CN108635967A - 一种飞秒激光表面处理的口罩滤材及防雾霾口罩 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种经飞秒激光表面处理的口罩滤材，及应用该滤材制备的防雾霾口罩。本发明采用飞秒激光技术，处理滤材表面，形成超疏水界面。当口罩内风扇启动，很容易去除掉附着在滤材上的细菌、病毒和雾霾颗粒，增长口罩的使用期限，达到长期使用并保持口罩清洁的目的。
Description
技术领域
本发明属于材料领域和医疗防护领域，具体涉及一种经飞秒激光表面处理的口罩滤材，及应用该滤材制备的防雾霾口罩。
技术背景
随着经济的快速发展，日常生活、工业生产、汽车尾气等排放的大量废弃物造成了严重的空气污染，雾霾天气现象大范围频繁出现。雾霾天气空气中的污染物成分非常复杂，有害健康的主要是直径小于10微米的气溶胶粒子，即PM10；直径小于2.5微米的污染物颗粒，即PM2.5。长时间吸入雾霾空气，会诱发肺泡弹性降低、功能衰竭、肺癌等各类呼吸系统疾病且无法逆转。防雾霾口罩的市场需求逐渐增大。
防雾霾口罩的口罩滤材需要具备抵抗外界细菌、雾霾颗粒的功能。现有技术中的防雾霾口罩常常采取增加厚度、多层、添加活性炭等其他滤芯材料复合热压形成口罩，容易产生气闷感，随着佩戴过程中，人呼出水气，口罩滤材表面湿润，容易使细菌、病毒、雾霾颗粒表面形成液膜，从而污染口罩。出于保持口罩清洁，有益呼吸系统健康的目的，只能增加口罩替换频率，造成使用成本增加。
超疏水结构在表面清洁、微流体系统和生物相容性等方面的潜在应用成为近年来研究的热点之一。飞秒激光技术作为一种新的方法和技术，被应用于表面科学领域来调控固体材料表面的润湿性。超短脉冲宽度和极高峰值功率等特点使得飞秒激光在微加工方面具有许多独特的优势，例如烧蚀点附近小的热影响区域、非接触式加工、高的空间分辨率等。此外，理论上飞秒激光可加工绝大多数固态材料表面，包括半导体、金属、聚合物、高硬脆玻璃材料、陶瓷、甚至生物材料等。这种技术可以在广泛的材料表面上通过一步扫描的方法直接构造出微米/纳米分级复合结构。由于材料表面的润湿性不仅由表面化学组成决定，还受到表面微纳形貌的极大影响，因而这些飞秒激光烧蚀后的表面常常展现出各种各样独特的润湿性质。超疏水结构和飞秒激光技术至今仍未应用于口罩滤材的表面处理和生产制造中。
发明内容
基于现有技术的缺陷和不足，本发明所要解决的技术问题是：如何消除因呼出气体造成的口罩内表面湿润进而导致的细菌、病毒、雾霾颗粒沉积和滋生。
本发明提供一种经飞秒激光表面处理的口罩滤材，及应用该滤材制备的防雾霾口罩。本发明采用飞秒激光技术，处理滤材表面，形成超疏水界面。当口罩内风扇启动，很容易去除掉附着在滤材上的细菌、病毒和雾霾颗粒，增长口罩的使用期限，达到长期使用的目的。
本发明通过下述技术方案来实现：
本发明提供了一种飞秒激光表面处理的口罩滤材，所述口罩滤材基材为醋酸纤维材料，经等离子清洗处理1-5min后，在波长800nm，脉宽120fs，重复频率1KHz条件下，使用飞秒激光处理，获得具有超疏水表面结构的口罩滤材。
进一步的，使用飞秒激光处理的时长为0.1-0.3s，优选0.2s。
进一步的，所述醋酸纤维材料的原始接触角为48-70°，为亲水表面。
进一步的，所述具有超疏水表面结构的口罩滤材的接触角为100-160°。
本发明还提供一种飞秒激光表面处理的口罩滤材的制备方法，其特征在于，
(1)醋酸纤维薄膜材料，使用等离子清洗处理1-5min；
(2)在波长800nm,脉宽120fs,重复频率1KHz的条件下，使用飞秒激光处理；
(3)接触角测试评价滤材改性情况。
本发明还提供一种防雾霾口罩，所述防雾霾口罩包括头部或耳部挂绳、复合滤材罩体、风扇、电池；所述复合滤材罩体包括由外至内依次层叠排布的无纺布过滤层，导湿过滤层，纳米纤维膜，和本发明所述的飞秒激光表面处理的口罩滤材；所述电池驱动风扇，通过风扇开关控制风扇的启动。
进一步的，所述无纺布过滤层和/或导湿过滤层由丙纶材料制成。
进一步的，所述防雾霾口罩中飞秒激光表面处理的口罩滤材的接触角为100-160°。
本发明还提供一种所述飞秒激光表面处理的口罩滤材在防雾霾口罩制造中的应用。
本发明与现有技术相比具有下述优点：
本发明实现了口罩滤材表面的超疏水结构处理，细菌、病毒、雾霾颗粒难以附着，使用风扇极易清除滤材表面附着物，实现了防雾霾口罩长期重复使用并保持清洁的目的。
附图说明
图1是本发明所述的醋酸纤维口罩滤材经飞秒激光表面处理前后示意图：A.处理前，B.处理后。
图2是本发明所述防雾霾口罩的结构示意图之一：10-挂绳，20-复合滤材罩体，30-风扇，40-电池，31-风扇开关。
图3是本发明所述防雾霾口罩复合滤材罩体的结构示意图：21-无纺布过滤层，22-导湿过滤层，23-纳米纤维膜，24-飞秒激光表面处理的口罩滤材，30-风扇，40-电池，31-风扇开关。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。应当注意，实施例中未详细说明的常规条件和方法，均按照所属领域人员常规采用的实验条件和方法进行。
实施例1：
参照说明书附图图1，本发明一种飞秒激光表面处理的口罩滤材，所述口罩滤材基材为醋酸纤维材料，经等离子清洗处理1-5min后，在波长800nm，脉宽120fs，重复频率1KHz的条件下，使用飞秒激光处理0.1-0.3s，优选0.2s，获得具有超疏水表面结构的口罩滤材。所述醋酸纤维材料的原始接触角为48-70°为亲水材料，经飞秒激光处理后，所述具有超疏水表面结构的口罩滤材的接触角为100-160°，平均142°。所述飞秒激光表面处理的口罩滤材可用于新型防雾霾口罩的制作。
实施例2：
参照说明书附图图1-图3，本发明一种防雾霾口罩，包括头部或耳部挂绳(10)、复合滤材罩体(20)、风扇(30)、电池(40)；所述复合滤材罩体(20)包括由外至内依次层叠排布的无纺布过滤层(21)，导湿过滤层(22)，纳米纤维膜(23)，和权利要求1-5任一项所述的飞秒激光表面处理的口罩滤材(24)；所述电池(40)驱动风扇(30)，通过风扇开关(31)控制风扇的启动。所述无纺布过滤层(21)和/或导湿过滤层(22)由丙纶材料制成。所述飞秒激光表面处理的口罩滤材(24)的接触角为100-160°。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种飞秒激光表面处理的口罩滤材，其特征在于，所述口罩滤材基材为醋酸纤维材料，经等离子清洗处理1-5min后，波长800nm，脉宽120fs，重复频率1KHz的条件下，使用飞秒激光处理，获得具有超疏水表面结构的口罩滤材。
2.根据权利要求1所述的口罩滤材，其特征在于，使用飞秒激光处理的时长为0.1-0.3s，优选0.2s。
3.根据权利要求1所述的口罩滤材，其特征在于，所述醋酸纤维材料的原始接触角为48-70°。
4.根据权利要求1所述的口罩滤材，其特征在于，所述具有超疏水表面结构的口罩滤材的接触角为100-160°。
5.权利要求1-4任一项所述飞秒激光表面处理的口罩滤材在制造防雾霾口罩中的应用。
6.一种飞秒激光表面处理的口罩滤材的制备方法，其特征在于，
(1)醋酸纤维薄膜材料，使用等离子清洗处理1-5min；
(2)使用飞秒激光处理参数：波长800nm，脉宽120fs，重复频率1KHz；
(3)接触角测试评价滤材改性情况。
7.一种防雾霾口罩，包括头部或耳部挂绳、复合滤材罩体、风扇、电池，其特征在于，所述复合滤材罩体包括由外至内依次层叠排布的无纺布过滤层，导湿过滤层，纳米纤维膜，和权利要求1-4任一项所述的飞秒激光表面处理的口罩滤材；所述电池驱动风扇，通过风扇开关控制风扇的启动。
8.根据权利要求7所述防雾霾口罩，其特征在于，所述无纺布过滤层和/或导湿过滤层由丙纶材料制成。
9.根据权利要求7或8所述防雾霾口罩，其特征在于，所述飞秒激光表面处理的口罩滤材的接触角为100-160°。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| AD01 | Patent right deemed abandoned |
Effective date of abandoning: 20240621 |
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