一种三层异性结构的口罩的制作方法

1.本申请涉及口罩技术领域，具体涉及一种三层异性结构的口罩。


背景技术：

2.口罩通常是戴在使用者口、鼻部位，用于过滤空气以阻挡有害的气体、飞沫等进出口、鼻部位的用具，使用时主要考虑的性能包括过滤性、贴合性、舒适性等。最早口罩主要采用纱布等纺织面料或纸制成，例如，一些时尚个性化口罩通常采用的是涤纶面料。按形状分类，市面上的口罩一般分为长方形或杯状两种。
3.由于口罩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，或在粉尘等污染的环境中作业时，佩戴口罩对病毒、粉尘等具有非常好的防护作用。现有口罩中防护材料主要采用熔喷无纺布、聚四氟乙烯膜等；而口罩内层和外层材料一般均为疏水的聚丙烯无纺布。
4.但是，现有口罩佩戴过程中湿气不能完全排出，会有闷热不适感受，水单向传递指数为负值。佩戴口罩的舒适性差，容易影响普通民众戴口罩防控疫情的自觉性。另外，即使疫情过去之后，人们去公共场所或者在流感季节会增加佩戴口罩的机会，因此口罩佩戴舒适性差的问题亟需解决。


技术实现要素：

5.针对上述存在的问题，本申请提供一种三层异性结构的口罩，本申请提供的口罩具有一定的防护性，并且能够透出湿气，佩戴舒适性好。
6.本申请提供一种三层异性结构的口罩，包括口罩主体和相连接的挂耳部件，其中，所述口罩主体依次包括相复合的疏水里层、亲水性纳米纤维膜过滤层和亲水外层；所述亲水性纳米纤维膜过滤层中纳米纤维的直径小于200nm。
7.优选地，所述疏水里层是由疏水性纤维制成的克重为小于50g/m2的织物。
8.优选地，所述疏水性纤维选自聚乳酸纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚氨酯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维和醋酯纤维中的一种或多种。
9.优选地，所述亲水外层是由亲水性纤维制成的克重为小于150g/m2的织物.
10.优选地，所述亲水性纤维选自聚乙烯醇缩甲醛纤维、棉纤维、麻纤维、再生纤维素纤维、羊毛纤维、蚕丝纤维和再生蛋白质纤维中的一种或多种。
11.优选地，所述亲水性纳米纤维膜过滤层是由亲水性纳米纤维组成的膜，所述亲水性纳米纤维选自纳米纤维素纤维、纳米蛋白质纤维、改性聚乙烯醇纤维、纳米甲壳素纤维、纳米海藻纤维、纳米聚乙二醇纤维和纳米明胶纤维中的一种或多种。
12.优选地，所述疏水里层、亲水性纳米纤维膜过滤层和亲水外层通过粘合胶复合在一起，所述粘合胶选自水性聚氨酯类胶、水性聚丙烯酸酯类胶和环氧树脂胶中的一种或多种。
13.本申请提供如前文所述的口罩的制备方法，包括以下步骤：
14.在疏水里层上通过静电纺丝形成亲水性纳米纤维膜过滤层，之后与亲水外层复合，得到口罩主体；所述口罩主体连接挂耳部件，得到口罩。
15.优选地，所述静电纺丝的纺丝液包括亲水性高分子、交联剂和催化剂；所述静电纺丝的电压为70kv
‑
90kv。
16.优选地，所述与亲水外层复合通过热压粘合胶实现，所述热压的温度为110
‑
130℃，时间为3
‑
8秒。
17.与现有技术相比，本申请提供的口罩具有三层异性结构，即其口罩主体依次包括相复合的疏水里层、亲水性纳米纤维膜过滤层和亲水外层；所述亲水性纳米纤维膜过滤层中纳米纤维的直径小于200nm。由于本申请所述口罩里、外层亲疏水能力的差异，人们佩戴时产生的湿气会从里层导入外层，从而提高口罩的舒适性，不会有闷热感；并且，该口罩的防护过滤层是亲水性纳米纤维构成的纳米膜，其中纳米纤维的直径小于200nm，孔隙率高，亲水性好，既能提高防护性又能提高舒适性。因此，本申请所述口罩具有一定的防护性，其佩戴舒适性得到了大幅改善，能长时间舒适地佩戴。
附图说明
18.图1为本申请实施例提供的口罩的主体结构示意图。
具体实施方式
19.下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
20.本申请提供了一种三层异性结构的口罩，包括口罩主体和相连接的挂耳部件，其中，所述口罩主体依次包括相复合的疏水里层、亲水性纳米纤维膜过滤层和亲水外层；所述亲水性纳米纤维膜过滤层中纳米纤维的直径小于200nm。
21.本申请提供了一种具有防护性的舒适性口罩，其具有一定的防护性，并且能够透出湿气，不会有闷热感，佩戴舒适性好。
22.参见图1，图1为本申请实施例提供的口罩的主体结构示意图。其中，1为疏水里层，2为亲水性纳米纤维膜过滤层，3为亲水外层。本申请实施例提供的口罩中，口罩主体是一种三层异性结构，包括疏水里层1、亲水性纳米纤维膜过滤层2和亲水外层3；核心过滤层是亲水性纳米纤维材料，水滴滴在内层后，可迅速透到外层，水单向传递指数大于300，可将湿气及时排出到外部，透湿透气，佩戴舒适。
23.在本申请的实施例中，所述三层异性结构的口罩包括疏水里层1，其是在使用时贴近使用者口、鼻部位的薄片状，内部具有一定的缝隙，主要起到支撑过滤层的作用。作为优选，所述疏水里层是由疏水性纤维制成的克重为小于50g/m2的织物；其通常是梭织织物，织物组织结构例如平纹和/或斜纹。所述疏水里层的克重优选为20
‑
45g/m2，更优选为25
‑
40g/m2。并且，所述的疏水性纤维优选包括聚乳酸纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚氨酯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维和醋酯纤维中的一种或多种，更优选为聚乳酸纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维和聚氨酯纤维中的至少一种。
24.本申请实施例所述的亲水性纳米纤维膜为口罩主体的防护过滤层，如图1中所示的亲水性纳米纤维膜过滤层2。在本申请的实施例中，所述亲水性纳米纤维膜过滤层是由亲水性纳米纤维组成的膜，可由静电纺丝技术制成该纳米纤维膜。所述亲水性纳米纤维膜过滤层中纳米纤维的直径小于200nm，孔隙率高(一般在90％以上)、亲水性好，不仅能提高口罩的舒适性，而且能提高防护性。
25.在本申请的具体实施例中，所述的纳米纤维膜的制备过程是：将亲水性高分子溶解在水中，再加入交联剂及催化剂，配制成均匀的静电纺纺丝液体，优选在70kv
‑
90kv高压下喷射纺丝，在接收装置上接收、固化形成纳米膜。所述静电纺丝的纺丝液中，所述亲水性高分子包括但不限于纤维素类、蛋白质类，也可采用改性聚乙烯醇、聚乙二醇等。本申请实施例采用的是无针纺螺旋电极，纺出来的纳米纤维膜是平面膜，可以任意裁剪；其中的纳米纤维可以是纳米纤维素纤维、纳米蛋白质纤维、改性聚乙烯醇纤维、纳米甲壳素纤维、纳米海藻纤维、纳米聚乙二醇纤维、纳米明胶纤维中的一种或几种，优选为改性聚乙烯醇纤维、纳米聚乙二醇纤维、纳米明胶纤维中的一种。
26.如图1所示，本申请实施例所述三层异性结构的口罩包括亲水外层3，其是远离使用者面部的薄层部件。作为优选，所述亲水外层是由亲水性纤维制成的克重为小于150g/m2的织物；其通常是梭织织物，织物组织结构例如平纹和/或斜纹。所述亲水外层的克重优选为40
‑
150g/m2，更优选为45
‑
145g/m2。并且，所述的亲水性纤维优选包括聚乙烯醇缩甲醛纤维、棉纤维、麻纤维、再生纤维素纤维、羊毛纤维、蚕丝纤维和再生蛋白质纤维中的一种或多种，例如为聚乙烯醇缩甲醛纤维、棉纤维、麻纤维、再生纤维素纤维、蚕丝纤维中的一种。
27.在本申请的实施例中，所述的疏水里层、亲水性纳米纤维膜过滤层和亲水外层可通过粘合胶复合在一起；所述粘合胶优选选自水性聚氨酯类胶、水性聚丙烯酸酯类胶和环氧树脂胶中的一种或多种。
28.本申请实施例还提供了如前文所述的口罩的制备方法，包括以下步骤：
29.在疏水里层上通过静电纺丝形成亲水性纳米纤维膜过滤层，之后与亲水外层复合，得到口罩主体；所述口罩主体连接挂耳部件，得到口罩。
30.其中，所述的静电纺丝工艺等如前所述；可将疏水里层为基材接收亲水性纳米纤维膜。之后，本申请实施例优选通过热压粘合胶，最后覆盖上亲水面料，粘结得到三明治式三层异性结构口罩膜材料，即为口罩主体。所述粘合胶优选选自水性聚氨酯类胶、水性聚丙烯酸酯类胶和环氧树脂胶中的一种或多种，可以采用热熔胶粒；所述热压的温度优选为110
‑
130℃，更优选为120℃，时间可为3
‑
8秒。此外，所述口罩主体连接挂耳部件的操作，本申请没有特殊限制，采用本领域常规方法即可。
31.本申请实施例得到的口罩中，内层是疏水材料，外层是亲水材料，纳米纤维膜是亲水材料；由于内、外层材料亲疏水之间的差异，水滴滴在内层后，可迅速透到外层，按gb/t 21655.2
‑
2019《纺织品吸湿速干性的评定第2部分：动态水分传递法》标准，测试水的单向传递指数大于300，可迅速将湿气及时排出到外部，透湿透气，不会有闷热感，佩戴舒适。
32.为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本申请提供的三层异性结构的口罩进行具体地描述。但是应当理解，这些实施例是在以本申请技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本申请的特征和优点，而不是对本申请权利要求的限制，本申请的保护范围也不限于下述的实施例。
33.细菌过滤效率测试方法：随机抽取三个样品进行试验，按照yy0469
‑
2011《医用外科口罩》标准中细菌过滤效率测试方法进行测试。
34.通气阻力测试方法：按照yy0969
‑
2013《一次性使用医用口罩》标准中通气阻力的测试方法进行测试。
35.实施例1
36.一种三层异性结构的口罩包括：疏水里层、纳米纤维膜和亲水外层。疏水里层是由聚氨酯纤维组成的克重为38g/m2的织物；亲水外层是由棉纤维组成的克重为122g/m2的织物。
37.纳米纤维膜的制备是将高分子材料溶解在水中，再加入交联剂及催化剂配制成均匀的静电纺纺丝液体，在70kv
‑
90kv高压下喷射纺丝，纳米纤维最终固化到覆盖在接收板上的疏水面料上，形成纳米纤维膜。纳米纤维直径小于200nm，孔隙率90％以上。以上述的聚氨酯纤维织物为基材接收改性聚乙烯醇纳米纤维，然后于120℃热压5s，使粘合胶融化把棉纤维织物和聚氨酯纤维织物粘结在一起。此复合面料的细菌过滤效率为98.9％，通气阻力38pa/cm2。本申请中内层是疏水材料，外层是亲水材料，纳米纤维膜是亲水材料，由于内、外层材料亲疏水之间的差异，水滴滴在内层后，可迅速透到外层，按gb/t21655.2标准，测试水的单向传递指数为528，可迅速将湿气及时排出到外部，透湿透气，不会有闷热感，佩戴舒适。
38.实施例2：
39.一种三层异性结构的口罩包括：疏水里层、纳米纤维膜和亲水外层。疏水里层是由聚乳酸纤维组成的克重为38g/m2的织物；亲水外层是由棉纤维组成的克重为86g/m2的织物。
40.纳米纤维膜的制备是将高分子材料溶解在水中，再加入交联剂及催化剂配制成均匀的静电纺纺丝液体，在70kv
‑
90kv高压下喷射纺丝，纳米纤维最终固化到覆盖在接收板上的疏水面料上，形成纳米纤维膜。纳米纤维直径小于200nm，孔隙率90％以上。以聚乳酸纤维织物为基材接收改性聚乙烯醇纳米纤维，然后通过120℃、5s热压，使粘合胶融化把棉纤维织物和聚乳酸纤维织物粘结在一起。此复合面料的细菌过滤效率为97.7％，通气阻力为35pa/cm2。本申请中内层是疏水材料，外层是亲水材料，纳米纤维膜是亲水材料，由于内、外层材料亲疏水之间的差异，水滴滴在内层后，可迅速透到外层，按gb/t21655.2标准，测试水的单向传递指数为742，可将湿气及时排出到外部，透湿透气，不会有闷热感，佩戴舒适。
41.实施例3：
42.一种三层异性结构的口罩包括：疏水里层、纳米纤维膜和亲水外层。疏水里层是由聚酯纤维组成的克重为26g/m2的织物；亲水外层是由棉纤维组成的克重为114g/m2的织物。
43.纳米纤维膜的制备是将高分子材料溶解在水中，再加入交联剂及催化剂配制成均匀的静电纺纺丝液体，在70kv
‑
90kv高压下喷射纺丝，纳米纤维最终固化到覆盖在接收板上的疏水面料上，形成纳米纤维膜。纳米纤维直径小于200nm，孔隙率90％以上。以聚酯纤维织物为基材接收纳米聚乙二醇纳米纤维，然后通过120℃、5s热压，使粘合胶融化把棉纤维织物和聚酯纤维织物粘结在一起。此复合面料的细菌过滤效率为96.5％，通气阻力45pa/cm2。
44.本申请中内层是疏水材料，外层是亲水材料，纳米纤维膜是亲水材料，由于内、外层材料亲疏水之间的差异，水滴滴在内层后，可迅速透到外层，按gb/t 21655.2标准，测试水的单向传递指数为745，可将湿气及时排出到外部，透湿透气，不会有闷热感，佩戴舒适。
45.实施例4：
46.一种三层异性结构的口罩包括：疏水里层、纳米纤维膜和亲水外层。疏水里层是由聚酯纤维组成的克重为28g/m2的织物；亲水外层是由再生汉麻纤维组成的克重为150g/m2的织物。
47.纳米纤维膜的制备是将高分子材料溶解在水中，再加入交联剂及催化剂配制成均匀的静电纺纺丝液体，在70kv
‑
90kv高压下喷射纺丝，纳米纤维最终固化到覆盖在接收板上的疏水面料上，形成纳米纤维膜。纳米纤维直径小于200nm，孔隙率90％以上。以聚酯纤维织物为基材接收纳米聚乙二醇纳米纤维，然后通过120℃、5s热压，使粘合胶融化把再生汉麻纤维织物和聚酯纤维织物粘结在一起。此复合面料的细菌过滤效率为95.2％，通气阻力31pa/cm2。
48.本申请中内层是疏水材料，外层是亲水材料，纳米纤维膜是亲水材料，由于内、外层材料亲疏水之间的差异，水滴滴在内层后，可迅速透到外层，按gb/t 21655.2标准，测试水的单向传递指数为878，可将湿气及时排出到外部，透湿透气，不会有闷热感，佩戴舒适。
49.实施例5
50.一种三层异性结构的口罩包括：疏水里层、纳米纤维膜和亲水外层。疏水里层是由拒水聚酰胺纤维组成的克重为28g/m2的织物；亲水外层是由粘胶纤维组成的克重为126g/m2的织物。
51.纳米纤维膜的制备是将高分子材料溶解在水中，再加入交联剂及催化剂配制成均匀的静电纺纺丝液体，在70kv
‑
90kv高压下喷射纺丝，纳米纤维最终固化到覆盖在接收板上的疏水面料上，形成纳米纤维膜。纳米纤维直径小于200nm，孔隙率90％以上。以拒水聚酰胺纤维织物为基材接收纳米明胶纤维，然后通过120℃、5s热压，使粘合胶融化把粘胶纤维织物和聚酰胺纤维织物粘结在一起。此复合面料的细菌效率为96.1％，通气阻力41pa/cm2。本申请中内层是疏水材料，外层是亲水材料，纳米纤维膜是亲水材料，由于内、外层材料亲疏水之间的差异，水滴滴在内层后，可迅速透到外层，按gb/t 21655.2标准，测试水的单向传递指数为461，可将湿气及时排出到外部，透湿透气，不会有闷热感，佩戴舒适。
52.实施例6
53.一种三层异性结构的口罩包括：疏水里层、纳米纤维膜和亲水外层。疏水里层是由聚乙烯纤维组成的克重为28g/m2的织物；亲水外层是由莱赛尔纤维组成的克重为107g/m2的织物。
54.纳米纤维膜的制备是将高分子材料溶解在水中，再加入交联剂及催化剂配制成均匀的静电纺纺丝液体，在70kv
‑
90kv高压下喷射纺丝，纳米纤维最终固化到覆盖在接收板上的疏水面料上，形成纳米纤维膜。纳米纤维直径小于200nm，孔隙率90％以上。以聚乙烯纤维织物为基材接收纳米明胶纤维，然后通过120℃、5s热压，使粘合胶融化把莱赛尔纤维织物和聚乙烯纤维织物粘结在一起。此复合面料的细菌过滤效率为97.8％，通气阻力38pa/cm2。本申请中内层是疏水材料，外层是亲水材料，纳米纤维膜是亲水材料，由于内、外层材料亲疏水之间的差异，水滴滴在内层后，可迅速透到外层，按gb/t 21655.2标准，测试水的单向传递指数为768，可将湿气及时排出到外部，透湿透气，不会有闷热感，佩戴舒适。
55.实施例7
56.一种三层异性结构的口罩包括：疏水里层、纳米纤维膜和亲水外层。疏水里层是由
聚酰胺纤维组成的克重为38g/m2的织物；亲水外层是由莱赛尔纤维组成的克重为107g/m2的织物。
57.纳米纤维膜的制备是将高分子材料溶解在水中，再加入交联剂及催化剂配制成均匀的静电纺纺丝液体，在70kv
‑
90kv高压下喷射纺丝，纳米纤维最终固化到覆盖在接收板上的疏水面料上，形成纳米纤维膜。纳米纤维直径小于200nm，孔隙率90％以上。以聚酰胺纤维织物为基材接收改性聚乙烯醇纳米纤维，然后通过120℃、5s热压，使粘合胶融化把聚乙烯醇缩甲醛纤维织物和聚酰胺纤维织物粘结在一起。此复合面料的细菌过滤效率为97.0％，通气阻力为46pa/cm2，本申请中内层是疏水材料，外层是亲水材料，纳米纤维膜是亲水材料，由于内、外层材料亲疏水之间的差异，水滴滴在内层后，可迅速透到外层，按gb/t 21655.2标准，测试水的单向传递指数为742，可将湿气及时排出到外部，透湿透气，不会有闷热感，佩戴舒适。
58.实施例8
59.一种三层异性结构的口罩包括：疏水里层、纳米纤维膜和亲水外层。疏水里层是由聚酰胺纤维组成的克重为38g/m2的织物；亲水外层是由聚乙烯醇缩甲醛纤维组成的克重为69g/m2的织物。
60.纳米纤维膜的制备是将高分子材料溶解在水中，再加入交联剂及催化剂配制成均匀的静电纺纺丝液体，在70kv
‑
90kv高压下喷射纺丝，纳米纤维最终固化到覆盖在接收板上的疏水面料上，形成纳米纤维膜。纳米纤维直径小于200nm，孔隙率90％以上。以聚酰胺纤维织物为基材接收改性聚乙烯醇纳米纤维，然后通过120℃、5s热压，使粘合胶融化把聚乙烯醇缩甲醛纤维织物和聚酰胺纤维织物粘结在一起。此复合面料的细菌过滤效率为98.5％，通气阻力43pa/cm2。
61.本申请中内层是疏水材料，外层是亲水材料，纳米纤维膜是亲水材料，由于内、外层材料亲疏水之间的差异，水滴滴在内层后，可迅速透到外层，按gb/t 21655.2标准，测试水的单向传递指数为359，可将湿气及时排出到外部，透湿透气，不会有闷热感，佩戴舒适。
62.实施例9
63.一种三层异性结构的口罩包括：疏水里层、纳米纤维膜和亲水外层。疏水里层是由聚酰胺纤维组成的克重为38g/m2的织物。亲水外层是由蚕丝纤维组成的克重为42g/m2的织物。
64.纳米纤维膜的制备是将高分子材料溶解在水中，再加入交联剂及催化剂配制成均匀的静电纺纺丝液体，在70kv
‑
90kv高压下喷射纺丝，纳米纤维最终固化到覆盖在接收板上的疏水面料上，形成纳米纤维膜。纳米纤维直径小于200nm，孔隙率90％以上。以聚酰胺纤维织物为基材接收改性聚乙烯醇纳米纤维，然后通过120℃、5s热压，使粘合胶融化把蚕丝纤维织物和聚酰胺纤维织物粘结在一起。此复合面料的细菌过滤效率为96.2％，通气阻力为44pa/cm2，
65.本申请中内层是疏水材料，外层是亲水材料，纳米纤维膜是亲水材料，由于内、外层材料亲疏水之间的差异，水滴滴在内层后，可迅速透到外层，按gb/t 21655.2标准，测试水的单向传递指数为397，可将湿气及时排出到外部，透湿透气，不会有闷热感，佩戴舒适。
66.实施例10
67.一种三层异性结构的口罩包括：疏水里层、纳米纤维膜和亲水外层。疏水里层是由
拒水聚酰胺纤维组成的克重为38g/m2的织物；亲水外层是由羊毛纤维组成的克重为145g/m2的织物。
68.纳米纤维膜的制备是将高分子材料溶解在水中，再加入交联剂及催化剂配制成均匀的静电纺纺丝液体，在70kv
‑
90kv高压下喷射纺丝，纳米纤维最终固化到覆盖在接收板上的疏水面料上，形成纳米纤维膜。纳米纤维直径小于200nm，孔隙率90％以上。以聚酰胺纤维织物为基材接收改性聚乙烯醇纳米纤维，然后通过120℃、5s热压，使粘合胶融化把羊毛纤维织物和聚酰胺纤维织物粘结在一起。此复合面料的细菌过滤效率为95.7％，通气阻力为45pa/cm2。
69.本申请中内层是疏水材料，外层是亲水材料，纳米纤维膜是亲水材料，由于内、外层材料亲疏水之间的差异，水滴滴在内层后，可迅速透到外层，按gb/t 21655.2标准，测试水的单向传递指数为412，可将湿气及时排出到外部，透湿透气，不会有闷热感，佩戴舒适。
70.比较例1：
71.一种一次性使用医用口罩由三层组成，外层是纺粘无纺布，中间层是熔喷无纺布，里层是纺粘无纺布。细菌过滤效率为95％，压力差为47pa/cm2，符合yy0969
‑
2013《一次性使用医用口罩》标准中相应指标的要求。按gb/t21655.2标准，测试其水的单向传递指数为－1293。
72.综上所述，本申请实施例所述口罩的细菌过滤效率≥95％，在防护性能上与一次性使用医用口罩指标一致。由于本申请内层是疏水材料，外层是亲水材料，纳米纤维膜是亲水材料，内、外层材料之间存在亲疏水性的差异，人们在佩戴口罩时呼出的湿气可以迅速排出到外部，透湿透气，不会有闷热感，而一次性使用医用口罩没有单向导湿性能，长时间佩戴时会闷热，容易造成面部皮肤伤害。
73.以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于使本技术领域的专业技术人员，在不脱离本申请技术原理的前提下，是能够实现对这些实施例的多种修改的，而这些修改也应视为本申请应该保护的范围。