一种口罩及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种口罩及其制备方法。该口罩主体部分结构由外到内依次分为疏水表层、中间层、抑菌护肤纳米纤维层，其中中间层由抑菌纳米纤维层、支撑纤维层、调温纳米纤维层构成。纳米纤维层均采用静电纺丝技术进行制备成型，并与疏水表层、支撑层通过超声波焊接、热压复合或者胶粘接成一体。该制备方法有机结合静电纺丝技术与微胶囊技术，制备的产品在具有一定力学性能的同时轻薄柔软且抗菌性能优异、调温性能稳定、护肤功能显著。采用该制备方法所制得的口罩在保持良好的抑菌能力的同时，亦具有良好的储热调温功能与护肤能力，佩戴时轻便舒适，大大降低了呼吸阻力且过滤性能优异，具有较大的应用价值与广阔的市场前景。

【技术实现步骤摘要】
一种口罩及其制备方法
本专利技术涉及卫生防护用品领域，具体涉及一种具有调温抑菌护肤功能的口罩及其制备方法。
技术介绍
工业文明的快速发展引起了越来越多的环境问题，比如全球气候变暖与空气质量变差。由于全球气候的变暖，高原冰川与极地冰川解冻，许多被冰封的远古病毒与微生物被逐渐释放出来，同时伴随着空气质量的日益下降，这些病毒与微生物可能会引发诸多流行性疾病，这对于地球上的人类是巨大的威胁。随着人类安全意识的提高，为了应对日益变差的空气质量与流行性疾病，人们通常采用佩戴口罩的方式进行自我保护。目前市场上的口罩种类琳琅满目，根据国标的定义，可将口罩的类型分为随弃式半面罩、可更换式半面罩和全面罩三种。然而每种口罩都存在着诸多不足。诸多一次性口罩防护能力不够且用即弃式的使用方法造成了物资资源的极大浪费。国标中规定的口罩KN90和KN95的过滤效率需分别大于90.0％和95.0％，该要求保证了对于雾霾污染物的有效截留，但对于大部分滤材而言，过滤效率越高呼吸阻力越大，而呼吸阻力越大佩戴者呼吸不适感越严重，而且长时间使用时更会带来皮肤问题，这是由于口罩长时间包覆面部皮肤，人体呼出的气体会使局部微气候变得湿润、温度相应较高、水合度较大，这为细菌与病毒的生存繁衍创造有利的环境，从而引发皮肤问题。目前绝大部分口罩本身不具备调温能力、抑菌能力与护肤能力，因此对传统口罩赋予调温、抑菌、护肤功能具有非常重大的理论意义与应用价值。静电纺丝是使高分子溶液或熔体带电，并置于喷丝口与接收屏之间的高压电场中，通过静电吸引力克服高分子溶液或熔体的表面张力，从而使纺丝液成为一股带电的喷射流，并在电场中运动，最后集聚在金属网状接收屏上，成为无纺布状的纤维毡，高分子溶液或熔体因溶剂的蒸发或熔体冷却而固化，从而成为纳米纤维无纺织布。用静电纺纳米纤维制备的过滤膜直径小(一般几十至几百纳米)、比表面积高，具有过滤效率高和空气阻力低等优点。同质量的纳米纤维过滤膜与常规纤维过滤膜相比，其过滤效率能提高70％。有文献报道，传统的过滤膜密度为39g/m2，而利用静电纺丝技术制备的PEO过滤膜其密度能达到3g/m2，可过滤100nm左右的微粒。此外，有研究表明，纳米纤维直径越小，其过滤效率越高，同时纤维的直径分布与膜的过滤效率也密切相关。而且目前大部分PM2.5口罩采用驻极熔喷布制备高效过滤层，采用电晕放电的方式，使普通熔喷布带有电荷从而提高对微粒的捕集和过滤，随着微粒的富集以及温度的变化，驻极作用下降明显，导致口罩的防护能力急剧下降。通过静电纺丝制备出的无纺布本身就具有一定的静电，且电荷稳定性较好，因此不需要额外的驻极作用，操作简捷方便。胶囊是一种具备核壳结构的微小“容器”，用于保护或控制释放囊芯物质，遮蔽气味等，实现了囊芯物质的永久固态化，使得囊芯物质的使用、贮存和运输更加方便。根据粒径可以划分为：粒径小于1μm的纳米胶囊、粒径在1～1000μm的微胶囊和粒径大于1mm的大胶囊。其在航空航天、建筑、环境保护、纺织服装、医疗卫生、电子器件冷却和军事伪装等诸多领域有着广泛的应用。近年来，关于提高口罩抗菌能力的专利已有许多。中国专利CN201610444058.4以制备Fe3+、N共掺杂二氧化钛和生物质高聚物微/纳米纤维微孔膜为口罩基材，制备出既能有效阻挡PM2.5，又具有抗菌、高效处理有机污染物的口罩。中国专利CN201610012431.9采用纳米银颗粒作为抗菌层，采用电喷法将纳米银离子喷涂到无纺布层的纺粘布上，从而使口罩具备一定的抑菌能力，但是纳米银离子抗菌剂仅是附着在口罩的表面，并没有形成化学键，结合相对不稳定，另一方面，纳米银离子存在一定的迁移毒性，在使用过程中不利于人体健康。日本专利JP2016056481A是将有机酸的氰基丙烯酸酯聚合物颗粒添加到纤维的表面或者内部，从而使纤维具有抗菌能力，但是氰基丙烯酸酯聚合物中的氰基具有一定的毒性，丙烯酸基具有一定的特殊气味，会对人体带来一定的影响。日本专利JP5885917B2通过利用金属酞菁与金属氨络合物负载到纤维上，使纤维具有一定的抗菌性能。以上的专利方法仅是用于制备具有单一的抑菌功能的口罩，同时具有抑菌功能、调温功能与护肤功能的口罩及其制备方法很少被报道。
技术实现思路
为解决上述提到的问题，针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种同时具有抑菌功能、调温功能与护肤功能的口罩及其制备方法。该制备方法有机结合静电纺丝技术与微胶囊技术，制备的产品在具有一定力学性能的同时轻薄柔软且抗菌性能优异、调温性能稳定、护肤功能显著。采用该制备方法所制得的口罩在保持良好的抑菌能力的同时，亦具有良好的储热调温功能与护肤能力，佩戴时轻便舒适，大大降低了呼吸阻力且过滤性能优异，具有较大的应用价值与广阔的市场前景。本专利技术制备出的口罩其特征是口罩主体部分结构由外到内依次分为疏水表层、抑菌纳米纤维层、支撑纤维层、调温纳米纤维层、抑菌护肤纳米纤维层。抑菌纳米纤维层、调温纳米纤维层、抑菌护肤纳米纤维层采用静电纺丝技术进行制备成型，并与疏水表层、支撑层通过超声波焊接、热压复合或者胶粘接成一体。本专利技术制备口罩的具体步骤如下：(1)抑菌微胶囊分散液的制备：取1～80份抑菌剂加入到1～100份的分散剂中，在5～90℃下高速搅拌3～120min，形成微胶囊芯材；将2～160份抑菌微胶囊囊壁材料溶解在10～90℃分散剂中，搅拌均匀；将0.2～50份表面活性剂溶解在10～90℃的蒸馏水中，搅拌均匀；将上述三种溶液混合搅拌均匀，对其进行剪切速率为100～30000rmp剪切乳化2～120min；将剪切乳化后的混合溶液经过10～70Mpa的高压均质机高压均质2～60min，随后将其转移到烧瓶中于5～90℃温度下反应1～24h，调节溶液pH，经超声分散后可制备出具有抑菌功能的抑菌微胶囊分散液。(2)调温微胶囊分散液的制备：取2～240份调温微胶囊囊壁材料溶解在10～90℃分散剂中，搅拌均匀；向其中加入0.2～50份表面活性剂、1～80份相变材料后在5～90℃下高速搅拌3～120min；将上述溶液混合搅拌均匀，对其进行剪切速率为100～30000rmp剪切乳化2～120min；随后将剪切乳化后的乳液转移到烧瓶中于5～190℃温度下反应1～24h，调节溶液pH，经超声分散后可制备出具有调温功能的相变微胶囊分散液。(3)护肤微胶囊分散液的制备：取2～240份护肤微胶囊囊壁材料溶解在10～90℃分散剂中，搅拌均匀；向其中加入0.2～50份表面活性剂、1～80份护肤材料后在5～90℃下高速搅拌3～120min；将上述溶液混合搅拌均匀，对其进行剪切速率为100～30000rmp剪切乳化2～120min；将剪切乳化后的混合溶液经过20～70Mpa的高压均质机高压均质3～90min。随后将剪切乳化后的乳液转移到烧瓶中于5～190℃温度下反应1～24h，调节溶液pH，经超声分散后可制备出具有护肤功能的护肤微胶囊分散液。(4)抑菌纳米纤维层的制备：将步骤(1)制备的抑菌微胶囊分散液与纺丝原液按照一定比例混合，经高速剪切乳化、过滤和真空脱泡后经本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种口罩的制备方法，其特征在于包括以下步骤：/n(1)抑菌微胶囊分散液的制备：取1～80份抑菌剂加入到1～100份的分散剂中，在5～90℃下高速搅拌3～120min，形成微胶囊芯材；将2～160份抑菌微胶囊囊壁材料溶解在10～90℃分散剂中，搅拌均匀；将0.2～50份表面活性剂溶解在10～90℃的蒸馏水中，搅拌均匀；将上述三种溶液混合搅拌均匀，对其进行剪切速率为100～30000rmp剪切乳化2～120min；将剪切乳化后的混合溶液经过10～70Mpa的高压均质机高压均质2～60min，随后将其转移到烧瓶中于5～90℃温度下反应1～24h，调节溶液pH，经超声分散后可制备出具有抑菌功能的抑菌微胶囊分散液；/n(2)调温微胶囊分散液的制备：取2～240份调温微胶囊囊壁材料溶解在10～90℃分散剂中，搅拌均匀；向其中加入0.2～50份表面活性剂、1～80份相变材料后在5～90℃下高速搅拌3～120min；将上述溶液混合搅拌均匀，对其进行剪切速率为100～30000rmp剪切乳化2～120min；随后将剪切乳化后的乳液转移到烧瓶中于5～190℃下反应1～24h，调节溶液pH，经超声分散后可制备出具有调温功能的相变微胶囊分散液；/n(3)护肤微胶囊分散液的制备：取2～240份护肤微胶囊囊壁材料溶解在10～90℃分散剂中，搅拌均匀；向其中加入0.2～50份表面活性剂、1～80份护肤材料后在5～90℃下高速搅拌3～120min；将上述溶液混合搅拌均匀，对其进行剪切速率为100～30000rmp剪切乳化2～120min；将剪切乳化后的混合溶液经过20～70Mpa的高压均质机高压均质3～90min。随后将剪切乳化后的乳液转移到烧瓶中于5～190℃下反应1～24h，调节溶液pH，经超声分散后可制备出具有护肤功能的护肤微胶囊分散液；/n(4)抑菌纳米纤维层的制备：将步骤(1)制备的抑菌微胶囊分散液与纺丝原液按照一定比例混合，经高速剪切乳化、过滤和真空脱泡后经静电纺丝得含有抑菌微胶囊的抑菌纳米纤维层；/n(5)调温纳米纤维层的制备：将步骤(2)制备的调温微胶囊分散液与纺丝原液按照一定比例混合，经高速剪切乳化、过滤和真空脱泡后经静电纺丝得含有调温微胶囊的调温纳米纤维层；/n(6)护肤抑菌纳米纤维层的制备：将步骤(1)制备的抑菌微胶囊分散液、步骤(3)制备的护肤微胶囊分散液与纺丝原液按照一定比例混合，经高速剪切乳化、过滤和真空脱泡后经静电纺丝得含有抑菌微胶囊与护肤微胶囊的护肤抑菌纳米纤维层；/n7)将步骤(4)、(5)、(6)制备出的抑菌纳米纤维层、调温纳米纤维层、护肤抑菌纳米纤维层与疏水表层、支撑层进行复配组合，由外向内依次为疏水表层、中间层、抑菌护肤纳米纤维层，其中中间层由抑菌纳米纤维层、支撑纤维层、调温纳米纤维层任意次序构成；/n(8)按照现有技术对步骤(7)制备出的口罩主体进行3D立体裁剪与连接口罩带、鼻托。/n...

【技术特征摘要】
1.一种口罩的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)抑菌微胶囊分散液的制备：取1～80份抑菌剂加入到1～100份的分散剂中，在5～90℃下高速搅拌3～120min，形成微胶囊芯材；将2～160份抑菌微胶囊囊壁材料溶解在10～90℃分散剂中，搅拌均匀；将0.2～50份表面活性剂溶解在10～90℃的蒸馏水中，搅拌均匀；将上述三种溶液混合搅拌均匀，对其进行剪切速率为100～30000rmp剪切乳化2～120min；将剪切乳化后的混合溶液经过10～70Mpa的高压均质机高压均质2～60min，随后将其转移到烧瓶中于5～90℃温度下反应1～24h，调节溶液pH，经超声分散后可制备出具有抑菌功能的抑菌微胶囊分散液；
(2)调温微胶囊分散液的制备：取2～240份调温微胶囊囊壁材料溶解在10～90℃分散剂中，搅拌均匀；向其中加入0.2～50份表面活性剂、1～80份相变材料后在5～90℃下高速搅拌3～120min；将上述溶液混合搅拌均匀，对其进行剪切速率为100～30000rmp剪切乳化2～120min；随后将剪切乳化后的乳液转移到烧瓶中于5～190℃下反应1～24h，调节溶液pH，经超声分散后可制备出具有调温功能的相变微胶囊分散液；
(3)护肤微胶囊分散液的制备：取2～240份护肤微胶囊囊壁材料溶解在10～90℃分散剂中，搅拌均匀；向其中加入0.2～50份表面活性剂、1～80份护肤材料后在5～90℃下高速搅拌3～120min；将上述溶液混合搅拌均匀，对其进行剪切速率为100～30000rmp剪切乳化2～120min；将剪切乳化后的混合溶液经过20～70Mpa的高压均质机高压均质3～90min。随后将剪切乳化后的乳液转移到烧瓶中于5～190℃下反应1～24h，调节溶液pH，经超声分散后可制备出具有护肤功能的护肤微胶囊分散液；
(4)抑菌纳米纤维层的制备：将步骤(1)制备的抑菌微胶囊分散液与纺丝原液按照一定比例混合，经高速剪切乳化、过滤和真空脱泡后经静电纺丝得含有抑菌微胶囊的抑菌纳米纤维层；
(5)调温纳米纤维层的制备：将步骤(2)制备的调温微胶囊分散液与纺丝原液按照一定比例混合，经高速剪切乳化、过滤和真空脱泡后经静电纺丝得含有调温微胶囊的调温纳米纤维层；
(6)护肤抑菌纳米纤维层的制备：将步骤(1)制备的抑菌微胶囊分散液、步骤(3)制备的护肤微胶囊分散液与纺丝原液按照一定比例混合，经高速剪切乳化、过滤和真空脱泡后经静电纺丝得含有抑菌微胶囊与护肤微胶囊的护肤抑菌纳米纤维层；
7)将步骤(4)、(5)、(6)制备出的抑菌纳米纤维层、调温纳米纤维层、护肤抑菌纳米纤维层与疏水表层、支撑层进行复配组合，由外向内依次为疏水表层、中间层、抑菌护肤纳米纤维层，其中中间层由抑菌纳米纤维层、支撑纤维层、调温纳米纤维层任意次序构成；
(8)按照现有技术对步骤(7)制备出的口罩主体进行3D立体裁剪与连接口罩带、鼻托。

【专利技术属性】
技术研发人员：霍晓楠，毛萃，孟凡锦，李焕焕，曹青福，史记，
申请(专利权)人：中国制浆造纸研究院有限公司，中轻晋江卫生用品研究有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11