CN108618235A - 触媒口罩 - Google Patents

Abstract

本发明公开的触媒口罩，包括口罩主体和固定带，口罩主体从外到内依次为触媒层、外纤维层、多孔吸附层、纳/微米纤维膜层、内纤维层、触媒层、弹性多孔密封层、纳/微米纤维膜层、触媒层，其中，多孔吸附层负载触媒剂，弹性多孔密封层负载触媒剂，弹性多孔密封层负载吸附剂，弹性多孔密封层设在口罩内侧的四周周边，纳/微米纤维膜层包裹弹性多孔密封层、触媒层设在包裹的纳/微米纤维膜层外侧，口罩主体周边设固定带。本触媒口罩结构简单、防护范围全面高效、可以全天候的抗细菌病菌、防雾霾、防尘、防挥发性有机物气体，还可以自清洁安全的重复使用，适合人们在各种污染物的场合中佩戴。

Description

触媒口罩

技术领域

本发明属于卫生防护用品领域，尤其是涉及具有抗细菌病菌、防雾霾、防尘、防挥发性有机物气体、可以自清洁安全的重复使用。

背景技术

随着社会工业化生产的发展，室内外的各种污染物的排放和聚集后果受到了人们广泛的关注。工厂和居室内的甲醛、苯各种挥发性有机污染物或粉尘污染使人们患上各种治病建筑综合征和尘肺病。农业种养植大棚内的农药、肥料中的各种挥发性有机污染物和细菌病菌污染使人们患上血液病、大棚病或大棚肺。室外的雾霾污染使人们患上呼吸、心脑血管疾病。在植物、动物和人之间相互传染的流感、SARS、禽流感、花粉病给人们身体带来伤害。

现有技术中的口罩在应用中存在以下缺陷。

在冬季时人的呼吸气体遇冷产生潮气，使口罩中的多孔吸附材料在吸附性能上急剧下降而不起作用，同时，多孔吸附材料的纳/微米级的粉尘泄露对人体肺部造成伤害。

在早晨和晚上光线暗的时间里，口罩的内或外侧光触媒层受光线的限制不起净化作用。

在防泄漏的密封性上，口罩的四边柔性密封件或呼气阀容易漏气，对细菌病毒、雾霾、灰尘、挥发性有机物的防护失去防护作用。

有四周柔性密封胶质的口罩，因透气性差有呼吸阻力，和皮肤接触的部分，受潮气和出汗的影响刺激人体面部皮肤，让人感觉不适或过敏，同时，在佩戴时口罩的内侧面层容易弄脏不卫生不美观。

口罩上的周边硬质材料边缘或金属物受冲击时会造成人体脸部的伤害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自洁面罩，为解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下。

触媒口罩，包括口罩主体和固定带，特征在于，所述口罩主体从外到内依次为触媒层、外纤维层、多孔吸附层、纳/微米纤维膜层、内纤维层、触媒层、弹性多孔密封层、纳/微米纤维膜层、触媒层，其中，所述多孔吸附层负载触媒剂，所述弹性多孔密封层负载触媒剂，所述弹性多孔密封层负载吸附剂，所述弹性多孔密封层设在口罩内侧的四周周边，所述纳/微米纤维膜层包裹弹性多孔密封层、所述触媒层设在包裹的纳/微米纤维膜层外侧，所述口罩主体周边设固定带。

优选的，所述触媒层为磷酸二氧化钛触媒或电荷转移触媒或炭素触媒或磷灰石二氧化钛触媒或磷灰石氧化钨触媒或铂金触媒。

优选的，所述内/外纤维层材质为纸或棉或织布或无纺布或纳/微米纤维或高分子材料。

优选的，所述多孔吸附层为活性炭或活性炭纤维毡或碳纤维或气凝胶或石墨烯或二氧化硅或氧化铝或沸石多孔材料。

优选的，所述纳/微米纤维膜层为纳米纤维膜或核孔膜纱或空气过滤膜。

优选的，所述弹性多孔密封层为海绵或气凝胶或石墨烯或纤维或乳胶或硅胶或聚氨基甲酸酯，其中，所述弹性多孔密封层负载吸附剂和触媒剂。

优选的，所述弹性多孔密封层负载活性炭或气凝胶或石墨烯或二氧化硅或氧化铝或沸石多孔材料。

优选的，所述弹性多孔密封层负载磷酸二氧化钛触媒或电荷转移触媒或炭素触媒或磷灰石二氧化钛触媒或磷灰石氧化钨触媒或铂金触媒。

优选的，所述纳/微米纤维膜层包裹弹性多孔密封层设在口罩内侧的四周周边。

优选的，所述的触媒口罩的制备方法，包括以下步骤：

一、裁剪：按照所需设计规格大小和外型平整和裁切；

二、负载触媒：（1）依次将外纤维层、多孔吸附层、纳/微米纤维膜层、内纤维层、弹性多孔密封层喷洒或喷涂或浸渍或吸附磷酸二氧化钛触媒或电荷转移触媒或炭素触媒或磷灰石二氧化钛触媒或磷灰石氧化钨触媒或铂金触媒；（2）喷洒或喷涂，喷口于喷涂面15—39厘米，移动速度0.05—0.47m/s，均匀的横和竖成十字叠压交替喷涂；加温温度15—95℃，烘干2—35分钟后固化；或，附依次将外纤维层、多孔吸附层、纳/微米纤维膜层、内纤维层、弹性多孔密封层浸渍或吸附磷酸二氧化钛触媒或电荷转移触媒或炭素触媒或磷灰石二氧化钛触媒或磷灰石氧化钨触媒或铂金触媒溶液，浸渍或吸附18 —120min，加热温度105 —196℃，烘干2—45分钟后固化；

三、将负载触媒的外纤维层、多孔吸附层、纳/微米纤维膜层、内纤维层、弹性多孔密封层和固定带通过热合或缝制或焊合或粘合成型形成一体。

与现有技术相比，本发明的有益效果是，触媒口罩的结构简单、防护范围全面高效、可以自清洁安全的重复使用。

外面和里面的触媒层、多孔吸附层、纳/微米纤维膜层和侧面的弹性多孔密封层、纳/微米纤维膜密封层，在有光或无光的全天候状态下，共同高效的吸附净化和阻挡细菌病菌、雾霾、灰尘、花粉、挥发性有机物、多孔吸附材料内泄露的微纳米级的粉尘。

侧面的纳/微米纤维膜层包裹弹性多孔密封层，和人面部完全贴合，高效的防止四周侧漏，减少口罩的呼吸阻力，提高内外空气的通过性能，节省了呼气阀材料，缓冲了硬质材料边缘或金属物冲击对人体脸部的伤害。

里面和侧面的触媒层对人皮肤安全无刺激、无毒、无变异和抗菌净化，同时，外面和里面的纤维层柔软又具有自洁净和防脏功能，可以免洗重复使用。

附图说明

图 1是本发明实施例提供的触媒口罩内侧面结构示意图。

图 2是本发明实施例提供的触媒口罩截面结构示意图。

附图中标记为： 1、触媒层，2、外纤维层，3、多孔吸附层，4、纳/微米纤维膜层，5、内纤维层，6、弹性多孔密封层，7、固定带。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

如图1和图 2所示，本发明的触媒口罩，包括口罩主体和固定带，口罩主体从外到内依次为触媒层1、外纤维层2、多孔吸附层3、纳/微米纤维膜层4、内纤维层5、触媒层1、弹性多孔密封层6、纳/微米纤维膜层4、触媒层1，其中，多孔吸附层3负载触媒剂，弹性多孔密封层6负载触媒剂，弹性多孔密封层6负载吸附剂，弹性多孔密封层6设在口罩内侧的四周周边，纳/微米纤维膜层4包裹弹性多孔密封层6，触媒层1设在设在外纤维层2、内纤维层5、包裹的纳/微米纤维膜层4的外侧，口罩主体设固定带7。

触媒口罩的触媒层1、多孔吸附层3和弹性多孔密封层6负载的触媒剂为纳米级的氧化钛、氧化钨、氧化铋、氧化锌、氧化锡、钛酸锶、氧化钒、金、银、铜、铂、磷酸二氧化钛、电荷转移、纳米炭素、复合掺杂纳米或铂金等贵金属类触媒剂；优选不受光线影响仍能保持吸附和净化功能的磷酸二氧化钛、粒径4-6nm、更优选粒径5nm、6nm，电荷转移粒径3-3000nm优选200nm、300nm、400nm，纳米炭素粒径3nm—7nm、更优选粒径4nm—6nm、例如，4nm、5nm、6nm，磷灰石二氧化钛粒径10nm—80nm、更优选粒径25—45nm，磷灰石氧化钨粒径10nm—80nm、更优选粒径20—50n，铂金粒径1.2nm—49nm，触媒剂的重量含量为0.1%—26%，更优选0.8%—11.7%，例如，0.8%、1.1%、1.7%、2.1%、2.6%、3.2%、3.8%、4.1%、4.7%、5.2%、5.8%、6.2%、6.9%、7.4%、7.9%、8.3%、8.9%、9.2%、9.9%、10.1%、10.7%、11.1%。触媒剂具有保护底材材料不被催化分解、净化功能不丢失；触媒层可以为同一种触媒剂，或为不同种触媒剂在各个材料层上的一面或者两面或者内部；触媒层1、多孔吸附层3和弹性多孔密封层6中的触媒剂采用喷洒或喷涂或浸渍或直接吸附后干燥制成。

外纤维层2和内纤维层5的材质为天然、植物、动物、矿物、化学、人造、合成、无机等纤维，优选纸、棉、织布、无纺布、纳/微米纤维或高分子材料，更优选地具有抗细菌、抗病毒、净化有机物的功能性纤维。内/外纤维材料没有特别的限制，可以是一种材料，也可以是多种材料多种比例的任意组合或合成复合层级结构体；或由此截面形状组成的各种形状体，其中，优选杯形、多边平面形、多边形、折叠形、鸭嘴形、蚌形、圆形等各种形态口罩，口罩材料层各个材料层为移动更换型或固定型，能够全天高效的防灰尘和防雾霾。

多孔吸附层3为活性炭、活性炭纤维毡、碳纤维、气凝胶、二氧化硅、氧化铝、沸石、硅藻土、多孔玻璃、活性膨润土、活性白土、高岭土、硅酸铝、活性氧化铝、磷灰石、海泡石、氧化锆、二氧化钛、海绵、纤维、乳胶、硅胶或/和纤维等任意选择一种或几种的多孔材料组成，优选活性炭、活性炭纤维毡、石墨烯、碳纤维、气凝胶、二氧化硅、氧化铝、沸石，更优选多孔吸附层是疏水性的多孔材料，能在高湿的状态下高效的吸附净化防细菌、防挥发性有机物的作用，厚度特别的限制，为0.001-65mm，优选0.5-7.5mm，例如0.5、0.91、1.3、1.8、2.1、2.7、3.4、3.9、4.1、4.7、5.2、5.7、6.2、6.9、7.3 mm。

触媒口罩的纳/微米纤维层4为纳米纤维膜、核孔膜纱或空气过滤膜，能更好的防雾霾、防尘、防花粉，防止多孔吸附层3和弹性多孔密封层6的粉尘泄露、安全性好，同时呼吸的气体通过性好。

弹性多孔密封层6为海绵、气凝胶、纤维、乳胶、硅胶，负载活性炭、活性炭纤维毡、碳纤维、气凝胶、二氧化硅、氧化铝、沸石、硅藻土、多孔玻璃、活性膨润土、活性白土、高岭土、硅酸铝、活性氧化铝、磷灰石、海泡石、氧化锆、二氧化钛等，优选活性炭或碳纤维或气凝胶或石墨烯或二氧化硅或氧化铝或沸石，重量含量为1—75%，优选12—43%，例如，12%、17%、22%、27%、35%、39%、41%，更优选地负载疏水性的多孔材料组成的弹性多孔密封层6，可以是一种材料，也可以是多种材料多种比例任意组合，由各种截面或形状连接组成的各种形状体，或由至少一个材料以上组成的复合层级结构体；或由多个材料组成的内外包裹复合层型结构体；或四边封边的形态或由全面积的覆盖在内纤维层5和触媒层1的内侧，距口罩边的距离没有特别的限制，优选为0.01-60mm，高度没有特别的限制，为0.01-350mm，优选1.2-48mm，例如1.5、2.1、3.3、4.8、5.1、7.7、8.4、9.9、14.1、21.7、29.2、35.7、37.2、41.9、47.3mm，宽度没有特别的限制，为0.01-450mm，优选1.3-87mm，例如2.5、3.1、4.3、5.8、7.1、17.7、28.4、39.9、44.1、51.7、69.2、75.7、86.2mm弹性多孔密封层6距口罩边的距离优选≥弹性多孔密封层的高度，人吸气时口罩的各个面材可以覆盖保护弹性多孔密封层不受灰尘和细菌病毒的附着保持干净，弹性多孔密封层6的面部贴合密封性能好、防止四周侧漏、呼吸空气通过性好和柔软安全，在有光或无光全天候的状态下都可以更好的吸附净化和阻挡细菌病菌、雾霾、灰尘、挥发性有机物、多孔吸附材料内泄露的微纳米级的粉尘。

触媒口罩的口罩主体上部中间部分，或设柔性鼻夹在材料层外侧或材料层中间里。

触媒口罩的形态可以为鼻罩单独保护鼻部的呼吸。

触媒口罩的口罩主体设固定带7采用纤维或塑料或橡胶或膜，为固定或收缩或膜粘贴等固定方式。

触媒口罩的口罩主体的外纤维层2、多孔吸附层3、纳/微米纤维膜层4、内纤维层5、弹性多孔密封层6和固定7带，采用热合或缝制或焊合或粘合形成一体。

触媒口罩的制备方法，其特征是：包括以下步骤：

一、裁剪：按照所需设计规格大小和外型平整和裁切；各种材料市场购得；

二、负载触媒：（1）依次将外纤维层、多孔吸附层、纳/微米纤维膜层、内纤维层、弹性多孔密封层喷洒或喷涂或浸渍或吸附磷酸二氧化钛触媒或电荷转移触媒或炭素触媒或磷灰石二氧化钛触媒或磷灰石氧化钨触媒或铂金触媒；（2）喷洒或喷涂，喷口于喷涂面15—39cm，优选16、18、19、21、25、27、29、31、34cm,移动速度0.05—0.47m/s，优选0.06、0.09、0.12、0.15、0.19、0.23、0.25、0.28m/s、0.42m/s，均匀的横和竖成十字叠压交替喷涂；加温温度15—95℃，优选18、26、37、48、51、64、71、83℃，烘干2—35分钟后固化，优选4、8、13、15、18、23、26、31分钟；或，附依次将外纤维层、多孔吸附层、纳/微米纤维膜层、内纤维层、弹性多孔密封层浸渍或吸附磷酸二氧化钛触媒或电荷转移触媒或炭素触媒或磷灰石二氧化钛触媒或磷灰石氧化钨触媒或铂金触媒溶液，浸渍或吸附18 —120min，19、24、35、46、52、68、71、85、93、103min，加热温度105 —196℃，优选110、126、137、142、153、167、182℃，烘干2—45分钟，优选3、8、14、19、24、28、31、36、41分钟后固化；

三、将负载触媒的外纤维层、多孔吸附层、纳/微米纤维膜层、内纤维层、弹性多孔密封和固定带通过热合或缝制或焊合或粘合成型形成一体。

实例1和实例2按照以上步骤制备触媒口罩。

实例1

触媒口罩主体从外到内依次为磷酸二氧化钛触媒层1、无纺布外纤维层2、活性炭多孔吸附层3、纳/微米纤维膜层4、无纺布内纤维层5、磷酸二氧化钛触媒层1、海绵弹性多孔密封层6、纳/微米纤维膜层4、磷酸二氧化钛触媒层1，其中，活性炭多孔吸附层3负载电荷转移触媒剂，海绵弹性多孔密封层6负载电荷转移触媒剂，海绵弹性多孔密封层6负载活性炭吸附剂，海绵弹性多孔密封层6设在口罩内侧的四周周边，纳/微米纤维膜层4包裹海绵弹性多孔密封层6，磷酸二氧化钛触媒层1设在无纺布外纤维层2、无纺布内纤维层5、包裹的纳/微米纤维膜层4的外侧，口罩主体和纤维固定带7焊合形成一体。

实例2

触媒口罩主体从外到内依次为纳米炭素触媒层1、织布外纤维层2、气凝胶多孔吸附层3、纳/微米纤维膜层4、织布内纤维层5、纳米炭素触媒层1、气凝胶弹性多孔密封层6、纳/微米纤维膜层4、纳米炭素触媒层1，其中，气凝胶多孔吸附层3负载电荷转移触媒剂，气凝胶弹性多孔密封层6负载电荷转移触媒剂，气凝胶弹性多孔密封层6负载沸石吸附剂，气凝胶弹性多孔密封层6设在口罩内侧的四周周边，纳/微米纤维膜层4包裹气凝胶弹性多孔密封层6、纳米炭素触媒层1设在织布外纤维层2、织布内纤维层5、包裹的纳/微米纤维膜层4的外侧，口罩主体和塑料固定带7缝制形成一体。

实例1和实例2指标测试：

结果显示：本触媒口罩的抗菌性能、甲醛净化性能、过滤效率性能、总泄漏性能和加载吸/呼阻力性能优良。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.触媒口罩，包括口罩主体和固定带，特征在于，所述口罩主体从外到内依次为触媒层、外纤维层、多孔吸附层、纳/微米纤维膜层、内纤维层、触媒层、弹性多孔密封层、纳/微米纤维膜层、触媒层，其中，所述多孔吸附层负载触媒剂，所述弹性多孔密封层负载触媒剂，所述弹性多孔密封层负载吸附剂，所述弹性多孔密封层设在口罩内侧的四周周边，所述纳/微米纤维膜层包裹弹性多孔密封层、所述触媒层设在包裹的纳/微米纤维膜层外侧，所述口罩主体周边设固定带。

2.根据权利1所述触媒口罩，其特征在于：所述触媒层为磷酸二氧化钛触媒或电荷转移触媒或炭素触媒或磷灰石二氧化钛触媒或磷灰石氧化钨触媒或铂金触媒。

3.根据权利1所述触媒口罩，其特征在于：所述内/外纤维层材质为纸或棉或织布或无纺布或纳/微米纤维或高分子材料。

4.根据权利1所述触媒口罩，其特征在于：所述多孔吸附层为活性炭或活性炭纤维毡或碳纤维或气凝胶或石墨烯或二氧化硅或氧化铝或沸石多孔材料。

5.根据权利1所述触媒口罩，其特征在于：所述纳/微米纤维膜层为纳米纤维膜或核孔膜纱或空气过滤膜。

6.根据权利1所述触媒口罩，其特征在于：所述弹性多孔密封层为海绵或气凝胶或石墨烯或纤维或乳胶或硅胶或聚氨基甲酸酯。

7.根据权利6所述触媒口罩，其特征在于：所述弹性多孔密封层负载活性炭或气凝胶或石墨烯或二氧化硅或氧化铝或沸石多孔材料。

8.根据权利6所述触媒口罩，其特征在于：所述弹性多孔密封层负载磷酸二氧化钛触媒或电荷转移触媒或炭素触媒或磷灰石二氧化钛触媒或磷灰石氧化钨触媒或铂金触媒。

9.根据权利1所述触媒口罩，其特征在于：所述纳/微米纤维膜层包裹弹性多孔密封层设在口罩内侧的四周周边。

10.如权利要求1至9任一所述的触媒口罩的制备方法，其特征是：包括以下步骤：

一、裁剪：按照所需设计规格大小和外型平整和裁切；

二、负载触媒：（1）依次将外纤维层、多孔吸附层、纳/微米纤维膜层、内纤维层、弹性多孔密封层喷洒或喷涂或浸渍或吸附磷酸二氧化钛触媒或电荷转移触媒或炭素触媒或磷灰石二氧化钛触媒或磷灰石氧化钨触媒或铂金触媒；（2）喷洒或喷涂，喷口于喷涂面15—39厘米，移动速度0.05—0.47m/s，均匀的横和竖成十字叠压交替喷涂；加温温度15—95℃，烘干2—35分钟后固化；或，附依次将外纤维层、多孔吸附层、纳/微米纤维膜层、内纤维层、弹性多孔密封层浸渍或吸附磷酸二氧化钛触媒或电荷转移触媒或炭素触媒或磷灰石二氧化钛触媒或磷灰石氧化钨触媒或铂金触媒溶液，浸渍或吸附18 —120min，加热温度105 —196℃，烘干2—45分钟后固化；

三、将负载触媒的外纤维层、多孔吸附层、纳/微米纤维膜层、内纤维层、弹性多孔密封层和固定带通过热合或缝制或焊合或粘合成型形成一体。