1.本发明涉及口罩技术领域，具体涉及一种用于寒冷天气的加热口罩及其制备方法。
背景技术：2.口罩是指戴在口鼻部位的一种卫生用品，主要采用针织布或无纺布等制成，用于过滤进入口鼻的空气，以达到阻挡有害的气体、气味、飞沫进出佩戴者口鼻的用具。由于口罩对于进入肺部的空气有过滤作用，所以在呼吸道传染病流行时、在城市严重雾霾下、在粉尘等恶劣的工作环境中等，戴口罩均能起到良好的作用。
3.现有的口罩不具备加热功能，结构简单，功能单一，在冬季或者寒冷天气下，不能跟随环境气温的变化调节口罩温度，吸入体内仍然是寒冷的空气，不适合鼻炎患者和一些寒冷地区的人使用。
技术实现要素：4.本发明的目的在于提供一种用于寒冷天气的加热口罩及其制备方法，并改进了现有的口罩制备方法，该用于寒冷天气的加热口罩具备离线电加热、保暖和滤尘抗菌的功能，使用方便，安全可靠，具有轻薄、耐洗、透气性好的优点，且可更换口罩基底进行重复利用。
5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种用于寒冷天气的加热口罩，包括口罩主体和固定于所述口罩主体两侧的耳带线；所述口罩主体包括微型电源、口罩基底、银纳米纤维网和丝素蛋白薄膜；所述银纳米纤维网可拆卸设置于口罩基底靠近呼吸一侧；所述丝素蛋白薄膜涂覆于银纳米纤维网靠近呼吸一侧；所述微型电源的正负极分别与银纳米纤维网两侧电连接，通过微型电源给银纳米纤维网供电进行加热。
7.优选地，所述微型电源与银纳米纤维网间设置有微小控制单元，通过微小控制单元调节银纳米纤维网两侧的电压。
8.优选地，所述微小控制单元电连接有一蓝牙模块，用户端与蓝牙模块通信连接，通过用户端调节银纳米纤维网两侧的电压。
9.优选地，所述银纳米纤维网为空心结构。
10.优选地，所述口罩基底上下端的内侧分别设置有卡扣，银纳米纤维网的上下侧分别紧密嵌入卡扣内。
11.优选地，所述口罩基底外侧设置有热致变色图案。
12.一种用于寒冷天气的加热口罩的制备方法，该方法包括以下步骤：
13.s1、通过静电纺丝在收集器上收集高分子纳米丝网络结构；
14.s2、以高分子纳米丝网络结构作为模板，采用磁控溅射方式经预溅射5-15s 后，在高分子纳米丝网络结构外部蒸镀银，再经过水汽处理去除内部的高分子纳米丝后，得到空心的银纳米纤维网；
15.s3、按重量份数将8-17份的聚氨酯加入到63-79份的丝素蛋白溶液中，经离心、去除沉淀得到丝素蛋白溶液喷雾剂，再将丝素蛋白溶液喷雾剂从内侧喷涂于银纳米纤维网上，经室温干燥得到丝素蛋白薄膜；
16.s4、在银纳米纤维网上安装微型电源、微小控制单元、蓝牙模块后将其嵌入口罩基底的卡扣内；
17.s5、将热敏材料通过打印的方式在口罩基底外侧打印热致变色图案，得到口罩主体；
18.s6、在口罩主体两侧分别固定耳带线，得到用于寒冷天气的加热口罩。
19.优选地，步骤s1的具体过程为：
20.s11、将聚乙烯醇粉末加入去离子水中，用恒温搅拌器在30℃的温度下搅拌1h，溶解得到质量分数为10wt％pva溶液作为静电纺丝原料；
21.s12、用规格为5ml的注射器取3ml的10wt％pva溶液，安装到推拉泵上，并将针头与正压电极相连；
22.s13、在15kv正压和1kv负压的条件下，pva溶液形成高分子纳米丝，采用多道“凹型”沟槽组成的铝箔纸作为接收装置，纺丝喷口距离接收装置高度为10cm，形成多级孔隙的高分子纳米丝网络结构并将其放入60℃条件下，干燥20min进行预处理。
23.优选地，步骤s3中所述丝素蛋白溶液的制备过程为：
24.s31、将天然蚕茧表面清洁干净，剪开蚕茧取出蚕蛹丢弃，去除表面的蓬松絮状物，得到预处理茧；
25.s32、将nahco3加入沸腾的蒸馏水中完全溶解，加入预处理茧，裁剪煮沸，经脱胶处理清洗多次去除无用蛋白结构，再将蚕丝放入60℃蒸馏水中清洗，揉搓多次，去除残留nahco3，将脱胶后的蚕丝置于60℃烘箱中干燥；
26.s33、将溴化锂粉末加入去离子水中，经搅拌制得9.3m的溴化锂溶液，再将脱胶的蚕丝充分浸入溴化锂溶液中，并在60℃的烘箱中放置6h，直至完全溶解，得到蚕丝丝素蛋白溶液；
27.s34、切开分子量为3500的透析袋，并用60℃的去离子水浸泡5min，再将蚕丝丝素蛋白溶液装入透析袋中，在25℃的去离子水中透析72h，再以8000 r/min的速度离心处理15min，获得丝素蛋白溶液。
28.采用上述技术方案后，本发明与背景技术相比，具有如下优点：
29.1、本发明提供一种用于寒冷天气的加热口罩，具备离线电加热、保暖和滤尘抗菌的功能，使用方便，安全可靠，具有轻薄、耐洗、透气性好的优点，且可更换口罩基底进行重复利用。
30.2、本发明提供一种用于寒冷天气的加热口罩，可通过手机等用户端与口罩主体上的蓝牙模块配对连接，再通过微小控制单元调节银纳米纤维网两侧的电压，可调节银纳米纤维网的发热温度，从而可根据实际情况调节口罩主体的温度，适用性好。
31.3、本发明提供一种用于寒冷天气的加热口罩，静电纺丝与磁控溅射技术结合制备的空心结构的银纳米纤维网经过热处理，能形成交融结点的交联结构，可提高整个纳米网络的导电性和发热温度，交联后的银纳米纤维网能承受正反90
°
角的弯曲形变和500次以上的弯曲循环，其电阻变化小于1％，且对靶材进行5-15s的预溅射，可去除杂质，提高纳米纤
维的金属纯度。
32.4、本发明提供一种用于寒冷天气的加热口罩，作为加热层，银纳米纤维网在8v电压下能发热到99.8℃，用时12s，发热效率为163.5℃
·
w-1
·
cm2；在稳定性方面，银纳米纤维网能承受300个加热降温循环，在弯曲、扭转后，均能保持均匀的发热温度分布和平均温度，误差在0.5℃内。
33.5、本发明提供一种用于寒冷天气的加热口罩，丝素蛋白薄膜中引入聚氨酯(pu)掺杂，使得丝素蛋白薄膜中的丝素蛋白和聚氨酯之间的相互作用增强，pu分子结构呈铁链状，掺杂后可以将大量丝素蛋白交联形成网状结构，解决了纯丝素蛋白膜固有的脆性以及较差的热稳定性。
附图说明
34.图1为本发明的口罩主体的电路原理图；
35.图2为本发明的结构示意图；
36.图3为本发明的口罩基底、银纳米纤维网和丝素蛋白薄膜的结构示意图。
37.图中附图标记表示为：
38.1、口罩主体；10、微型电源；11、口罩基底；110、卡扣；111、热致变色图案；12、银纳米纤维网；13、丝素蛋白薄膜；14、微小控制单元；15、蓝牙模块；16、用户端；2、耳带线。
具体实施方式
39.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
40.在本发明中需要说明的是，术语“上”“下”“左”“右”“竖直”“水平”“内”“外”等均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示本发明的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。
41.实施例
42.如图1至图3所示，本发明公开了一种用于寒冷天气的加热口罩，包括口罩主体1和固定于所述口罩主体1两侧的耳带线2；所述口罩主体1包括微型电源10、口罩基底11、银纳米纤维网12和丝素蛋白薄膜13；所述银纳米纤维网12可拆卸设置于口罩基底11靠近呼吸一侧；所述丝素蛋白薄膜13涂覆于银纳米纤维网12靠近呼吸一侧；所述微型电源10的正负极分别与银纳米纤维网12两侧电连接，通过微型电源10给银纳米纤维网12供电进行加热。
43.如图1所示，所述微型电源10与银纳米纤维网12间设置有微小控制单元14，通过微小控制单元14调节银纳米纤维网12两侧的电压。
44.如图1所示，所述微小控制单元14电连接有一蓝牙模块15，用户端16 与蓝牙模块15通信连接，通过用户端16调节银纳米纤维网12两侧的电压。
45.如图1所示，所述银纳米纤维网12为空心结构。
46.如图1和图3所示，所述口罩基底11上下端的内侧分别设置有卡扣110，银纳米纤维网12的上下侧分别紧密嵌入卡扣110内。
47.如图2和图3所示，所述口罩基底11外侧设置有热致变色图案111。
48.如图1至图3所示，一种用于寒冷天气的加热口罩的制备方法，该方法包括以下步骤：
49.s1、通过静电纺丝在收集器上收集高分子纳米丝网络结构；
50.步骤s1的具体过程为：
51.s11、将聚乙烯醇粉末加入去离子水中，用恒温搅拌器在30℃的温度下搅拌1h，溶解得到质量分数为10wt％pva溶液作为静电纺丝原料；
52.s12、用规格为5ml的注射器取3ml的10wt％pva溶液，安装到推拉泵上，并将针头与正压电极相连；
53.s13、在15kv正压和1kv负压的条件下，pva溶液形成高分子纳米丝，采用多道“凹型”沟槽组成的铝箔纸作为接收装置，纺丝喷口距离接收装置高度为10cm，形成多级孔隙的高分子纳米丝网络结构并将其放入60℃条件下，干燥20min进行预处理。
54.s2、以高分子纳米丝网络结构作为模板，采用磁控溅射方式经预溅射5-15s 后，在高分子纳米丝网络结构外部蒸镀银，再经过水汽处理去除内部的高分子纳米丝后，得到空心的银纳米纤维网12；
55.s3、按重量份数将8-17份的聚氨酯加入到63-79份的丝素蛋白溶液中，经离心、去除沉淀得到丝素蛋白溶液喷雾剂，再将丝素蛋白溶液喷雾剂从内侧喷涂于银纳米纤维网12上，经室温干燥得到丝素蛋白薄膜13；
56.步骤s3中所述丝素蛋白溶液的制备过程为：
57.s31、将天然蚕茧表面清洁干净，剪开蚕茧取出蚕蛹丢弃，去除表面的蓬松絮状物，得到预处理茧；
58.s32、将nahco3加入沸腾的蒸馏水中完全溶解，加入预处理茧，裁剪煮沸，经脱胶处理清洗多次去除无用蛋白结构，再将蚕丝放入60℃蒸馏水中清洗，揉搓多次，去除残留nahco3，将脱胶后的蚕丝置于60℃烘箱中干燥；
59.s33、将溴化锂粉末加入去离子水中，经搅拌制得9.3m的溴化锂溶液，再将脱胶的蚕丝充分浸入溴化锂溶液中，并在60℃的烘箱中放置6h，直至完全溶解，得到蚕丝丝素蛋白溶液；
60.s34、切开分子量为3500的透析袋，并用60℃的去离子水浸泡5min，再将蚕丝丝素蛋白溶液装入透析袋中，在25℃的去离子水中透析72h，再以8000 r/min的速度离心处理15min，获得丝素蛋白溶液。
61.s4、在银纳米纤维网12上安装微型电源10、微小控制单元14、蓝牙模块15后将其嵌入口罩基底11的卡扣110内；
62.s5、将热敏材料通过打印的方式在口罩基底11外侧打印热致变色图案 111，得到口罩主体1；
63.s6、在口罩主体1两侧分别固定耳带线2，得到用于寒冷天气的加热口罩。
64.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
技术特征：1.一种用于寒冷天气的加热口罩，其特征在于：包括口罩主体(1)和固定于所述口罩主体(1)两侧的耳带线(2)；所述口罩主体(1)包括微型电源(10)、口罩基底(11)、银纳米纤维网(12)和丝素蛋白薄膜(13)；所述银纳米纤维网(12)可拆卸设置于口罩基底(11)靠近呼吸一侧；所述丝素蛋白薄膜(13)涂覆于银纳米纤维网(12)靠近呼吸一侧；所述微型电源(10)的正负极分别与银纳米纤维网(12)两侧电连接，通过微型电源(10)给银纳米纤维网(12)供电进行加热。2.如权利要求1所述的用于寒冷天气的加热口罩，其特征在于：所述微型电源(10)与银纳米纤维网(12)间设置有微小控制单元(14)，通过微小控制单元(14)调节银纳米纤维网(12)两侧的电压。3.如权利要求2所述的用于寒冷天气的加热口罩，其特征在于：所述微小控制单元(14)电连接有一蓝牙模块(15)，用户端(16)与蓝牙模块(15)通信连接，通过用户端(16)调节银纳米纤维网(12)两侧的电压。4.如权利要求1所述的用于寒冷天气的加热口罩，其特征在于：所述银纳米纤维网(12)为空心结构。5.如权利要求1所述的用于寒冷天气的加热口罩，其特征在于：所述口罩基底(11)上下端的内侧分别设置有卡扣(110)，银纳米纤维网(12)的上下侧分别紧密嵌入卡扣(110)内。6.如权利要求1所述的用于寒冷天气的加热口罩，其特征在于：所述口罩基底(11)外侧设置有热致变色图案(111)。7.一种如权利要求1～6任一所述的用于寒冷天气的加热口罩的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：s1、通过静电纺丝在收集器上收集高分子纳米丝网络结构；s2、以高分子纳米丝网络结构作为模板，采用磁控溅射方式经预溅射5-15s后，在高分子纳米丝网络结构外部蒸镀银，再经过水汽处理去除内部的高分子纳米丝后，得到空心的银纳米纤维网(12)；s3、按重量份数将8-17份的聚氨酯加入到63-79份的丝素蛋白溶液中，经离心、去除沉淀得到丝素蛋白溶液喷雾剂，再将丝素蛋白溶液喷雾剂从内侧喷涂于银纳米纤维网(12)上，经室温干燥得到丝素蛋白薄膜(13)；s4、在银纳米纤维网(12)上安装微型电源(10)、微小控制单元(14)、蓝牙模块(15)后将其嵌入口罩基底(11)的卡扣(110)内；s5、将热敏材料通过打印的方式在口罩基底(11)外侧打印热致变色图案(111)，得到口罩主体(1)；s6、在口罩主体(1)两侧分别固定耳带线(2)，得到用于寒冷天气的加热口罩。8.如权利要求7所述的用于寒冷天气的加热口罩的制备方法，其特征在于：步骤s1的具体过程为：s11、将聚乙烯醇粉末加入去离子水中，用恒温搅拌器在30℃的温度下搅拌1h，溶解得到质量分数为10wt％pva溶液作为静电纺丝原料；s12、用规格为5ml的注射器取3ml的10wt％pva溶液，安装到推拉泵上，并将针头与正压电极相连；s13、在15kv正压和1kv负压的条件下，pva溶液形成高分子纳米丝，采用多道“凹型”沟
槽组成的铝箔纸作为接收装置，纺丝喷口距离接收装置高度为10cm，形成多级孔隙的高分子纳米丝网络结构并将其放入60℃条件下，干燥20min进行预处理。9.如权利要求7所述的用于寒冷天气的加热口罩的制备方法，其特征在于：步骤s3中所述丝素蛋白溶液的制备过程为：s31、将天然蚕茧表面清洁干净，剪开蚕茧取出蚕蛹丢弃，去除表面的蓬松絮状物，得到预处理茧；s32、将nahco3加入沸腾的蒸馏水中完全溶解，加入预处理茧，裁剪煮沸，经脱胶处理清洗多次去除无用蛋白结构，再将蚕丝放入60℃蒸馏水中清洗，揉搓多次，去除残留nahco3，将脱胶后的蚕丝置于60℃烘箱中干燥；s33、将溴化锂粉末加入去离子水中，经搅拌制得9.3m的溴化锂溶液，再将脱胶的蚕丝充分浸入溴化锂溶液中，并在60℃的烘箱中放置6h，直至完全溶解，得到蚕丝丝素蛋白溶液；s34、切开分子量为3500的透析袋，并用60℃的去离子水浸泡5min，再将蚕丝丝素蛋白溶液装入透析袋中，在25℃的去离子水中透析72h，再以8000r/min的速度离心处理15min，获得丝素蛋白溶液。
技术总结本发明公开了一种用于寒冷天气的加热口罩，包括口罩主体和固定于所述口罩主体两侧的耳带线；所述口罩主体包括微型电源、口罩基底、银纳米纤维网和丝素蛋白薄膜；所述银纳米纤维网可拆卸设置于口罩基底靠近呼吸一侧；所述丝素蛋白薄膜涂覆于银纳米纤维网靠近呼吸一侧；所述微型电源的正负极分别与银纳米纤维网两侧电连接，通过微型电源给银纳米纤维网供电进行加热；并改进了现有的口罩制备方法，该用于寒冷天气的加热口罩具备离线电加热、保暖和滤尘抗菌的功能，使用方便，安全可靠，具有轻薄、耐洗、透气性好的优点，且可更换口罩基底进行重复利用。重复利用。重复利用。
技术研发人员：黄雪仪
受保护的技术使用者：弓立（厦门）医疗用品有限公司
技术研发日：2022.05.11
技术公布日：2022/7/5
