CN111671183A - 一种采用纳米过滤材料的口罩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米过滤材料的口罩，属于口罩技术领域。该纳米过滤材料口罩包括无纺布层、纳米过滤层和防护层，纳米过滤层包括至少两层层级单元膜，层级单元膜间设有空腔容置纳米抗菌功能物质及灭菌球，层级单元膜为聚四氟乙烯膜，纳米抗菌功能物质为纳米氧化物或纳米催化材料，防护层上设有呼吸阀及导轨，使用者可根据个人使用需求调整呼吸阀位置。通过无纺布层、纳米过滤层及防护层的多层过滤，提高其过滤效果，对细菌病毒过滤效率大于99％，且可长时间使用，维持其高效的过滤性能。

Description

一种采用纳米过滤材料的口罩

技术领域

本发明涉及防护用品领域，具体涉及一种采用纳米过滤材料的口罩。

背景技术

现今，由于工业排放、燃煤、道路扬尘及林地面积减小等原因，导致空气中的微尘颗粒含量逐渐增高，使得各地PM2.5大幅超标，甚至某些地区经常出现雾霾、沙尘暴等极端天气。有研究表明，长期暴露于这种恶劣环境中，易引发呼吸道及肺部等疾病。同时，由于某些致病细菌、病毒的特性，极易通过空气传播进入呼吸道，导致人体患病。因此，使用口罩成为解决以上问题简单、有效的办法。

现有技术中，应人们不同的用途和需求，口罩可分为：(1)普通口罩：纤维结构的孔隙较大(约1μm)，只能对空气中的大颗粒粉尘起一定的过滤作用，主要用于御寒，不能预防病原入侵。(2)医用口罩：可阻隔飞沫、血液、体液、分泌物等的传播，阻隔口腔、鼻腔呼出或喷出的污染物，对颗粒及细菌的过滤效果都较好，但随着时间增长，其过滤效率逐渐降低，如果接触到水分或水，其过滤效率会急速下降，且无法重复使用。(3)工业防护口罩：防护颗粒物的自吸过滤式呼吸器，可有效过滤环境中存在的油性和非油性颗粒。但随着口罩过滤效率的提高，其成本增加，舒适性指标却在降低，如过滤效率越高，呼吸阻力(通气阻力、压力差、气流阻力等)则越大。

纳米材料是由大量尺寸为1～100nm的纳米微粒凝聚而成，在这些纳米超细颗粒表面覆盖着一层5～10nm厚的聚合物，可固定大量蛋白质或酶。此外，纳米粒子的粒径很小，因而具有大量的自由表面，且亲水性强，这使得纳米粒子具有较高的胶体稳定性和优异的吸附性能，并能较快地达到吸附平衡。中国专利03133531.4公开了一种具有吸附和杀灭病毒活性的纳米催化剂，对多种病毒如流感病毒、副流感病毒、呼吸道合胞病毒和腺病毒等都具有显著的吸附和杀灭作用。中国专利201480041557.8公开了一种用于除去多种微生物的经官能团改性并在其表面吸附柠檬酸提取物的纳米颗粒二氧化钛纳米材料，具有较高的杀菌和抗菌能力以除去细菌、真菌、分支杆菌、孢子、分支细菌、原生动物和病毒。可见，将纳米材料应用于防护口罩、空气过滤装置等可提高人们对各种细菌、病毒、污染物的防护能力。

中国专利201010121372.1提供了一种无机纳米粒改性的聚氨酯海棉口罩材料及利用该材料制备口罩，其具有高效滤除亚微米级粉尘、病毒、细菌的能力，此外还有吸附有毒有害气体的功能。但该发明需在室温下将聚醚多元醇、水、硅油、锌酸亚锡和胺触媒混合均匀后，添加无机纳米粒，经高速机械搅拌分散均匀后再加入甲苯二异氰酸酯，再经高速搅拌分散后倒入成型模具，0-40℃条件下发泡制得无机纳米粒改性的聚氨酯海棉口罩材料，步骤较为繁琐，成本较高，且随着使用时间的延长，过滤效率降低。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种采用纳米过滤材料的口罩，其制备方法简便，过滤效果好，阻断病菌的效率大于99％，可长时间使用，也能维持其高效的过滤性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

一种采用纳米过滤材料的口罩，包括无纺布层和设于所述无纺布层之上的纳米过滤层，所述纳米过滤层的外层设有防护层，所述防护层上设有呼吸阀及导轨。

进一步地，所述纳米过滤层包括至少两层层级单元膜，所述层级单元膜之间设有空腔容置纳米抗菌功能物质及灭菌球。

更进一步地，所述层级单元膜为聚四氟乙烯膜，所述聚四氟乙烯膜的通气阻力小，细菌过滤效率高，为99.55％。

更进一步地，所述纳米抗菌功能物质为纳米氧化物。

更进一步地，所述纳米氧化物为纳米二氧化钛、纳米氧化锆、纳米氧化硅或者纳米氧化铝。

更进一步地，所述纳米抗菌功能物质为纳米催化材料。

所述纳米抗菌功能物质孔径(直径)在0.3-500nm范围内，孔容为0.01-3ml/g，其与病毒分子的大小相匹配，对病毒等微生物具有非特异的吸附和灭活能力，有效阻断病毒通过空气扩散，而且可以反复活化使用，经济实用，原料易得，成本低。

进一步地，所述空腔内设有若干灭菌球，所述灭菌球包括外壳，所述外壳为多壳层纳米催化材料，其内为中空结构，可容置灭菌物质，所述灭菌物质需具有较好的灭活细菌、病毒的能力。此外，灭菌球的设置，方便灭菌物质装入口罩内，易于口罩的生产。

进一步地，所述空腔设有若干横向隔断，将空腔隔成若干横向空腔，所述横向空腔的两端设有若干微型弹簧。灭菌球及纳米抗菌功能物质可在横向隔断内左右移动，当移动至两端时，微型弹簧可将其弹向中间，提高其过滤效果。

进一步地，所述防护层设有竖向导轨，所述呼吸阀沿所述竖向导轨滑动，所述竖向导轨对应所述呼吸阀设有若干个卡点装置，所述防护层对应若干个所述卡点装置设有若干个透气孔，所述透气孔设有可拆卸胶塞，所述呼吸阀和所述透气孔接触位置设有连接凸缘。

进一步地，所述防护层设有弧形导轨，所述呼吸阀沿所述弧形导轨滑动，所述弧形导轨对应所述呼吸阀设有若干个卡点装置，所述防护层对应若干个所述卡点装置设有若干个透气孔，所述透气孔设有可拆卸胶塞，所述呼吸阀和所述透气孔接触位置设有连接凸缘。

进一步地，所述卡点装置包括设置于所述呼吸阀的卡凸，所述导轨对应所述卡凸设有若干个和所述卡凸过盈配合的卡位。

进一步地，所述卡凸成对设置，滑动卡接于所述导轨两侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明所述的纳米过滤材料口罩，通过层级单元膜、纳米抗菌功能物质和灭菌球等的多层过滤，对细菌病毒过滤效率大于99％，且可长时间使用，也能维持其过滤性能，延长了其使用时限，且口罩制备方法简单，成本低，具备广阔的应用前景。(2)使用者可沿导轨移动呼吸阀，根据个人使用需求调整呼吸阀位置，避免只使用单一位置，提升了口罩的使用舒适度。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1是竖向导轨结构示意图；

图2是弧形导轨结构示意图。

图中，1——呼吸阀；

2——导轨；

3——卡位。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

口罩内表层采用无纺布层，无纺布层和与之接触的纳米过滤层采用点阵式粘接，纳米过滤层包括两层层级单元膜，层级单元膜为聚四氟乙烯膜，层级单元膜之间设有若干横向隔断，将空腔隔成若干横向空腔，空腔的两端设有若干微型弹簧，空腔内置纳米二氧化钛及灭菌球，灭菌球包括外壳，外壳为多壳层纳米催化材料，其内为中空结构，可容置灭菌物质，灭菌物质为粒径100nm-150nm的氧化银。纳米过滤层的外层还设有防护层，防护层为无纺布滤棉。

实施例2：

本实施例与实施例1的技术方案大致相同，相同之处不再赘述，其区别在于：

防护层上设有呼吸阀1及竖向导轨2，呼吸阀1沿竖向导轨2滑动，竖向导轨2对应呼吸阀1设有若干个卡点装置，防护层对应若干个卡点装置设有若干个透气孔，透气孔设有可拆卸胶塞，呼吸阀和透气孔接触位置设有连接凸缘，凸缘和防护层紧密贴合，卡点装置包括设置于呼吸阀1的卡凸，竖向导轨2对应卡凸设有若干个和卡凸过盈配合的卡位3。使用者可先将某个位置的透气孔上的可拆卸胶塞拔下，再沿竖向导轨移动呼吸阀1，使呼吸阀1置于该透气孔上，可根据个人使用需求调整呼吸阀最适用位置。

实施例3：

本实施例与实施例1的技术方案大致相同，相同之处不再赘述，其区别在于：

防护层设有呼吸阀1及弧形导轨2，呼吸阀1沿弧形导轨2滑动，弧形导轨2对应呼吸阀1设有若干个卡点装置，防护层对应若干个卡点装置设有若干个透气孔，透气孔设有可拆卸胶塞，呼吸阀和透气孔接触位置设有连接凸缘，凸缘和防护层紧密贴合。使用者可先将某个位置的透气孔上的可拆卸胶塞拔下，再沿弧形导轨移动呼吸阀1，可根据个人使用需求调整呼吸阀最适用位置。

对比例1：

专利201010121372.1实施例3所述无机纳米粒改性的聚氨酯海棉口罩。

实验例1：

分别检测实施例1、对比例1所述口罩的过滤效率，检测结果如下表1：

表1

过滤效率的标准测试流量为(85±2)L/min，口罩的吸气阻力不超过343.2Pa(35mmH₂O)。有合成血液穿透要求：将2mL合成血液以10.7KPa(80mmHg)压力喷向口罩，口罩内侧未出现渗透。

根据表1可知，本发明所述采用纳米过滤材料口罩具有较好过滤效率，长时间使用也可维持其高效的过滤性能。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是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 (10)

1.一种采用纳米过滤材料的口罩，其特征在于：包括无纺布层和设于所述无纺布层之上的纳米过滤层，所述纳米过滤层的外层设有防护层，所述防护层上设有呼吸阀及导轨。

2.根据权利要求1所述的口罩，其特征在于：所述纳米过滤层包括至少两层层级单元膜，所述层级单元膜之间设有空腔容置纳米抗菌功能物质及灭菌球。

3.根据权利要求2所述的口罩，其特征在于：所述层级单元膜为聚四氟乙烯膜。

4.根据权利要求2所述的口罩，其特征在于：所述空腔内设有纳米抗菌功能物质，所述纳米抗菌功能物质为纳米氧化物。

5.根据权利要求4所述的口罩，其特征在于：所述纳米氧化物为纳米二氧化钛、纳米氧化锆、纳米氧化硅或者纳米氧化铝。

6.根据权利要求2所述的口罩，其特征在于：所述空腔内设有纳米抗菌功能物质，所述纳米抗菌功能物质为纳米催化材料。

7.根据权利要求2所述的口罩，其特征在于：所述空腔内设有若干灭菌球，所述灭菌球包括外壳，其内为中空结构，可容置灭菌物质。

8.根据权利要求2所述的口罩，其特征在于：所述空腔内设有若干横向隔断，将空腔隔成若干横向空腔，所述横向空腔的两端设有若干微型弹簧。

9.根据权利要求1所述的口罩，其特征在于：所述防护层上设有竖向导轨，所述呼吸阀沿所述竖向导轨滑动，所述竖向导轨对应所述呼吸阀设有若干个卡点装置，所述防护层对应若干个所述卡点装置设有若干个透气孔，所述透气孔设有可拆卸胶塞，所述呼吸阀和所述透气孔接触位置设有连接凸缘。

10.根据权利要求1所述的口罩，其特征在于：所述防护层上设有弧形导轨，所述呼吸阀沿所述弧形导轨滑动，所述弧形导轨对应所述呼吸阀设有若干个卡点装置，所述防护层对应若干个所述卡点装置设有若干个透气孔，所述透气孔设有可拆卸胶塞，所述呼吸阀和所述透气孔接触位置设有连接凸缘。

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