一种可变色防护口罩制造技术

本发明专利技术涉及防护用品技术领域，公开了一种可变色防护口罩，包括口罩本体和耳带，口罩本体包括位于中间的可变色层以及分别位于可变色层两侧的外防护层和内吸湿层，可变色层的材料为经驻极处理后的覆盖有改性聚苯胺薄膜的聚丙烯熔喷无纺布。本发明专利技术可变色层采用经驻极处理后的覆盖有改性聚苯胺薄膜的聚丙烯熔喷无纺布制成，聚丙烯熔喷无纺布经驻极处理后表面会带有大量静电荷，可以利用静电吸附作用捕获微细颗粒物，增强口罩的过滤和防护效果；同时，聚苯胺是一种电致变色材料，随着口罩使用时颗粒污染物的吸附，熔喷无纺布表面的电荷逐渐减少，改性聚苯胺薄膜颜色会逐渐变浅，因此可通过可变色层的颜色变化起到警示作用，判断口罩是否需要更换。

【技术实现步骤摘要】
一种可变色防护口罩
本专利技术涉及防护用品
，尤其是涉及一种可变色防护口罩。
技术介绍
口罩是生活中最常用的防护用品之一，是一种戴在口鼻部位用于过滤进入口鼻的空气，以达到阻挡有害的气体、气味、飞沫进出佩戴者口鼻的用具，对进入肺部的空气有一定的过滤作用，在呼吸道传染病流行时、在粉尘等污染的环境中作业时，戴口罩具有非常好的防护作用。现有技术中的口罩一般使用一层或多层无纺布制成，例如，在中国专利文献上公开的“一种多功能防护口罩”，其公告号CN106235470A，包括口罩本体、弹性耳带、设于口罩本体中的用于匹配鼻梁处形状的密封条和塑形条，口罩本体沿靠近口部的方向依次包括：第一无纺布层，第一无纺布层表面纺设聚偏氟乙烯纳米纤维形成纳米纤维涂层；第二无纺布层，第二无纺布层为酸性无纺布层；第三无纺布层，第三无纺布层为碱性无纺布层；第四无纺布层，第四无纺布层为聚丙烯纺粘无纺布层。该口罩通过四层不同功能的无纺布，可以有效拦截污染物并为佩戴者提供舒适的佩戴环境。但防护口罩佩戴一段时间后，表面过滤和吸附的有害颗粒物过多，就无法再起到防护效果，继续佩戴反而可能会将颗粒物吸入，对人体造成危害。因为佩戴者所处环境中污染物浓度不同，口罩的失效更换时间也就不同，而现有技术中的口罩无法直接观察出污染物的吸附量，因此很难判断何时需要更换，佩戴时间过长导致安全性能下降，更换频繁又会造成口罩浪费，影响口罩的使用性能。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有技术中的口罩无法直接观察出污染物的吸附量，因此很难判断何时需要更换口罩，佩戴时间过长导致安全性能下降，更换频繁又会造成浪费，影响口罩的使用性能的问题，提供一种可变色防护口罩，在口罩中设置经驻极处理后的覆盖有改性聚苯胺薄膜的可变色层，聚苯胺为电致变色材料，经驻极处理后呈一定的颜色，吸附污染物后会改变驻极材料表面的电荷，从而使改性聚苯胺薄膜的颜色改变，佩戴者可以通过变色层的颜色变化来判断口罩是否需要更换，提高了口罩的防护性能。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种可变色防护口罩，包括口罩本体和耳带，所述口罩本体包括位于中间的可变色层以及分别位于可变色层两侧的外防护层和内吸湿层，所述可变色层的材料为经驻极处理后的覆盖有改性聚苯胺薄膜的聚丙烯熔喷无纺布。本专利技术中可变色防护口罩的口罩本体包括三层材料，外防护层用于阻隔液体，可变色层用于吸附污染物颗粒，保证口罩的防护性能；内吸湿层用于吸收佩戴者呼出的水分，保证口罩的佩戴舒适性。可变色层采用经驻极处理后的覆盖有改性聚苯胺薄膜的聚丙烯熔喷无纺布制成，聚丙烯熔喷无纺布是一种驻极体材料，经驻极处理后纤维表面会带有大量静电荷，并具有良好的电荷稳定性，从而可以利用静电吸附作用捕获微细颗粒物，与单纯的机械过滤作用相比，可大大增强口罩的过滤和防护效果，且不增加佩戴者的呼吸阻力。同时，聚苯胺是一种电致变色材料，在电场的作用下可以发生可逆性变色，在聚丙烯熔喷无纺布表面覆盖改性聚苯胺薄膜，驻极处理后改性聚苯胺薄膜从还原态的黄色转变为氧化态的蓝色，而随着口罩使用时颗粒污染物的吸附，熔喷无纺布表面的电荷逐渐减少，表面电位降低，改性聚苯胺薄膜周围的静电场强度降低，颜色会逐渐变浅，因此可通过可变色层的颜色变化起到警示作用，判断口罩是否需要更换，确保口罩的防护效果。作为优选，可变色层材料的制备方法包括如下步骤：(1)将柠檬酸、十二烷基苯磺酸、CuSO4·5H2O与二甲苯和水混合，搅拌均匀后加入苯胺，降温至0～4℃后加入质量分数为15～20％的过硫酸铵溶液，搅拌反应30～60min，用乙醇破乳，过滤、洗涤、干燥后得到复合掺杂聚苯胺；(2)在聚四氟乙烯乳液中加入碳酸氢钠，搅拌下加入占总质量1/5～1/4的功能性单体，浸泡1～2h后升温至75～78℃，加入占总质量1/5～1/4的过硫酸铵，反应20～30min后将剩余功能性单体和过硫酸铵在2～4h内逐滴加入，保温反应20～30min，再升温到85～90℃反应1～2h，冷却后用氨水调节pH至6～8，得到共聚物乳液；(3)将步骤(1)中制得的复合掺杂聚苯胺溶于间甲酚与三氯甲烷的混合溶剂中，搅拌20～30h后加入步骤(2)中制得的共聚物乳液及盐酸，搅拌反应30～40min后得到整理剂；(4)采用两浸两轧的方法用制得的整理剂对聚丙烯熔喷无纺布进行整理，80～90℃干燥后得到覆盖改性聚苯胺薄膜的熔喷无纺布；(5)对覆盖改性聚苯胺薄膜的熔喷无纺布进行电晕充电驻极处理，得到所述可变色层材料。作为优选，步骤(1)中所述柠檬酸、十二烷基苯磺酸与CuSO4·5H2O的摩尔比为(0.25～0.5)：1：(1～2)，所述十二烷基苯磺酸与二甲苯和水的质量体积比为1g：(1.5～2mL)：(4～4.5mL)，所述苯胺与十二烷基苯磺酸及过硫酸铵溶液中的过硫酸铵的质量比为1：(5～6)：1。作为优选，步骤(2)中的功能性单体包括侧链乙烯基聚硅氧烷，还包括丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸中的至少一种，所述侧链乙烯基聚硅氧烷的质量占功能性单体总质量的8～15％。作为优选，步骤(2)中聚四氟乙烯乳液固含量为20～30％，所述聚四氟乙烯乳液与功能性单体的总质量之比为(2.5～3)：7，加入的碳酸氢钠占聚四氟乙烯乳液质量的1～2％，过硫酸铵的总质量为功能性单体总质量的0.5～1％。作为优选，步骤(3)中复合掺杂聚苯胺与混合溶剂的质量体积比为1g：(70～80mL)，混合溶剂中间甲酚与三氯甲烷的体积比为(1～2)：1，复合掺杂聚苯胺与共聚物乳液的质量比为(1～3):1，加入的盐酸质量为聚苯胺质量的0.1～0.2％。作为优选，步骤(5)中驻极充电时间10～12min，充电距离5～7cm，充电电压10～15kV。因为聚苯胺溶解性差、与聚丙烯熔喷无纺布之间的粘结性差，影响成膜性，因此本专利技术对聚苯胺进行了改性，先通过步骤(1)，用柠檬酸、十二烷基苯磺酸和Cu2+对聚苯胺进行复合掺杂，柠檬酸分子小，易扩散，掺杂效率高，且其中的羧基和羟基亲水性强，可以提高聚苯胺的溶解性；十二烷基苯磺酸既含有极性基团又含有非极性基团，具有表面活化作用和模板作用，掺杂后有效提高了聚苯胺在有机溶剂中的溶解度，使聚苯胺可以溶解在乳液中从而覆盖在无纺布纤维表面大面积成膜。并且在掺杂过程中加入CuSO4·5H2O，因为聚苯胺分子链中含有大量的氨基和亚氨基，对Cu2+具有良好的螯合作用，因此得到的复合掺杂聚苯胺表面含有大量的Cu2+，从而使防护口罩的可变色层表面含有大量Cu2+，而Cu2+具有良好的杀菌效果，可以有效杀死吸附在可变色层表面的病菌，防止外部病菌进入口中，或口中的病菌进入外部环境，起到双向保护作用。然后通过步骤(2)，利用聚四氟乙烯和功能性单体的反应制备了聚四氟乙烯改性的聚丙烯酸酯类共聚物乳液作为粘结剂，聚丙烯酸酯类共聚物乳液可以与熔喷无纺布纤维上的羟基等发生共价结合，有利于在熔喷无纺布上形成牢固的膜，并且本专利技术中将聚硅氧烷和聚丙烯酸酯类共聚物结合，使粘结剂层具有了良好的疏水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变色防护口罩，包括口罩本体和耳带，其特征是，所述口罩本体包括位于中间的可变色层以及分别位于可变色层两侧的外防护层和内吸湿层，所述可变色层的材料为经驻极处理后的覆盖有改性聚苯胺薄膜的聚丙烯熔喷无纺布。/n

【技术特征摘要】
1.一种可变色防护口罩，包括口罩本体和耳带，其特征是，所述口罩本体包括位于中间的可变色层以及分别位于可变色层两侧的外防护层和内吸湿层，所述可变色层的材料为经驻极处理后的覆盖有改性聚苯胺薄膜的聚丙烯熔喷无纺布。


2.根据权利要求1所述的一种可变色防护口罩，其特征是，所述可变色层材料的制备方法包括如下步骤：
（1）将柠檬酸、十二烷基苯磺酸、CuSO4·5H2O与二甲苯和水混合，搅拌均匀后加入苯胺，降温至0~4℃后加入质量分数为15~20%的过硫酸铵溶液，搅拌反应30~60min，用乙醇破乳，过滤、洗涤、干燥后得到复合掺杂聚苯胺；
（2）在聚四氟乙烯乳液中加入碳酸氢钠，搅拌下加入占总质量1/5~1/4的功能性单体，浸泡1~2h后升温至75~78℃，加入占总质量1/5~1/4的过硫酸铵，反应20~30min后将剩余功能性单体和过硫酸铵在2~4h内逐滴加入，保温反应20~30min，再升温到85~90℃反应1~2h，冷却后用氨水调节pH至6~8，得到共聚物乳液；
（3）将步骤（1）中制得的复合掺杂聚苯胺溶于间甲酚与三氯甲烷的混合溶剂中，搅拌20~30h后加入步骤（2）中制得的共聚物乳液及盐酸，搅拌反应30~40min后得到整理剂；
（4）采用两浸两轧的方法用制得的整理剂对聚丙烯熔喷无纺布进行整理，80~90℃干燥后得到覆盖改性聚苯胺薄膜的熔喷无纺布；
（5）对覆盖改性聚苯胺薄膜的熔喷无纺布进行电晕充电驻极处理，得到所述可变色层材料。


3.根据权利要求2所述的一种可变色防护口罩，其特征是，步骤（1）中所述柠檬酸、十二烷基苯磺酸与CuSO4·5H2O的摩尔比为（0.25~0.5）：1：（1~2），所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张奇鹏，褚赟，张毕风，王宝根，
申请(专利权)人：浙江省科技宣传教育中心，
类型：发明
国别省市：浙江;33