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CN111560210B - 头戴式高清防雾医用隔离面罩 - Google Patents

头戴式高清防雾医用隔离面罩 Download PDF

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CN111560210B
CN111560210B CN202010300730.9A CN202010300730A CN111560210B CN 111560210 B CN111560210 B CN 111560210B CN 202010300730 A CN202010300730 A CN 202010300730A CN 111560210 B CN111560210 B CN 111560210B
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Abstract

本发明公开了一种头戴式高清防雾医用隔离面罩，包括透明防护罩、垫块以及固定带，透明防护罩的表层设置有高清防雾涂层，高清防雾涂层通过涂覆高清防雾涂料再经干燥后得到；高清防雾涂料包括以下重量份的原料：聚酯丙烯酸单体40‑80重量份；聚氨酯改性丙烯酸树脂预聚物40‑80重量份；2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙烷磺酸20‑70重量份；三缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯5‑30重量份；无机氧化物纳米粒子2‑30重量份；光引发剂2‑20重量份；表面改性剂4‑25重量份；稀释剂40‑80重量份。本发明的头戴式高清防雾医用隔离面罩能为佩戴者阻隔飞沫、血液、体液、分泌物等污染物，通过设置高清防雾涂层，使透明防护罩具有优异的防雾性能、高透光率。

Description

头戴式高清防雾医用隔离面罩
技术领域
本发明涉及防护用具领域，特别涉及一种头戴式高清防雾医用隔离面罩。
背景技术
医护人员在进行手术或是处置具有感染风险的病人或相关操作时，为阻隔飞沫、血液、体液、分泌物等，通常会需要佩戴透明的医用防护面罩，以保护医护人员。但由于佩戴者的呼吸，传统透明的医用防护面罩上很容易产生雾气，导致视野清晰度下降，会影响医护人员的正常工作，不利于医护人员的使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种头戴式高清防雾医用隔离面罩。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种头戴式高清防雾医用隔离面罩，包括透明防护罩、设置在所述透明防护罩上的垫块以及设置在所述透明防护罩上的固定带，所述透明防护罩的表层设置有高清防雾涂层，所述高清防雾涂层通过涂覆高清防雾涂料再经干燥后得到；
所述高清防雾涂料包括以下重量份的原料：
聚酯丙烯酸单体 40-80重量份；
聚氨酯改性丙烯酸树脂预聚物 40-80重量份；
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸 20-70重量份；
三缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯 5-30重量份；
无机氧化物纳米粒子 2-30重量份；
光引发剂 2-20重量份；
表面改性剂 4-25重量份；
稀释剂 40-80重量份。
优选的是，所述高清防雾涂料包括以下重量份的原料：
聚酯丙烯酸单体 50重量份；
聚氨酯改性丙烯酸树脂预聚物 50重量份；
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸 35重量份；
三缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯 10重量份；
无机氧化物纳米粒子 6重量份；
光引发剂 3重量份；
表面改性剂 8重量份；
稀释剂 50重量份。
优选的是，所述无机氧化物纳米粒子为纳米铜、纳米二氧化钛和纳米三氧化二铝的混合物。
优选的是，所述纳米铜、纳米二氧化钛和纳米三氧化二铝的粒径均为40nm-100nm。
优选的是，所述无机氧化物纳米粒子中，纳米铜、纳米二氧化钛和纳米三氧化二铝的质量比为1：1：1。
优选的是，所述表面改性剂为丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和N-羧甲基丙烯酰胺的混合物。
优选的是，所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、苯甲酰甲酸甲酯、双苯甲酰基苯基氧化膦、硫代丙氧基硫杂蒽酮中的一种或多种。
优选的是，所述高清防雾涂层的厚度为120nm-200nm。
优选的是，所述透明防护罩的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
优选的是，所述垫块的材质为泡棉。
本发明的有益效果是：本发明的头戴式高清防雾医用隔离面罩能为佩戴者阻隔飞沫、血液、体液、分泌物等具有感染风险的污染物，通过在透明防护罩的表层设置高清防雾涂层，使透明防护罩具有优异的防雾性能、高透光率，能保证佩戴隔离面罩的医护人员的视野清晰，既能为医护人员提供保护，又不会影响医护人员的操作，具有很好的市场应用前景。
附图说明
图1为本发明的头戴式高清防雾医用隔离面罩的结构示意图。
附图标记说明：
1—透明防护罩；2—垫块；3—固定带。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1所示，本实施例的一种头戴式高清防雾医用隔离面罩，包括透明防护罩1、设置在透明防护罩1上的垫块2以及设置在透明防护罩1上的固定带3，透明防护罩1的表层设置有高清防雾涂层，高清防雾涂层通过涂覆高清防雾涂料再经干燥后得到；
高清防雾涂料包括以下重量份的原料：
聚酯丙烯酸单体 40-80重量份；
聚氨酯改性丙烯酸树脂预聚物 40-80重量份；
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸 20-70重量份；
三缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯 5-30重量份；
无机氧化物纳米粒子 2-30重量份；
光引发剂 2-20重量份；
表面改性剂 4-25重量份；
稀释剂 40-80重量份。
固定带3为弹性带，垫块2与佩戴者额头接触，固定带3向后套在佩戴者脑部，从而实现透明防护罩1的固定。
其中，无机氧化物纳米粒子为纳米铜、纳米二氧化钛和纳米三氧化二铝的混合物。纳米铜、纳米二氧化钛和纳米三氧化二铝的粒径均为40nm-100nm，进一步优选为50nm-70nm。无机氧化物纳米粒子中，纳米铜、纳米二氧化钛和纳米三氧化二铝的质量比优选为1：1：1。
其中，聚酯丙烯酸单体具有优良的柔韧性和非常低的膜收缩，且具有优异的附着力；聚氨酯改性丙烯酸树脂预聚物的添加能提高韧性和耐候性；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸内有聚合性的乙烯基及亲水性的磺酸基，可与聚酯丙烯酸单体、聚氨酯改性丙烯酸树脂预聚物共聚，能显著提高材料的亲水性和透明性。聚酯丙烯酸单体、聚氨酯改性丙烯酸树脂预聚物、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸的复配添加能起到协同增强的效果，可提高材料的韧性、耐候性、亲水性能和透明性。
其中，三缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯的添加能提高材料的亲水防雾性能和抗刮伤性能。
其中，纳米二氧化钛能提高透明性能和粘结强度，通过掺杂纳米铜后能极大提高涂料形成的膜的亲水性能，大大降低接触角；纳米三氧化二铝具有较好的亲水性，且能促进材料的均匀，其添加还能进一步提高形成的膜的强度。纳米二氧化钛、纳米铜、纳米三氧化二铝的复配添加能起到协同增强的效果，大大提高涂料形成的膜的亲水性能、透明性能和强度。
其中，表面改性剂为丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和N-羧甲基丙烯酰胺的混合物。更为优选的，丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和N-羧甲基丙烯酰胺的质量比为3:3:2。
丙烯酰胺通过在分子链中引入酰胺键，可提高亲水性能；N-羧甲基丙烯酰胺中含有亲水基团，可提高亲水性，另外N-羧甲基丙烯酰胺还能与丙烯酰胺共同作用促进聚酯丙烯酸单体、聚氨酯改性丙烯酸树脂预聚物内部交联形成网状立体结构，从而增强耐久力和附着力；甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵可与聚酯丙烯酸单体、聚氨酯改性丙烯酸树脂预聚物聚合，可增强亲水性，提高防雾性能。丙烯酰胺、N-羧甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵复配使用，可使各自的优势充分发挥，在提高材料的亲水防雾性能、强度、耐久力和附着力等方面能起到协同增强效果。
其中，光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、苯甲酰甲酸甲酯、双苯甲酰基苯基氧化膦、硫代丙氧基硫杂蒽酮中的一种或多种。
其中，高清防雾涂层的厚度为120nm-200nm。进一步优选为140nm-160nm。
其中，透明防护罩1的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯，垫块2的材质为泡棉。
稀释剂选用常规产品即可，例如乙二醇乙醚、丙二醇甲醚等。
以上为本发明的总体构思，以下在其基础上提供具体的实施例和对比例，以作详细说明。
实施例1
一种头戴式高清防雾医用隔离面罩，包括透明防护罩1、设置在透明防护罩1上的垫块2以及设置在透明防护罩1上的固定带3，垫块2设置在透明防护罩1的内侧；
透明防护罩1的表层（包括内外表层）设置有高清防雾涂层，高清防雾涂层通过涂覆高清防雾涂料再经干燥后得到；高清防雾涂料包括以下重量份的原料：
聚酯丙烯酸单体 50重量份；
聚氨酯改性丙烯酸树脂预聚物 50重量份；
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸 35重量份；
三缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯 10重量份；
无机氧化物纳米粒子 6重量份；
光引发剂 3重量份；
表面改性剂 8重量份；
稀释剂 50重量份。
其中，无机氧化物纳米粒子包括2重量份的纳米铜、2重量份的纳米二氧化钛和2重量份的纳米三氧化二铝，纳米铜、纳米二氧化钛和纳米三氧化二铝的粒径均为50nm-70nm。
其中，表面改性剂为3重量份的丙烯酰胺、3重量份的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和2重量份的N-羧甲基丙烯酰胺的混合物。
其中，光引发剂为三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯和苯甲酰甲酸甲酯的混合物。
其中，稀释剂选用乙二醇乙醚。
其中，高清防雾涂层的厚度为150nm。
本发明还提供一种该高清防雾涂料的制备方法，其包括以下步骤：
1）将稀释剂分为三份：第一份溶剂、第二份溶剂、第三份溶剂；
2）将聚酯丙烯酸单体、聚氨酯改性丙烯酸树脂预聚物、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸、三缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯用第一份溶剂在60-110℃下搅拌溶解1.5-4小时，然后降温至35-55℃，并保温，得到第一混合物；
将纳米铜、纳米二氧化钛和纳米三氧化二铝入到第二份溶剂中，搅拌15-60分钟，得到第二混合物；
将丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和N-羧甲基丙烯酰胺用第三份溶剂溶解，搅拌10-45分钟，得到第三混合物；
3）将第三混合物加入到第一混合物中，搅拌15-30分钟；再加入第二混合物，搅拌10-30分钟；最后加入光引发剂，搅拌10-45分钟；
4）冷却至30℃以下，得到高清防雾涂料。
将得到的高清防雾涂料涂覆在透明防护罩1的表层，经UV固化后得到高清防雾涂层。
其中，通过将溶剂分为3份，分别溶解相应的原料，然后再混合，能促进各组分充分混匀，提高制得的涂料的综合性能。
实施例2
与实施例1的区别仅在于高清防雾涂料中各组分的含量不同，具体为：
聚酯丙烯酸单体 50重量份；
聚氨酯改性丙烯酸树脂预聚物 50重量份；
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸 35重量份；
三缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯 10重量份；
无机氧化物纳米粒子 6重量份；
光引发剂 3重量份；
表面改性剂 8重量份；
稀释剂 50重量份。
无机氧化物纳米粒子中包括2重量份的纳米铜、3重量份的纳米二氧化钛和1重量份的纳米三氧化二铝。
表面改性剂为3重量份的丙烯酰胺、3重量份的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和2重量份的N-羧甲基丙烯酰胺的混合物。
实施例3
与实施例1的区别仅在于高清防雾涂料中各组分的含量不同，具体为：
聚酯丙烯酸单体 50重量份；
聚氨酯改性丙烯酸树脂预聚物 50重量份；
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸 35重量份；
三缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯 10重量份；
无机氧化物纳米粒子 6重量份；
光引发剂 3重量份；
表面改性剂 8重量份；
稀释剂 50重量份。
无机氧化物纳米粒子中包括1重量份的纳米铜、2重量份的纳米二氧化钛和3重量份的纳米三氧化二铝。
表面改性剂为3重量份的丙烯酰胺、3重量份的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和2重量份的N-羧甲基丙烯酰胺的混合物。
实施例4
与实施例1的区别仅在于高清防雾涂料中各组分的含量不同，具体为：
聚酯丙烯酸单体 55重量份；
聚氨酯改性丙烯酸树脂预聚物 60重量份；
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸 40重量份；
三缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯 12重量份；
无机氧化物纳米粒子 9重量份；
光引发剂 5重量份；
表面改性剂 10重量份；
稀释剂 60重量份。
无机氧化物纳米粒子中包括3重量份的纳米铜、3重量份的纳米二氧化钛和3重量份的纳米三氧化二铝。
表面改性剂为4重量份的丙烯酰胺、4重量份的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和2重量份的N-羧甲基丙烯酰胺的混合物。
实施例5
与实施例1的区别仅在于高清防雾涂料中各组分的含量不同，具体为：
聚酯丙烯酸单体 57重量份；
聚氨酯改性丙烯酸树脂预聚物 60重量份；
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸 43重量份；
三缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯 13重量份；
无机氧化物纳米粒子 9重量份；
光引发剂 5重量份；
表面改性剂 12重量份；
稀释剂 65重量份。
无机氧化物纳米粒子中包括3重量份的纳米铜、3重量份的纳米二氧化钛和3重量份的纳米三氧化二铝。
表面改性剂为4.5重量份的丙烯酰胺、4.5重量份的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和3重量份的N-羧甲基丙烯酰胺的混合物。
以下再提供对比例。
对比例1
与实施例1的不同之处仅在于：不包括聚氨酯改性丙烯酸树脂预聚物，且聚酯丙烯酸单体的重量份为100。
对比例2
与实施例1的不同之处仅在于：不包括聚酯丙烯酸单体，且聚氨酯改性丙烯酸树脂预聚物的重量份为100。
对比例3
与实施例1的不同之处仅在于：不包括2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸，且聚酯丙烯酸单体的重量份为75，聚氨酯改性丙烯酸树脂预聚物的重量份为65。
对比例4
与实施例1的不同之处仅在于：不包括无机氧化物纳米粒子。
对比例5
与实施例1的不同之处仅在于：无机氧化物纳米粒子中只含有6重量份的纳米铜。
对比例6
与实施例1的不同之处仅在于：无机氧化物纳米粒子中只含有6重量份的纳米二氧化钛。
对比例7
与实施例1的不同之处仅在于：无机氧化物纳米粒子中只含有6重量份的纳米三氧化二铝。
对比例8
与实施例1的不同之处仅在于：不包括表面改性剂。
对比例9
与实施例1的不同之处仅在于：表面改性剂只含有8重量份的丙烯酰胺。
对比例10
与实施例1的不同之处仅在于：表面改性剂只含有8重量份的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
对比例11
与实施例1的不同之处仅在于：表面改性剂只含有8重量份的N-羧甲基丙烯酰胺。
将实施例1-5和对比例1-11制得的高清防雾涂料涂覆于试片表面（试片的材质和制备方法与透明防护罩1完全相同，试片表面预先经清洗，并用氮气吹干），经UV固化后得到高清防雾涂层，然后对该高清防雾涂层进行以下性能测试：
测试项目包括如下：
1、接触角测试：JYSP-360型接触角测定仪；
2、雾度：积分球雾度计；
3、透光率：LAMBDA35型分光光度计；
4、附着力：百格法
5、铅笔硬度
按照ASTM D3363-2005《铅笔试验法测定涂膜硬度的标准试验方法》进行测试，YASUDA铅笔硬度计，负荷750g，进行铅笔硬度测试；
6、耐人工老化：测试标准：GBT 14522-2008
7、耐水性：
测试方法：去离子水常温浸泡72小时，检测是否出现起泡、脱落或溶胀；
评价方法：不出现起泡、脱落或溶胀，则说明耐水性合格；否则为耐水性不合格。
测试结果如下表1所示：
表1：性能检测结果记录表
Figure DEST_PATH_IMAGE001
另外在对比例12中，对未设置高清防雾涂层的试片进行接触角测试，测试结果显示接触角为43.5°。
从上表的实施例1-5及对比例12的测试结果可以得到以下结论：
本发明的高清防雾涂料获得的涂层，能提高亲水性能，具有优异的防雾性能、高透光性能，良好的强度、附着力及耐水、耐候性能。
通过实施例2、3与实施例1的对比结果可以发现，纳米二氧化钛、纳米铜、纳米三氧化二铝的质量比为1:1:1时优于其他两种方案。
通过对比例1-3与实施例1的对比结果可以得出：聚酯丙烯酸单体、聚氨酯改性丙烯酸树脂预聚物或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸单独使用时效果均不如三者复配使用，可以说明三者复配添加后，在提高韧性、耐候性、亲水性能和透明性上，能起到协同增强的效果。其中，从对比例3与实施例1的对比结果可以得出：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸在该体系中，对改善亲水性能和透明性上具有重要作用。
通过对比例4与实施例1的对比结果可以得出：无机氧化物纳米粒子对提高抗雾性能、透光性能、附着力方面具有重要作用；通过对比例5-7与实施例1的对比结果可以得出：纳米铜、纳米二氧化钛或纳米三氧化二铝单独使用时效果均不如三者复配使用，可以说明三者复配添加后，在提高涂层的亲水性能、透明性能和强度方面能起到协同增强的效果。其中，从对比例7与实施例1、对比例5、6的对比结果可以看出，纳米三氧化二铝在提高强度方面方面具有重要作用。
通过对比例8与实施例1的对比结果可以得出：表面改性剂对提高亲水、抗雾性能和透光性能方面具有重要作用，通过对比例9-11与实施例1的对比结果可以得出：丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、N-羧甲基丙烯酰胺单独使用时效果均不如三者复配使用，可以说明三者复配添加后，在提高涂层的亲水抗雾性能、透明性能方面能起到协同增强的效果。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (9)

1.一种头戴式高清防雾医用隔离面罩，包括透明防护罩、设置在所述透明防护罩上的垫块以及设置在所述透明防护罩上的固定带，其特征在于，所述透明防护罩的表层设置有高清防雾涂层，所述高清防雾涂层通过涂覆高清防雾涂料再经干燥后得到；
所述高清防雾涂料包括以下重量份的原料：
聚酯丙烯酸单体 40-80重量份；
聚氨酯改性丙烯酸树脂预聚物 40-80重量份；
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸 20-70重量份；
三缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯 5-30重量份；
无机氧化物纳米粒子 2-30重量份；
光引发剂 2-20重量份；
表面改性剂 4-25重量份；
稀释剂 40-80重量份；
所述无机氧化物纳米粒子为纳米铜、纳米二氧化钛和纳米三氧化二铝的混合物。
2.根据权利要求1所述的头戴式高清防雾医用隔离面罩，其特征在于，所述高清防雾涂料包括以下重量份的原料：
聚酯丙烯酸单体 50重量份；
聚氨酯改性丙烯酸树脂预聚物 50重量份；
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸 35重量份；
三缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯 10重量份；
无机氧化物纳米粒子 6重量份；
光引发剂 3重量份；
表面改性剂 8重量份；
稀释剂 50重量份。
3.根据权利要求1或2所述的头戴式高清防雾医用隔离面罩，其特征在于，所述纳米铜、纳米二氧化钛和纳米三氧化二铝的粒径均为40nm-100nm。
4.根据权利要求1或2所述的头戴式高清防雾医用隔离面罩，其特征在于，所述无机氧化物纳米粒子中，纳米铜、纳米二氧化钛和纳米三氧化二铝的质量比为1：1：1。
5.根据权利要求1或2所述的头戴式高清防雾医用隔离面罩，其特征在于，所述表面改性剂为丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和N-羧甲基丙烯酰胺的混合物。
6.根据权利要求1或2所述的头戴式高清防雾医用隔离面罩，其特征在于，所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、苯甲酰甲酸甲酯、双苯甲酰基苯基氧化膦、硫代丙氧基硫杂蒽酮中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的头戴式高清防雾医用隔离面罩，其特征在于，所述高清防雾涂层的厚度为120nm-200nm。
8.根据权利要求1所述的头戴式高清防雾医用隔离面罩，其特征在于，所述透明防护罩的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
9.根据权利要求1所述的头戴式高清防雾医用隔离面罩，其特征在于，所述垫块的材质为泡棉。
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