口罩用滤材的专利技术概况

摘要：空气污染日益威胁着人类身体健康，口罩是防护大气污染以及病毒传播的重要手段。根据使用环境的不同，需要选择不同过滤性能的口罩。本文对用于口罩中的不同过滤材料的、特点和相关专利技术进行了综述。

关键词：口罩 过滤 材料

隨着新型冠状病毒疫情的爆发和流行，人们对于口罩的需求激增，使口罩的生产和使用得到大众的广泛关注。口罩分为空气过滤式口罩和供气式口罩，可以有效过滤被呼入人体的气体。口罩可以有效阻隔呼吸疾病的传播、空气粉尘的污染，与人们的生活生产息息相关，目前主要类型有医用口罩、工业口罩和日常防护口罩。本文通过分析各种口罩用过滤材料及其专利申请现状来综述对应口罩的特点。

1.简单吸附过滤

简单吸附过滤就是通过过滤棉、纤维材料等表面的细孔结构对颗粒进行简单的阻断。主要有毡垫、高分子织物、无纺布等。申请号CN202020564596公开了一种口罩本体及纳米防护口罩，采用棉纤维组成的口罩本体，佩戴舒适，可以多次洗涤后使用，而且棉纤维可以完全降解，避免口罩丢弃后堆积造成环境问题。利用可更换的过滤芯片，配合该口罩本体组成纳米防护口罩，防护级别达到A级防护。申请号CN202020152159公开了一种能够过滤颗粒物的纱布口罩，采用设置于多层纱布内用于过滤颗粒物的过滤层的设计，能够有效的过滤颗粒物，阻挡效果良好。申请号CN202010183097公开了一种负载多孔纳米材料的防霾口罩，由无纺布基材和分散于无纺布基材上的ZIF多孔纳米吸附材料经热压复合工艺得到的，不仅显著地提高了无纺布的PM过滤能力，而且有效过滤PM颗粒的同时规避了呼吸不畅和热舒适感下降的问题。

2.多孔吸附过滤

多孔材料由于丰富的孔结构和比表面积而广泛用于过滤吸附领域，主要有纳米纤维、掺杂多孔颗粒、活性炭纤维等。申请号CN201910211250公开了一种含多孔粒子的空气过滤材料，多孔粒子以点状散布在无纺布中且被纤维围绕而被固定，或者镶嵌在软化后的纤维上被固定，从而可以杜绝胶粉或胶黏剂对脱臭多孔粒子的污染，能更加高效的去除空气中的有害气体。申请CN202010685617公开了一种碳纳米复合滤膜，该碳纳米复合滤膜通过把具有纳米空隙及纳米厚度的碳纳米管纤维膜层与具有微米级空隙的高分子膜和有机粘合层有效熔合，实现了既具有高的过滤效率，又具有小的过滤阻力的新滤材特性。申请CN202010750119公开了一种多孔纤维无纺布，通过将改性海藻酸钠均匀分布在聚合物中进行交联，从而在聚合物纤维表面形成多孔的海藻酸凝胶，进而进一步提高产品的孔隙率，增强过滤吸附性能。申请号CN202010474585公开了一种大批量制备石墨烯空气滤芯的制备方法，以氧化石墨烯为骨架的三维凝胶材料，提高了其透气性，由于表面电荷以及大量的三维孔道，对空气中PM2.5以及PM10的过滤效果有大幅度的提高。

3.静电作用吸附

驻极技术可以纤维获得稳定的电荷，在过滤的过程中，通过增强对介质的吸附来提高过滤效率，驻极体空气过滤材料具有高效、低阻、抗菌、节能等优点。申请号CN202010688760公开了一种能抑制细菌病毒的口罩，对石墨烯无纺布进行静电充电，得静电驻极体石墨烯熔喷布，石墨烯熔喷布利用荷电纤维的库仑力去实现对微粒的捕获。申请号CN202010197921公开了一种基于全纤维驻极体发电机的高效防护口罩，该口罩同时具备机械和静电捕获功能，过滤效率高且透气性好。申请号CN202010170094公开了一种静电纺PSA驻极体复合过滤材料，在PSA中加入聚四氟乙烯纳米颗粒进行静电纺丝获得复合纤维，通过高压电场的作用，使材料的电荷储存negligence和稳定性增加，材料实现高效低阻。

4.过滤膜

纳米纤维微多孔膜作为一类新型过滤材料，其宏观状态为薄膜状材料，微观结构是由大量纳米纤维层层叠加在一起的微多孔膜，可以根据具体过滤条件的要求，制备成一定量化孔径的膜材料，具备良好的表面过滤功能，在口罩用过滤材料领域具有良好的发展前景。申请号CN202010738317公开了一种替代医用口罩熔喷布的生物质过滤膜材，由淀粉、聚乙烯醇、硼酸、纳米电气石与EVA、N，N’-乙撑双硬脂酰胺、聚四氟乙烯微粉混合制备，淀粉具有成孔作用，纳米级电气石粉属于天然矿物，是由晶体电气石颗粒粉碎，本身自带静电吸附功能的良好的驻极剂，加入后使发泡过滤膜材具有持久的驻极，可以吸附微细颗粒，提高过滤效率。申请号CN202011251221公开了高效、低阻过滤膜及其在口罩面料中的应用，利用纳米纤维微多孔膜的微孔结构实现过滤性能，具备阻隔效率高，呼吸阻力小的优点，内层为亲水膜，可实现水蒸气由内侧向外侧的定向“搬运”，舒适透气;（3）内层复合薄膜与外层无纺布结合，代替传统SMS三层结构，克重大大降低，轻薄柔软。申请号CN202010464129公开了一种复合纳米纤维膜，通过氧化石墨烯纳米颗粒的加入提高粗糙度及吸附性能，进一步提高复合纳米纤维膜的过滤效果，通过添加金属离子，使复合纳米纤维膜在过滤的同时具有优良的抗菌性。

5 结语

口罩是防止污染或细菌病毒侵害人类并保护人类生命健康重要的、不可或缺的防护用具，在人类防控污染细菌病毒，保护生命健康的进程中扮演着不可或缺的角色。现实生活中，雾霾污染物和细菌病毒包括类污染物或变异细菌病毒将始终与人类存在发展的生态环境如影随形相伴而生，因此口罩已是日常居家、生活出行、医护职业或疾控工作中必须和主要的便捷防护用具。目前，研究者们通过对口罩滤材的不断改进，使人们在佩戴时不仅具有较好的过滤，除菌抗病毒效果，也不在不断改进佩带着的舒适度，例如呼吸顺畅性，面部贴合度等，以使口罩更满足大众的使用需求。

参考文献：

[1] 薛亚莉，谈谈口罩滤材及口罩的选择[J]，纺织报告，2020.03.20.

作者简介：严小妹（1987年9月-）、女、汉族、湖北武汉人、助理研究员、硕士、研究方向：化工分离、净化除尘领域专利审查工作。

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