本发明涉及口罩技术领域，具体涉及一种太赫兹抗菌杯式口罩及其制备方法。
背景技术：
口罩一般为三层结构，由两层纤维无纺布，中间增加一层起过滤防菌作用的过滤溶喷布经超声波焊接而成，传统的口罩在使用时外层往往积聚着很多外界空气中的灰尘、细菌等污物，而里层极易沾染呼出的细菌、唾液，极易造成细菌的滋生，影响使用效果，另外里层与肌肤贴合在一起容易对肌肤造成不适感。
太赫兹(thz)波是指频率在0.1～10thz(波长为3000～30μm)范围内的电磁波，在长波段与毫米波相重合，在短波段与红外光相重合，是宏观经典理论向微观量子理论的过渡区，也是电子学向光子学的过渡区，称为电磁波谱的“太赫兹空隙(thzgap)”。研究表明，太赫兹能够抑制和破坏细菌病毒的结构，还具有红外升温功能。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种太赫兹抗菌杯式口罩，包括由外向内依次连接的1层外层纺粘无纺布，2～4层中间熔喷布，1层内层针刺棉。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的外层纺粘无纺布的克重为40～80gsm，含0.5％～2％质量分数的太赫兹天然矿物；所述的内层针刺棉的克重为180～280gsm，含0.5％～2％质量分数的太赫兹天然矿物。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的外层纺粘无纺布制备原料包括pp切片和太赫兹功能pp母粒，pp切片与pp母粒的重量比为(5～9)：1；所述的pp母粒制备原料包括太赫兹天然矿物、聚丙烯，太赫兹天然矿物和聚丙烯的重量比为(0.1～2)：5。
作为本发明的一种优选技术方案，所述聚丙烯的熔融指数为20～50g/10min。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的针刺棉制备原料包括短纤维。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的短纤维线密度为0.8～5dtex，长度小于70mm的短聚酯纤维。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的太赫兹天然矿物选自长石、麦饭石、电气石、角闪石、赭石中的一种或几种组合，0.3thz-2.5thz的太赫兹发射率为0.90～0.99。
本发明的第二方面提供了所述一种太赫兹抗菌杯式口罩的制备方法，至少包括以下步骤：
s1、将太赫兹天然矿物进行粉碎和研磨得到太赫兹天然矿物纳米颗粒；
s2、将s1中得到的太赫兹天然矿石纳米颗粒与所述聚丙烯混合均匀后造粒得到所述太赫兹功能pp母粒；
s3、将s2中制得的太赫兹功能pp母粒与所述pp切片混合一次成型所述外层纺粘无纺布；
s4、将s1中得到的太赫兹天然矿石颗粒配制成纳米矿物水分散液；
s5、将s4中配制的纳米矿物水分散液以喷雾的形式均匀喷涂到所述短纤维表面；
s6、将s5中得到的表面喷涂有太赫兹天然矿物的短纤维通过针刺棉热压工艺制备得到所述内层针刺棉；
s7、将所述外层纺粘无纺布、中间熔喷布、内层针刺棉通过杯型口罩机制备太赫兹抗菌杯式口罩。
作为本发明的一种优选技术方案，所述研磨得到太赫兹天然矿物纳米颗粒的粒径为100～300nm。
作为本发明的一种优选技术方案，所述纳米矿物水分散液的固含量为15％～30％，所述短纤维表面喷涂量为5％～20％。
有益效果：
1、外层纺粘无纺布含0.5％～2％质量分数的太赫兹天然矿物，能抑制和杀伤吸附在外层纺粘无纺布的细菌和病毒。
2、内层针刺棉含0.5％～2％质量分数的太赫兹天然矿物，能够抑制呼出的细菌病毒的生长繁殖，并对细菌病毒造成一定的杀伤，还能够提高肌肤的舒适度。
3、太赫兹天然矿物研磨至100～300nm的粒径，有利于太赫兹天然矿物提高太赫兹天然矿物在提高外层纺粘无纺布和内层针刺棉中的均匀分布与结合力，使外层纺粘无纺布和内层针刺棉的抑制和杀伤细菌和病毒效果更佳。
4、短纤维线密度为0.8～5dtex，长度小于70mm的短聚酯纤维，能提高口罩的抗皱性和保形性，还能提高太赫兹天然矿物的结合性和分散均匀性，提高内层针刺棉的透气性、舒适度及抑制杀伤细菌病毒的能力。
5、纳米矿物水分散液中太赫兹天然矿物质量含量为15％～30％，有利于太赫兹天然矿物在溶液中的均匀分散，使喷涂过程中太赫兹天然矿物质均匀附着在短纤维表面。
具体实施方式
结合以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本发明的内容。除非另有说明，本文中使用的所有技术及科学术语均具有与本发明所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本发明中提供的任何定义不一致，则以本发明中提供的术语定义为准。
在本文中使用的，除非上下文中明确地另有指示，否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是，如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义，“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示所陈述的组合物、步骤、方法、制品或装置，但不排除存在或添加一个或多个其它组合物、步骤、方法、制品或装置。此外，当描述本发明的实施方式时，使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。除此之外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
为了解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种太赫兹抗菌杯式口罩，包括由外向内依次连接的1层外层纺粘无纺布，2～4层中间熔喷布，1层内层针刺棉。所述熔喷布为口罩用熔喷布，可市购。
在一种优选的实施方式中，所述的外层纺粘无纺布的克重为40～80gsm，含0.5％～2％质量分数的太赫兹天然矿物；所述的内层针刺棉的克重为180～280gsm，含0.5％～2％质量分数的太赫兹天然矿物。
外层纺粘无纺布的克重为40～80gsm，不仅可以阻挡粉尘颗粒，而且可以吸附细菌病毒，同时降低了使用者的呼吸阻力；外层纺粘无纺布含0.5％～2％质量分数的太赫兹天然矿物，能够促进生物电场的形成，生物电场能够破坏细菌或病毒的结构，从而抑制和杀伤吸附在外层纺粘无纺布细菌和病毒，还能提高口罩的抗氧化性。
内层针刺棉的克重为180～280gsm，对于外层纺粘无纺布阻挡不住的灰尘细菌进一步阻挡，内层针刺棉含0.5％～2％质量分数的太赫兹天然矿物，能够抑制呼出的细菌病毒的生长繁殖，并对细菌病毒造成一定的杀伤。太赫兹的红外升温功能还能够活化皮肤，提高口罩佩戴的肌肤舒适度。
在一种优选的实施方式中，所述的外层纺粘无纺布制备原料包括pp切片和太赫兹功能pp母粒，pp切片与pp母粒的重量比为(5～9)：1；所述的pp母粒制备原料包括太赫兹天然矿物、聚丙烯，太赫兹天然矿物和聚丙烯的重量比为(0.1～2)：50。
在一种优选的实施方式中，所述聚丙烯的熔融指数为20～50g/10min。有利于聚丙烯与太赫兹天然矿物的均匀混合。
在一种优选的实施方式中，所述的针刺棉制备原料包括短纤维。
在一种优选的实施方式中，所述的短纤维线密度为0.8～5dtex，长度小于70mm的短聚酯纤维。
短纤维线密度为0.8～5dtex、长度小于70mm的短聚酯纤维，能与熔喷布更好的贴合，能提高内层针刺棉的抗皱性和保形性，还能够提高聚酯纤维的各向异性，使内层针刺棉的孔隙度分布均匀，更大面积的吸附太赫兹天然矿物，提高太赫兹天然矿物的结合性和分散均匀性，从而提高内层针刺棉的透气性、舒适度及抑制杀伤细菌病毒的能力。
在一种优选的实施方式中，所述的太赫兹天然矿物选自长石、麦饭石、电气石、角闪石、赭石中的一种或几种组合，0.3thz-2.5thz的太赫兹发射率为0.90～0.99。0.3thz-2.5thz的太赫兹发射率越高，越有利于口罩的杀菌抑菌作用，也有利于红外升温效果。
以上制备原料均可市售。
本发明的第二方面提供了所述一种太赫兹抗菌杯式口罩的制备方法，至少包括以下步骤：
s1、预处理，将太赫兹天然矿物进行粉碎和研磨得到太赫兹天然矿物纳米颗粒；
s2、太赫兹功能性pp母粒的制备，所述的太赫兹功能性pp母粒的制备方法不做特殊限定，为本领域熟知的技术方法制备得到，本发明中所述太赫兹功能性pp母粒的制造工艺为：将s1中得到的太赫兹矿物材料与所述聚丙烯混合均匀熔融混炼，挤出造粒得到太赫兹功能性pp母粒。
s3、外层纺粘无纺布的制备，所述外层纺粘无纺布制造工艺的详细制备方法不做特殊限定，所述外层纺粘无纺布制造工艺为本领域熟知的技术方法制备得到，本发明中所述外层纺粘无纺布制造工艺为：将s2中制得的太赫兹功能性pp母粒与所述pp切片混合一次成型纺粘无纺布得到所述外层纺粘无纺布；
s4、将s1中得到的太赫兹天然矿石颗粒配制成纳米矿物水分散液；
s5、将s4中配制的纳米矿物水分散液以喷雾的形式均匀喷涂到所述短纤维表面；
s6、内层针刺棉的制备，所述内层针刺棉制造工艺的详细制备方法不做特殊限定，所述内层针刺棉制造工艺为本领域熟知的技术方法制备得到，本发明中所述纺内层针刺棉制造工艺为：将s5中制得的表面喷涂有太赫兹天然矿物的短纤维通过针刺棉热压工艺制备得到所述内层针刺棉；
s7、太赫兹抗菌杯式口罩的成型，所述太赫兹抗菌杯式口罩的成型的详细制备方法不做特殊限定，所述内层针刺棉制造工艺为本领域熟知的技术方法制备得到，本发明中所述纺内层针刺棉制造工艺为，将上述所述外层纺粘无纺布、中间熔喷布、内层针刺棉通过杯型口罩机制备太赫兹抗菌杯式口罩。
在一种优选的实施方式中，所述研磨得到太赫兹天然矿物纳米颗粒的粒径为100～300nm。
太赫兹天然矿物研磨至为100～300nm的粒径，有利于太赫兹天然矿物在太赫兹功能pp母粒及纳米矿物水分散液中的均匀分散，从而提高太赫兹天然矿物在提高外层纺粘无纺布和内侧针刺棉中的均匀分布，使外层纺粘无纺布和内侧针刺棉的抑制和杀伤细菌和病毒效果更佳。如果太赫兹天然矿物粒径过小，表面能就越大，越容易团聚，不利于均匀分散；如果太赫兹天然矿物粒径过大，会影响太赫兹天然矿物对聚丙烯和短纤维的吸附作用，降低与聚丙烯和短纤维结合性，容易使太赫兹天然矿物从外层纺粘无纺布和内侧针刺棉上脱落。
在一种优选的实施方式中，所述纳米矿物水分散液的固含量为15％～30％，所述短纤维表面喷涂量为5％～20％。
纳米矿物水分散液中太赫兹天然矿物质量含量为15％～30％，有利于太赫兹天然矿物在溶液中的均匀分散，使喷涂过程中太赫兹天然矿物质均匀附着在短纤维表面。纤维表面喷涂量为5％～20％，能够保证内侧针刺棉的质量降低，如果含量过低，短纤维表面太赫兹天然矿物不足，影响内侧针刺棉的舒适度和抑菌杀菌作用，如果含量过高，太赫兹天然矿物可能会在短纤维表面形成堆积，影响太赫兹天然矿物与短纤维的结合，使内侧针刺棉的质量降低。
实施例
以下通过实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1
实施例1的第一方面提供了一种太赫兹抗菌杯式口罩，包括由外向内依次连接的1层外层纺粘无纺布，3层中间熔喷布(购自江苏安达星纳米新材料科技有限公司，型号99+熔喷布)，1层内层针刺棉。
所述的外层纺粘无纺布的克重为50gsm，含1.5％质量分数的太赫兹天然矿物；所述的内层针刺棉的克重为260gsm，含1.5％质量分数的太赫兹天然矿物。
所述的外层纺粘无纺布制备原料包括pp切片(购自上海华飓国际贸易有限公司，型号：y1500)和太赫兹功能pp母粒，重量比为7:1；所述的太赫兹功能pp母粒制备原料包括太赫兹天然矿物、聚丙烯(购自山东东方宏业化工有限公司，牌号：pp-h-300+，熔融指数为28-35g/10min)，太赫兹天然矿物和聚丙烯的重量比为1：5。
所述的内层针刺棉的制备原料包括短纤维，所述短纤维为聚酯短纤维(购自山东久绵纺织品有限公司，型号hx05-3d，线密度为3dtex，长度为51-65mm)。
所述的太赫兹天然矿物选自长石，0.3thz-2.5thz的太赫兹发射率为0.98。
本实施例的第二方面提供了一种太赫兹抗菌杯式口罩的制备方法，包括以下步骤：
s1、预处理，将太赫兹天然矿物进行粉碎和研磨得到太赫兹天然矿物纳米颗粒，平均粒径为200nm；
s2、将s1中得到的太赫兹矿物材料与所述聚丙烯混合均匀熔融混炼，挤出造粒得到太赫兹功能性pp母粒；
s3、将s2中制得的太赫兹功能性pp母粒与所述pp切片混合一次成型纺粘无纺布得到所述外层纺粘无纺布；
s4、将s1中得到的太赫兹天然矿石颗粒配制成纳米矿物水分散液，固含量为25％；
s5、将s4中配制的纳米矿物水分散液以喷雾的形式均匀喷涂到所述短纤维表面，喷涂量为15％；
s6、将s5中制得的表面喷涂有太赫兹天然矿物的短纤维通过针刺棉热压工艺制备得到所述内层针刺棉；
s7、将上述所述外层纺粘无纺布、中间熔喷布、内层针刺棉通过杯型口罩机制备得到太赫兹抗菌杯式口罩。
实施例2
与实施例1类似的提供了一种太赫兹抗菌杯式口罩及其制备方法，但太赫兹功能pp母粒的制备原料中，太赫兹天然矿物和聚丙烯的重量比为0.1：5。
实施例3
与实施例1类似的提供了一种太赫兹抗菌杯式口罩及其制备方法，但太赫兹功能pp母粒的制备原料中，太赫兹天然矿物和聚丙烯的重量比为2：5。
对比例1
与实施例1类似的提供了一种太赫兹抗菌杯式口罩及其制备方法，但太赫兹功能pp母粒的制备原料中，太赫兹天然矿物和聚丙烯的重量比为3：5。
对比例2
与实施例1类似的提供了一种太赫兹抗菌杯式口罩及其制备方法，但太赫兹功能pp母粒的制备原料中，太赫兹天然矿物和聚丙烯的重量比为0：5。
对比例3
与实施例1类似的提供了一种太赫兹抗菌杯式口罩及其制备方法，但聚丙烯(购自山东东方宏业化工有限公司，牌号：pp-h-140，)的熔融指数为10-16g/10min。
对比例4
与实施例1类似的提供了一种太赫兹抗菌杯式口罩及其制备方法，但聚酯短纤维(购自山东久绵纺织品有限公司，型号hx05-12d)线密度为12dtex，长度为51-65mm。
对比例5
与实施例1类似的提供了一种太赫兹抗菌杯式口罩及其制备方法，但太赫兹天然矿物研磨至平均粒径为400nm。
对比例6
与实施例1类似的提供了一种太赫兹抗菌杯式口罩及其制备方法，但纳米矿物水分散液喷涂量为2％。
对比例6
与实施例1类似的提供了一种太赫兹抗菌杯式口罩及其制备方法，但纳米矿物水分散液喷涂量为30％。
性能评价
1.抗菌性测试：将实施例和对比例制备得到的太赫兹抗菌杯式口罩根据gb/t20944.3-2008，测得对金黄色葡萄球菌的抑菌率，测试结果记录在表1。
2.远红外辐照升温测试：对实施例和对比例制备得到的太赫兹抗菌杯式口罩根据gb/t30127-2013《纺织品远红外性能的检测和评价》进行测试，测试结果记录在表1。
3.舒适度测试：分别连续佩戴实施例和对比例制备得到的太赫兹抗菌杯式口罩30min，肌肤仍感到舒适记录为“好”，这一时间段肌肤如果感到不舒适记为“差”，测试结果记录在表1.
表1
通过实施例1～3和对比例1～7可以得知，本发明提供了一种太赫兹抗菌杯式口罩及其制备方法，具有很好的抗菌抗病毒、抗氧化、红外升温功能，还具有活化皮肤的功效，增加佩带的舒适度。
最后指出，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。