本实用新型涉及一种椰脂膜捕尘防护口罩或一种椰脂膜捕尘过滤元件，具体对应gbz2.1-2007工作场所有害因素职业接触限值第1部分：化学有害因素标准、gb2626-呼吸防护自吸过滤式防颗粒物呼吸器标准、db52/t743-2012金属冶炼行业自吸过滤式防尘口罩标准、aq1114-2014煤矿用自吸过滤式防尘口罩标准、gb/t32610-2016日常防护型口罩技术规范标准、db50/t869-2018粉尘工作场所防尘口罩适用规范标准技术领域，用于防御粉尘及各种颗粒物。
背景技术：
现行gb2626-呼吸防护自吸过滤式防颗粒物呼吸器标准、db52/t743-2012金属冶炼行业自吸过滤式防尘口罩标准、aq1114-2014煤矿用自吸过滤式防尘口罩标准、gb/t32610-2016日常防护型口罩技术规范标准除规定了过滤效率、泄漏率、吸气阻力、呼气阻力、呼气阀气密性等用于产品型式检验的指标外，都没有明确规定防gbz2.1-2007工作场所有害因素职业接触限值第1部分：化学有害因素标准中4.2工作场所空气中粉尘容许浓度47种粉尘需要采用什么具体技术方案、选用什么具体过滤材料。目前，国内外市场上流通的现有技术防护口罩过滤材料主要有3种：聚四氟乙烯膜、熔喷过滤布、静电纤维。3种过滤材料优缺点分析如下：
1、聚四氟乙烯膜制成的防护口罩优点是：膜薄、疏水、过滤效率99.97％。缺点是：阻力高130pa左右，接尘加载时容易出现蠕变，耐磨性差，容易被磨琢性较高的矽尘、石英尘、铝尘等金属粉尘或非金属无机粉尘磨破击穿，聚四氟乙烯膜是表面过滤，过滤时粉尘不能进入膜料内部，都挂在膜料表面，容尘量少，谷物粉尘(玉米粉)容尘测试显示：加尘4h聚四氟乙烯膜口罩表面容尘52mg/只时，吸气阻力294pa。这个数值超过了db50/t869-2018粉尘工作场所防尘口罩适用规范标准中防尘口罩实际接尘8h或使用一个工作日或容尘量350mg/只，吸气阻力不大于220pa的限值。
2、熔喷过滤布制成的防护口罩优点是：过滤效率99％，阻力低40pa。缺点是：接收油性粉尘时容易被“糊死”，阻力上升快，使用寿命短，容尘量小于80mg/m2，煤尘容尘测试显示：在煤尘浓度50mg/m3中接尘3h吸气阻力就达到336pa，这个数值超过了aq1114-2014煤矿用自吸过滤式防尘口罩标准5.9吸气阻力不大于300pa的限值。
3、静电纤维制成的防护口罩优点是：干燥空气中可捕捉带电荷的粉尘颗粒，容尘量较大200mg/m2左右、阻力低34pa。缺点是：静电纤维捕尘率(过滤效率)低，只有51％左右，究其原因：物质在粉碎过程中和流动中互相摩擦或吸附空气中离子而带电，粉尘颗粒的荷电量除取决于其粒径大小、密度外，还与工作场所环境温度和湿度有关，温度高荷电增加；湿度高荷电减少，漂浮在空气中的粉尘颗粒90％带正电荷或负电荷，其中，带正电荷的粉尘颗粒约占40％～51％；带负电荷的粉尘颗粒约占37％～54％；不带电荷的粉尘颗粒约占9％。按带电序列，任何两种物质接触，在前面的物质带正电荷在后面的物质带负电荷(±)。静电纤维或带正电荷或带负电荷，正电荷纤维只能捕捉带负电荷的粉尘颗粒，捕尘率(过滤效率)为37％～54％；负电荷纤维只能捕捉带正电荷的粉尘颗粒，捕尘率(过滤效率)为40％～51％，静电纤维对其他9％不带电荷的粉尘颗粒没有引力捕捉作用。当空气湿度在70％rh以上时，粉尘颗粒表面被水气膜包裹不荷电，静电纤维表面因水分子作用荷电衰减，静电纤维转换成普通纤维，静电捕尘功能丧失。
以上分析可以看出，现有技术防护口罩过滤材料聚四氟乙烯膜、熔喷过滤布、静电纤维的功能已经走到“天花板”的位置。
技术实现要素：
本实用新型是针对现有技术防护口罩过滤材料聚四氟乙烯膜、熔喷过滤布、静电纤维存在的不足，提供了一种椰脂膜捕尘防护口罩或一种椰脂膜捕尘过滤元件，是以椰脂膜湿敏效应感知材料为核心技术，复合土工布、熔喷过滤布、无纺布，本实用新型具有新的性能，突破了现有技术防护口罩过滤材料聚四氟乙烯膜、熔喷过滤布、静电纤维“天花板”的技术障碍，解决了现有技术防护口罩无法克服的技术问题，本实用新型与现有技术防护口罩相比具有突出的实质性特点和显著进步见表1。
本实用新型原理：
椰脂膜吸收人体呼出潮气或吸收湿润空气产生湿敏效应形成椰泡液桥，(液桥是指在固体粉尘颗粒之间的小液柱，是连接两个或多个固体粉尘颗粒之间的一段液体)。粉尘在空气中通常处于分散状态，运动中的粉尘颗粒之间有约1μm左右的间隔，没有连接引力粉尘颗粒之间很难团聚，椰泡液桥有效引力距离在0.5μm～3μm内，对分散在1μm左右范围内的粉尘颗粒凝聚成团非常有效。
椰脂膜是具有极高全气候捕尘实用价值的干湿两用转换功能膜，接尘初始阶段，椰脂膜首先应急反应的是吸气过、呼气过、粉尘不能过的干脂膜透析分离过滤，随后，椰脂膜吸收人体呼出潮气或吸收湿润空气产生湿敏效应生成泡沫群，椰泡群在土工布上铺展刺破相遇的粉尘颗粒表面气膜，挤掉原有空气，椰泡群在粉尘颗粒表面铺展过程中，固-气界面消失的面积与增加的固-液界面面积相等，原有的固-气界面被固-液界面取代，流体中的粉尘颗粒受椰泡液桥力及曳力作用团聚变大沉降停止布朗运动，被滞留在土工布及熔喷过滤布上。
本实用新型所采用的技术方案：
一种椰脂膜捕尘防护口罩，包括口罩本体和耳带，所述口罩本体是由五层材料叠加复合构成：第一层是信息层，选用无纺布；第二层是捕尘层，选用椰脂膜复合材料；第三层是容尘层，选用土工布；第四层是过滤层，选用熔喷过滤布；第五层是保洁层，选用无纺布。
本实用新型采用的椰脂膜复合材料是由椰子油或其衍生物、氨基酸、卵磷脂和果胶加纯净水混合溶融流延成膜得到椰脂膜，再将椰脂膜附着到热风无纺布上得到椰脂膜复合材料，其中按重量比计椰子油或其衍生物、氨基酸、卵磷脂的比例为1：2：2，果胶添加量为椰子油或其衍生物、氨基酸、卵磷脂原料混合物的0.2wt％～0.6wt％，纯净水的添加重量为椰子油或其衍生物、氨基酸、卵磷脂原料混合物的2～4倍；所述椰脂膜厚度5μm～8μm，质量2g/m2～4g/m2；所述热风无纺布厚度10μm～15μm，质量16g/m2～20g/m2。椰脂膜复合材料厚度15μm～23μm，质量18g/m2～24g/m2。
进一步地，所述的椰脂膜捕尘防护口罩是覆盖人脸口鼻下颌的随弃式半面罩，带或不带呼气阀，用于捕捉所有与椰脂膜相遇的呼吸性粉尘、pm2.5颗粒物、有机粉尘或无机粉尘、非油性kn类粉尘或油性kp类粉尘、带电荷粉尘或不带电荷粉尘、金属粉尘或非金属粉尘、磨琢性粉尘或非磨琢性粉尘颗粒物，用于捕捉gbz2.1-2007工作场所有害因素职业接触限值第1部分：化学有害因素标准中4.2工作场所空气中粉尘容许浓度47种粉尘。
进一步地，所述的口罩本体包括可更换式防尘口罩滤尘盒以及活动设置在滤尘盒里的过滤元件，所述的过滤元件是由五层材料叠加复合构成：第一层是信息层，选用无纺布；第二层是捕尘层，选用椰脂膜复合材料；第三层是容尘层，选用土工布；第四层是过滤层，选用熔喷过滤布；第五层是保洁层，选用无纺布。用于捕捉所有与椰脂膜相遇的呼吸性粉尘、pm2.5颗粒物、有机粉尘或无机粉尘、非油性kn类粉尘或油性kp类粉尘、带电荷粉尘或不带电荷粉尘、金属粉尘或非金属粉尘、磨琢性粉尘或非磨琢性粉尘颗粒物，用于捕捉gbz2.1-2007工作场所有害因素职业接触限值第1部分：化学有害因素标准中4.2工作场所空气中粉尘容许浓度47种粉尘。
进一步地，所述的信息层无纺布上印示产品信息。
进一步地，所述的无纺布材质是聚丙烯纤维，规格30～50g/m2。
进一步地，所述的土工布材质是丙纶涤纶锦纶纤维，规格80～120g/m2。
进一步地，所述的熔喷过滤布材质是聚丙烯纤维，规格20～40g/m2。
本实用新型椰脂膜捕尘防护口罩与现有技术防护口罩过滤材料聚四氟乙烯膜、熔喷过滤布、静电纤维8项性能对比表见表1。
表1本实用新型椰脂膜捕尘防护口罩与现有技术防护口罩过滤材料聚四氟乙烯膜、熔喷过滤布、静电纤维8项性能对比表
表1续本发明椰脂膜捕尘复合材料与现有技术防护口罩过滤材料聚四氟乙烯膜、熔喷过滤布、静电纤维8项性能对比表
本实用新型的技术特征与相关标准技术内容对应见表2。
表2本实用新型技术特征与相关标准技术内容对应表
表2续本实用新型技术特征与相关标准技术内容对应表
本实用新型技术方案的新颖性、创造性、实用性
1、新颖性，椰脂膜具有多孔结构特征，孔隙率88％以上，透气性好，适应冷、暖、干、湿全气候，不受环境气象变化影响。
2、创造性，椰脂膜吸收人体呼出潮气或吸收湿润空气发生湿敏效应起泡生成椰泡群。椰泡群是许多单个气泡堆集起来的集合体，椰脂膜经湿敏反应生成的椰泡群看拟杂乱无章，实际上具有相当规则的结构，即有普通黑膜也有牛顿黑膜，椰泡群稳定性优异，实验证明：暴露在室内19～23℃空气中的椰泡群可保持6小时左右不破。椰泡群有两种结构形态：下面部分的气泡呈球状，分隔液体的量较多，上面部分的气泡比较干燥，椰泡相互粘连组成多面体泡沫网络，椰脂膜有着巨大的表面活性，湿敏反应此起彼伏的发泡率高于破泡率，可持续捕尘，椰泡群对＜100mn/m低表面能固体细小粉尘颗粒和＞100mn/m高表面能固体细小粉尘颗粒均有润湿刺破表面气膜使之相互团聚变大沉降滞留的作用，效果十分理想。人体呼出潮气是不停息的；椰脂膜吸收人体呼出潮气必然润湿发生湿敏效应起泡不停息；椰泡群对粉尘颗粒润湿团聚捕捉不停息；直到椰脂膜捕尘防护口罩或椰脂膜捕尘过滤元件容尘量达到350mg/个的容尘限值，这一预料不到的技术效果解决了现有技术静电纤维只能捕捉带正电荷或带负电荷的粉尘颗粒，解决了现有技术只有纤维和粉尘都带电荷才能互相吸引捕尘的技术难题。这种湿敏效应质变捕尘的新技术特征非显而易见，对防尘领域技术人员来说，事先无法预测或推理出来，是想不到的，也未见公开的技术启示。
3、实用性，椰脂膜捕尘防护口罩或椰脂膜捕尘过滤元件属两性捕尘产品，亲油亲水，捕尘面宽，覆盖范围广，可以捕捉所有与椰脂膜相遇的呼吸性粉尘、pm2.5颗粒物、有机粉尘或无机粉尘、非油性kn类粉尘或油性kp类粉尘、带电荷粉尘或不带电荷粉尘、金属粉尘或非金属粉尘、磨琢性粉尘或非磨琢性粉尘颗粒物，可以捕捉gbz2.1-2007工作场所有害因素职业接触限值第1部分：化学有害因素标准中4.2工作场所空气中粉尘容许浓度47种粉尘。克服了现有技术防护口罩过滤材料聚四氟乙烯膜，容尘量少，耐磨琢性差，容易被磨琢性较高的金属粉尘或非金属无机粉尘磨破击穿的缺点，克服了现有防护口罩过滤材料熔喷过滤布，接收油性粉尘时容易被“糊死”阻力上升快，使用寿命短的缺点，克服了现有技术防护口罩过滤材料静电纤维，只能分别捕捉带正电荷粉尘或带负电荷粉尘的缺点，克服了现有技术静电纤维表面电荷在空气湿度70％rh以上环境中电荷衰减丧失静电引力捕尘的缺点。
本实用新型所提供的椰脂膜捕尘防护口罩(捕尘过滤效率)实验报告见表3。
表3椰脂膜捕尘防护口罩(捕尘过滤效率)实验报告
本实用新型结构简单，使用方便，以椰脂膜湿敏效应感知材料为核心捕尘材料，依据其具有的多孔结构特征，孔隙率88％以上，透气性好，适应冷、暖、干、湿全气候，不受环境气象变化影响，附加土工布、熔喷过滤布、无纺布，突破了现有常规防尘过滤材料的技术障碍，在捕尘过滤效率、呼吸气阻力、容尘量、适用环境、拦截粉尘种类等方面均优于现有常规防尘口罩。本实用新型具有如下优点：
1、椰脂膜捕尘防护口罩和椰脂膜捕尘过滤元件成分谱中的椰子油(食品级)，含丰富的月桂酸，月桂酸具有显著的综合抗菌能力，亲油亲水，皂化值高，起泡佳、泡沫丰富、细密稳定。干燥环境中，过滤粉尘是干性椰脂膜透析分离作用，湿润环境中，捕捉粉尘主要是椰泡液桥力，椰泡液桥力是主导力。椰泡群中有大量厚度在9nm左右的普通黑膜和牛顿黑膜，黑膜透气性好，接尘后阻力上升慢，使用人员接受水平高。椰脂膜成分谱中的氨基酸(食品级)，两性化合物，是构成蛋白质的基本物质，起泡佳、泡沫丰富、细密稳定，氨基酸随环境ph变化带正电荷或负电荷，带负电荷时作用于捕捉带正电荷粉尘颗粒，带正电荷时作用于杀菌抑菌(细菌通常带负电荷)。椰脂膜成分谱中的卵磷脂(食品级)，是与蛋白质、维生素并列的第三营养素，两性分子，亲油亲水，具有乳化、润湿、增稠、稳定、防黏结、抗结晶、抗氧化作用，卵磷脂能降低粉尘与液体固/液界面的表面张力，促进粉尘团聚，卵磷脂是一种天然解毒剂，能分解体内的毒素。椰脂膜成分谱中的果胶(食品级)，是一种天然高分子化合物，有良好的胶凝性和乳化稳定作用，加到椰脂膜溶物混合流延成膜使其具有良好的弹性、保形性、成膜性，果胶凝胶后遇水分子膨胀、分裂、流动，可促进椰泡群在土工布上铺展架桥。
2、椰脂膜捕尘防护口罩或椰脂膜捕尘过滤元件中的熔喷过滤布在本实用新型技术方案中起兜底过滤作用，置于椰脂膜-土工布后面，椰脂膜位于迎尘面，在指定防护因数(apf)内，接尘时大多数粉尘颗粒被干性椰脂膜拦截和被椰泡群捕捉，极少数含尘气流突破椰脂膜防线与熔喷过滤布接触时气流通过，已被椰脂膜团聚成大颗粒的粉尘受曳力作用停止布朗运动滞留在熔喷过滤布上。
3、椰脂膜捕尘防护口罩或椰脂膜捕尘过滤元件中的二层无纺布，一层用于印示产品技术信息层，一层用于产品保洁层；土工布即有容尘作用也起支撑防护口罩/过滤元件产品结构的挺括性。
4、本实用新型以椰脂膜湿敏效应感知材料为核心技术，复合土工布、熔喷过滤布、无纺布构成一项新的技术方案，椰脂膜捕尘防护口罩或椰脂膜捕尘过滤元件各材料单元在功能上即能君臣佐使各负其责，又能相互支持，拾遗补缺，可以捕捉所有与椰脂膜相遇的呼吸性粉尘、pm2.5颗粒物、有机粉尘或无机粉尘、非油性kn类粉尘或油性kp类粉尘、带电荷粉尘或不带电荷粉尘、金属粉尘或非金属粉尘、磨琢性粉尘或非磨琢性粉尘颗粒物。可以捕捉gbz2.1-2007工作场所有害因素职业接触限值第1部分：化学有害因素标准中4.2工作场所空气中粉尘容许浓度47种粉尘。
5、长期以来，人们一直期望能有一种适用冷、暖、干、湿全气候且适用于防御不同类型粉尘的多功能防护口罩。本实用新型的突出贡献在于，成功地解决了防尘领域人们一直渴望解决但始终未能获得成功的：“现有技术防护口罩过滤材料只能分别捕捉呼吸性粉尘或pm2.5颗粒物或有机粉尘或无机粉尘或非油性kn类粉尘或油性kp类粉尘或带电荷粉尘或不带电荷粉尘或金属粉尘或非金属粉尘或磨琢性粉尘或非磨琢性粉尘”，的技术难题。
附图说明
图1是本实用新型的口罩本体或过滤元件的结构示意剖视图。
图中：1、无纺布；2、椰脂膜复合材料；3、土工布；4、熔喷过滤布；5、无纺布。
具体实施方式
下面通过实例并结合附图对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实用新型的限定。
实施例一
本实用新型所设计的椰脂膜捕尘防护口罩，是覆盖人脸口鼻下颌的随弃式半面罩，带或不带呼气阀，用于捕捉所有与椰脂膜相遇的呼吸性粉尘、pm2.5颗粒物、有机粉尘或无机粉尘、非油性kn类粉尘或油性kp类粉尘、带电荷粉尘或不带电荷粉尘、金属粉尘或非金属粉尘、磨琢性粉尘或非磨琢性粉尘颗粒物，用于捕捉gbz2.1-2007工作场所有害因素职业接触限值第1部分：化学有害因素标准中4.2工作场所空气中粉尘容许浓度47种粉尘。所述的口罩本体是由五层材料叠加经超声波机器熔接压合制成，如图1所示，第一层是信息层，选用无纺布，规格30～50g/m2；第二层是捕尘层，选用椰脂膜复合材料；第三层是容尘层，选用由聚酯纤维制成的土工布，规格80～120g/m2；第四层是过滤层，选用由聚丙烯纤维制成的熔喷过滤布，规格20～40g/m2；第五层为内层无纺布，规格30～50g/m2。
实施例二
本实用新型所设计的椰脂膜捕尘过滤元件，是装在可更换式防尘口罩滤尘盒里的过滤元件，用于捕捉所有与椰脂膜相遇的呼吸性粉尘、pm2.5颗粒物、有机粉尘或无机粉尘、非油性kn类粉尘或油性kp类粉尘、带电荷粉尘或不带电荷粉尘、金属粉尘或非金属粉尘、磨琢性粉尘或非磨琢性粉尘颗粒物，用于捕捉gbz2.1-2007工作场所有害因素职业接触限值第1部分：化学有害因素标准中4.2工作场所空气中粉尘容许浓度47种粉尘。所述的过滤元件是由五层材料叠加经超声波机器熔接压合制成，如图1所示，第一层是信息层，选用无纺布，规格30～50g/m2；第二层是捕尘层，选用椰脂膜复合材料；第三层是容尘层，选用由聚酯纤维制成的土工布，规格80～120g/m2；第四层是过滤层，选用由聚丙烯纤维制成的熔喷过滤布，规格20～40g/m2；第五层为内层无纺布，规格30～50g/m2。
上述实施例只是为说明本实用新型的技术方案以及技术特征，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型用椰子油制成膜所做的等效变换或修饰或以基本相同或等同的手段，实现相同或等同的功能，达到相同或等同的效果用于防御粉尘及各种颗粒物的方法和产品，都涵盖在本实用新型的保护范围之内。
1.一种椰脂膜捕尘防护口罩，包括口罩本体和耳带，其特征在于：所述口罩本体是由五层材料叠加复合构成：第一层是信息层，选用无纺布；第二层是捕尘层，选用椰脂膜复合材料；第三层是容尘层，选用土工布；第四层是过滤层，选用熔喷过滤布；第五层是保洁层，选用无纺布。
2.根据权利要求1所述的椰脂膜捕尘防护口罩，其特征在于：所述的椰脂膜捕尘防护口罩是覆盖人脸口鼻下颌的随弃式半面罩，带或不带呼气阀。
3.根据权利要求1所述的椰脂膜捕尘防护口罩，其特征在于：所述的口罩本体包括可更换式防尘口罩滤尘盒以及活动设置在滤尘盒里的过滤元件，所述的过滤元件是由五层材料叠加复合构成：第一层是信息层，选用无纺布；第二层是捕尘层，选用椰脂膜复合材料；第三层是容尘层，选用土工布；第四层是过滤层，选用熔喷过滤布；第五层是保洁层，选用无纺布。
4.根据权利要求1、2或3所述的椰脂膜捕尘防护口罩，其特征在于：所述的无纺布材质是聚丙烯纤维，规格30～50g/m2。
5.根据权利要求1、2或3所述的椰脂膜捕尘防护口罩，其特征在于：所述的土工布材质是丙纶涤纶锦纶纤维，规格80～120g/m2。
6.根据权利要求1、2或3所述的椰脂膜捕尘防护口罩，其特征在于：所述的熔喷过滤布材质是聚丙烯纤维，规格20～40g/m2。
技术总结