一种新型清新抑菌除湿环保口罩

1.本实用新型属于口罩技术领域，尤其涉及一种新型清新抑菌除湿环保口罩。


背景技术：

2.口罩是一种卫生用品，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、病毒等物质的作用。口罩对进入肺部的空气有一定的过滤作用，为了保护人自身的健康安全，人们外出到人流量密集区域时必须佩戴医用外科口罩或n95口罩。口罩有效阻止外界病毒病菌侵入人的呼吸系统。
3.随着人们对口罩的佩戴日常化，对口罩的购买量与消耗量越来越大，废弃口罩无法集中处理，大都随生活垃圾一同处理，目前市面上的过滤层所用材料为聚丙烯纤维熔喷布，然而由于聚丙烯的分子结构是饱和的碳碳单键，相对分子结构比较稳定而难以降解，这样单纯的聚丙烯纺粘无纺布在给人们的生产生活带来便利的同时，也造成了极大的环境污染，因此，口罩的可降解性是目前市场急需解决的问题。
4.同时，空气中以及人呼出的气体中夹杂水汽以及细菌，由于口罩的材质不易吸水，也不具有抑制细菌生长的特性，人们长时间佩戴口罩会产生的封闭、闷、热、潮湿环境，容易导致大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌等细菌和真菌滋生，使皮肤产生不适，甚至诱发或加重皮肤疾病。口罩的潮湿使得驻极处理的过滤层的静电吸附作用降低，限制了口罩的使用时间，需要在使用口罩8个小时之后及时更换，不能全天只使用一只口罩，因而，又产生另一个问题，需要更换口罩时，人们忘带口罩以及更换口罩时与外界环境中的微生物病菌进行再一次接触，加大了人们感染的风险。因此急需要亲肤、透气性良好、抑菌、吸水的多功能口罩。
5.国外现状
6.由来自西班牙、挪威以及日本的实验室联合报道了一种用苯扎氯铵生物功能涂层制造的无纺布面罩过滤器的开发，该过滤器能够在接触一分钟内灭活99％以上的sars-cov-2颗粒，以及危及生命的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌，尽管取得了这样的结果，但为了确保这种广谱抗菌面罩过滤器的批量生产和商业化的安全和正确使用，还需要进一步的研究。
7.孟加拉国达卡工程技术大学纺织工程系的研究队伍探索利用甘草根提取物和制造抗病毒面膜的研究，甘草根提取物具有甘草酸(ga)和甘草素(gl)的抗菌特性。利用电纺工艺制造了纳米纤维膜。纳米纤维面膜材料的特点是通过sem和气流速率测试。sem结果表明，电纺纳米纤维的直径约为15-30μm，具有随机的孔隙度和取向，具有捕获和杀灭病毒的潜力。
8.国内现状
9.目前国内针对口罩各种功能性的研究比较多，主要集中在口罩的抗菌抗病毒性、可降解性、芳香性这几个方面，但是对于口罩的芳香性、抑菌、除湿、可降解性几大性能结合起来的口罩的实用性与研究很少。
10.在抗菌抗病毒性方面，叶剑等人提出了一种天然抑菌医用口罩，采用植物纤维以及壳聚糖纤维等制成口罩布料，将野菊提取物高压喷洒在口罩上以达到抑菌效果。2020年，陈树宽提出了高效抗菌、抗病毒的负离子口罩，通过在口罩主体中间层设置有抗菌、抗病毒的聚酯纤维或聚酰胺纤维熔喷负离子无纺布材料，该口罩可产生浓度高达5800个/cm3的负离子，通过该负离子使得其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抗菌率达到大于99％，对白色念珠菌的抗菌率达到97％；且对甲型流感病毒h1n1、h3n2的抗病毒活性率达到95％以上。2020年，任曲波提出了一种静电吸附型喷涂式纳米银口罩，该技术能够将普通的熔喷布快速地制作成纳米银杀菌熔喷布，进而制成纳米银杀菌口罩。但以上的口罩成本偏高，不适用于人们的日常购买。
11.可降解性方面，陈金锁提出了一种可降解抗菌抗病毒聚羟基脂肪酸酯口罩芯层材料，采用天然可降解原料pha为口罩芯材，并且引入了天然抗菌抗病毒剂，绿色环保，可降解。2020年，张强提出了一种聚乳酸纤维抑菌可降解口罩，但是其过滤层依然用的是熔喷布，即用聚丙烯纤维熔喷，不能做到全降解。
12.芳香性方面，王晶晶和夏刚等人提出了一种艾草香味口罩的制备方法从艾草中提取精油，以得到艾草精油，将艾草精油均匀喷涂于艾叶上，待经过恒温密闭烘干后，置于透明香囊中，将该香囊以及干燥剂置于装有口罩的包装袋中，并进行一次性热塑封装。连俊洪提出了一种带有香料阀的口罩，在传统的口罩上增加了能够存放香料的香料盒，且香料盒可以打开，内部放置的香料珠可以根据使用者的喜好替换。但以上实用新型仅仅增加了口罩的芳香性，仍未解决口罩的抑菌问题。


技术实现要素：

13.本实用新型的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种新型清新抑菌除湿环保口罩，具有芳香性、吸水性、抑菌性、可降解性的特点。
14.本实用新型采用如下技术方案：
15.一种新型清新抑菌除湿环保口罩，由口罩主体、铝条鼻夹、挂耳线三个部分构成，所述口罩主体包括防水聚乳酸纤维无纺布层、过滤层、高吸水性树脂纤维水刺无纺布层、抑菌亲肤层,所述防水聚乳酸纤维无纺布层后侧的四周通过热压复合固定连接有过滤层,所述过滤层后侧的四周通过热压复合固定连接有高吸水性树脂纤维水刺无纺布层,所述高吸水性树脂纤维水刺无纺布层后侧的四周通过热压复合固定连接有抑菌亲肤层。
16.进一步的是，口罩主体外表两端通过热压复合固定两条挂耳线，铝条鼻夹镶嵌固定在口罩主体外表上方。
17.进一步的是，防水聚乳酸纤维无纺布层由防水材料喷涂在聚乳酸纤维纺粘无纺布上构成。
18.进一步的是，过滤层由通过驻极处理的聚乳酸纤维熔喷布制成。
19.进一步的是，高吸水性树脂纤维水刺无纺布层由玉米秸秆高吸水性树脂纤维制作。
20.进一步的是，抑菌亲肤层由大豆蛋白纤维制成，喷涂有由山苍子精油、丁香精油、鼠尾草精油、罗勒精油混合调配的天然精油纳米颗粒。
21.本实用新型的有益效果：
22.天然植物精油油气独特具有令人愉悦的气味，同时天然植物精油对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌等细菌和真菌具有有效抑制作用，两种特性结合，解决人们佩戴口罩所产生的心理以及皮肤不适。
23.本产品整体采用可降解材料聚乳酸纳米纤维制作，极大减少了不可降解废弃口罩对环境的污染，同时聚乳酸纤维生产技术成熟，成本低廉。
24.本产品利用秸秆类高吸水性树脂纤维水刺无纺布层作为吸水层以及利用透湿性强的大豆蛋白纤维制作成亲肤层，可以解决口罩长期佩戴所产生的水汽问题，以及潮湿环境会降低普通口罩过滤层对病毒颗粒的静电吸附作用问题，极大延长了口罩的使用时间，为人们口罩的使用提供便利，同时也减少了口罩大量废弃问题。
25.聚乳酸纤维的抑菌性、精油的抑菌性联合作用，大豆蛋白纤维的透湿透气性良好，同时具有一定的抑菌性。本产品既防止外界环境中的污染物进入人体，同时抑制人体口腔呼气所带出的细菌在皮肤表面生长，保护皮肤健康。
附图说明
26.图1(a)-图1(b)为本实用新型的结构示意图；
27.图2为不同种类秸秆基高吸水性树脂在不同液体中的吸水倍率。
28.图中，1-口罩主体、2-铝条鼻夹、3-挂耳线、4-防水聚乳酸纤维无纺布层、5-过滤层、6-高吸水性树脂纤维水刺无纺布层、7-抑菌亲肤层。
具体实施方式
29.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.图1(a)-图1(b)，一种新型清新抑菌除湿环保口罩，由口罩主体1、铝条鼻夹2、挂耳线3三个部分构成，口罩主体1外表两端通过热压复合分别固定两条挂耳线3。铝条鼻夹2镶嵌固定在口罩主体1外表上方，所述口罩主体1包括防水聚乳酸纤维无纺布层4、过滤层5、高吸水性树脂纤维水刺无纺布层6、抑菌亲肤层7,所述防水聚乳酸纤维无纺布层4后侧的四周通过热压复合固定连接有过滤层5,所述过滤层5后侧的四周通过热压复合固定连接有高吸水性树脂纤维水刺无纺布层6,所述高吸水性树脂纤维水刺无纺布层6后侧的四周通过热压复合固定连接有抑菌亲肤层7。
31.口罩的结构功能划分
32.防水聚乳酸纤维无纺布层4，由防水材料喷涂在聚乳酸纤维(聚乳酸纤维)纺粘无纺布上，防止外界水汽进入口罩过滤层而导致口罩静电吸附能力降低。
33.过滤层5，由通过驻极处理的聚乳酸纤维熔喷布制成，聚乳酸纤维孔隙小，可有效物理过滤空气中的杂质，驻极处理后，其具有静电吸附作用，可吸附空气中的病毒颗粒，防止其进入人体的呼吸系统。
34.高吸水性树脂纤维水刺无纺布层6，由玉米秸秆(玉米秸秆高吸水性树脂纤维)制作高吸水性树脂纤维水刺无纺布层6。
35.抑菌亲肤层7，由大豆蛋白纤维(大豆蛋白纤维)制成，喷涂有由山苍子精油、丁香精油、鼠尾草精油、罗勒精油混合调配而成的天然精油纳米颗粒，起到抑菌芳香亲肤作用。
36.可降解性
37.可生物降解材料一般指在自然条件或是其他特定的处理条件下能最终降解成小分子或含水和二氧化碳的高分子材料。对它的开发应用可以减少工业对石油基产品的依赖，同时避免对环境破坏。
38.聚乳酸纤维
39.聚乳酸(pla)是已成功研发并投入商业化的生物可降解材料的代表性品种。pla由玉米、小麦、木薯、甜菜等农作物及有机废料发酵成乳酸，再通过乳酸聚合制得。pla经过纺丝成型后可制成pla纤维，因其多采用玉米为原料，所以又被称为“玉米纤维”。pla纤维原料来源于自然，又因其制品废弃物可被完全降解为自然界中的水和二氧化碳，不产生其它废弃物，实现了完全自然循环，称为21世纪极具发展前景的纤维材料。
40.玉米秸秆高吸水性树脂纤维
41.农作物秸秆作为自然界中巨大的再生资源，具有来源广泛、成本低廉、可生物降解、纤维素含量较高等特点。高吸水性树脂是一种迅速发展而且极有前途的新颖的功能高分子吸水材料，能吸收自身质量几百倍至上千倍水分的高分子功能材料。
42.大豆蛋白纤维
43.大豆蛋白纤维，其主要原料来自大豆榨完油后大豆粕，将豆粕水浸、分离、提纯出球状蛋白，通过添加功能性助剂，改变蛋白质空间结构，并在适当的条件下与羟基于氰基高聚物共聚接枝，经湿法纺丝生成大豆蛋白纤维，此时的大豆蛋白纤维中，蛋白质与羟基与氰基高聚物并没有完全发生共聚，具有相当的水溶性，还需经过缩醛化处理才能成为性能稳定的纤维。醛化后的丝束经过弯曲、热定形、切断、加油工序成为纺织用的大豆蛋白纤维。大豆蛋白纤维的生产过程对环境、空气、人体、土壤、水质无污染，由于所使用的辅料、助剂均无毒，因此其生产过程完全符合环保要求。在大豆蛋白纤维生产过程中不会对环境造成污染。
44.由于主要原料是来自自然界的大豆，大豆纤维原料资源丰富，数量大且具有可再生性，不会对资源造成掠夺性开发，提纯蛋白后留下的残渣还可以作为饲料。另外，由于纤维本身主要由大豆蛋白质组成，易生物降解；纤维性能优异，是制作高档面料、内衣及服装的理想原料。它的开发应用将改变长期以来大量使用化学纤维造成的对石油资源的过度依赖、不少品种的生产对环境造成污染等弊端，提高纺织纤维的舒适度。正因为如此，大豆纤维一出现就受到业界和专家的广泛关注，被称为“21世纪的健康舒适纤维”。
45.吸水性
46.玉米秸秆高吸水性树脂纤维
47.高吸水性树脂(super absorbent resin，sar)是一种迅速发展而且极有前途的新颖的功能高分子吸水材料，能吸收自身质量几百倍至上千倍水分的高分子功能材料。因其超常的吸水性能而广泛应用于农林、建筑、医药卫生及日常生活用品等方面。它具有高分子三维网络结构，大量的羧基、羟基等亲水性官能团，形成吸水动力，通过吸水和溶胀两种方式进行吸水，具有良好的吸水性。
48.不同作物秸秆，因其组成不同，导致制备的高吸水性树脂性能有一定的差异，因此
有必要通过实验筛选出一种最适宜的作物秸秆。选用玉米、小麦、高粱三种最为常见易得的作物秸秆为原料，比较其合成的高吸水性树脂的各项性能。
49.1)仪器与药品
50.hh-6恒温水浴锅(金坛市大地自动化仪器厂)；dhg-9140电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司)；gj-3a密封式化验制样粉碎机(鹤壁市民生开发有限责任公司)。玉米秸秆、小麦秸秆、高粱秸秆、采自承德市郊，干燥饱满无污染。丙烯酸(aa)；丙烯酰胺(am)，以上试剂均购自天津市科密欧化学试剂有限公司。
51.2)实验方法
52.秸秆的预处理
53.将作物秸秆用清水洗净后放到温度为80℃的烘箱内烘至恒重。取出秸秆剪碎并用粉碎机做粉碎处理，过100目筛后用10wt％的naoh溶液浸泡2h，再进行抽滤，并用无水乙醇洗至中性，烘干至恒重。
54.树脂的合成
55.首先称取适量预处理后的秸秆并加入到三颈瓶中，再加入适量蒸馏水，放到温度为80℃的恒温水浴锅中搅拌。然后配置单体溶液，先用氢氧化钠溶液中和丙烯酸(aa)，然后向其中加入丙烯酰胺(am)和引发剂过硫酸铵，并搅拌使其溶解，把水浴锅温度降到60℃，再将混合溶液加入到三颈瓶内，通氮气，在反应45min后加入交联剂，直至出现爬杆现象。最后将反应产物倒出，置于60℃烘箱内烘至恒重，然后取出剪碎成小块。
56.吸水能力的测试先用电子天平称取质量为m1的干燥后的高吸水性树脂，然后选取80目滤袋称量其质量，记为m3。最后计算高吸水性树脂的吸水倍率。高吸水性树脂的吸水倍率q的计算公式：
57.q＝(m3-m2-m1)/m1
ꢀꢀ
(1)
58.3)结果与讨论不同种类秸秆基高吸水性树脂的吸水能力
59.从图2中可以看出，玉米秸秆基高吸水性树脂的吸水倍率在不同溶液中都是最大的。这是因为本实验以纤维素为原料制备高吸水性树脂，纤维素含量越多，越有利于树脂三维网状结构的形成，但作物秸秆中还有木质素和半纤维素等其他成分，而木质素中的苯酚单元对聚合反应起到了一定的阻碍作用，使树脂无法有效形成网络结构，并且阻碍树脂的膨胀。从图2中还可以发现，秸秆基高吸水性树脂在蒸馏水中的吸水倍率都是最大的，而在自来水和生理盐水中吸水倍率要小很多倍。这是因为自来水与生理盐水中含有大量离子，根据flory吸水公式，不同作物秸秆各组分含量见表1，从表1可知，玉米秸秆纤维素含量高，木质素的含量很低，所以用玉米秸秆制备高吸水性树脂更利于三维网络结构的形成，吸水性能也最好。
60.大豆蛋白纤维的吸水透湿性
61.1)试验材料
62.织物规格：28.2
×
2/28.2
×
2519/276140二上二下卡其。选用3种试样，混纺比例为：1#试样经过纬纱均为100％大豆蛋白纤维纱；2#试样经纬纱均为50％大豆蛋白纤维和50％棉纤维混纺纱；3#试样经纬纱均为25％大豆蛋白纤维和75％棉纤维混纺纱。
63.2)透湿性能测试
64.试验仪器：yg501型透湿试验箱
oils)是存在于植物组织中的一类次生代谢物质，主要化学成分有单萜、倍半萜烯、酯、醛、酮、醇等，常温下多为油状液体，易挥发，具有强烈的香味和气味。
79.罗勒精油气味清甜，罗勒精油对各种食源性细菌，酵母菌和霉菌具有的抗菌活性。同时，它还具有清洁口腔，抑制口腔内细菌滋生的作用。此外，罗勒精油还具有抗老化，治疗粉刺，有效杀死导致痤疮爆发的皮肤病原体的作用，因此，将其添加进口罩的抑菌亲肤层7不会引起痘痘肌使用者闷痘，或者加剧其他类皮肤问题，在提神，改善功能失调、稳定情绪、抗沮丧方面能有效缓解焦虑、恐惧或紧张的症状。
80.丁香精油具有植物清香，能抑制细菌及微生物滋长，稀释后对于人体黏膜组织无刺激性，并且抗氧化能力也比较好。
81.山苍子精油气味芳香，具有令人愉悦的香气与柠檬果香味，相比其他柑橘香味，留香时间更长，在欧美高端香水产品中经常能见到它的身影。研究表明，山苍子精油对枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、白色葡萄球菌等细菌有较为客观的抑制作用。且山苍子精油热稳定性好，抗氧化能力也较为突出。
82.鼠尾草精油含有崔柏酮和苯酚成分，所以其具有增强脑细胞活性，增强记忆力，降血压，预防感冒等疾病的作用，对人体具有较大的益处。人们经常在食物中添加鼠尾草，以作为健康饮食的一部分。除此之外，鼠尾草精油还具有很好的杀菌效应，是一种有待开发的天然杀菌剂。
83.实验材料：
84.罗勒精油、丁香精油、山苍子精油、鼠尾草精油等四种植物精油
85.菌种：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌。
86.液体培养基：蛋白胨10g、nacl15g，牛肉膏3g，用1mol/lnaoh调节ph至7.2，用蒸馏水定容1000ml。
87.固体培养基：在液体培养基中加2.0％的琼脂粉。
88.实验方法：
89.菌种活化(金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌)
90.普通细菌培养基(g/ml)：nacl1％，蛋白胨1％，酵母粉0.5％，琼脂粉2％(液体培养基时不加)，ph7.0-7.2，按2％的接种量接种4℃下保存的菌种，于37℃，150r/min振荡培养24h。
91.4种精油对3种细菌抑制活性实验
92.采用滤纸片法测定抑菌活性。吸取100ul活化的菌液至已冷却的固体培养基中，涂布均匀。用打孔器制作直径6mm的圆形滤纸片，将其灭菌后在不同精油溶液中浸泡3min，吹干，等距放置在培养基中，浓度为0作为对照。将培养基于37℃下恒温培养，如有抑菌圈说明对供试菌具有抑菌作用，反之则说明对供试菌没有抑菌作用。抑菌活性判定标准：极敏：抑菌圈直径＞20mm；高敏：抑菌圈直径15-19mm；中敏：抑菌圈直径10-15mm；低敏：抑菌圈直径＜10mm。
93.结果与讨论
94.四种精油分别对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌的抑菌圈
95.四种精油对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌的抑菌圈直径测量，如下表所示
96.表2四种精油对三种微生物的抑菌圈直径
[0097][0098]
结果分析
[0099]
利用滤纸片法检测了四种精油对三种微生物的抑菌活性，样品抑菌圈直径的测量结果有表1所示。数据显示，抑菌效果较好的是山苍子精油和丁香精油，鼠尾草和罗勒精油的抑菌效果较差。因此，山苍子精油和丁香精油可作为主要抑菌剂，而鼠尾草和罗勒的香味较好，其保健舒缓功能优良，可作为增添口罩芳香性的主要原料。同时，在口罩抑菌层加入单种精油所产生的气味单一，大众对气味的接受度不一，因此，可以将四种精油按不同比例进行调和，既提高精油对微生物的抑制作用，又可以调整口罩的香气，使消费者普遍能够接受，提高产品的受众度。
[0100]
经济效益
[0101]
本产品的价格成本预计在0.75-0.85元人民币之间。其中口罩生产商售卖成本预计在1.21元左右。经过市场的转手销售预计每只口罩的市场价格约为2-3元人民币。由于口罩可以多次利用因此价格合理易于被市场接受。一个普通的口罩厂一天预计生产5-6万只口罩，因此一个口罩厂一天的毛利收入预计在2.53万元人民币左右。因此，本产品具有很大的市场潜力，有客观的经济收益与市场前景。
[0102]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。