易冷凝的气体，其吸附越高。

所述均质无孔聚合物超薄膜层6a对于空气中的氧气和氮气的选择性可遵循前述的方程式【2】，即：

正如前述，尽管污染空气中含有尘粒(包括PM2.5的微尘颗粒)、病毒、病菌、烟尘和污染物分子等，但其主要成份仍为氧气和氮气组成，其中氮气对人体来讲为惰性气体，而氧气才是人们生存所需的气体。因此，应用目前现有技术生产的口罩，其透气率与人们每次呼吸时的空气量成正比，也就与人们每次呼吸时吸入的氧气量成正比。当人们不戴口罩时，其透气率为100％。如果空气中含氧浓度为21％，如图15所示，当人们不戴口罩时每次呼吸时吸入的氧气量设定为0.21个单位时(即该状态可用于比较口罩透气性能参数的基准线)，当人们戴的口罩的透气率为90％，如果空气中含氧浓度仍为21％，这时每次呼吸时吸入的氧气量将降低为0.189个单位。然而当戴上带聚合物超薄膜复合膜6的口罩，不仅有防尘粒(包括防PM2.5的微尘颗粒)、防病毒、防病菌、防烟尘和防污染物的功能，而且还兼具富氧功能。当所述均质无孔聚合物超薄膜层6a的氧气对氮气的渗透系数的比率为2.0时，如果所述口罩体1的透气率也为90％，空气中含氧浓度仍为21％，这时每次呼吸时吸入的氧气量为0.312个单位。与不戴口罩时相比(即每次呼吸时吸入的氧气量为0.21个单位)，当戴上本发明的由复合膜制造的兼具富氧功能的口罩后，每次呼吸时吸入的氧气量远远大于不戴口罩时，每次呼吸时吸入的氧气量比不戴口罩时多出48％以上，且每次呼吸时吸入的为无尘(包括无PM2.5)、无病毒、无病菌、无污染、无烟尘的清新健康的空气；与现有技术制造的透气率为90％的口罩相比，每次呼吸时吸入的氧气量将多出65％以上。以不戴口罩为比较基准，图15显示了在各种条件下，包括目前现有技术的口罩和带本发明的聚合物超薄膜复合膜6的口罩。图15显示了对于均质无孔聚合物超薄膜层6a的α_O2,N2分别为1.5、2.0、2.5、和3.0的透气率及每次呼吸时吸入的氧气量的关系。

本发明中的聚合物超薄膜复合膜6是一种具有柔软性和一定韧性的膜，既具有夹在内、外三维多孔材料层2b、2a之间，并能与内、外三维多孔材料层2b、2a相嵌合的韧性，又有与随向外凸出的凸形曲面的翻盖式滤盒1的形状相配合的柔软性。随着使用时间的不断推移，所述的聚合物超薄膜复合膜6的性能(无论是透气性还是过滤效率)保特不变。如果没有机械损坏或者没有其它物理破坏(即完好地保护聚合物超薄膜复合膜6)，从原理和寿命实验中表明，聚合物超薄膜复合膜6的使用寿命至少5年。当需要更换口罩体中的所述一次性使用的内、外三维多孔材料层2b、2a时，将聚合物超薄膜复合膜6取出(注意不要对膜造成机械损坏！)，更换完口罩体中一次性使用的内、外三维多孔材料层2b、2a后，将聚合物超薄膜复合膜6夹在新的内、外三维多孔材料层2b、2a之间再放入翻盖式滤盒的过滤层固定框9内，并通过翻盖式滤盒1的内盖1b和外盖1a闭合密封卡紧，组装后的五防富氧复合膜口罩又可以继续使用，并且其功能和性能完全与新的五防富氧复合膜口罩相同。当需要更换或者清洗翻盖式滤盒1时，将聚合物超薄膜复合膜6取出(注意不要对膜造成机械损坏！)，更换或者清洗完翻盖式滤盒1后，再将聚合物超薄膜复合膜6按照更换内、外三维多孔材料层2b、2a的方式安装好，便可继续使用，并且其功能和性能完全与新的五防富氧复合膜口罩相同。

当本发明的聚合物超薄膜复合膜6用于医用口罩时，如果重复使用聚合物超薄膜复合膜6时，再次使用之前可对聚合物超薄膜复合膜6进行消毒(即杀菌、杀病毒)处理。由于聚合物超薄膜复合膜6具有极强的化学和物理稳定性，所以聚合物超薄膜复合膜6可通过各种物理或者化学以及物理和化学并用的方式进行消毒(即杀菌、杀病毒)处理而不影响其性能。对于聚合物超薄膜复合膜6进行消毒(即杀菌、杀病毒)处理的方式包括但不限于以下方式：将所述聚合物超薄膜复合膜6浸泡在浓度为75％的酒精中；或将所述聚合物超薄膜复合膜6浸泡在福尔马林中；或将所述聚合物超薄膜复合膜6浸泡在pH为2到3的含有亚铁离子(Fe⁺²)催化剂的双氧水中；或将所述聚合物超薄膜复合膜6暴露在高强度的紫外线中；或将所述聚合物超薄膜复合膜6暴露在臭氧中；或将所述聚合物超薄膜复合膜6暴露在高强度的紫外线和臭氧中。

申请人对本实施了中的聚合物超薄膜复合膜6的氧气和氮气的透气渗透率、富氧性能、病毒阻碍性能进行了试验，下面简要描述相关试验的情况。

将实施例中的聚合物超薄膜复合膜6随机用直径为90毫米的穿孔机冲压出九个样品，并且用标签分别标明为样品1A、样品2A、样品3A、样品4A、样品5A、样品6A、样品7A、样品8A、样品9A。并对样品1A、样品2A、和样品3A进行氧气和氮气的透气性的试验，具体测试方法的过程和步骤描述如附图16所示：(以样品1A为测试样品)

1、将实施例中的聚合物超薄膜复合膜的样品1A按图16所示安装在测试箱19中，样品1A的均质无孔聚合物超薄膜层与原料气管道20相通，样品1A的多孔超薄载体膜层与用于支撑复合膜的托网21相接触，并与渗透气出口22相通，在样品1A的均质无孔聚合物超薄膜层一侧将用一O形圈进行密封；

2、将图16所示的三通阀23设置成氧气管道24与原料气管道20相通，然后打开氧气瓶25并将氧气瓶25上的压力调节器的表压(即与外界的大气压力差)设置为60kPa，然后将原料气管道20上的压力调节器26根据气体压力表27设置为5kPa，然后打开图16所示的气体阀28，让氧气瓶25中的氧气充分替换原料气管道20和测试箱19中的原料气空间，然后关闭气体阀28；

3、将原料气管道20上的压力调节器26根据气体压力表27设置为5.0kPa，通过图16所示的气体流速计量器29测量在稳定状态下的所述复合膜的氧气渗透率；

4、将原料气管道20上的压力调节器26根据气体压力表27分别设置为10.0、15.0、20.0、25.0、和30.0kPa，通过图16所示的气体流速计量器29分别测量在设置的每一个表压下的稳定状态下的所述复合膜的氧气渗透率；

5、关闭氧气瓶25，然后将原料气管道20上的压力调节器26根据气体压力表27设置为小于1kPa，然后将慢慢打开气体阀28；

6、将图16所示的三通阀23设置成氮气管道30与原料气管道20相通，然后打开氮气瓶31并将氮气瓶31上的压力调节器的表压(即与外界的大气压力差)设置为60kPa，然后将原料气管道20上的压力调节器26根据气体压力表27设置为5kPa，然后打开图16所示的气体阀28，让氮气瓶31中的氮气充分替换原料气管道20和测试箱19中的原料气空间，然后关闭气体阀28；

7、将原料气管道20上的压力调节器26根据气体压力表27设置为5.0kPa，通过图16所示的气体流速计量器29测量在稳定状态下的所述复合膜的氮气渗透率；

8、将原料气管道20上的压力调节器26根据气体压力表27分别设置为10.0、15.0、20.0、25.0、和30.0kPa，通过图16所示的气体流速计量器29分别测量在设置的每一个表压下的稳定状态下的所述复合膜的氮气渗透率；

9、关闭氮气瓶31，然后将原料气管道20上的压力调节器26根据气体压力表27设置为小于1kPa，然后将慢慢打开气体阀28，最后将测试箱19拆卸并仔细拿出所述复合膜的样品，并可对其进行其它检测和分析。

重复如上所述的应用检测超薄膜聚合物复合膜的氧气和氮气的透气性的试验装置的具体测试方法的过程和步骤，可获得所述实施例中的聚合物超薄膜复合膜的样品2A和样品3A的氧气和氮气的透气渗透率。所述样品1A、样品2A、和样品3A的氧气和氮气的透气渗透率的实验结果如表1。

表1、实施例中的聚合物超薄膜复合膜的氧气和氮气的透气渗透率试验

如表1中的数据显示，本实施例中聚合物超薄膜复合膜的质量优良且非常均匀，对氧气的择择性为2.0(即α_O2,N2＝2.0)。

申请人另外选择了一种其它材料制成聚合物超薄膜复合膜也进行了相同试验，试验聚合物超薄膜复合膜采用TeflonAF2400作为均质无孔聚合物超薄膜层6a的材料，多孔超薄载体膜层6b有两层，与均质无孔聚合物超薄膜层6a接触的上层选择聚四氟乙烯多孔聚合物材料制成，支撑底层采用聚酯无纺布，所述聚四氟乙烯多孔聚合物和所述聚酯无纺布支撑衬底通过层压粘合方式制成多孔超薄载体膜层6b。所述两层多孔聚合物材料为多孔超薄载体膜层6b材料的特征是：1、所述聚四氟乙烯多孔聚合物为载体层的平均孔径为0.02微米、厚度为40-60微米、孔隙率为60％；2、所述聚酯无纺布支撑衬底可为所述聚四氟乙烯多孔聚合物载体层，它们组合而成的多孔超薄载体膜层6提供极高的透气性和足够强的机械强度，厚度为80-120微米。如此生产制得的以TeflonAF2400为均质无孔聚合物超薄膜层6a和以聚四氟乙烯多孔聚合物和聚酯无纺布为多孔超薄载体膜层6的聚合物超薄膜复合膜3命名为复合膜B。复合膜B中的TeflonAF2400均质无孔聚合物超薄膜层6a的厚度为0.05微米。将上述材料制备的聚合物超薄膜复B随机用直径为90毫米的穿孔机冲压出六个样品，并且用标签分别标明为样品1B、样品2B、样品3B、样品4B、样品5B、样品6B、样品7B、样品8B、样品9B。

按照上述装置和方法对聚合物超薄膜复B的样品1B、样品2B和样品3B进行检测，获得样品1B、样品2B和样品3B的氧气和氮气的透气渗透率，具体的试验数据如表2所示。

表2、聚合物超薄膜复合膜B的氧气和氮气的透气渗透率试验

如表2中列出的测试结果表明按如上所述的工艺方法制造的所述复合膜的质量优良且非常均匀，对氧气的择择性为2.0(即α_O2,N2＝2.0)。

所述聚合物超薄膜复合膜的富氧性能可应用如图17所示的用于检测超薄膜聚合物复合膜的富氧性能的试验装置进行直接测试。所述富氧性能的试验装置的主要部件包括空气瓶36，空气压力调节器37，复合膜富氧性能测试箱39，气体压力表43，尾气压力调节器44，气体流速控制器45，气体流速计量器49，和气体测氧仪50。空气瓶36中的空气纯度将大于99.99％，其空气组成为20.98％(摩尔)的氧气和79.02％(摩尔)的氮气。气体压力表43上所显示的压力为表压(即P–P_a，其中P为气体压力，P_a为大气压力)或者称为与外界的大气压力差。用于所述复合膜富氧性能测试箱39中的复合膜的直径为190毫米，复合膜透气性有效测试直径为168毫米，其外径11毫米将用于复合膜周边的密封。因此，复合膜透气性有效测试面积为22156平方毫米(或者221.56平方厘米)。

采用上述装置对本实施中的聚合物超薄膜复合膜的样品4A、样品5A、和样品6A进行检测，具体测试方法的过程和步骤描述如下(以样品4A为测试样品)：

1、将样品4A按图17所示的安装在复合膜富氧性能测试箱39中，所述复合膜的TeflonAF2400均质无孔聚合物致密层与空气管道38相通，所述复合膜的载体层与用于支撑复合膜的细网状片托网41相接触并与复合膜富氧性能测试部件的渗透气出口47相通，在所述复合膜的TeflonAF2400均质无孔聚合物致密层的一侧将用一O形圈进行密封；

2、打开图17所示的空气瓶36并将空气瓶36上的压力调节器的表压(即与外界的大气压力差)设置为60kPa，然后将空气管道38上的空气压力调节器37根据气体压力表43设置为大于30kPa，然后将图17所示的尾气压力调节器44根据气体压力表43设置为30kPa,然后将图13所示的气体流速控制器45的气体流速设置为标准状态下的每分钟10升，让空气瓶36中的空气充分替换空气管道38和复合膜富氧性能测试箱39以及测试箱尾气出口42的气体；

3、将空气管道38上的空气压力调节器37和尾气压力调节器44根据气体压力表43进行设置，最终经调节将气体压力表43控制为30kPa，通过如图17所示的气体流速计量器49和气体测氧仪50分别测量在稳定状态下的所述复合膜的空气渗透率和含氧量(或者透过复合膜气体的氧浓度)；

4、关闭空气瓶36，然后将空气管道38上的空气压力调节器37根据气体压力表43设置为小于1kPa，然后将试验装置内的所有空气排放出，最后将复合膜富氧性能测试箱39拆卸并仔细拿出所述复合膜的样品，并可对其进行其它检测和分析。

重复上述的具体测试方法的过程和步骤，可获得实施例中聚合物超薄膜的样品5A和样品6A的空气渗透率和含氧量(或者透过复合膜气体的氧浓度)，测试结果如表3所示。

表3、实施中聚合物超薄膜复合膜的富氧性能测试试验

如表3中列出的测试结果表明实施例中的聚合物超薄膜复合膜具有富氧性能，可将含氧量为21％(摩尔)的空气增加到含氧量为35％(摩尔)的富氧气体。

按照上述测试方法对聚合物超薄膜复B的样品4B、样品5B、和样品6B进行富氧性能的测试，测试结果如表4。

表4、聚合物超薄膜复合膜B的富氧性能测试试验

如表4中列出的测试结果表明聚合物超薄膜复合膜B具有富氧性能，可将含氧量为21％(摩尔)的空气增加到含氧量为35％(摩尔)的富氧气体。

本申请人还对实施例中的聚合物超薄膜复合膜和试验中聚合物超薄膜复合膜B的病毒阻碍性能应用如图18所示的用于检测超薄膜聚合物复合膜的病毒阻碍性能的试验装置进行直接测试。所述病毒阻碍性能的试验装置的主要部件包括空气瓶52、空气流速控制器54、含有试验病毒的缓冲溶液55、气雾发生器57、病毒阻碍性能的测试箱59、透过复合膜的渗透气导管67、病毒收集液68、病毒收集液的容器69、气体流速计量器70、二级生物安全柜72。如图18所示，空气瓶52中的空气纯度将大于99.99％，其空气组成为21.06％(摩尔)的氧气和78.94％(摩尔)的氮气。气体压力表62上所显示的压力为表压(即P–P_a，其中P为气体压力，P_a为大气压力)或者称为与外界的大气压力差。用于所述复合膜病毒阻碍性能的测试箱59中的复合膜的直径为60毫米，复合膜病毒阻碍性能试验的有效测试直径为48毫米，其外径6毫米将用于复合膜周边的密封。因此，复合膜病毒阻碍性能试验的有效测试面积为1808平方毫米(或者约18平方厘米)。如上所述，试验病毒为噬菌体缓冲溶液为杜尔贝科磷酸盐缓冲盐水(即Dulbecco’sphosphate-bufferedsaline)，噬菌体在杜尔贝科磷酸盐缓冲盐水中的浓度大于10⁷空斑形成单位(又称蚀斑形成单位，即PlaqueFormingUnit/ml)。病毒收集液68为杜尔贝科磷酸盐缓冲盐水。该复合膜病毒阻碍性能的试验是在二级生物安全柜72内进行的。

使用上述的检测超薄膜聚合物复合膜的病毒阻碍性能的试验装置对样品7A、样品8A、样品9A、样品7B、样品8B、样品9B进行检测。以下就具体测试方法的过程和步骤描述如下(以样品7A作为测试样品)：

1、将所述复合膜A的样品7A按图14所示的安装在复合膜病毒阻碍性能的测试箱59中，所述复合膜的TeflonAF2400均质无孔聚合物致密层与含试验病毒的空气导管58相通，所述复合膜的载体层与用于支撑复合膜的细网状片托网65相接触并与复合膜病毒阻碍性能的测试箱的渗透气出口66和透过复合膜的渗透气导管67相通，在所述复合膜的TeflonAF2400均质无孔聚合物致密层的一侧将用一O形圈进行密封；

2、打开图18所示的空气瓶52并将空气瓶52上的压力调节器的表压(即与外界的大气压力差)设置为400kPa，然后将空气管道53上的空气流速控制器54的空气流速设置为标准状态下的每分钟6升，然后将复合膜病毒阻碍性能的测试部件的含有试验病毒的尾气出口导管61上的空气压力调节器63根据气体压力表62调节为表压100kPa；

3、在系统到达稳定状态之后，将含大于10⁷空斑形成单位噬菌体浓度的杜尔贝科磷酸盐缓冲盐水以每分钟10微升的流量经气雾发生器56注入空气管道53中，并通过含试验病毒噬菌体的空气导管58经复合膜病毒阻碍性能的测试部件的含试验病毒噬菌体的空气进口60进入复合膜病毒阻碍性能的测试箱59，试验病毒噬菌体与复合膜病毒阻碍性能的测试箱59中的所述复合膜的TeflonAF2400均质无孔聚合物致密层的表面接触并因所设置的100kPa压差而存在穿透所述复合膜的TeflonAF2400均质无孔聚合物致密层的势能，并由透过所述复合膜的TeflonAF2400均质无孔聚合物致密层的氧气和氮气经透过复合膜的渗透气导管67而富集于病毒收集液病68中，透过的氧气和氮气经气体流速计量器70后通过透过复合膜的渗透气的出口71排出，排出的气体将先通过800℃的高温管道杀菌后排放大气。其余含试验病毒噬菌体的空气经复合膜病毒阻碍性能的测试部件的含有试验病毒的尾气出口导管61并通过空气压力调节器63由复合膜病毒阻碍性能的测试部件的含有试验病毒的尾气出口64排出，排出的气体将先通过800℃的高温管道杀菌后排放大气。为了充分检测如上所述实施例中制造的所述复合膜的病毒阻碍性能，测试时间为24小时；

4、完成测试后，首先停止含大于10⁷空斑形成单位噬菌体浓度的杜尔贝科磷酸盐缓冲盐水经气雾发生器55注入空气管道53中，与此同时，关闭空气瓶52，然后将空气压力调节器63根据气体压力表62调节为表压小于1kPa，然后将试验装置内的所有空气经含有试验病毒的尾气出口64排放出，排放出的气体将先通过800℃的高温管道杀菌后排放大气。最后将病毒收集液的容器69封闭后转移到生物分析检测室进行病毒噬菌体的浓度分析。在生物安全防护的条件下，拆卸复合膜病毒阻碍性能的测试箱59，并仔细拿出所述复合膜的样品，并可对其进行其它检测和分析；

5、对收集液的容器69中的收集液进行扫描电子显微镜分析。

对于所述聚合物超薄膜复合膜的样品7A进行如上所述的病毒阻碍性能的测试，经对收集液的容器69中的收集液进行扫描电子显微镜分析，在所有的分析样品中均没有检测出病毒噬菌体该分析结果表明实施例中的聚合物超薄膜复合膜的样品7A对于病毒噬菌体的阻碍率大于99.9％。

采用上述具体测试方法的过程和步骤，对实施例中的聚合物超薄膜复合膜的样品8A、样品9A以及聚合物超薄膜复合膜B的样品7B、样品8B、和样品9B的病毒阻碍性能进行测试，分析测试结果表明样品8A、样品9A、样品7B、样品8B和样品9B对于病毒噬菌体的阻碍率均大于99.9％。

本发明中所述用于口罩的具有五防和富氧功能的聚合物超薄膜复合膜，是按照图19中所述的设备进行生产的，该生产方法命名为微流延浸涂连续生产方法，本发明以TeflonAF2400作为均质无孔聚合物超薄膜层6a的材料，TeflonAF2400是高氧气渗透率或对氧气高选择性的渗透遵守(或适用)溶解扩散模型的聚合物。高度不对称的亚微米级聚砜作为多孔超薄载体膜层6b。其具体生产步骤、过程和方法描述如下：

1、将TeflonAF2400溶解在由美国3M公司生产的FluorinertFC-75的溶剂中，形成1wt％的TeflonAF2400溶液。Fluorinert是3M公司的商标品牌名称，FC-75是碳氟化合物，其化学式为C₈F₁₆O，是四氢呋喃的衍生物。FC-75是TeflonAF2400的溶剂之一，它的沸点是102℃；

2、将作为多孔超薄载体膜层6b的高度不对称的亚微米级聚砜衬底原料薄片卷入到物料滚筒73上，并置于所述传输系统中形成生产线；

3、如图19所示，在含所述1wt％的TeflonAF2400溶液的聚合物涂层溶液储池80中，所述高度不对称亚微米级聚砜的多孔超薄载体膜层6b通过所述微浸涂辊82的匀速转动与所述聚合物浸涂溶液储池80中的所述1wt％的TeflonAF2400聚合物浸涂溶液81的表面接触，经微浸涂方法在所述高度不对称亚微米级聚砜的多孔超薄载体膜层6b上形成1wt％的TeflonAF2400溶液的聚合物浸涂层。所述聚合物溶液涂层滚筒，即微浸涂辊82的直径为26-36厘米，在所述聚合物涂层溶液储池80中，微浸涂辊82浸入聚合物浸涂溶液81中的表面是微浸涂辊82的表面的16％-36％；所述微浸涂辊82的转速为0.5-1rpm；

4、如图19所示，将涂有所述1wt％的TeflonAF2400溶液的聚合物浸涂溶液的湿的超薄膜聚合物复合膜薄片83传送到所述烘干系统中烘干，使所述1wt％的TeflonAF2400溶液在所述高度不对称亚微米级聚砜的多孔超薄载体膜层6b衬底表面形成均质无孔聚合物超薄膜层6a，经后续空气吹扫冷却护膜器109的处理即得聚合物超薄膜复合膜6，最后所述聚合物超薄膜复合膜6卷入到带电机驱动卷取辊的成品滚筒113。

如图19所示，上述生产方法中所述第一、二、三级真空烘箱87、88、89的各级真空烘箱的温度是通过电缆115与计算机辅助控制系统114相联而控制的；所述三级真空烘箱的真空度是经各级的真空烘箱的真空度控制阀87c、88c、89c通过电缆115与计算机控制系统114相联而控制的。用于三级真空烘箱的各级真空烘箱的氮气吹扫速度由氮气流量控制器103控制，各级真空烘箱氮气吹扫流速均为2L(STP)/min，所用氮气由氮气瓶102提供，所用氮气的纯度大于99.9％。第一级真空烘箱87的温度、第二级真空烘箱88的温度、第三级真空烘箱89的温度分别控制在60±2℃、80±2℃、和106±2℃；第一级真空烘箱87的真空度、第二级真空烘箱88的真空度和第三级真空烘箱89的真空度分别控制在460Torr(即mmHg),180Torr、和60Torr；第一级真空烘箱87的滞留时间、第二级真空烘箱88的滞留时间和第三级真空烘箱26的滞留时间分别控制在30分钟、40分钟、和60分钟(设置三级真空烘箱的长度为逐级增加，使加工的物料在其中的停留时间控制在不同的时间段内)。

在本实施例中，如图19所示，三级真空烘箱87、88、89的各级真空烘箱蒸发的FC-75溶剂经真空管道100和冷凝器97冷凝而收集到回收溶剂的储瓶98，回收的FC-75溶剂99可重复使用，达到既经济又环保的循环可持续发展的工艺过程。

在本实施例中，如图19所示，聚合物超薄膜复合膜6的护膜系统的处理是应用空气吹扫冷却护膜器109经室温下的无湿度、清洁的空气吹扫降温，可用于除去聚合物超薄膜复合膜6经干燥系统处理后仍然残留的任何FC-75溶剂，并且将聚合物超薄膜复合膜6的温度降到接近室温后转输到带电机驱动卷取辊的成品滚筒113。用于空气吹扫的所述无湿度、清洁的空气是由无油空气压缩机105、经空气管道106、空气干燥器107、和空气过滤器45处理后通过空气吹扫冷却护膜器的空气进口110进入空气吹扫冷却护膜器109，空气吹扫聚合物超薄膜复合膜6后由空气吹扫冷却护膜器的空气出口111排出，再经空气出口管道112排放。空气吹扫的流速为60L/min。

Claims

1.一种防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘富氧口罩，包括口罩体和口罩带，所述口罩体与所述口罩带之间是连接成半环的，或直线口罩带一端头与口罩体连接的，或是直线口罩带穿套在口罩体双侧的；口罩带是松紧式的或是非松紧式的，其特征在于：所述口罩体包括向外凸出的凸形曲面的翻盖式滤盒(1)、硅胶面罩(10)和密封嵌设在翻盖式滤盒内的过滤层(2)，所述翻盖式滤盒(1)由内盖(1b)和外盖(1a)组成，内盖(1b)和外盖(1a)的一侧通过转轴(5)连接，另一侧通过卡扣构件(8)连接，在外盖(1a)上开设有多个通气孔(7)，多个通气孔(7)的开孔面积总和占所述过滤层(2)面积的10％-40％；在内盖(1b)上开设有呼吸口(3)，所述硅胶面罩(10)密封连接在内盖呼吸口(3)的内侧，且硅胶面罩的内腔(11)占所述过滤层(2)面积的10％-40％；所述外盖(1a)或内盖(1b)与过滤层(2)相邻的一侧设有过滤层固定框(9)，在外盖(1a)或内盖(1b)上设有用于压紧过滤层(2)并将其周边密封的凸缘边框(12)，凸缘边框(12)设置在过滤层固定框(9)内侧或设置在内盖(1b)对应过滤层固定框(9)内侧的位置处；所述过滤层(2)由内、外三维多孔材料层(2b、2a)和夹在两三维多孔材料层之间的聚合物超薄膜复合膜(6)组成；所述聚合物超薄膜复合膜(6)是由多孔超薄载体膜层(6b)和均质无孔聚合物超薄膜层(6a)组成，均质无孔聚合物超薄膜层(6a)覆盖在多孔超薄载体膜层(6b)上。

2.根据权利要求1所述的防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘富氧口罩，其特征在于：所述翻盖式滤盒的外盖(1a)和内盖(1b)均为向外凸出的凸出曲面盖体，在外盖(1a)的凹面设有多根竖向加强筋(14)，所述外盖(1a)通过竖向加强筋(14)与所述过滤层(2)贴合；在内盖(1b)的凸面上设有横竖双向加强筋(13)，且内盖(1b)通过横竖双向加强筋(13)与过滤层(2)贴合。

3.根据权利要求1所述的防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘富氧口罩，其特征在于：所述凸缘边框(12)压紧过滤层(2)的压缩比为70％-95％；在外盖(1a)和内盖(1b)盖合的状态下，过滤层(2)被密封在外盖(1a)、内盖(1b)与过滤层固定框(9)组成的密封腔体内。

4.根据权利要求1或2或3所述的防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘富氧口罩，其特征在于：所述内、外三维多孔材料层(2b、2a)的厚度、平均孔径和孔隙率均相同，分别为1-8毫米、0.05-0.95微米和70％-95％，透气率至少是聚合物超薄膜复合膜(6)透气率的30倍。

5.根据权利要求1或2或3所述的防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘富氧口罩，其特征在于：所述多孔超薄载体膜层(6b)是由不对称孔径分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄载体膜层，或是由均匀孔径分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄载体膜层，或是由至少两层多孔聚合物材料叠加制成的多孔超薄载体膜层，所述多孔超薄载体膜层(6b)的厚度为0.05-0.13毫米；所述均质无孔聚合物超薄膜层(6a)是一种由高氧气渗透率或对氧气高选择性的聚合物制成的均质无孔超薄膜，其氧气对氮气的渗透系数的比率为1.5-6，厚度为0.001-5微米；所述聚合物超薄膜复合膜(6)的多孔超薄载体膜层(6b)和均质无孔聚合物超薄膜层(6a)分别与内三维多孔材料层(2b)和外三维多孔材料层(2a)相接触。

6.根据权利要求1或2或3所述的防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘富氧口罩，其特征在于：所述多个通气孔(7)均为条状通气孔，均匀分布在外盖(1a)上，多个通气孔(7)的开孔面积总和占所述过滤层(2)面积的25％-30％。

7.根据权利要求1或2或3所述的防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘富氧口罩，其特征在于：所述硅胶面罩(10)设置在内盖(1b)的中央位置处，并通过翻边注塑结构(15)与内盖(1b)上的呼吸口(3)密封连接，其内腔(11)的面积占所述过滤层(2)面积的25％至30％。

8.根据权利要求1或2或3所述的防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘富氧口罩，其特征在于：所述卡扣构件(8)为压合反扣式结构，是由设置在翻盖式滤盒外盖(1a)上的压合反扣式卡扣的卡扣底座(8a)和设置在翻盖式滤盒内盖(1b)上的压合反扣式卡扣的卡扣(8b)组成。

9.根据权利要求1或2或3所述的防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘富氧口罩，其特征在于：所述的均质无孔聚合物超薄膜层(6a)是以下列物质中的一种为原料制备而成：

式中：x＝87，y＝13；

(2)美国杜邦公司生产的TeflonAF1600粉末树脂；它是缩写为PDD的无定形的2,2-二(三氟甲基-4,5-二氟-1,3-间二氧杂环戊烯)，与缩写为TFE的四氟乙烯的共聚物；此共聚物中含65％摩尔的PDD和35％摩尔的TFE；共聚物的化学结构式与上式相同，但x＝65，y＝35；

(5)含硅聚合物。

10.根据权利要求1或2或3所述的防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘富氧口罩，其特征在于：所述的多孔超薄载体膜层(6b)是以下物质中的一种、或两种、或两种以上的原料制成：

聚四氟乙烯，Polytetrafluoroethylene，缩写为PTFE；

聚醚砜，Polyethersulfone，缩写为PES；

聚偏氟乙烯，PolyvinylideneFluoride，缩写为PVDF；

聚醚酰亚胺，Polyetherimide，缩写为PEI；

丙烯酸共聚物，AcrylicCopolymer；

聚酰亚胺，Polyimides，缩写为PI；

聚多芳基化合物，Polyarylates，

聚碳酸酯，Polycarbonates，缩写为PC；

聚芳基醚或芳基醚，Polyarylethers或arylethers；

聚芳基酮或芳基酮，Polyarylketones或arylketones；

聚丙烯，Polypropylene，缩写为PP；

多孔性无纺布；所述多孔性无纺布材料包括多孔性聚酯(Polyester)无纺布、或者多孔性聚砜(Polysulfone)无纺布、或者多孔性尼龙(Nylon)无纺布。

11.根据权利要求1或2或3所述的防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘富氧口罩，其特征在于：所述过滤层(2)的面积占所述的翻盖式滤盒(1)面积的60％至98％。

12.根据权利要求1或2或3所述的防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘富氧口罩，其特征在于：所述的均质无孔聚合物超薄膜层(6a)的厚度为0.05-1微米。

13.根据权利要求3所述的防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘富氧口罩，其特征在于：所述过滤层固定框(9)设置在外盖(1a)上，所述凸缘边框(12)设置在内盖(1b)对应过滤层固定框(9)内侧的位置处，在外盖(1a)和内盖(1b)盖合的状态下，过滤层(2)被凸缘边框(12)密封压紧，其压紧密封的压缩比为80％-90％。

14.根据权利要求4所述的防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘富氧口罩，其特征在于：所述内、外三维多孔材料层(2b、2a)采用医用海绵材料或针刺无纺布材料。

15.根据权利要求4所述的防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘富氧口罩，其特征在于：所述内、外三维多孔材料层(2b、2a)的厚度分别为2-4毫米。

16.根据权利要求5所述的防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘富氧口罩，其特征在于：所述多孔超薄载体膜层(6b)是由不对称孔径分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄载体膜层时，其孔隙率为10％-90％，且多孔超薄载体膜层(6b)从接触所述均质无孔聚合物薄膜层(6a)的表面到外表面的平均孔径从0.001-0.01微米扩大到0.1-10微米；所述的多孔超薄载体膜层(6b)是由均匀孔径分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄载体膜层时，其孔隙率和平均孔径分别为10％-90％和0.01-2微米；所述多孔超薄载体膜层(6b)是由至少两层多孔聚合物材料叠加制成的多孔超薄载体膜层时，接触所述均质无孔聚合物薄膜层(6a)的第一层多孔超薄载体膜层的厚度、孔隙率和平均孔径分别为0.01-0.05毫米、40％-80％和0.01-0.06微米，第二层的多孔超薄载体膜层的厚度、孔隙率和平均孔径分别为0.1-0.15毫米、40％-80％和0.1-10微米。

17.根据权利要求16所述的防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防烟尘富氧口罩，其特征在于：所述多孔超薄载体膜层(6b)是由不对称孔径分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄载体膜层时，其厚度和孔隙率分别为0.1-0.15毫米和50％-80％；所述多孔超薄载体膜层(6b)从接触所述均质无孔聚合物薄膜层(6a)的表面到外表面的平均孔径从0.01-0.05微米扩大到1-5微米；所述的多孔超薄载体膜层(6b)是由均匀孔径分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄载体膜层时，其厚度、孔隙率和平均孔径分别为0.10-0.15毫米、40％-80％和0.02-0.06微米。