CN106360843B - 一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，口罩为片状复合层结构，口罩无耳带或头带，口罩的内侧边缘有自粘材料；口罩的上表层和下表层为无纺布，中间层为水汽输送材料，水汽输送材料中纤维的直径为0.02～20μm，水汽输送材料的孔径为1～30μm，孔隙率为60～99.99％；水汽输送材料为具有环形结构的纤维膜，环形结构由中心重合、边缘形状相同且相互无缝嵌合的系列环形单元组成，纤维膜中心为第1环形单元，其它环形单元为空心环状结构，环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强。本发明制得的口罩过滤效率高、透湿性能好、佩戴舒适，满足了使用者对口罩防护性和舒适性的要求。

Description

一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩

技术领域

本发明属于纳米纤维领域，涉及一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩。

背景技术

我国日益肆虐的雾霾污染问题严重威胁着人们的身体健康，对其进行有效防护已迫在眉睫。佩戴高效低阻的专业防雾霾口罩是防止雾霾中PM2.5细微颗粒物侵害人体的有效途径，但现有高效防护口罩均存在热湿舒适性和佩戴舒适性差的问题，无法同时满足人们对口罩防护性和舒适性的要求。静电纺纳米纤维由于具有纤维直径小、孔径小、孔隙率高、结构可调性强等特点，其与基材结合制备的复合过滤材料具有高过滤效率、低空气阻力、高透湿性能等优点，是制备高舒适性防雾霾口罩的理想材料。

现有利用静电纺丝制备纳米纤维口罩的技术包括一种纳米纤维口罩(CN201410366628.3)，一种静电静电纺纳米纤维驻极过滤材料及其制备方法(CN201410452788.X)等，均是通过静电纺丝技术直接制备了纳米纤维材料并将其用于口罩制备上，但均为涉及口罩热湿舒适性的提高，此外专利一种无绳口罩(CN201520981524.3)解决了现有口罩佩戴不便的问题，但其采用的口罩胶圈与口罩本体非一体，为二道工序加工而成，制备工艺复杂，胶圈易与口罩本体剥离，因此亟需一种高舒适性的纳米纤维自粘口罩以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有口罩热湿舒适性和佩戴舒适性差的缺点，提供一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，满足使用者对口罩防护性和舒适性的要求。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，所述口罩为片状复合层结构，所述口罩无耳带或头带，口罩的内侧边缘有自粘材料，自粘材料与口罩本体为一体，通过一次加工成型制得，自粘材料与口罩本体不易剥离；

所述复合层结构是指口罩的上表层和下表层为无纺布，中间层为水汽输送材料；所述上表层的厚度为0.02～1mm，所述中间层的厚度为5～50μm，所述下表层的厚度为0.02～1mm；所述无纺布中纤维的直径为10～900μm，无纺布的孔隙率为50％～90％；所述水汽输送材料中纤维的直径为0.02～20μm，水汽输送材料的孔径为1～30μm，孔隙率为60～99.99％，现有研究表明，当纤维直径小于20μm、孔径小于30μm时，可使水汽在纤维材料中输运时带来除扩散效应之外的芯吸效应，此效应进行水汽输运时与水渗透的机制(依赖浓度差)不同，可实现水汽的自发输运，从而提升水汽输运速率；

所述水汽输送材料为具有环形结构的纤维膜，所述环形结构由中心重合、边缘形状相同且相互无缝嵌合的系列环形单元组成，其中，环形单元的数量为n，2≤n≤20，纤维膜中心为第1环形单元，其它环形单元为空心环状结构，序号由纤维膜中心向边缘递增；

所述环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元的接触角为θ°，θ＝120～160，第1环形单元的透湿量为Q kg·m^-2·d^-1，Q＝0.5～1，第k环形单元的接触角为[θ-13*(k-1)]°，第k环形单元的透湿量为[Q+(k-1)]kg·m^-2·d^-1，2≤k≤n。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，所述自粘材料为AB胶(双组分胶粘剂)、医用硅胶、生物胶或a-氰基丙稀酸酯，所述自粘材料的宽度为2mm～10mm，所述自粘材料表面粘有离型膜，使用时去除离型膜，即可实现自粘材料与使用者的贴合，离型膜可有效防止自粘材料受到灰尘或水的污染丧失粘性。

如上所述的一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，所述无纺布的成分为聚丙烯纤维、聚酯纤维或粘胶纤维。

如上所述的一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，水蒸汽由口罩中心传输到最外层边缘的时间为2～30s g^-1，垂直于结构平面的透湿量为0.5～10kg m^-2d^-1；口罩对粒径为0.03～2.5μm颗粒的过滤效率为10～99.999％，压阻为1～80Pa，拉伸强力为20～1000N。

如上所述的一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，所述边缘形状为圆形、正三角形、正方形、正六边形或正八边形。

如上所述的一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，所述第1环形单元的面积为1～100cm²，其它环形单元的宽度为5～20cm。

如上所述的一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，实现所述环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强的方法为：每个环形单元内均含有相同材料的亲水性纳米纤维和相同材料的疏水性纳米纤维，亲水性纳米纤维在环形单元中的比重由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元中亲水性纳米纤维与疏水性纳米纤维组分的重量比为R，R＝1/99～27/73，第k环形单元中亲水性纳米纤维与疏水性纳米纤维组分的重量比为[R+(k-1)/31]。

如上所述的一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，所述亲水性纳米纤维为聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚氨酯纤维、聚丙烯酸纤维、聚丙烯酰胺纤维、聚氨酷纤维或聚酞胺纤维，所述疏水性纳米纤维为聚四氟乙烯纤维、聚偏氟乙烯纤维、聚乙烯醇缩丁醛纤维、聚苯乙烯纤维、聚苯胺纤维、氟化乙丙烯纤维或聚全氟乙丙烯纤维。

如上所述的一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，实现所述环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强的方法为：每个环形单元都是由含不同亲水基团数量的亲水聚合物纺丝制得的，环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量通过亲水聚合物的聚合度进行调控，环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量由中心向边缘逐渐增多，第1环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量为T，T＝800～3200，第k环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量为kT。

如上所述的一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，所述亲水聚合物为聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氨酷或聚酞胺，所述亲水基团为羟基、氰基、羰基、羧基、酰胺基、羰基或氨基。

本发明涉及的一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，口罩为复合层结构，上下表层为无纺布，中间层为水汽输运材料，上下表层的无纺布一方面由于强力高对中间层起到保护作用，另一方面无纺布起到了初效过滤的功能，提高了口罩的过滤效率；水汽输送材料为具有环形结构的纤维膜，环形结构中的每一环形单元的亲水性能都存在差异，且呈现从水汽输送材料中心到边缘亲水性能逐渐递增的趋势，使得水汽在亲水聚合物的作用力下沿水汽输送材料的中心向边缘径向传输；口罩边缘采用生物级自粘物质，可摒弃口罩的耳带和头带，实现佩戴的高舒适性。

有益效果：

本发明的一种高舒适性纳米纤维自粘口罩，解决了现有高效防护口罩舒适性差的问题，可同时满足人体对口罩防护性和舒适性的要求。同时，现有口罩佩戴时为保持密闭会利用耳带或头带，但同时耳带或头带会给人体面部带来压迫感，造成佩戴不适，本发明在口罩制备过程中引入生物级的自粘物质，可舍弃现有口罩的耳带和头带，提升口罩佩戴舒适感。

附图说明

图1为本发明口罩的佩戴示意图；

图2为本发明口罩的结构示意图；

图3为本发明口罩的剖面示意图；

图4为本发明口罩中水汽输送材料的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩如图2所示，口罩为片状复合层结构如图3所示，上表层和下表层为无纺布，中间层为水汽输送材料，上表层的厚度为0.02mm，中间层的厚度为5μm，下表层的厚度为0.02mm，无纺布的成分为聚酯纤维，无纺布中纤维的直径为10μm，无纺布的孔隙率为50％，水汽输送材料中纤维的直径为0.02μm，水汽输送材料的孔径为1μm，孔隙率为60％；口罩无耳带或头带，口罩的内侧边缘有自粘材料a-氰基丙稀酸酯，自粘材料的宽度为2mm，自粘材料表面粘有离型膜，去除离型膜即可实现口罩与使用者的粘合，口罩的佩戴示意图如图1所示；

水汽输送材料为具有环形结构的纤维膜，环形结构由中心重合、边缘形状相同且相互无缝嵌合的系列环形单元组成，环形单元的边缘形状为圆形，其中，环形单元的数量为n，n＝2，纤维膜中心为第1环形单元，其它环形单元为空心环状结构，序号由纤维膜中心向边缘递增，第1环形单元的面积为1cm²，其它环形单元的宽度为5cm；

环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元的接触角为θ°，θ＝160，第1环形单元的透湿量为Qkg·m^-2·d^-1，Q＝0.5，第2环形单元的接触角为107°；每个环形单元内均含有相同材料的亲水性纳米纤维聚乙烯醇纤维和疏水性纳米纤维聚四氟乙烯纤维，亲水性纳米纤维在环形单元中的比重由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元中亲水性纳米纤维与疏水性纳米纤维组分的重量比为R，R＝1/99，第k环形单元中亲水性纳米纤维与疏水性纳米纤维组分的重量比为[R+(k-1)/31]；

水蒸汽由口罩中心传输到最外层边缘的时间为30s g^-1，垂直于结构平面的透湿量为0.5kg m^-2d^-1；口罩对粒径为0.03μm颗粒的过滤效率为10％，压阻为1Pa，拉伸强力为20N。

实施例2

一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，口罩为片状复合层结构，上表层和下表层为无纺布，中间层为水汽输送材料，上表层的厚度为0.05mm，中间层的厚度为8μm，下表层的厚度为0.06mm，无纺布的成分为聚丙烯纤维，无纺布中纤维的直径为60μm，无纺布的孔隙率为55％，水汽输送材料中纤维的直径为2μm，水汽输送材料的孔径为3μm，孔隙率为64％；口罩无耳带或头带，口罩的内侧边缘有自粘材料AB胶，自粘材料的宽度为2mm，自粘材料表面粘有离型膜；

水汽输送材料为具有环形结构的纤维膜，如图4所示，环形结构由中心重合、边缘形状相同且相互无缝嵌合的系列环形单元组成，环形单元的边缘形状为圆形，其中，环形单元的数量为n，n＝3，纤维膜中心为第1环形单元，其它环形单元为空心环状结构，序号由纤维膜中心向边缘递增，第1环形单元的面积为10cm²，其它环形单元的宽度为6cm；

环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元的接触角为θ°，θ＝158，第1环形单元的透湿量为Qkg·m^-2·d^-1，Q＝0.5，第k环形单元的接触角为[θ-13*(k-1)]°，第k环形单元的透湿量为[Q+(k-1)]kg·m^-2·d^-1，2≤k≤3；每个环形单元内均含有相同材料的亲水性纳米纤维聚丙烯腈纤维和疏水性纳米纤维聚偏氟乙烯纤维，亲水性纳米纤维在环形单元中的比重由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元中亲水性纳米纤维与疏水性纳米纤维组分的重量比为R，R＝500/7227，第k环形单元中亲水性纳米纤维与疏水性纳米纤维组分的重量比为[R+(k-1)/31]；

水蒸汽由口罩中心传输到最外层边缘的时间为28s g^-1，垂直于结构平面的透湿量为1kg m^-2d^-1；口罩对粒径为0.1μm颗粒的过滤效率为15％，压阻为8Pa，拉伸强力为100N。

实施例3

一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，口罩为片状复合层结构，上表层和下表层为无纺布，中间层为水汽输送材料，上表层的厚度为0.1mm，中间层的厚度为10μm，下表层的厚度为0.14mm，无纺布的成分为聚丙烯纤维，无纺布中纤维的直径为120μm，无纺布的孔隙率为58％，水汽输送材料中纤维的直径为4μm，水汽输送材料的孔径为5μm，孔隙率为66％；口罩无耳带或头带，口罩的内侧边缘有自粘材料AB胶，自粘材料的宽度为2.5mm，自粘材料表面粘有离型膜；

水汽输送材料为具有环形结构的纤维膜，环形结构由中心重合、边缘形状相同且相互无缝嵌合的系列环形单元组成，环形单元的边缘形状为圆形，其中，环形单元的数量为n，n＝6，纤维膜中心为第1环形单元，其它环形单元为空心环状结构，序号由纤维膜中心向边缘递增，第1环形单元的面积为15cm²，其它环形单元的宽度为7cm；

环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元的接触角为θ°，θ＝156，第1环形单元的透湿量为Qkg·m^-2·d^-1，Q＝0.55，第k环形单元的接触角为[θ-13*(k-1)]°，第k环形单元的透湿量为[Q+(k-1)]kg·m^-2·d^-1，2≤k≤6；每个环形单元内均含有相同材料的亲水性纳米纤维聚氨酯纤维和疏水性纳米纤维聚乙烯醇缩丁醛纤维，亲水性纳米纤维在环形单元中的比重由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元中亲水性纳米纤维与疏水性纳米纤维组分的重量比为R，R＝1000/7227，第k环形单元中亲水性纳米纤维与疏水性纳米纤维组分的重量比为[R+(k-1)/31]；

水蒸汽由口罩中心传输到最外层边缘的时间为26s g^-1，垂直于结构平面的透湿量为2kg m^-2d^-1；口罩对粒径为0.5μm颗粒的过滤效率为20％，压阻为15Pa，拉伸强力为160N。

实施例4

一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，口罩为片状复合层结构，上表层和下表层为无纺布，中间层为水汽输送材料，上表层的厚度为0.15mm，中间层的厚度为14μm，下表层的厚度为0.25mm，无纺布的成分为聚丙烯纤维，无纺布中纤维的直径为180μm，无纺布的孔隙率为60％，水汽输送材料中纤维的直径为6μm，水汽输送材料的孔径为6μm，孔隙率为70％；口罩无耳带或头带，口罩的内侧边缘有自粘材料AB胶，自粘材料的宽度为3mm，自粘材料表面粘有离型膜；

水汽输送材料为具有环形结构的纤维膜，环形结构由中心重合、边缘形状相同且相互无缝嵌合的系列环形单元组成，环形单元的边缘形状为正三角形，其中，环形单元的数量为n，n＝8，纤维膜中心为第1环形单元，其它环形单元为空心环状结构，序号由纤维膜中心向边缘递增，第1环形单元的面积为20cm²，其它环形单元的宽度为8cm；

环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元的接触角为θ°，θ＝155，第1环形单元的透湿量为Qkg·m^-2·d^-1，Q＝0.6，第k环形单元的接触角为[θ-13*(k-1)]°，第k环形单元的透湿量为[Q+(k-1)]kg·m^-2·d^-1，2≤k≤8；每个环形单元内均含有相同材料的亲水性纳米纤维聚丙烯酸纤维和疏水性纳米纤维聚苯乙烯纤维，亲水性纳米纤维在环形单元中的比重由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元中亲水性纳米纤维与疏水性纳米纤维组分的重量比为R，R＝1500/7227，第k环形单元中亲水性纳米纤维与疏水性纳米纤维组分的重量比为[R+(k-1)/31]；

水蒸汽由口罩中心传输到最外层边缘的时间为24s g^-1，垂直于结构平面的透湿量为2.5kg m^-2d^-1；口罩对粒径为0.8μm颗粒的过滤效率为25％，压阻为20Pa，拉伸强力为200N。

实施例5

一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，口罩为片状复合层结构，上表层和下表层为无纺布，中间层为水汽输送材料，上表层的厚度为0.2mm，中间层的厚度为16μm，下表层的厚度为0.3mm，无纺布的成分为聚丙烯纤维，无纺布中纤维的直径为250μm，无纺布的孔隙率为65％，水汽输送材料中纤维的直径为8μm，水汽输送材料的孔径为8μm，孔隙率为75％；口罩无耳带或头带，口罩的内侧边缘有自粘材料医用硅胶，自粘材料的宽度为3.5mm，自粘材料表面粘有离型膜；

水汽输送材料为具有环形结构的纤维膜，环形结构由中心重合、边缘形状相同且相互无缝嵌合的系列环形单元组成，环形单元的边缘形状为正三角形，其中，环形单元的数量为n，n＝10，纤维膜中心为第1环形单元，其它环形单元为空心环状结构，序号由纤维膜中心向边缘递增，第1环形单元的面积为30cm²，其它环形单元的宽度为9cm；

环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元的接触角为θ°，θ＝154，第1环形单元的透湿量为Qkg·m^-2·d^-1，Q＝0.63，第k环形单元的接触角为[θ-13*(k-1)]°，第k环形单元的透湿量为[Q+(k-1)]kg·m^-2·d^-1，2≤k≤10；每个环形单元内均含有相同材料的亲水性纳米纤维聚丙烯酰胺纤维和疏水性纳米纤维聚苯胺纤维，亲水性纳米纤维在环形单元中的比重由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元中亲水性纳米纤维与疏水性纳米纤维组分的重量比为R，R＝1800/7227，第k环形单元中亲水性纳米纤维与疏水性纳米纤维组分的重量比为[R+(k-1)/31]；

水蒸汽由口罩中心传输到最外层边缘的时间为22s g^-1，垂直于结构平面的透湿量为3kg m^-2d^-1；口罩对粒径为1μm颗粒的过滤效率为30％，压阻为25Pa，拉伸强力为300N。

实施例6

一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，口罩为片状复合层结构，上表层和下表层为无纺布，中间层为水汽输送材料，上表层的厚度为0.3mm，中间层的厚度为20μm，下表层的厚度为0.4mm，无纺布的成分为聚酯纤维，无纺布中纤维的直径为300μm，无纺布的孔隙率为70％，水汽输送材料中纤维的直径为10μm，水汽输送材料的孔径为10μm，孔隙率为76％；口罩无耳带或头带，口罩的内侧边缘有自粘材料医用硅胶，自粘材料的宽度为4mm，自粘材料表面粘有离型膜；

水汽输送材料为具有环形结构的纤维膜，环形结构由中心重合、边缘形状相同且相互无缝嵌合的系列环形单元组成，环形单元的边缘形状为正三角形，其中，环形单元的数量为n，n＝10，纤维膜中心为第1环形单元，其它环形单元为空心环状结构，序号由纤维膜中心向边缘递增，第1环形单元的面积为40cm²，其它环形单元的宽度为10cm；

环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元的接触角为θ°，θ＝152，第1环形单元的透湿量为Qkg·m^-2·d^-1，Q＝0.7，第k环形单元的接触角为[θ-13*(k-1)]°，第k环形单元的透湿量为[Q+(k-1)]kg·m^-2·d^-1，2≤k≤10；每个环形单元内均含有相同材料的亲水性纳米纤维聚氨酷纤维和疏水性纳米纤维氟化乙丙烯纤维，亲水性纳米纤维在环形单元中的比重由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元中亲水性纳米纤维与疏水性纳米纤维组分的重量比为R，R＝2200/7227，第k环形单元中亲水性纳米纤维与疏水性纳米纤维组分的重量比为[R+(k-1)/31]；

水蒸汽由口罩中心传输到最外层边缘的时间为20s g^-1，垂直于结构平面的透湿量为3.5kg m^-2d^-1；口罩对粒径为1.2μm颗粒的过滤效率为40％，压阻为30Pa，拉伸强力为400N。

实施例7

一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，口罩为片状复合层结构，上表层和下表层为无纺布，中间层为水汽输送材料，上表层的厚度为0.4mm，中间层的厚度为25μm，下表层的厚度为0.55mm，无纺布的成分为聚酯纤维，无纺布中纤维的直径为360μm，无纺布的孔隙率为74％，水汽输送材料中纤维的直径为12μm，水汽输送材料的孔径为14μm，孔隙率为78％；口罩无耳带或头带，口罩的内侧边缘有自粘材料医用硅胶，自粘材料的宽度为5mm，自粘材料表面粘有离型膜；

水汽输送材料为具有环形结构的纤维膜，环形结构由中心重合、边缘形状相同且相互无缝嵌合的系列环形单元组成，环形单元的边缘形状为正方形，其中，环形单元的数量为n，n＝12，纤维膜中心为第1环形单元，其它环形单元为空心环状结构，序号由纤维膜中心向边缘递增，第1环形单元的面积为50cm²，其它环形单元的宽度为11cm；

环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元的接触角为θ°，θ＝148，第1环形单元的透湿量为Qkg·m^-2·d^-1，Q＝0.75，第k环形单元的接触角为[θ-13*(k-1)]°，第k环形单元的透湿量为[Q+(k-1)]kg·m^-2·d^-1，2≤k≤12；每个环形单元内均含有相同材料的亲水性纳米纤维聚酞胺纤维和疏水性纳米纤维聚全氟乙丙烯纤维，亲水性纳米纤维在环形单元中的比重由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元中亲水性纳米纤维与疏水性纳米纤维组分的重量比为R，R＝27/73，第k环形单元中亲水性纳米纤维与疏水性纳米纤维组分的重量比为[R+(k-1)/31]；

水蒸汽由口罩中心传输到最外层边缘的时间为18s g^-1，垂直于结构平面的透湿量为4kg m^-2d^-1；口罩对粒径为1.5μm颗粒的过滤效率为50％，压阻为35Pa，拉伸强力为500N。

实施例8

一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，口罩为片状复合层结构，上表层和下表层为无纺布，中间层为水汽输送材料，上表层的厚度为0.5mm，中间层的厚度为28μm，下表层的厚度为0.6mm，无纺布的成分为聚酯纤维，无纺布中纤维的直径为420μm，无纺布的孔隙率为78％，水汽输送材料中纤维的直径为14μm，水汽输送材料的孔径为15μm，孔隙率为80％；口罩无耳带或头带，口罩的内侧边缘有自粘材料a-氰基丙稀酸酯，自粘材料的宽度为5.2mm，自粘材料表面粘有离型膜；

水汽输送材料为具有环形结构的纤维膜，环形结构由中心重合、边缘形状相同且相互无缝嵌合的系列环形单元组成，环形单元的边缘形状为正方形，其中，环形单元的数量为n，n＝14，纤维膜中心为第1环形单元，其它环形单元为空心环状结构，序号由纤维膜中心向边缘递增，第1环形单元的面积为60cm²，其它环形单元的宽度为13cm；

环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元的接触角为θ°，θ＝144，第1环形单元的透湿量为Qkg·m^-2·d^-1，Q＝0.8，第k环形单元的接触角为[θ-13*(k-1)]°，第k环形单元的透湿量为[Q+(k-1)]kg·m^-2·d^-1，2≤k≤14；每个环形单元都是由含不同亲水基团数量的亲水聚合物纺丝制得的，从第1环形单元到第n环形单元亲水聚合物分别为聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氨酷、聚酞胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氨酷、聚酞胺、，对应的亲水基团分别为羟基、氰基、羰基、羧基、酰胺基、羰基、氨基、羟基、氰基、羰基、羧基、酰胺基、羰基、氨基，环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量由中心向边缘逐渐增多，第1环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量为T，T＝800，第k环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量为kT；

水蒸汽由口罩中心传输到最外层边缘的时间为16s g^-1，垂直于结构平面的透湿量为5kg m^-2d^-1；口罩对粒径为1.8μm颗粒的过滤效率为60％，压阻为45Pa，拉伸强力为650N。

实施例9

一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，口罩为片状复合层结构，上表层和下表层为无纺布，中间层为水汽输送材料，上表层的厚度为0.65mm，中间层的厚度为32μm，下表层的厚度为0.7mm，无纺布的成分为粘胶纤维，无纺布中纤维的直径为480μm，无纺布的孔隙率为80％，水汽输送材料中纤维的直径为16μm，水汽输送材料的孔径为18μm，孔隙率为85％；口罩无耳带或头带，口罩的内侧边缘有自粘材料生物胶，自粘材料的宽度为5.6mm，自粘材料表面粘有离型膜；

水汽输送材料为具有环形结构的纤维膜，环形结构由中心重合、边缘形状相同且相互无缝嵌合的系列环形单元组成，环形单元的边缘形状为正方形，其中，环形单元的数量为n，n＝15，纤维膜中心为第1环形单元，其它环形单元为空心环状结构，序号由纤维膜中心向边缘递增，第1环形单元的面积为70cm²，其它环形单元的宽度为14cm；

环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元的接触角为θ°，θ＝140，第1环形单元的透湿量为Qkg·m^-2·d^-1，Q＝0.85，第k环形单元的接触角为[θ-13*(k-1)]°，第k环形单元的透湿量为[Q+(k-1)]kg·m^-2·d^-1，2≤k≤15；每个环形单元都是由含不同亲水基团数量的亲水聚合物纺丝制得的，从第1环形单元到第n环形单元亲水聚合物分别为聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氨酷、聚酞胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氨酷、聚酞胺、聚乙烯醇，对应的亲水基团分别为羟基、氰基、羰基、羧基、酰胺基、羰基、氨基、羟基、氰基、羰基、羧基、酰胺基、羰基、氨基、羟基，环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量由中心向边缘逐渐增多，第1环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量为T，T＝1400，第k环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量为kT；

水蒸汽由口罩中心传输到最外层边缘的时间为14s g^-1，垂直于结构平面的透湿量为6kg m^-2d^-1；口罩对粒径为2μm颗粒的过滤效率为80％，压阻为50Pa，拉伸强力为740N。

实施例10

一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，口罩为片状复合层结构，上表层和下表层为无纺布，中间层为水汽输送材料，上表层的厚度为0.5mm，中间层的厚度为35μm，下表层的厚度为0.8mm，无纺布的成分为粘胶纤维，无纺布中纤维的直径为500μm，无纺布的孔隙率为82％，水汽输送材料中纤维的直径为18μm，水汽输送材料的孔径为22μm，孔隙率为88％；口罩无耳带或头带，口罩的内侧边缘有自粘材料生物胶，自粘材料的宽度为6mm，自粘材料表面粘有离型膜；

水汽输送材料为具有环形结构的纤维膜，环形结构由中心重合、边缘形状相同且相互无缝嵌合的系列环形单元组成，环形单元的边缘形状为正六边形，其中，环形单元的数量为n，n＝16，纤维膜中心为第1环形单元，其它环形单元为空心环状结构，序号由纤维膜中心向边缘递增，第1环形单元的面积为80cm²，其它环形单元的宽度为15cm；

环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元的接触角为θ°，θ＝136，第1环形单元的透湿量为Qkg·m^-2·d^-1，Q＝0.8，第k环形单元的接触角为[θ-13*(k-1)]°，第k环形单元的透湿量为[Q+(k-1)]kg·m^-2·d^-1，2≤k≤16；每个环形单元都是由含不同亲水基团数量的亲水聚合物纺丝制得的，从第1环形单元到第n环形单元亲水聚合物分别为聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氨酷、聚酞胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氨酷、聚酞胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈，对应的亲水基团分别为羟基、氰基、羰基、羧基、酰胺基、羰基、氨基、羟基、氰基、羰基、羧基、酰胺基、羰基、氨基、羟基、氰基，环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量由中心向边缘逐渐增多，第1环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量为T，T＝2000，第k环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量为kT；

水蒸汽由口罩中心传输到最外层边缘的时间为12s g^-1，垂直于结构平面的透湿量为7kg m^-2d^-1；口罩对粒径为2.1μm颗粒的过滤效率为85％，压阻为56Pa，拉伸强力为860N。

实施例11

一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，口罩为片状复合层结构，上表层和下表层为无纺布，中间层为水汽输送材料，上表层的厚度为0.7mm，中间层的厚度为37μm，下表层的厚度为0.9mm，无纺布的成分为粘胶纤维，无纺布中纤维的直径为600μm，无纺布的孔隙率为84％，水汽输送材料中纤维的直径为18μm，水汽输送材料的孔径为25μm，孔隙率为90％；口罩无耳带或头带，口罩的内侧边缘有自粘材料生物胶，自粘材料的宽度为6.5mm，自粘材料表面粘有离型膜；

水汽输送材料为具有环形结构的纤维膜，环形结构由中心重合、边缘形状相同且相互无缝嵌合的系列环形单元组成，环形单元的边缘形状为正六边形，其中，环形单元的数量为n，n＝17，纤维膜中心为第1环形单元，其它环形单元为空心环状结构，序号由纤维膜中心向边缘递增，第1环形单元的面积为85cm²，其它环形单元的宽度为16cm；

环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元的接触角为θ°，θ＝132，第1环形单元的透湿量为Qkg·m^-2·d^-1，Q＝0.82，第k环形单元的接触角为[θ-13*(k-1)]°，第k环形单元的透湿量为[Q+(k-1)]kg·m^-2·d^-1，2≤k≤17；每个环形单元都是由含不同亲水基团数量的亲水聚合物纺丝制得的，从第1环形单元到第n环形单元亲水聚合物分别为聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氨酷、聚酞胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氨酷、聚酞胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯，对应的亲水基团分别为羟基、氰基、羰基、羧基、酰胺基、羰基、氨基、羟基、氰基、羰基、羧基、酰胺基、羰基、氨基、羟基、氰基、羰基，环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量由中心向边缘逐渐增多，第1环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量为T，T＝2100，第k环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量为kT；

水蒸汽由口罩中心传输到最外层边缘的时间为10s g^-1，垂直于结构平面的透湿量为7.5kg m^-2d^-1；口罩对粒径为2.2μm颗粒的过滤效率为88％，压阻为62Pa，拉伸强力为900N。

实施例12

一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，口罩为片状复合层结构，上表层和下表层为无纺布，中间层为水汽输送材料，上表层的厚度为0.8mm，中间层的厚度为40μm，下表层的厚度为1.0mm，无纺布的成分为聚丙烯纤维，无纺布中纤维的直径为700μm，无纺布的孔隙率为86％，水汽输送材料中纤维的直径为15μm，水汽输送材料的孔径为26μm，孔隙率为92％；口罩无耳带或头带，口罩的内侧边缘有自粘材料AB胶，自粘材料的宽度为7mm，自粘材料表面粘有离型膜；

水汽输送材料为具有环形结构的纤维膜，环形结构由中心重合、边缘形状相同且相互无缝嵌合的系列环形单元组成，环形单元的边缘形状为正六边形，其中，环形单元的数量为n，n＝18，纤维膜中心为第1环形单元，其它环形单元为空心环状结构，序号由纤维膜中心向边缘递增，第1环形单元的面积为90cm²，其它环形单元的宽度为17cm；

环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元的接触角为θ°，θ＝128，第1环形单元的透湿量为Qkg·m^-2·d^-1，Q＝0.86，第k环形单元的接触角为[θ-13*(k-1)]°，第k环形单元的透湿量为[Q+(k-1)]kg·m^-2·d^-1，2≤k≤18；每个环形单元都是由含不同亲水基团数量的亲水聚合物纺丝制得的，从第1环形单元到第n环形单元亲水聚合物分别为聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氨酷、聚酞胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氨酷、聚酞胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚丙烯酸，对应的亲水基团分别为羟基、氰基、羰基、羧基、酰胺基、羰基、氨基、羟基、氰基、羰基、羧基、酰胺基、羰基、氨基、羟基、氰基、羰基、羧基，环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量由中心向边缘逐渐增多，第1环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量为T，T＝2500，第k环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量为kT；

水蒸汽由口罩中心传输到最外层边缘的时间为8s g^-1，垂直于结构平面的透湿量为8kg m^-2d^-1；口罩对粒径为2.3μm颗粒的过滤效率为90％，压阻为70Pa，拉伸强力为930N。

实施例13

一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，口罩为片状复合层结构，上表层和下表层为无纺布，中间层为水汽输送材料，上表层的厚度为0.9mm，中间层的厚度为45μm，下表层的厚度为0.9mm，无纺布的成分为聚丙烯纤维，无纺布中纤维的直径为800μm，无纺布的孔隙率为88％，水汽输送材料中纤维的直径为19μm，水汽输送材料的孔径为28μm，孔隙率为95％；口罩无耳带或头带，口罩的内侧边缘有自粘材料a-氰基丙稀酸酯，自粘材料的宽度为8mm，自粘材料表面粘有离型膜；

水汽输送材料为具有环形结构的纤维膜，环形结构由中心重合、边缘形状相同且相互无缝嵌合的系列环形单元组成，环形单元的边缘形状为圆形，其中，环形单元的数量为n，n＝19，纤维膜中心为第1环形单元，其它环形单元为空心环状结构，序号由纤维膜中心向边缘递增，第1环形单元的面积为95cm²，其它环形单元的宽度为18cm；

环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元的接触角为θ°，θ＝124，第1环形单元的透湿量为Qkg·m^-2·d^-1，Q＝0.9，第k环形单元的接触角为[θ-13*(k-1)]°，第k环形单元的透湿量为[Q+(k-1)]kg·m^-2·d^-1，2≤k≤19；每个环形单元都是由含不同亲水基团数量的亲水聚合物纺丝制得的，从第1环形单元到第n环形单元亲水聚合物分别为聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氨酷、聚酞胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氨酷、聚酞胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺，对应的亲水基团分别为羟基、氰基、羰基、羧基、酰胺基、羰基、氨基、羟基、氰基、羰基、羧基、酰胺基、羰基、氨基、羟基、氰基、羰基、羧基、酰胺基，环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量由中心向边缘逐渐增多，第1环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量为T，T＝3000，第k环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量为kT；

水蒸汽由口罩中心传输到最外层边缘的时间为6s g^-1，垂直于结构平面的透湿量为9kg m^-2d^-1；口罩对粒径为2.4μm颗粒的过滤效率为95％，压阻为76Pa，拉伸强力为985N。

实施例14

一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，口罩为片状复合层结构，上表层和下表层为无纺布，中间层为水汽输送材料，上表层的厚度为1.0mm，中间层的厚度为50μm，下表层的厚度为0.5mm，无纺布的成分为聚丙烯纤维，无纺布中纤维的直径为900μm，无纺布的孔隙率为90％，水汽输送材料中纤维的直径为20μm，水汽输送材料的孔径为30μm，孔隙率为99.99％；口罩无耳带或头带，口罩的内侧边缘有自粘材料a-氰基丙稀酸酯，自粘材料的宽度为10mm，自粘材料表面粘有离型膜；

水汽输送材料为具有环形结构的纤维膜，环形结构由中心重合、边缘形状相同且相互无缝嵌合的系列环形单元组成，环形单元的边缘形状为正三角形，其中，环形单元的数量为n，n＝20，纤维膜中心为第1环形单元，其它环形单元为空心环状结构，序号由纤维膜中心向边缘递增，第1环形单元的面积为100cm²，其它环形单元的宽度为20cm；

环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元的接触角为θ°，θ＝120，第1环形单元的透湿量为Qkg·m^-2·d^-1，Q＝1，第k环形单元的接触角为[θ-13*(k-1)]°，第k环形单元的透湿量为[Q+(k-1)]kg·m^-2·d^-1，2≤k≤20；每个环形单元都是由含不同亲水基团数量的亲水聚合物纺丝制得的，从第1环形单元到第n环形单元亲水聚合物分别为聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氨酷、聚酞胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氨酷、聚酞胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氨酷，对应的亲水基团分别为羟基、氰基、羰基、羧基、酰胺基、羰基、氨基、羟基、氰基、羰基、羧基、酰胺基、羰基、氨基、羟基、氰基、羰基、羧基、酰胺基、羰基，环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量由中心向边缘逐渐增多，第1环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量为T，T＝3200，第k环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量为kT；

水蒸汽由口罩中心传输到最外层边缘的时间为2s g^-1，垂直于结构平面的透湿量为10kg m^-2d^-1；口罩对粒径为2.5μm颗粒的过滤效率为99.999％，压阻为80Pa，拉伸强力为1000N。

Claims (10)

1.一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，其特征是：所述口罩为片状复合层结构，所述口罩的内侧边缘有自粘材料；

所述复合层结构是指口罩的上表层和下表层为无纺布，中间层为水汽输送材料；所述上表层的厚度为0.02～1mm，所述中间层的厚度为5～50μm，所述下表层的厚度为0.02～1mm；所述无纺布中纤维的直径为10～900μm，无纺布的孔隙率为50％～90％；所述水汽输送材料中纤维的直径为0.02～20μm，水汽输送材料的孔径为1～30μm，孔隙率为60～99.99％；

所述水汽输送材料为具有环形结构的纤维膜，所述环形结构由中心重合、边缘形状相同且相互无缝嵌合的系列环形单元组成，其中，环形单元的数量为n，2≤n≤20，纤维膜中心为第1环形单元，其它环形单元为空心环状结构，序号由纤维膜中心向边缘递增；

所述环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元的接触角为θ°，θ＝120～160，第1环形单元的透湿量为Q kg·m^-2·d^-1，Q＝0.5～1，第k环形单元的接触角为[θ-13*(k-1)]°，第k环形单元的透湿量为[Q+(k-1)]kg·m^-2·d^-1，2≤k≤n。

2.根据权利要求1所述的一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，其特征在于，所述自粘材料为AB胶、医用硅胶、生物胶或a-氰基丙稀酸酯，所述自粘材料的宽度为2mm～10mm，所述自粘材料表面粘有离型膜。

3.根据权利要求1所述的一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，其特征在于，所述无纺布的成分为聚丙烯纤维、聚酯纤维或粘胶纤维。

4.根据权利要求1所述的一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，其特征在于，水蒸汽由口罩中心传输到最外层边缘的时间为2～30s g^-1，垂直于结构平面的透湿量为0.5～10kgm^-2d^-1；口罩对粒径为0.03～2.5μm颗粒的过滤效率为10～99.999％，压阻为1～80Pa，拉伸强力为20～1000N。

5.根据权利要求1所述的一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，其特征在于，所述边缘形状为圆形、正三角形、正方形、正六边形或正八边形。

6.根据权利要求1所述的一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，其特征在于，所述第1环形单元的面积为1～100cm²，其它环形单元的宽度为5～20cm。

7.根据权利要求1所述的一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，其特征在于，实现所述环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强的方法为：每个环形单元内均含有相同材料的亲水性纳米纤维和相同材料的疏水性纳米纤维，亲水性纳米纤维在环形单元中的比重由纤维膜中心向边缘逐渐增强，第1环形单元中亲水性纳米纤维与疏水性纳米纤维组分的重量比为R，R＝1/99～27/73，第k环形单元中亲水性纳米纤维与疏水性纳米纤维组分的重量比为[R+(k-1)/31]。

8.根据权利要求7所述的一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，其特征在于，所述亲水性纳米纤维为聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚氨酯纤维、聚丙烯酸纤维、聚丙烯酰胺纤维、聚氨酷纤维或聚酞胺纤维，所述疏水性纳米纤维为聚四氟乙烯纤维、聚偏氟乙烯纤维、聚乙烯醇缩丁醛纤维、聚苯乙烯纤维、聚苯胺纤维、氟化乙丙烯纤维或聚全氟乙丙烯纤维。

9.根据权利要求1所述的一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，其特征在于，实现所述环形单元的亲水性能由纤维膜中心向边缘逐渐增强的方法为：每个环形单元都是由含不同亲水基团数量的亲水聚合物纺丝制得的，环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量由中心向边缘逐渐增多，第1环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量为T，T＝800～3200，第k环形单元中亲水聚合物的亲水基团的数量为kT。

10.根据权利要求9所述的一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩，其特征在于，所述亲水聚合物为聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氨酷或聚酞胺，所述亲水基团为羟基、氰基、羰基、羧基、酰胺基或氨基。