CN112089131B - 一种变色贴合型口罩 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变色贴合型口罩，涉及口罩制备技术领域，包括口罩本体和设于口罩本体两侧的耳带线，所述口罩本体的上端部设有固定鼻梁条，中部设有支撑鼻梁条，所述支撑鼻梁条包括加强肋和吸湿变色条，所述口罩本体从外至内依次包括贴合的外防护层、聚丙烯熔喷无纺布过滤层和内吸湿层；本发明在口罩上设置了支撑鼻梁条，不但能够起到口罩支撑的作用，防止了口罩侧边的拱起和内部与口鼻处的摩擦，同时也能够指示口罩防护性能，防止佩戴者因佩戴无防护效果的口罩而引发的身体健康问题。

Description

一种变色贴合型口罩
技术领域
本发明涉及口罩制备技术领域，尤其涉及一种变色贴合型口罩。
背景技术
随着城镇化建设的加速，人们的生活水平也日益提高，但伴随而来的空气问题也愈发的严重，因此人们对呼吸健康也日益关注，特别是在雾霾天气，口罩就成了出行的必备品，口罩能够阻挡外部的空气中的细菌、灰尘和有害物质，为人类提供良好的防护作用。然而，现有技术中的口罩虽然能够对飞沫中的病毒起到良好的阻隔作用，有效防护时间也较长，但是，目前由于公共场合还需佩戴口罩，人们一天之中佩戴口罩的时间较长，在长时间的佩戴过程中，往往无法判断口罩是否还具备良好的防护效果，并且目前的口罩虽然上端部能够紧贴鼻梁，但是侧边经常会出现拱起的现象，这给了病毒侵入的可乘之机，为佩戴者带来了较大的安全隐患。
例如，一种在中国专利文献上公开的“一种儿童医用口罩及其制备方法”，其公告号CN111248520A，其公开了一种儿童医用口罩及其制备方法，包括口罩主体，所述口罩主体的中间位置设置有口罩布料折叠边，所述口罩主体的边缘处设置有超声封边条，所述口罩主体的横向两侧连接有耳带，所述耳带与口罩主体的连接处设置有耳带焊点，所述耳带上缝合有耳廓舒适片，所述耳廓舒适片与耳带的连接处缝合有舒适片缝合绳。然而，该口罩在佩戴时侧边经常会出现拱起的现象，无法良好的密封，并且在长时间的佩戴过程中，无法判断口罩是否还具备良好的防护效果，容易引起资源的浪费或者无法起到有效的防护。
发明内容
本发明是为了克服目前人们在一天之中佩戴口罩的时间较长，在长时间的佩戴过程中，往往无法判断口罩是否还具备良好的防护效果，并且目前的口罩虽然上端部能够紧贴鼻梁，但是侧边经常会出现拱起的现象，这给了病毒侵入的可乘之机，为佩戴者带来了较大的安全隐患等问题，提出了一种变色贴合型口罩。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种变色贴合型口罩，包括口罩本体和设于口罩本体两侧的耳带线，所述口罩本体的上端部设有固定鼻梁条，中部设有支撑鼻梁条，所述支撑鼻梁条包括加强肋和吸湿变色条，所述口罩本体从外至内依次包括贴合的外防护层、聚丙烯熔喷无纺布过滤层和内吸湿层。
本发明中，在口罩本体的上端部设有固定鼻梁条的同时，在中部也设置了支撑鼻梁条，在使用过程中，上端部的固定鼻梁条能够将口罩上端部紧贴鼻梁，随后，再弯折中部的支撑鼻梁条，不但能够使得口罩的中部向前方拱起成弧面，防止口罩的内侧太过于贴近口鼻，在呼吸时也能支撑住口罩，防止口罩与口鼻处的摩擦，并且，由于支撑鼻梁条的支撑作用，口罩两侧也能够更加紧贴于面部，防止了拱起现象的出现，提高了口罩的佩戴时的防护效果。同时，本发明中支撑鼻梁条包括加强肋和吸湿变色条，其中，加强肋能够起到良好的变型支撑作用，而吸湿变色条能够在使用后变色，指示口罩在使用后是否依然具备防护效果。因此，本发明口罩上设置的支撑鼻梁条不但能够起到口罩支撑的作用，防止了口罩侧边的拱起和内部与口鼻处的摩擦，同时也能够指示口罩防护性能，防止佩戴者因佩戴无防护效果的口罩而引发的身体健康问题。
作为优选，所述口罩本体设有四道折叠层，所述支撑鼻梁条的上下方分别分布有两道折叠层。
将口罩本体设置成四道折叠层的结构，且支撑鼻梁条的上下方分别分布有两道折叠层，使得支撑鼻梁条能够更好的起到支撑的作用。
作为优选，所述口罩本体的侧边设有密封粘贴条。
作为优选，所述加强肋包设于吸湿变色条内部。
作为优选，所述内吸湿层为抗菌吸湿无纺布。
口罩虽然能够防止空气中飞沫中的细菌或者病毒，但是由于人口腔中也会呼出大量的细菌，这些细菌粘附于口罩内侧，积聚后又会被重新吸入呼吸道内，人们在公共场合需要戴口罩，但是由于闷热，在非公共场合时将口罩脱离，回到公共场合再带上，这种行为进一步加快了细菌在口罩内侧的聚集，特别是在佩戴时口罩内侧湿热的环境，更有利于细菌的生长，而这些细菌重新被吸入呼吸道后，非常不利于佩戴者的身体健康，因此，口罩内侧的内吸湿层也需要具备抗菌的效果。
作为优选，所述抗菌吸湿无纺布的制备方法包括以下制备步骤：
(1)将正硅酸四乙酯、十四烷基三甲基溴化铵置于乙醇水溶液中，搅拌均匀后加入氨水恒温反应，反应结束后离心洗涤制备得到二氧化硅颗粒；
(2)将二氧化硅颗粒分散于乙醇中，加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷，反应后制备得到氨基修饰二氧化硅颗粒；
(3)将纳米氯化镁颗粒分散于甲苯中，加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷反应后制备得到氨基修饰氯化镁颗粒；
(4)将氨基修饰二氧化硅颗粒置于乙醇中，加入天然植物抗菌液，充分搅拌后离心，制备得到装载抗菌剂的二氧化硅颗粒；
(5)将装载抗菌剂的二氧化硅颗粒分散至甲苯中，加入六亚甲基二异氰酸酯和氨基修饰氯化镁颗粒，持续搅拌反应结束后用离心干燥，制备得到抗菌剂胶囊；
(6)将聚乙烯醇缩丁醛、抗菌剂胶囊以及碳酸氢铵分散于乙酸乙酯中，充分搅拌后涂覆于亲水纺粘无纺布表面，在流动惰性气体气氛中烘干，制备得到抗菌吸湿无纺布。
本发明首先采用正硅酸四乙酯为硅源，采用模版法制备得到了具有空腔的介孔型二氧化硅颗粒，通过将二氧化硅颗粒设置成空腔结构，能够大大增加二氧化硅颗粒对于抗菌剂的填充量，随后，采用纳米氯化镁封堵住二氧化硅颗粒表面的介孔，防止二氧化硅颗粒内填充的抗菌剂流出，但是由于二氧化硅颗粒和纳米氯化镁颗粒表面缺少可反应的基团，使得纳米氯化镁颗粒难以长久的吸附于二氧化硅颗粒表面，更难以起到封堵的作用。
因此，本发明在制备时，首先采用3-氨基丙基三乙氧基硅烷分别对二氧化硅颗粒和纳米氯化镁颗粒表面进行包覆，随后，对二氧化硅颗粒进行抗菌剂的填充装载之后，将装载抗菌剂的二氧化硅颗粒与氨基修饰氯化镁颗粒混合，并加入了六亚甲基二异氰酸酯，此时，六亚甲基二异氰酸酯两端的异氰酸酯会和氨基化学键接，从而将氯化镁颗粒牢牢的吸附于装载抗菌剂的二氧化硅颗粒表面，并堵住了表面孔道，制备得到抗菌剂胶囊。随后，将聚乙烯醇缩丁醛、抗菌剂胶囊以及碳酸氢铵分散于溶剂中，经过充分搅拌后溶解得到粘稠状液体，此时，充分搅拌的目的一方面使得聚乙烯醇缩丁醛能够快速溶解，另一方面能够使得粘稠液体中充满大量细小的气泡，在涂敷于亲水纺粘无纺布表面后，形成的涂覆层能够形成孔道，增加其比表面积，同时不影响无纺布透气性，但发明团队在实验时发现，光靠搅拌带来的气泡形成的孔道并不够，因此，在制备时同时加入了碳酸氢铵，在烘干固化时，碳酸氢铵能够在较低的温度下即分解成二氧化碳和氨气，在惰性气体流动下二氧化碳和氨气能够迅速逃逸，在逃逸的过程中，能够形成大量的孔道，因而制备得到了涂层具有多孔结构的抗菌吸湿无纺布。
将抗菌吸湿无纺布应用于口罩制备时，由于佩戴者在佩戴口罩时会大量呼出蒸汽，此时，呼出的水汽能够大量穿过涂层，借助于其大量的孔道，水汽能够与分散于抗菌吸湿无纺布中的抗菌剂胶囊充分接触，由于氯化镁颗粒具有强大的潮解能力，在充分吸附水分后，用于封堵二氧化硅颗粒的氯化镁会慢慢变得潮湿并形成溶液，当氯化镁被溶解后，二氧化硅颗粒的封堵物便不复存在，此时二氧化硅颗粒内储存的抗菌剂能够流出，从而起到良好杀灭细菌的作用。
综上，本发明制备得到的抗菌吸湿无纺布制备得到口罩后，只有在佩戴者佩戴使用时，抗菌剂才会流出并发挥抗菌效果，防止了因长时间储存导致抗菌效果下降等问题，且使用的天然植物提取物作为抗菌剂，对人体健康无害。
作为优选，步骤(1)所述氨水的浓度为25-30wt％；各原料质量份数为：正硅酸四乙酯5-8份，十四烷基三甲基溴化铵0.6-1份，氨水70-80份。
采用该比例，能够制备得到颗粒更大，装载填充量更多的二氧化硅颗粒。
作为优选，步骤(4)中所述天然植物抗菌液为石菖蒲提取液；所述氨基修饰二氧化硅颗粒和天然植物抗菌液的质量比为2-5:1。
作为优选，步骤(5)中所述装载抗菌剂的二氧化硅颗粒与氨基修饰氯化镁颗粒的质量比为10-15:1；所述六亚甲基二异氰酸酯的用量为装载抗菌剂的二氧化硅颗粒质量的0.1-1％；所述搅拌反应为在50-60℃下反应3-5h。
作为优选，步骤(6)中所述各原料质量份数为：聚乙烯醇缩丁醛80-100份，抗菌剂胶囊1-3份，碳酸氢铵2-5份；烘干温度为55-65℃。
在该温度下，涂覆后的涂层具备了多孔结构。
因此，本发明具有如下有益效果：本发明在口罩上设置了支撑鼻梁条，不但能够起到口罩支撑的作用，防止了口罩侧边的拱起和内部与口鼻处的摩擦，同时也能够指示口罩防护性能，防止佩戴者因佩戴无防护效果的口罩而引发的身体健康问题。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明口罩本体截面结构示意图。
图中：口罩本体1，外防护层11，聚丙烯熔喷无纺布过滤层12，内吸湿层13，固定鼻梁条2，支撑鼻梁条3，加强肋31，吸湿变色条32，耳带线4，折叠层5，密封粘贴条6。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1：如图1、2所示，一种变色贴合型口罩，包括口罩本体1和设于口罩本体1两侧的耳带线4，所述口罩本体1的上端部设有固定鼻梁条2，中部设有支撑鼻梁条3，所述支撑鼻梁条3包括加强肋31和吸湿变色条32，所述加强肋31包设于吸湿变色条32内部；所述口罩本体1设有四道折叠层5，所述支撑鼻梁条3的上下方分别分布有两道折叠层5，所述口罩本体1的侧边设有密封粘贴条6，且口罩本体1从外至内依次包括贴合的外防护层11、聚丙烯熔喷无纺布过滤层12和内吸湿层13；
所述内吸湿层13为抗菌吸湿无纺布；
所述抗菌吸湿无纺布的制备方法包括以下制备步骤：
(1)将7份正硅酸四乙酯、0.8份十四烷基三甲基溴化铵置于乙醇水溶液中，搅拌均匀后加入75份28wt％氨水在30℃下恒温反应，反应结束后离心洗涤制备得到二氧化硅颗粒；
(2)将二氧化硅颗粒分散于乙醇中，加入1.5wt％的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，反应后制备得到氨基修饰二氧化硅颗粒；
(3)将纳米氯化镁颗粒分散于甲苯中，加入1.5wt％的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，反应后制备得到氨基修饰氯化镁颗粒；
(4)将制备得到的氨基修饰二氧化硅颗粒置于乙醇中，加入石菖蒲提取液，其中氨基修饰二氧化硅颗粒和天然植物抗菌液的质量比为3:1，充分搅拌后离心，制备得到装载抗菌剂的二氧化硅颗粒；
(5)将12份装载抗菌剂的二氧化硅颗粒分散至甲苯中，加入0.1份六亚甲基二异氰酸酯和1份氨基修饰氯化镁颗粒，在55℃下持续搅拌反应4h，结束后用离心干燥，制备得到抗菌剂胶囊；
(6)将90份聚乙烯醇缩丁醛、2份抗菌剂胶囊以及3份碳酸氢铵分散于乙酸乙酯中，充分搅拌后涂覆于亲水纺粘无纺布表面，在60℃、流动氮气气氛中烘干，制备得到抗菌吸湿无纺布。
实施例2：
所述抗菌吸湿无纺布的制备方法包括以下制备步骤：
(1)将5份正硅酸四乙酯、0.6份十四烷基三甲基溴化铵置于乙醇水溶液中，搅拌均匀后加入70份30wt％氨水在30℃下恒温反应，反应结束后离心洗涤制备得到二氧化硅颗粒；
(2)将二氧化硅颗粒分散于乙醇中，加入1wt％的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，反应后制备得到氨基修饰二氧化硅颗粒；
(3)将纳米氯化镁颗粒分散于甲苯中，加入1wt％的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，反应后制备得到氨基修饰氯化镁颗粒；
(4)将制备得到的氨基修饰二氧化硅颗粒置于乙醇中，加入石菖蒲提取液，其中氨基修饰二氧化硅颗粒和天然植物抗菌液的质量比为2:1，充分搅拌后离心，制备得到装载抗菌剂的二氧化硅颗粒；
(5)将10份装载抗菌剂的二氧化硅颗粒分散至甲苯中，加入0.01份六亚甲基二异氰酸酯和1份氨基修饰氯化镁颗粒，在50℃下持续搅拌反应5h，结束后用离心干燥，制备得到抗菌剂胶囊；
(6)将80份聚乙烯醇缩丁醛、1份抗菌剂胶囊以及2份碳酸氢铵分散于乙酸乙酯中，充分搅拌后涂覆于亲水纺粘无纺布表面，在55℃、流动氮气气氛中烘干，制备得到抗菌吸湿无纺布。
实施例3：
所述抗菌吸湿无纺布的制备方法包括以下制备步骤：
(1)将8份正硅酸四乙酯、1份十四烷基三甲基溴化铵置于乙醇水溶液中，搅拌均匀后加入80份25wt％氨水在30℃下恒温反应，反应结束后离心洗涤制备得到二氧化硅颗粒；
(2)将二氧化硅颗粒分散于乙醇中，加入2wt％的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，反应后制备得到氨基修饰二氧化硅颗粒；
(3)将纳米氯化镁颗粒分散于甲苯中，加入2wt％的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，反应后制备得到氨基修饰氯化镁颗粒；
(4)将制备得到的氨基修饰二氧化硅颗粒置于乙醇中，加入石菖蒲提取液，其中氨基修饰二氧化硅颗粒和天然植物抗菌液的质量比为5:1，充分搅拌后离心，制备得到装载抗菌剂的二氧化硅颗粒；
(5)将15份装载抗菌剂的二氧化硅颗粒分散至甲苯中，加入0.15份六亚甲基二异氰酸酯和1份氨基修饰氯化镁颗粒，在60℃下持续搅拌反应3h，结束后用离心干燥，制备得到抗菌剂胶囊；
(6)将100份聚乙烯醇缩丁醛、3份抗菌剂胶囊以及5份碳酸氢铵分散于乙酸乙酯中，充分搅拌后涂覆于亲水纺粘无纺布表面，在65℃、流动氮气气氛中烘干，制备得到抗菌吸湿无纺布。
对比例1：将亲水纺粘无纺布浸渍于含有石菖蒲提取液的乙醇溶液中，浸渍10min后取出，重复10次后，烘干，制备得到抗菌改性的亲水纺粘无纺布。
对比例2：与实施例1的区别在于，制备抗菌吸湿无纺布时不采用纳米氯化镁颗粒进行封堵改性；
抗菌吸湿无纺布的制备方法包括以下制备步骤：
(1)将7份正硅酸四乙酯、0.8份十四烷基三甲基溴化铵置于乙醇水溶液中，搅拌均匀后加入75份28wt％氨水在30℃下恒温反应，反应结束后离心洗涤制备得到二氧化硅颗粒；
(2)将制备得到的二氧化硅颗粒置于乙醇中，加入石菖蒲提取液，其中氨基修饰二氧化硅颗粒和天然植物抗菌液的质量比为3:1，充分搅拌后离心，制备得到装载抗菌剂的二氧化硅颗粒；
(3)将90份聚乙烯醇缩丁醛、2份装载抗菌剂的二氧化硅颗粒以及3份碳酸氢铵分散于乙醇中，充分搅拌后涂覆于亲水纺粘无纺布表面，在60℃、流动氮气气氛中烘干，制备得到抗菌吸湿无纺布。
将实施例1-3、对比例1、2制备得到的抗菌吸湿无纺布分别在制备完成时和储存三个月后模拟佩戴环境，并进行抗菌性能评价；抗菌性能评价方法参考GB/T 209443-2008。数据如下表所示。
从上述数据中可以看出，本发明实施例制备得到的抗菌吸湿无纺布在储存三个月、模拟佩戴环境后具有优异的抑菌性能，说明尽管储存了三个月之久，但是抗菌剂依然储存于抗菌剂胶囊内，在模拟佩戴环境，将氯化镁颗粒潮解后，抗菌剂得到释放，使得抗菌吸湿无纺布具有良好的抑菌性能。
对比例1制备得到的抗菌改性的亲水纺粘虽然在制备完成时同样具备优异甚至更好的抑菌性能，但是在储存放置三个月后，抑菌性能下降明显，说明长期暴露后抗菌性能会明显下降。
对比例2制备抗菌吸湿无纺布时不采用纳米氯化镁颗粒进行封堵改性，在制备完成时，抗菌吸湿无纺布具有良好的抗菌性能，这是由于储存于二氧化硅内的抗菌剂流出赋予其优异的抗菌性能，但是，在储存三个月后，其抑菌性能大大下降，说明由于未进行封堵改性，制备得到的抗菌吸湿无纺布抗菌持续性不长，无法应用于口罩，也说明了实施例制备得到的抗菌吸湿无纺布中氯化镁能够起到良好的封堵效果。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种变色贴合型口罩，其特征在于，包括口罩本体（1）和设于口罩本体（1）两侧的耳带线（4），所述口罩本体（1）的上端部设有固定鼻梁条（2），中部设有支撑鼻梁条（3），所述支撑鼻梁条（3）包括加强肋（31）和吸湿变色条（32），所述口罩本体（1）从外至内依次包括贴合的外防护层（11）、聚丙烯熔喷无纺布过滤层（12）和内吸湿层（13），所述内吸湿层（13）为抗菌吸湿无纺布；
所述抗菌吸湿无纺布的制备方法包括以下制备步骤：
（1）将正硅酸四乙酯、十四烷基三甲基溴化铵置于乙醇水溶液中，搅拌均匀后加入氨水恒温反应，反应结束后离心洗涤制备得到二氧化硅颗粒；
（2）将二氧化硅颗粒分散于乙醇中，加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷，反应后制备得到氨基修饰二氧化硅颗粒；
（3）将纳米氯化镁颗粒分散于甲苯中，加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷反应后制备得到氨基修饰氯化镁颗粒；
（4）将氨基修饰二氧化硅颗粒置于乙醇中，加入天然植物抗菌液，充分搅拌后离心，制备得到装载抗菌剂的二氧化硅颗粒；
（5）将装载抗菌剂的二氧化硅颗粒分散至甲苯中，加入六亚甲基二异氰酸酯和氨基修饰氯化镁颗粒，持续搅拌反应结束后用离心干燥，制备得到抗菌剂胶囊；
（6）将聚乙烯醇缩丁醛、抗菌剂胶囊以及碳酸氢铵分散于乙酸乙酯中，充分搅拌后涂覆于亲水纺粘无纺布表面，在流动惰性气体气氛中烘干，制备得到抗菌吸湿无纺布。
2.根据权利要求1所述的一种变色贴合型口罩，其特征在于，所述口罩本体（1）设有四道折叠层（5），所述支撑鼻梁条（3）的上下方分别分布有两道折叠层（5）。
3.根据权利要求1所述的一种变色贴合型口罩，其特征在于，所述口罩本体（1）的侧边设有密封粘贴条（6）。
4.根据权利要求1所述的一种变色贴合型口罩，其特征在于，所述加强肋（31）包设于吸湿变色条（32）内部。
5.根据权利要求1所述的一种变色贴合型口罩，其特征在于，步骤（1）所述氨水的浓度为25-30wt%；各原料质量份数为：正硅酸四乙酯5-8份，十四烷基三甲基溴化铵0.6-1份，氨水70-80份。
6.根据权利要求1所述的一种变色贴合型口罩，其特征在于，步骤（4）中所述天然植物抗菌液为石菖蒲提取液；所述氨基修饰二氧化硅颗粒和天然植物抗菌液的质量比为2-5:1。
7.根据权利要求1所述的一种变色贴合型口罩，其特征在于，步骤（5）中所述装载抗菌剂的二氧化硅颗粒与氨基修饰氯化镁颗粒的质量比为10-15:1；所述六亚甲基二异氰酸酯的用量为装载抗菌剂的二氧化硅颗粒质量的0.1-1%；所述搅拌反应为在50-60℃下反应3-5h。
8.根据权利要求1所述的一种变色贴合型口罩，其特征在于，步骤（6）中所述各原料质量份数为：聚乙烯醇缩丁醛80-100份，抗菌剂胶囊1-3份，碳酸氢铵2-5份；烘干温度为55-65℃。
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