帶聚合物超薄膜複合膜的能防pm2.5的五防富氧口罩的製作方法
2023-09-10 15:23:10 1
帶聚合物超薄膜複合膜的能防pm2.5的五防富氧口罩的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種帶聚合物超薄膜複合膜的能防PM2.5的五防富氧口罩，屬於醫療衛生【技術領域】。所述的口罩體中央設置有空腔，聚合物超薄膜複合膜鑲嵌在所述的空腔中；所述的空腔至少一邊設置有能使所述聚合物超薄膜複合膜出入的插入口；所述的聚合物超薄膜複合膜由均質無孔聚合物超薄膜層和多孔超薄膜載體層相互緊密疊加而成，所述的均質無孔聚合物超薄膜層與所述的口罩體的外側面相鄰，所述的多孔超薄膜載體層與所述的口罩體的內側面相鄰。本發明的口罩設計合理，結構簡捷，採用了一種高氧氣滲透率或對氧氣高選擇性的聚合物製成的均質無孔超薄膜層，除了具有能防PM2.5的五防功能之外，還具有富氧功能，使佩載者舒適且有益健康。
【專利說明】帶聚合物超薄膜複合膜的能防PM2.5的五防富氧口罩
【技術領域】
[0001]本發明屬於醫療衛生【技術領域】，具體涉及一種帶高氧氣滲透率的聚合物超薄膜複合膜的能防PM2.5、防病毒、防病菌、防汙染、防煙塵，且能提供富氧的新型的防PM2.5 口罩、保健口罩、醫用口罩、或氧療口罩。
【背景技術】
[0002]現有技術中，隨著中國經濟的發展和人民生活水平的提高，人們對能源的需求隨之增加，尤其在大、中城市，各類車輛和私家車大幅增加。由於對這些因素形成的空氣汙染缺乏足夠的認識和重視，近年來，在人口密度大的地區，尤其是大、中城市產生霧霾天氣，嚴重威脅人民的身體健康和生命。霧霾天氣產生的機制很複雜，其化學成分也非常複雜。它含有大量的含氮有機顆粒物，它的成分非常複雜，它不是一種物質，而是好幾十種物質，這些物質可能引發癌症及其它嚴重疾病。更重要的是，病毒、病菌都能在這種很小的顆粒物上存活和繁殖，附著在大氣的顆粒物上，在空氣中產生大量的游離著的病毒和病菌分子，就會傳播疾病。PM2.5是空氣汙染物中對人危害最大的細顆粒物，此細顆粒物的直徑等於或者小於2.5微米，PM2.5在醫學上叫可入肺顆粒物，一般來說我們外科的口罩大概能夠有PM4的微粒可以預防，到PM2.5就不行了，到PM2.5現在一般是要N95的那種口罩，但那種口罩很悶，不能長期用。
[0003]現有技術中，因應不同的用途和需求，口罩有不同的種類與分級，簡單說明如下。
[0004]一般口罩:這種口罩沒有經過額外的處理，其纖維結構的孔隙相當大(約I微米)，所以無法有效阻止經空氣傳染的病原。此外，一般的口罩對於比較容易進入人類呼吸系統的灰塵，並沒有防護的效果，但對於顆粒大的灰塵，還是有一些阻絕的作用。這種口罩可以作為保暖、避免灰頭土臉與鼻孔骯髒等用途，但是不可作為防止病菌侵入之用。
[0005]活性碳口罩:活性碳具有多孔隙的結構。其過濾層的主要功用在於吸附有機氣體、具惡臭的分子及毒性粉塵，並非用於過濾粉塵，不具殺菌的功能。但活性碳的使用有一項限制，一旦所有的細孔都被填滿，便失去效用，此時必須置換口罩，但何時到達飽和點並不太容易判斷。活性碳會將病毒粒子吸引到口罩表面，但是卻無法「殺死病毒」，因此，手、眼、鼻或嘴意外接觸到使用過的活性碳口罩表面，依然有可能導致疾病的傳染。
[0006]醫療用口罩:醫用口罩主要是為了避免醫生的飛沫影響病人，功能設計並不是要免於吸入粒狀有害物，其效果雖然比棉紗口罩及布質印花口罩好，但是頂多也只有70%的效果，拿這樣的口罩來阻絕病菌，效果可能非常有限。標準的外科醫療用口罩分叄層，外層有阻塵阻水作用，可防止飛沫進入口罩裡面，中層有過濾作用，可擋住90%以上的5微米顆粒，近口鼻的一層作為吸溼之用。
[0007]帶電濾材口罩:根據這種口罩的主要生產廠商美國3M公司所提供的資料顯示，帶電濾材的功用主要在於便利呼吸，而不在於過濾。這種口罩實際有過濾作用的是位於帶電濾材下的一層碳。其過濾機制可能與活性碳口罩相同，這表示它與活性碳口罩有相同的使用限制。其中還有一層所謂的「附著電阻過濾材質」，其作用在於延長口罩的壽命及增加舒適度。
[0008]美國職業安全衛生研究所(NationalInstitute for Occupational Safety andHealth)的認證，將防護性口罩分為叄個系列，除N系列外，尚有P及R系列，各含95、99及100叄型，分別表示在特殊環境下，可阻絕95、99及99.7%的病菌。
[0009]SARS流行期間大家爭相搶購的N95型口罩，是美國指定防範肺結核病菌的防疫口罩，可以有效過濾結核桿菌(直徑約為0.3-0.6微米，長1-4微米)，防止經由空氣的感染。其檢驗的標準為，用0.3微米氯化鈉微粒進行測試，阻隔效率須達95%以上，並經佩戴者臉龐緊密度測試，確保在密貼臉部邊緣狀況下，空氣能透過口罩進出。
[0010]現有技術中，一般口罩的孔洞最小約為0.3微米，而SARS病毒的大小約為0.08-0.14微米，所以一般的觀念都是認為口罩並不能有效地過濾SARS病毒。世界衛生組織(WHO)認定SARS是飛沫傳染，所謂的飛沫傳染就說明了病毒並不是個別地散布在空氣中，主要是藏在口鼻飛沫(其大小約為病毒的上百倍大，超過0.3微米)內，以醫療用的口罩來說，它就有65%以上的飛沫阻絕效率，因此口罩對於「飛沫傳染」的疾病預防，還是有一定的效用。
[0011 ] 新近誕生的納米光觸媒口罩具有相當的殺菌功能，其原理是利用光催化反應來分解有害物質與殺菌。光催化反應是藉由一種半導體光電陶瓷作為觸媒，以達到將吸附物質氧化或還原的目的。許多半導體光電陶瓷皆可作為光觸媒，如二氧化鈦(Ti02)、氧化鋅(ZnO)、硫化鎘(CdS)等。目前使用最多的光觸媒為二氧化鈦，它除了具有相當強的氧化與還原能力外，還具有化學安定性、對環境無害、價格低廉等優點。我國吉林省惟升科貿發展有限公司新開發的納米防護系列口罩產品，集中了納米材料技術，高效率過濾、殺菌材料技術等，以突出的防護性能，已獲得以下專利:1、摺疊形納米防護口罩。(專利號:03252129)。2、防飛沫抗菌口罩。(專利號:03252128)。3、平板摺疊形納米防護口罩。(專利號:03252131 )。
4、罩杯形納米防護口罩。(專利號:03252130)。
[0012]中國人口密度大的各大地區，尤其是大、中城市，不僅空氣汙染極為嚴重，並且這種汙染也導致空氣中氧的濃度從大自然的21%降到19%以下，長期處於貧氧狀態。對於汽車出行高峰期的某些地區，由於空氣中的氧大量用於汽車燃油的燃燒，空氣中氧的濃度甚至低於18%，處於極度貧氧狀態。因此真正吸入到人體體內的氧氣量大大降低。生活在這種貧氧或者極度貧氧環境下的人們，其健康將受到嚴重威脅，其身體將處於亞健康狀態，並且很容易患上或者誘發多種慢性疾病，缺氧將是造成許多疾病的主因之一，比如頭痛、心腦血管疾病，心絞痛，等等。眾所周知，氧氣是人類生存不可或缺的氣體。如果能有一種技術能製造一種具有防塵(包括防PM2.5)、防病毒、防病菌、防汙染、防煙塵和富氧功能的口罩給人們佩戴，非常方便地給人們提供清新健康的富氧，它將大大改善人們大腦供氧的狀況，並因此緩解或者根治由缺氧而引起的各種不良身體症狀，可大大緩解腦疲勞，醒腦提神，保持旺盛精力；可消除因體內血液中氧濃度低而導致的疲勞，倦怠和頭暈、頭疼等不適症狀。在清新健康富氧的環境下，人們的體力機能，大腦智力，血液氧濃度等能達到身體最佳狀態。這種狀態對於老年人、孕婦、兒童，以及學習強度和心理壓力大的學生，和工作強度和心理壓力大的各類群體，都將具有特別顯著的保健和醫療作用。
[0013]儘管如上所述的現有技術通過過濾和吸附乃至光催化，納米技術等提供了「五防」(即防塵(包括防PM2.5)、防病毒、防病菌、防汙染、防煙塵)中的某項或某幾項功能的口罩。但目前尚無任何技術和產品能夠在滿足五防(即防塵(包括防PM2.5)、防病毒、防病菌、防汙染、防煙塵)功能的同時，提供富氧功能的口罩。而且，絕大多數口罩都不能防PM2.5大小的可入肺顆粒物，有少數能防PM2.5的可入肺顆粒物的口罩，如N95型口罩，但這些種類的口罩佩載時讓人感覺很悶，不能長期使用。
【發明內容】
[0014]針對現有技術的上述不足，本發明要解決的技術問題是提供一種帶聚合物超薄膜複合膜的能防PM2.5的五防富氧口罩，它能夠在滿足五防，即防塵(包括防PM2.5)、防病毒、防病菌、防汙染、防煙塵功能的同時，提供富氧功能，具有特別顯著的防PM2.5、保健、醫用、和氧療功能。
[0015]本發明的技術方案是:一種帶聚合物超薄膜複合膜的能防PM2.5的五防富氧口罩和現有技術的普通口罩一樣，含有口罩體和口罩帶，口罩體是平面形狀的或是向外凸出的凸形曲面的；口罩帶與口罩體之間是連接成半環的，或直線口罩帶一端頭與口罩體連接的，或是直線口罩帶穿套在口罩體雙側的；口罩帶是鬆緊式的或是非鬆緊式的。其特別之處在於:所述的口罩體中央設置有空腔，能實現五防功能且能產生富氧的聚合物超薄膜複合膜鑲嵌在所述的空腔中；所述的空腔至少一邊設置有能使所述聚合物超薄膜複合膜出入的插入口 ；所述的聚合物超薄膜複合膜由均質無孔聚合物超薄膜層和多孔超薄膜載體層相互緊密疊加而成，所述的均質無孔聚合物超薄膜層與所述的口罩體的外側面相鄰，所述的多孔超薄膜載體層與所述的口罩體的內側面相鄰。
[0016]所述的插入口設置在所述口罩體的任一側邊上；或設置在所述口罩體的所述外側面或所述內側面上；所述的插入口設置或不設置尼龍搭扣類開合結構。
[0017]所述的聚合物超薄膜複合膜的面積佔所述的口罩體面積的30%至100% ;最佳的聚合物超薄膜複合膜的面積佔所述的口罩體面積是50%至90%。
[0018]所述的均質無孔聚合物超薄膜層是一種由高氧氣滲透率或對氧氣高選擇性的聚合物製成的均質無孔超薄膜；所述的均質無孔聚合物超薄膜層的氧氣對氮氣的滲透係數的比率為1.5-6。
[0019]所述的均質無孔聚合物超薄膜層是以下列物質中的一種為原料製備而成:
[0020](I)美國杜邦，即DuPont，公司生產的Teflon AF2400粉末樹脂；它是一種無定形的 2，2-二 (三氟甲基-4，5-二氟-1，3-間二氧雜環戍烯)，即 2，2-bistrif Iuoromethy 1-4, 5-difluoro-1, 3-dioxole,縮寫為 PDD 與四氟乙烯，即 tetrafIuoroethylene,縮寫為 TFE 的共聚物；此共聚物中含87%摩爾的PDD和13%摩爾的TFE ;共聚物的化學結構式如下:
[0021]
【權利要求】
1.一種帶聚合物超薄膜複合膜的能防PM2.5的五防富氧口罩,含有口罩體和口罩帶，口罩體是平面形狀的或是向外凸出的凸形曲面的；口罩帶與口罩體之間是連接成半環的，或直線口罩帶一端頭與口罩體連接的，或是直線口罩帶穿套在口罩體雙側的；口罩帶是鬆緊式的或是非鬆緊式的；其特徵在於:所述的口罩體(I)中央設置有空腔(4)，能實現五防功能且能產生富氧的聚合物超薄膜複合膜(3)鑲嵌在所述的空腔(4)中；所述的空腔(4)至少一邊設置有能使所述聚合物超薄膜複合膜(3)出入的插入口(9);所述的聚合物超薄膜複合膜(3)由均質無孔聚合物超薄膜層(5)和多孔超薄膜載體層(6)相互緊密疊加而成，所述的均質無孔聚合物超薄膜層(5 )與所述的口罩體(I)的外側面(7 )相鄰，所述的多孔超薄膜載體層(6)與所述的口罩體(I)的內側面(8)相鄰。
2.根據權利要求1所述的一種帶聚合物超薄膜複合膜的能防PM2.5的五防富氧口罩，其特徵在於:所述的插入口(9)設置在所述口罩體(I)的任一側邊上；或設置在所述口罩體(I)的所述外側面(7)或所述內側面(8)上；所述的插入口(9)設置或不設置尼龍搭扣類開合結構(10)。
3.根據權利要求1所述的一種帶聚合物超薄膜複合膜的能防PM2.5的五防富氧口罩，其特徵在於:所述的聚合物超薄膜複合膜(3)的面積佔所述的口罩體(I)面積的30%至.100% ο
4.根據權利要求1或3所述的一種帶聚合物超薄膜複合膜的能防PM2.5的五防富氧口罩，其特徵在於:所述的聚合物超薄膜複合膜(3)的面積佔所述的口罩體(I)面積的50%至.90%。
5.根據權利要求1所述的一種帶聚合物超薄膜複合膜的能防PM2.5的五防富氧口罩，其特徵在於:所述的均質無孔聚合物超薄膜層(5)是一種由高氧氣滲透率或對氧氣高選擇性的聚合物製成的均質無孔超薄膜；所述的均質無孔聚合物超薄膜層(5)的氧氣對氮氣的滲透係數的比率為1.5-6ο
6.根據權利要求1所述的一種帶聚合物超薄膜複合膜的能防PM2.5的五防富氧口罩，其特徵在於:所述的均質無孔聚合物超薄膜層(5)是以下列物質中的一種為原料製備而成: (O美國杜邦公司生產的Teflon AF2400粉末樹脂；它是縮寫為TOD的無定形的.2，2- 二 (三氟甲基_4，5- 二氟-1，3-間二氧雜環戊烯)，與縮寫為TFE的四氟乙烯的共聚物；此共聚物中含87%摩爾的PDD和13%摩爾的TFE ;共聚物的化學結構式如下:
7.根據權利要求1所述的一種帶聚合物超薄膜複合膜的能防PM2.5的五防富氧口罩，其特徵在於:所述的均質無孔聚合物超薄膜層(5)的厚度為0.001-5微米。
8.根據權利 要求1或7所述的一種帶聚合物超薄膜複合膜的能防PM2.5的五防富氧口罩，其特徵在於:所述的均質無孔聚合物超薄膜層(5)的厚度為0.05-1微米。
9.根據權利要求1所述的一種帶聚合物超薄膜複合膜的能防PM2.5的五防富氧口罩，其特徵在於:所述的多孔超薄膜載體層(6)由以下三大類物質中的一種為原料製備而成:[I]不對稱孔徑分布的多孔聚合物材料製成的多孔超薄膜載體層(6) ; [2]均勻孔徑分布的多孔聚合物材料製成的多孔超薄膜載體層(6); [3]至少兩層多孔聚合物材料疊加製成的多孔超薄膜載體層(6)。
10.根據權利要求9中所述的一種帶聚合物超薄膜複合膜的能防PM2.5的五防富氧口罩，其特徵在於:所述的[I]不對稱孔徑分布的多孔聚合物材料製成的多孔超薄膜載體層(6)的厚度和孔隙率分別為0.03-0.26毫米和20%-90% ;所述的多孔超薄膜載體層(6)從接觸所述均質無孔聚合物薄膜層(5)的表面到外表面的平均孔徑從0.001-0.01微米擴大到0.1-10 微米。
11.根據權利要求9或10中所述的一種帶聚合物超薄膜複合膜的能防PM2.5的五防富氧口罩，其特徵在於:所述的[I]不對稱孔徑分布的多孔聚合物材料製成的多孔超薄膜載體層(6)的厚度和孔隙率分別為0.10-0.15毫米和50%-80% ;所述的多孔超薄膜載體層(6)從接觸所述均質無孔聚合物薄膜層(5)的表面到外表面的平均孔徑從0.01-0.05微米擴大到1-5微米。
12.根據權利要求9中所述的一種帶聚合物超薄膜複合膜的能防PM2.5的五防富氧口罩，其特徵在於:所述的[2]均勻孔徑分布的多孔聚合物材料製成的多孔超薄膜載體層(6)的厚度、孔隙率和平均孔徑分別為0.03-0.26毫米、20%-90%和0.01-2微米。
13.根據權利要求9或12中所述的一種帶聚合物超薄膜複合膜的能防PM2.5的五防富氧口罩，其特徵在於:所述的[2]均勻孔徑分布的多孔聚合物材料製成的多孔超薄膜載體層(6)的厚度、孔隙率和平均孔徑分別為0.10-0.15毫米、40%-80%和0.02-0.06微米。
14.根據權利要求9中所述的一種帶聚合物超薄膜複合膜的能防PM2.5的五防富氧口罩，其特徵在於:所述的[3]至少兩層多孔聚合物材料疊加製成的多孔超薄膜載體層(6)的接觸所述均質無孔聚合物薄膜層(5)的第一層多孔超薄膜載體層的厚度、孔隙率和平均孔徑分別為0.01-0.05毫米、40%-80%和0.01-0.06微米，所述的[3]至少兩層多孔聚合物材料疊加製成的多孔超薄膜載體層(6)的第二層的多孔超薄膜載體層的厚度、孔隙率和平均孔徑分別為0.1-0.15毫米、40%-80%和0.1-10微米。
15.根據權利要求1所述的一種帶聚合物超薄膜複合膜的能防PM2.5的五防富氧口罩，其特徵在於:所述的多孔超薄膜載體層(6)是以下物質中的一種、或兩種、或兩種以上的原料製成: 聚四氟乙烯，PolytetrafIuoroethylene,縮寫為 PTFE ； 聚醚諷，Polyethersulfone,縮寫為 PES ； 聚偏二氟乙烯，Polyvinylidene Fluoride,縮寫為 PVDF ； 聚醚，Polyetherimide,縮寫為 PEI ； 丙烯酸共聚物，Acrylic Copolymer ； 聚醯亞胺，Polyimides,縮寫為PI ； 聚多芳基化合物，Polyarylates, 聚碳酸酯，Polycarbonates，縮寫為PC ； 聚芳基醚或芳基醚，Poly aryl ethers或aryl ethers ；
聚芳基麗或芳基麗，Poly aryl ketones 或 aryl ketones ； 聚丙烯，Polypropylene，縮寫為PP ； 透氣性好的多孔性無紡布；所述多孔性無紡布材料包括，但不限於，多孔性聚酯(Polyester)無紡布、或者多孔性聚碸(Polysulfone)無紡布、或者多孔性尼龍(Nylon)無紡布。
【文檔編號】A62B7/10GK103446680SQ201310361477
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月19日 優先權日:2013年8月19日
【發明者】黃河 申請人:武漢利英唯爾科學技術有限公司