一种用于光学防护面罩的基膜

技术领域

本申请涉及一种光学级医用防护面罩材料，尤其是一种适用于疾控防疫、 牙科、口腔科、器械清洗、装潢保洁清洗、化工生产及需要保护面部的从业 人员保护的光学防护面罩的基膜。

背景技术

光学防护面罩在疾控防疫、牙科、口腔科、器械清洗、装潢保洁清洗、 化工生产及需要保护面部的从业领域应用十分广泛。

光学级医用防护面罩可以用于有效的防止医护人员在接诊、治疗检查时 污染物对面部的飞溅。

冬季，气温相对较低且空气湿度较大，面罩的防雾性缺陷往往导致面罩 内部起雾，医护人员视线不清楚，十分不利于医护人员对患者的救治。入夏， 气温炎热，防护面罩由于材料的热变形温度低，面罩在运输中容易受热变形， 也影响到了防护面罩的广泛使用。

针对特殊的防护面罩需求，急需开发新的用于光学防护面罩材料，以提 高防护面罩的防雾性能、光学性能、耐热性能等。

发明内容

本申请要解决的技术问题是提供一种用于光学防护面罩的基膜，以减少 或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本申请提出了一种用于光学防护面罩的基膜，包 括聚酯薄膜，聚酯薄膜的至少一个侧面涂覆有硬化涂层，硬化涂层的外侧涂 覆有防雾涂层，其中，所述硬化涂层包含如下组分：聚甲基丙烯酸甲酯、正 硅酸乙酯以及甲基三乙氧基硅烷；所述防雾涂层包含如下组分：丙烯酸树脂、 二甲基甲硅烷基化硅石表面活性剂、乙醇胺表面侵蚀剂、聚季铵盐表面活性 杀菌剂、非水溶性碳酸盐、三聚氰胺固化剂以及丙二醇溶剂。

优选地，所述聚酯薄膜为APET片材卷或者BOPET膜卷

优选地，所述聚酯薄膜为厚度250μm的双向拉伸聚酯薄膜BOPET。

优选地，所述聚酯薄膜由添加有二氧化硅、碱土金属硅酸盐以及聚二甲 基硅氧烷的PET双向拉伸而成。

优选地，所述基膜的总厚度为255～270μm，硬化涂层的厚度为2～5μm， 防雾涂层的厚度为2～5μm。

优选地，所述非水溶性碳酸盐为碳酸钙或者碳酸镁。

优选地，所述非水溶性碳酸盐的粒径为5-10μm。

优选地，所述聚酯薄膜中的二氧化硅的含量为0.3wt％～1.5wt％，碱土金 属硅酸盐的含量为0.05wt％～0.5wt％，聚二甲基硅氧烷的含量为0.2wt％～1.2 wt％。

另外，本发明还可以提供在聚酯薄膜表面形成防雾涂层的步骤，包括： 首先，将80-100重量份的丙烯酸树脂、1-2重量份的二甲基甲硅烷基化硅石、 10-15重量份的乙醇胺、0.5-0.8重量份的聚季铵盐、5-10重量份的非水溶性 碳酸盐、1-2重量份的三聚氰胺以及80-100重量份的丙二醇均匀混合之后， 通过旋涂或者喷涂方式涂覆在聚酯薄膜的外表面，在70-120℃下固化1-2小 时，从而在聚酯薄膜1的外表面获得预涂层；之后，对预涂层进行等离子表 面活化处理；然后，对活化处理之后的预涂层进行酸洗；最后用水冲洗、烘 干，获得防雾涂层。

优选地，所述硬化涂层由70-80重量份的聚甲基丙烯酸甲酯、10-20重量 份的正硅酸乙酯以及10-20重量份的甲基三乙氧基硅烷组成。所述硬化涂层 还可以进一步包含γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷。

本发明通过改进的涂层结构和配方，提供了适用于疾控防疫、牙科、口 腔科、器械清洗、装潢保洁清洗、化工生产及需要保护面部的从业人员保护 的光学防护面罩的基膜，其可以有效的防止医户人员在接诊、治疗检查时污 染物对面部的飞溅，同时具有良好的防雾功能，给治疗提供清晰的视野。

附图说明

以下附图仅旨在于对本申请做示意性说明和解释，并不限定本申请的范 围。其中，

图1显示的是根据本申请的一个具体实施例的用于光学防护面罩的基膜 的结构示意图；

图2显示的是根据本申请的另一个具体实施例的用于光学防护面罩的基 膜的结构示意图。

具体实施方式

为了对本申请的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图 说明本申请的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

本发明提出了一种用于光学防护面罩的基膜，所述基膜适用于作为光学 级医用防护面罩材料，用于疾控防疫、牙科、口腔科、器械清洗、装潢保洁 清洗、化工生产及需要保护面部的从业领域等。

具体的，如图1所示，本发明的用于光学防护面罩的基膜由外向内依次 包括聚酯薄膜1、硬化涂层2以及防雾涂层3，其中，防雾涂层3设置朝向用 户的面部方向，以避免呼出的热气凝结在面罩上起雾。本实施例的基膜的总 厚度优选为255～260μm，硬化涂层2的厚度为2～5μm，防雾涂层3的厚度 为2～5μm。

当然，本发明的基膜也可以是双面均有涂层的结构，如图2所示。即， 图2中，在聚酯薄膜1的两侧，依次均设置有硬化涂层2以及防雾涂层3， 这种结构的基膜可以确保光学防护面罩的两侧均具有防雾能力，当然成本也 会相对更高一些。本实施例的基膜的总厚度优选为260～270μm，硬化涂层2 的厚度为2～5μm，防雾涂层3的厚度为2～5μm。

本发明的用于光学防护面罩的基膜可以根据需要，在防雾涂层3的外侧 进一步设置离型膜等，用于在出厂过程中对基膜表面的涂层进行保护。另外， 为了提高光学防护面罩的强度，以适用于特殊的防爆领域的光学防护面罩， 也可以将本发明的基膜贴附在其它透明基材的外表面，此时优选采用图1所 示的单面有涂层的基膜。

本发明的聚酯薄膜1可以为APET片材卷或者BOPET膜卷，优选为厚度 250μm的双向拉伸聚酯薄膜BOPET。双向拉伸聚酯薄膜BOPET相对非结晶 化的APET耐热性更好的一些。

在一个具体实施例中，本申请的聚酯薄膜1优选由添加有二氧化硅、碱 土金属硅酸盐以及聚二甲基硅氧烷的PET双向拉伸而成。进一步地，在一个 具体实施例中，所述聚酯薄膜1中的二氧化硅的含量为0.3wt％～1.5wt％，碱 土金属硅酸盐的含量为0.05wt％～0.5wt％，聚二甲基硅氧烷的含量为 0.2wt％～1.2wt％。

PET中添加的二氧化硅可以提高聚酯薄膜的透光性、加工性能以及强度， 同时可以与各涂层中的硅氧成分产生吸附作用，提高涂层的附着力。碱土金 属硅酸盐可以降低由于聚酯薄膜中二氧化硅含量增高导致的热收缩性，所述 碱土金属硅酸盐优选为硅酸镁或者硅酸钙，最优选为硅酸镁。聚二甲基硅氧 烷可以提高聚酯中二氧化硅的分散性，避免团聚，有利于减少无机粒子的添 加量，提高聚酯薄膜的光学性能，另外，聚二甲基硅氧烷还可以与涂层中的 硅氧成分产生更强的附着力。

二氧化硅以及碱土金属硅酸盐的硅原子由于结合了聚二甲基硅氧烷的硅 原子，聚二甲基硅氧烷另一端的高分子可以与聚酯的烷烃结合，有利于将二 氧化硅和碱土金属硅酸盐均匀分散保持在聚酯内部。碱土金属硅酸盐中的碱 土元素易于与聚酯中常用磷类化合物催化剂、稳定剂、阻燃剂等形成具有适 当强度的相互作用的络合物，除了可以提高二氧化硅的分散性之外，还可以 提高二氧化硅以及碱土金属硅酸盐在聚酯中的结合力，有利于提高聚酯薄膜 的光线透过率。另外如前所述，硅酸镁或硅酸钙之类的碱土金属硅酸盐的加 入，可以降低聚酯薄膜的收缩率，尤其适用于添加到光学领域聚酯薄膜之中， 有利于提高基膜的光学性能。

需要提及的是，由于二氧化硅的添加，制得的聚酯薄膜的收缩率会发生 较为明显的变化，对于热收缩薄膜是相当有利的。然而对于本发明的防护面 罩来说，要求薄膜的收缩率保持较低的水平，以提高防护面罩的耐热性能。 本发明中，通过硅酸盐成分与二氧化硅的结合，一方面提高分散性，另一方 面利用碱土金属降低添加了二氧化硅的薄膜的收缩率，进而提高薄膜的光学 性能和耐热性能。

在一个优选实施例中，PET中添加的二氧化硅优选采用二氧化硅气凝胶。 二氧化硅气凝胶是一种具有多孔、无序、具有纳米量级连续网络结构的低密 度二氧化硅气凝胶，比表面积比普通二氧化硅大很多，用现有技术的磷酸酯 偶联剂、硅烷偶联剂(例如乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙 烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷等)比普通二氧化硅更加难以分散。由于密度 非常低，很容易漂浮，无法分散到聚酯内部。气凝胶的多孔结构可以通过聚 二甲基硅氧烷产生强大的结合力，增大了气凝胶的密度，可以使气凝胶沉入 聚酯内部。碱土金属硅酸盐的比表面积也很大，疏松多孔特性与气凝胶类似， 但是分散性却较好，利用碱土金属硅酸盐的硅元素成分与气凝胶产生的吸附， 可以提高气凝胶的分散性，避免团聚。

添加有二氧化硅或二氧化硅气凝胶、碱土金属硅酸盐以及聚二甲基硅氧 烷的聚酯薄膜，其粘度相对本体聚酯变化很小，有利于保持聚酯薄膜参数的 稳定性；还可降低抗粘连粒子的用量；提高了聚酯薄膜的加工性能、拉伸强 度、透光率和阻燃性能。另外也可以改善聚酯薄膜的光泽度、耐磨、耐高温、 隔热性能。

聚酯薄膜1表面涂覆的硬化涂层2包含如下组分：聚甲基丙烯酸甲酯、 正硅酸乙酯以及甲基三乙氧基硅烷。其中，聚甲基丙烯酸甲酯主要提供固化 后的硬质表面，为外侧防雾涂层3提供稳定的支撑。正硅酸乙酯和甲基三乙 氧基硅烷用于提供紧致附着的氧化硅结构，提高耐磨、抗刮性能，便于在其 上附着形成防雾涂层3。

在一个具体实施例中，所述硬化涂层2可以由70-80重量份的聚甲基丙 烯酸甲酯、10-20重量份的正硅酸乙酯以及10-20重量份的甲基三乙氧基硅烷 组成。构成硬化涂层2的组分可以按照每100重量份的比例，添加到50-200 重量份的乙醚和50-100重量份的去离子水中均匀混合，然后通过旋涂或者喷 涂方式涂覆在复合聚酯薄膜3的表面，在90-100℃下固化2-3小时，即可获 得本发明的硬化涂层2。

进一步地，还可以在上述组分中添加5-10重量份的γ-(2，3-环氧丙氧基) 丙基三甲氧基硅烷，用以对涂层中的硅氧成分提供进一步地偶联修饰，可以 进一步提高亚硬化涂层2中硅氧成分的致密性以及防静电特性。此时，所述 硬化涂层2可以由70-80重量份的聚甲基丙烯酸甲酯、10-20重量份的正硅酸 乙酯、10-20重量份的甲基三乙氧基硅烷以及5-10重量份的γ-(2，3-环氧丙 氧基)丙基三甲氧基硅烷组成。同样的，构成硬化涂层2的组分可以按照每 100重量份的比例，添加到50-200重量份的乙醚和50-100重量份的去离子水 中均匀混合，然后通过旋涂或者喷涂方式涂覆在复合聚酯薄膜3的表面，在 90-100℃下固化2-3小时，即可获得本发明的硬化涂层2。

硬化涂层2表面涂覆的防雾涂层3包含如下组分：丙烯酸树脂、二甲基 甲硅烷基化硅石表面活性剂、乙醇胺表面侵蚀剂、聚季铵盐表面活性杀菌剂、 非水溶性碳酸盐、三聚氰胺固化剂以及丙二醇溶剂。

其中，乙醇胺表面侵蚀剂可以对硬化涂层2的外表面形成一定的降解侵 蚀，降低硬化涂层2的外表面的平整度，有利于防雾涂层3中的亲水成分与 硬化涂层2形成牢固的结合；而且乙醇胺在涂层固化过程中易于分解出气体， 可使得防雾涂层3形成蓬松多孔的结构。丙烯酸树脂具有亲水性，通过二甲 基甲硅烷基化硅石表面活性剂进一步乳化，且该含硅表面活性剂与硬化涂层 2以及聚酯薄膜1都可以获得很强的结合力。聚季铵盐表面活性杀菌剂可以 降低固化后的涂层表面的表面张力，提高涂层对水汽的亲和力和扩散能力，避免水汽凝结降低透光性，且聚季铵盐具备杀菌功能，可以使涂层长时间保 持使用状态。三聚氰胺相对其它固化剂对水分不敏感，且与硬化涂层2的硅 烷的亲和性更好。非水溶性碳酸盐可以选择碳酸钙或者碳酸镁，需要避免与 乙醇胺反应，也要避免溶解在水及其它水溶性成分中。

在一个具体实施例中，本发明的防雾涂层3包含80-100重量份的丙烯酸 树脂、1-2重量份的二甲基甲硅烷基化硅石、10-15重量份的乙醇胺、0.5-0.8 重量份的聚季铵盐、5-10重量份的非水溶性碳酸盐、1-2重量份的三聚氰胺以 及80-100重量份的丙二醇。

本发明的上述防雾涂层3，可以通过如下步骤制备获得。

首先，将80-100重量份的丙烯酸树脂、1-2重量份的二甲基甲硅烷基化 硅石、10-15重量份的乙醇胺、0.5-0.8重量份的聚季铵盐、5-10重量份的非 水溶性碳酸盐、1-2重量份的三聚氰胺以及80-100重量份的丙二醇均匀混合 之后，通过旋涂或者喷涂方式涂覆在硬化涂层2的外表面，在70-120℃下固 化1-2小时，从而在硬化涂层2的外表面获得预涂层。

在一个具体实施例中，所述预涂层的厚度为2-5μm，优选添加的非水溶 性碳酸盐为碳酸钙或者碳酸镁，粒径为5-10μm。

之后，对预涂层进行等离子表面活化处理。经表面活化处理，预涂层表 面会形成均匀的凸凹粗糙表面，可以将其中的非水溶性碳酸盐部分裸露出来。 等离子表面活化处理为本领域常用处理方式，例如可以通过氧气进行活化处 理，氧气流量为100sccm，真空度0.1-0.2mbar时间为30s-60s。

然后，对活化处理之后的预涂层进行酸洗。优选采用6-8mol/L的盐酸 50-60摄氏度浸泡预涂层10-20分钟。通过酸洗，预涂层上裸露的碳酸盐成分 可以部分溶解，可以进一步获得多孔的结构，进一步提高了涂层的表面活性， 有利于降低涂层的表面张力，提高对水汽的亲和力和扩散力。

最后用水冲洗、烘干，获得本发明的防雾涂层3。用水冲洗时间10-20分 钟，50-60度烘干30分钟。

另外，本发明的防雾涂层3由于具有较大的表面活性和亲水性，也非常 有利于与硅油类离型剂紧密结合，可以避免离型剂脱离，对于后续的加工生 产光学防护面罩的保护也十分有利。

综上所述，本发明通过改进的涂层结构和配方，提供了适用于疾控防疫、 牙科、口腔科、器械清洗、装潢保洁清洗、化工生产及需要保护面部的从业 人员保护的光学防护面罩的基膜，其可以有效的防止医户人员在接诊、治疗 检查时污染物对面部的飞溅，同时具有良好的防雾功能，给治疗提供清晰的 视野。

本领域技术人员应当理解，虽然本申请是按照多个实施例的方式进行描 述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述 仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解， 并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式 来理解本申请的保护范围。

以上所述仅为本申请示意性的具体实施方式，并非用以限定本申请的范 围。任何本领域的技术人员，在不脱离本申请的构思和原则的前提下所作的 等同变化、修改与结合，均应属于本申请保护的范围。