口罩用濾材的專利技術概況

摘要：空氣污染日益威脅著人類身體健康，口罩是防護大氣污染以及病毒傳播的重要手段。根據使用環境的不同，需要選擇不同過濾性能的口罩。本文對用于口罩中的不同過濾材料的、特點和相關專利技術進行了綜述。

關鍵詞：口罩 過濾 材料

隨著新型冠狀病毒疫情的爆發和流行，人們對于口罩的需求激增，使口罩的生產和使用得到大眾的廣泛關注。口罩分為空氣過濾式口罩和供氣式口罩，可以有效過濾被呼入人體的氣體。口罩可以有效阻隔呼吸疾病的傳播、空氣粉塵的污染，與人們的生活生產息息相關，目前主要類型有醫用口罩、工業口罩和日常防護口罩。本文通過分析各種口罩用過濾材料及其專利申請現狀來綜述對應口罩的特點。

1.簡單吸附過濾

簡單吸附過濾就是通過過濾棉、纖維材料等表面的細孔結構對顆粒進行簡單的阻斷。主要有氈墊、高分子織物、無紡布等。申請號CN202020564596公開了一種口罩本體及納米防護口罩，采用棉纖維組成的口罩本體，佩戴舒適，可以多次洗滌后使用，而且棉纖維可以完全降解，避免口罩丟棄后堆積造成環境問題。利用可更換的過濾芯片，配合該口罩本體組成納米防護口罩，防護級別達到A級防護。申請號CN202020152159公開了一種能夠過濾顆粒物的紗布口罩，采用設置于多層紗布內用于過濾顆粒物的過濾層的設計，能夠有效的過濾顆粒物，阻擋效果良好。申請號CN202010183097公開了一種負載多孔納米材料的防霾口罩，由無紡布基材和分散于無紡布基材上的ZIF多孔納米吸附材料經熱壓復合工藝得到的，不僅顯著地提高了無紡布的PM過濾能力，而且有效過濾PM顆粒的同時規避了呼吸不暢和熱舒適感下降的問題。

2.多孔吸附過濾

多孔材料由于豐富的孔結構和比表面積而廣泛用于過濾吸附領域，主要有納米纖維、摻雜多孔顆粒、活性炭纖維等。申請號CN201910211250公開了一種含多孔粒子的空氣過濾材料，多孔粒子以點狀散布在無紡布中且被纖維圍繞而被固定，或者鑲嵌在軟化后的纖維上被固定，從而可以杜絕膠粉或膠黏劑對脫臭多孔粒子的污染，能更加高效的去除空氣中的有害氣體。申請CN202010685617公開了一種碳納米復合濾膜，該碳納米復合濾膜通過把具有納米空隙及納米厚度的碳納米管纖維膜層與具有微米級空隙的高分子膜和有機粘合層有效熔合，實現了既具有高的過濾效率，又具有小的過濾阻力的新濾材特性。申請CN202010750119公開了一種多孔纖維無紡布，通過將改性海藻酸鈉均勻分布在聚合物中進行交聯，從而在聚合物纖維表面形成多孔的海藻酸凝膠，進而進一步提高產品的孔隙率，增強過濾吸附性能。申請號CN202010474585公開了一種大批量制備石墨烯空氣濾芯的制備方法，以氧化石墨烯為骨架的三維凝膠材料，提高了其透氣性，由于表面電荷以及大量的三維孔道，對空氣中PM2.5以及PM10的過濾效果有大幅度的提高。

3.靜電作用吸附

駐極技術可以纖維獲得穩定的電荷，在過濾的過程中，通過增強對介質的吸附來提高過濾效率，駐極體空氣過濾材料具有高效、低阻、抗菌、節能等優點。申請號CN202010688760公開了一種能抑制細菌病毒的口罩，對石墨烯無紡布進行靜電充電，得靜電駐極體石墨烯熔噴布，石墨烯熔噴布利用荷電纖維的庫侖力去實現對微粒的捕獲。申請號CN202010197921公開了一種基于全纖維駐極體發電機的高效防護口罩，該口罩同時具備機械和靜電捕獲功能，過濾效率高且透氣性好。申請號CN202010170094公開了一種靜電紡PSA駐極體復合過濾材料，在PSA中加入聚四氟乙烯納米顆粒進行靜電紡絲獲得復合纖維，通過高壓電場的作用，使材料的電荷儲存negligence和穩定性增加，材料實現高效低阻。

4.過濾膜

納米纖維微多孔膜作為一類新型過濾材料，其宏觀狀態為薄膜狀材料，微觀結構是由大量納米纖維層層疊加在一起的微多孔膜，可以根據具體過濾條件的要求，制備成一定量化孔徑的膜材料，具備良好的表面過濾功能，在口罩用過濾材料領域具有良好的發展前景。申請號CN202010738317公開了一種替代醫用口罩熔噴布的生物質過濾膜材，由淀粉、聚乙烯醇、硼酸、納米電氣石與EVA、N，N’-乙撐雙硬脂酰胺、聚四氟乙烯微粉混合制備，淀粉具有成孔作用，納米級電氣石粉屬于天然礦物，是由晶體電氣石顆粒粉碎，本身自帶靜電吸附功能的良好的駐極劑，加入后使發泡過濾膜材具有持久的駐極，可以吸附微細顆粒，提高過濾效率。申請號CN202011251221公開了高效、低阻過濾膜及其在口罩面料中的應用，利用納米纖維微多孔膜的微孔結構實現過濾性能，具備阻隔效率高，呼吸阻力小的優點，內層為親水膜，可實現水蒸氣由內側向外側的定向“搬運”，舒適透氣;（3）內層復合薄膜與外層無紡布結合，代替傳統SMS三層結構，克重大大降低，輕薄柔軟。申請號CN202010464129公開了一種復合納米纖維膜，通過氧化石墨烯納米顆粒的加入提高粗糙度及吸附性能，進一步提高復合納米纖維膜的過濾效果，通過添加金屬離子，使復合納米纖維膜在過濾的同時具有優良的抗菌性。

5 結語

口罩是防止污染或細菌病毒侵害人類并保護人類生命健康重要的、不可或缺的防護用具，在人類防控污染細菌病毒，保護生命健康的進程中扮演著不可或缺的角色。現實生活中，霧霾污染物和細菌病毒包括類污染物或變異細菌病毒將始終與人類存在發展的生態環境如影隨形相伴而生，因此口罩已是日常居家、生活出行、醫護職業或疾控工作中必須和主要的便捷防護用具。目前，研究者們通過對口罩濾材的不斷改進，使人們在佩戴時不僅具有較好的過濾，除菌抗病毒效果，也不在不斷改進佩帶著的舒適度，例如呼吸順暢性，面部貼合度等，以使口罩更滿足大眾的使用需求。

參考文獻：

[1] 薛亞莉，談談口罩濾材及口罩的選擇[J]，紡織報告，2020.03.20.

作者簡介：嚴小妹（1987年9月-）、女、漢族、湖北武漢人、助理研究員、碩士、研究方向：化工分離、凈化除塵領域專利審查工作。

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