一种低碳环保型低温作业防护面罩及其制作工艺的制作方法

1.本发明涉及防护面罩制备相关技术领域，具体为一种低碳环保型低温作业防护面罩及其制作工艺。


背景技术：

2.防护面罩是一种用于工业防护眼睛和面部免受粉尘，化学物质，寒、热气，毒气，屑物等有害物质迎面侵害的工业防护面罩。
3.气凝胶材料拥有高达90％的孔隙率，主要进行以气态传导为主的热传导，使固态热的传导率仅为气凝胶均质材料的0.2％左右，多孔网络结构限制了空气分子在材料内部的对流，抑制材料的对流热，并对覆盖热源体的热辐射进行有效高遮挡，从而使其具有优异的隔热防寒性能。但是气凝胶的超低密度、高孔隙率及独特的网络结构致使其模量小、强度低、脆性大，难以达到保暖防护材料所需的力学性能承载要求。该材料虽然可提高面罩的隔热防寒性能，但如何增加气凝胶复合材料的强度、拉伸性和弹性仍是具有挑战性的行业共性难题。现有的涂抹工艺制备的气凝胶复合材料，易粉末化脱落，在面罩上使用时脱落的粉末会通过呼吸被吸入体内，危害人体健康。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种低碳环保型低温作业防护面罩及其制作工艺，以解决上述背景技术所提出的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种低碳环保型低温作业防护面罩，所阐述的低碳环保型低温作业防护面罩包括如下组份：聚乳酸无纺布、软木、壳聚糖纤维、纳米气凝胶粉体、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和甘蔗渣。
6.进一步的，还提供纳米气凝胶粉体的制作工艺，具体步骤如下：
7.s1、按比例量取一定体积的正硅酸乙酯(teos)和无水乙醇(etoh)倒入密封塑料杯中，搅拌10min使其混合均匀，加入h2o和催化剂氢氟酸(hf)混合液，搅拌5min，密封，置于室温下静置，让其发生水解和缩聚反应生成凝胶，再加入一定量etoh；
8.s2、将体积分数为8％的三甲基氯硅烷(tmcs)的正己烷溶液倒入密封塑料杯中，然后将塑料杯放入60℃水浴中恒温12h，反复2次；
9.s3、用etoh洗涤3次，再将凝胶放入高压釜中进行超临界干燥，得到块状二氧化硅气凝胶，然后研磨至纳米级气凝胶粉体。
10.进一步的，所述s1中的凝胶形成后在常温下老化24h，且加入一定量etoh继续在60℃水浴中老化24h。
11.进一步的，所述s3中的洗涤时间是2h，且整个洗涤过程在60℃水浴中进行。
12.进一步的，还提供一种低碳环保型低温作业防护面罩的制作工艺，包括如下步骤：
13.一、取乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、纳米气凝胶粉体和甘蔗渣，加入密炼机中混合搅拌；然后在温度为80℃～90℃的条件下密炼8min～10min后，放到开炼机中进行均匀压片后
再进行造粒；然后将上述造粒好的材料输入螺杆式注射机的料筒中进行塑化加工，塑化温度控制在80℃～90℃；将塑化好的材料注射到已抽真空的模具胸腔内进行加温；最后将上述制得的产品进行高速开模，开模速度≥350mm/s，让产品模外发泡成型，制得发泡产品；
14.二、将制得的发泡产品，送入温度控制在50℃～60℃范围内的恒温输送带进行热处理定型；将定型后的发泡产品进行劈刀处理，得到厚度为0.2mm～2mm的保温复合片材，再将制得的片材进行打孔处理，得到轻质透气保温复合片材；
15.三、分别以聚乳酸无纺布为里层和外层，以制备的轻质透气保温复合片材为保暖中间层，以软木制作鼻梁条，以壳聚糖纤维制作耳带，经合理缝制后，得低温作业防护面罩。
16.进一步的，所述步骤一中的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物质量分数为40％-60％，纳米气凝胶粉体的质量分数为3％-10％，甘蔗渣的质量分数为30-50％。
17.进一步的，所述步骤一的开炼机开炼温度为50℃～60℃，开炼时间控制在5min～8min，造粒温度控制在85℃～95℃。
18.进一步的，所述步骤一中的材料注射压力≥65mpa，注射速度≥200mm/s，温度控制在170℃～180℃范围内，升温时间控制在400s～1200s范围内。
19.进一步的，所述步骤二中的打孔的孔径为1mm～10mm。
20.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
21.该低碳环保型低温作业防护面罩及其制作工艺，通过采用该工艺制备的低温作业防护面罩，其克罗值高达2.0，具有极佳的防寒效果，可在温度极低的极端环境中保护作业人员的面部免于冻伤，同时面罩具备良好的透气性能，不会使得工作人员感到憋闷。面罩主要材质为可降解材料，降解率超过90％，具备良好的低碳环保特性。
具体实施方式
22.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.实施例1
24.本发明提供技术方案：一种低碳环保型低温作业防护面罩，所阐述的低碳环保型低温作业防护面罩包括如下组份：聚乳酸无纺布、软木、壳聚糖纤维、纳米气凝胶粉体、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和甘蔗渣。
25.具体的，还提供纳米气凝胶粉体的制作工艺，具体步骤如下：
26.s1、按比例量取一定体积的正硅酸乙酯(teos)和无水乙醇(etoh)倒入密封塑料杯中，搅拌10min使其混合均匀，加入h2o和催化剂氢氟酸(hf)混合液，搅拌5min，密封，置于室温下静置，让其发生水解和缩聚反应生成凝胶，再加入一定量etoh；
27.s2、将体积分数为8％的三甲基氯硅烷(tmcs)的正己烷溶液倒入密封塑料杯中，然后将塑料杯放入60℃水浴中恒温12h，反复2次；
28.s3、用etoh洗涤3次，再将凝胶放入高压釜中进行超临界干燥，得到块状二氧化硅气凝胶，然后研磨至纳米级气凝胶粉体。
29.所述s1中的凝胶形成后在常温下老化24h，且加入一定量etoh继续在60℃水浴中
老化24h。
30.所述s3中的洗涤时间是2h，且整个洗涤过程在60℃水浴中进行。
31.本实施例中，以teos为硅源，通过溶胶-凝胶法制备醇凝胶，再通过超临界乙醇干燥制备出二氧化硅气凝胶；而且采用这种制作工艺可以让纳米级气凝胶粉体后期在纤维内分散性更好好、牢固度更高；最后就是制作工艺简单，可大规模批量生产。
32.实施例2
33.一种低碳环保型低温作业防护面罩，所阐述的低碳环保型低温作业防护面罩包括如下组份：聚乳酸无纺布、软木、壳聚糖纤维、纳米气凝胶粉体、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和甘蔗渣。
34.具体的，还提供纳米气凝胶粉体的制作工艺，具体步骤如下：
35.s1、按比例量取一定体积的正硅酸乙酯(teos)和无水乙醇(etoh)倒入密封塑料杯中，搅拌10min使其混合均匀，加入h2o和催化剂氢氟酸(hf)混合液，搅拌5min，密封，置于室温下静置，让其发生水解和缩聚反应生成凝胶，再加入一定量etoh；
36.s2、将体积分数为8％的三甲基氯硅烷(tmcs)的正己烷溶液倒入密封塑料杯中，然后将塑料杯放入60℃水浴中恒温12h，反复2次；
37.s3、用etoh洗涤3次，再将凝胶放入高压釜中进行超临界干燥，得到块状二氧化硅气凝胶，然后研磨至纳米级气凝胶粉体。
38.所述s1中的凝胶形成后在常温下老化24h，且加入一定量etoh继续在60℃水浴中老化24h。
39.所述s3中的洗涤时间是2h，且整个洗涤过程在60℃水浴中进行。
40.具体的，还提供一种低碳环保型低温作业防护面罩的制作工艺，包括如下步骤：
41.一、取乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、纳米气凝胶粉体和甘蔗渣，加入密炼机中混合搅拌；然后在温度为80℃～90℃的条件下密炼8min～10min后，放到开炼机中进行均匀压片后再进行造粒；然后将上述造粒好的材料输入螺杆式注射机的料筒中进行塑化加工，塑化温度控制在80℃～90℃；将塑化好的材料注射到已抽真空的模具胸腔内进行加温；最后将上述制得的产品进行高速开模，开模速度≥350mm/s，让产品模外发泡成型，制得发泡产品；
42.二、将制得的发泡产品，送入温度控制在50℃～60℃范围内的恒温输送带进行热处理定型；将定型后的发泡产品进行劈刀处理，得到厚度为0.2mm～2mm的保温复合片材，再将制得的片材进行打孔处理，得到轻质透气保温复合片材；
43.三、分别以聚乳酸无纺布为里层和外层，以制备的轻质透气保温复合片材为保暖中间层，以软木制作鼻梁条，以壳聚糖纤维制作耳带，经合理缝制后，得低温作业防护面罩。
44.所述步骤一中的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物质量分数为40％-60％，纳米气凝胶粉体的质量分数为3％-10％，甘蔗渣的质量分数为30-50％。
45.所述步骤一的开炼机开炼温度为50℃～60℃，开炼时间控制在5min～8min，造粒温度控制在85℃～95℃。
46.所述步骤一中的材料注射压力≥65mpa，注射速度≥200mm/s，温度控制在170℃～180℃范围内，升温时间控制在400s～1200s范围内。
47.所述步骤二中的打孔的孔径为1mm～10mm。
48.本实施例中，采用该工艺制备的低温作业防护面罩，其克罗值高达2.0，具有极佳
的防寒效果，可在温度极低的极端环境中保护作业人员的面部免于冻伤，同时面罩具备良好的透气性能，不会使得工作人员感到憋闷。面罩主要材质为可降解材料，降解率超过90％，具备良好的低碳环保特性。
49.最后应说明的是：上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。
50.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种低碳环保型低温作业防护面罩，其特征是，所阐述的低碳环保型低温作业防护面罩包括如下组份：聚乳酸无纺布、软木、壳聚糖纤维、纳米气凝胶粉体、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和甘蔗渣。2.根据权利要求1所述的纳米气凝胶粉体的制作工艺，其特征在于，具体步骤如下：s1、按比例量取一定体积的正硅酸乙酯(teos)和无水乙醇(etoh)倒入密封塑料杯中，搅拌10min使其混合均匀，加入h2o和催化剂氢氟酸(hf)混合液，搅拌5min，密封，置于室温下静置，让其发生水解和缩聚反应生成凝胶，再加入一定量etoh；s2、将体积分数为8％的三甲基氯硅烷(tmcs)的正己烷溶液倒入密封塑料杯中，然后将塑料杯放入60℃水浴中恒温12h，反复2次；s3、用etoh洗涤3次，再将凝胶放入高压釜中进行超临界干燥，得到块状二氧化硅气凝胶，然后研磨至纳米级气凝胶粉体。3.根据权利要求2所述的纳米气凝胶粉体的制作工艺，其特征在于：所述s1中的凝胶形成后在常温下老化24h，且加入一定量etoh继续在60℃水浴中老化24h。4.根据权利要求2所述的纳米气凝胶粉体的制作工艺，其特征在于：所述s3中的洗涤时间是2h，且整个洗涤过程在60℃水浴中进行。5.根据权利要求1-4任一所述的一种低碳环保型低温作业防护面罩的制作工艺，其特征在于，包括如下步骤：一、取乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、纳米气凝胶粉体和甘蔗渣，加入密炼机中混合搅拌；然后在温度为80℃～90℃的条件下密炼8min～10min后，放到开炼机中进行均匀压片后再进行造粒；然后将上述造粒好的材料输入螺杆式注射机的料筒中进行塑化加工，塑化温度控制在80℃～90℃；将塑化好的材料注射到已抽真空的模具胸腔内进行加温；最后将上述制得的产品进行高速开模，开模速度≥350mm/s，让产品模外发泡成型，制得发泡产品；二、将制得的发泡产品，送入温度控制在50℃～60℃范围内的恒温输送带进行热处理定型；将定型后的发泡产品进行劈刀处理，得到厚度为0.2mm～2mm的保温复合片材，再将制得的片材进行打孔处理，得到轻质透气保温复合片材；三、分别以聚乳酸无纺布为里层和外层，以制备的轻质透气保温复合片材为保暖中间层，以软木制作鼻梁条，以壳聚糖纤维制作耳带，经合理缝制后，得低温作业防护面罩。6.根据权利要求5所述的一种低碳环保型低温作业防护面罩的制作工艺，其特征在于：所述步骤一中的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物质量分数为40％-60％，纳米气凝胶粉体的质量分数为3％-10％，甘蔗渣的质量分数为30-50％。7.根据权利要求5所述的一种低碳环保型低温作业防护面罩的制作工艺，其特征在于：所述步骤一的开炼机开炼温度为50℃～60℃，开炼时间控制在5min～8min，造粒温度控制在85℃～95℃。8.根据权利要求5所述的一种低碳环保型低温作业防护面罩的制作工艺，其特征在于：所述步骤一中的材料注射压力≥65mpa，注射速度≥200mm/s，温度控制在170℃～180℃范围内，升温时间控制在400s～1200s范围内。9.根据权利要求5所述的一种低碳环保型低温作业防护面罩的制作工艺，其特征在于：所述步骤二中的打孔的孔径为1mm～10mm。

技术总结
本发明公开了一种低碳环保型低温作业防护面罩，所阐述的低碳环保型低温作业防护面罩包括如下组份：聚乳酸无纺布、软木、壳聚糖纤维、纳米气凝胶粉体、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和甘蔗渣。本发明通过采用该工艺制备的低温作业防护面罩，其克罗值高达2.0，具有极佳的防寒效果，可在温度极低的极端环境中保护作业人员的面部免于冻伤，同时面罩具备良好的透气性能，不会使得工作人员感到憋闷。面罩主要材质为可降解材料，降解率超过90％，具备良好的低碳环保特性。保特性。


技术研发人员：韩健健 黄镇泽 周洵 王馨梨 黄铮铭
受保护的技术使用者：广东产品质量监督检验研究院（国家质量技术监督局广州电气安全检验所、广东省试验认证研究院、华安实验室）
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/9/14