3.4　病毒防護(hù)口罩關(guān)鍵材料發(fā)展趨勢(shì)

病毒防護(hù)口罩關(guān)鍵材料是熔噴非織造布，目前主要材料是聚丙烯（PP）。

　熔噴非織造布的高效低阻化趨勢(shì)

美國(guó)的NIOSH 42 CFR84中N95要求口罩過(guò)濾效率≥95.0%，吸氣阻力≤350Pa，呼氣阻力≤250Pa；而我國(guó)于2016年發(fā)布的GB/T 32610《日常防護(hù)型口罩技術(shù)規(guī)范》，過(guò)濾效
率≥95.0%時(shí)要求吸氣阻力≤175Pa，呼氣阻力≤145Pa；2020年5月6日發(fā)布的GB/T 38880《兒童口罩技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定過(guò)濾效率≥95.0%時(shí)，根據(jù)兒童呼吸特點(diǎn)，阻力采用45L/min進(jìn)行測(cè)試，要求吸氣阻力及呼氣阻力均不大于45Pa。

國(guó)內(nèi)外相關(guān)的口罩標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)顆粒物過(guò)濾效率（PFE）和呼吸阻力都有明確的規(guī)定，從口罩的防護(hù)效果和佩戴舒適性上看，高效低阻才能滿足這個(gè)需求。

特別是兒童的代謝旺盛，其代謝水平和需氧量接近成人。由于其生理特點(diǎn)，兒童肺容量及潮氣量都比成人小。為適應(yīng)代謝的需要，身體只能采取增加呼吸頻率來(lái)得到滿足，所以年齡愈小，呼吸頻率愈快。而且兒童的呼吸內(nèi)阻本就比成人大，那么在確保具有防護(hù)效果的前提下，為使兒童佩戴口罩時(shí)享有相對(duì)的舒適性，降低吸氣阻力就是兒童口罩最重要的需求。正是高效低阻熔噴技術(shù)的發(fā)展，使得符合兒童國(guó)標(biāo)的口罩可以在確保高效率的同時(shí)，透氣性能大幅度優(yōu)于成人口罩，使得兒童佩戴起來(lái)呼吸感覺(jué)更加通暢。

兼顧過(guò)濾效率高和阻力低本身是矛盾的，因?yàn)槔w維直徑細(xì)機(jī)械過(guò)濾效果好的同時(shí)帶來(lái)的是阻力的上升，因此完成熔噴超細(xì)纖維制備技術(shù)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效駐極制備技術(shù)是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)熔噴布的關(guān)鍵，如圖3-5和圖3-6所示，也就是高效低阻熔噴技術(shù)。

　熔噴非織造布的納米纖維化趨勢(shì)

熔噴非織造布纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)的核心參數(shù)是纖維的直徑，纖維直徑越小，纖維之間的纏結(jié)點(diǎn)越多，孔徑會(huì)越小，同時(shí)比表面積越大，其在靜電處理過(guò)程中會(huì)積聚越多的靜電電荷，如圖3-7所示，越能提高纖網(wǎng)的電荷密度，增強(qiáng)熔噴非織造布的靜電吸附作用，提高過(guò)濾效率。但與此同時(shí)，由于纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較致密，會(huì)增加熔噴非織造布的阻力，降低透氣性，不利于高效低阻要求的口罩使用。

納米口罩的特殊之處在于中間層采用孔徑更小（100～200nm）的納米膜構(gòu)成，在三維結(jié)構(gòu)上具備網(wǎng)狀連通、孔鑲套、孔道彎曲等非常復(fù)雜的變化，因此具備優(yōu)異的表面過(guò)濾功能。納米口罩因其高效的過(guò)濾性能，目前已經(jīng)成為一款高效醫(yī)用防護(hù)口罩，未來(lái)納米口罩將成為口罩發(fā)展新方向。

兼顧過(guò)濾效率高和阻力低本身是矛盾的，因?yàn)槔w維直徑細(xì)、機(jī)械過(guò)濾效果好的同時(shí)帶來(lái)的是阻力的上升，因此，在完成熔噴超細(xì)纖維制備技術(shù)的同時(shí)，需要通過(guò)精準(zhǔn)冷卻的程度控制纖維與纖維之間的熱黏合程度，在降低孔徑的同時(shí)提高纖網(wǎng)的孔隙率，實(shí)現(xiàn)納米級(jí)纖維的高效低阻性能。

　熔噴非織造布性能的長(zhǎng)效性

駐極體熔噴過(guò)濾器所具有的高過(guò)濾效率在很大程度上依賴其所帶的電荷，當(dāng)濾材暴露于特殊環(huán)境中時(shí)，例如潮濕的氣氛或油霧等，其中的電荷會(huì)不同程度地衰減，如圖3-8～圖3-10所示，致使過(guò)濾性能下降。因此，過(guò)濾材料在應(yīng)用過(guò)程中抗特殊環(huán)境的能力尤其是駐極體電荷穩(wěn)定性是決定其能否實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵。此外，人們總是希望口罩等濾材能有盡可能長(zhǎng)的保質(zhì)期和使用壽命，這都對(duì)熔噴聚丙烯濾材的長(zhǎng)效性能提出了更高的要求。

　熔噴非織造布的功能化

實(shí)施健康中國(guó)戰(zhàn)略要求“堅(jiān)持預(yù)防為主”“預(yù)防控制重大疾病”；在人類生活環(huán)境中，細(xì)菌和病毒等微生物無(wú)處不在，如圖3-11所示，對(duì)人類生命和健康造成極大危害，特別是對(duì)嬰幼兒、老年人以及免疫功能低下者危害更大。由于流感等病毒容易變異，給治療帶來(lái)很大困難，預(yù)防就顯得特別重要。為預(yù)防、控制和治療這些傳染病，世界各國(guó)花費(fèi)了大量時(shí)間和精力來(lái)研發(fā)抗菌、抗病毒產(chǎn)品。

如日本，不僅在紡織品上使用抗菌材料，在其他生活用品和公共設(shè)施上也普及使用抗菌材料，為社會(huì)營(yíng)造了一個(gè)安全、衛(wèi)生的生活環(huán)境。目前，歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)在抗菌紡織品的應(yīng)用方面普遍高于中國(guó)，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，日本的應(yīng)用率高達(dá)70%，美國(guó)達(dá)30%，而中國(guó)僅為10%。

作為與人類血液、皮膚直接接觸的介質(zhì)，無(wú)紡布中抗菌材料運(yùn)用顯得尤為重要。抗菌改性后的無(wú)紡布具備抗菌、抗病毒功能，不僅提升了產(chǎn)品的功能質(zhì)量，更能滿足疫情以及日后的生活、生產(chǎn)的防護(hù)需求。

新冠病毒在進(jìn)行著人與人之間的“大遷徙”，飛沫、接觸成為了它們重要的傳播途徑。飛沫通過(guò)口罩來(lái)隔離防護(hù)，保護(hù)與人交流時(shí)不被傳染；要隔絕高頻接觸物的傳播，可以用消毒水、消毒棉片來(lái)預(yù)防感染。將銀抗菌材料抗菌劑引入無(wú)紡布纖維內(nèi)部或表面，如圖3-12所示，其在纖維上不易脫落，并通過(guò)纖維內(nèi)部平衡擴(kuò)散，使其具有持久的抗菌效果。改性后的抗菌無(wú)紡布具備了抗菌優(yōu)勢(shì)，也具備抗病毒功能：病毒干擾被克服，傳染源可以被隔離。

因此，開(kāi)發(fā)一種具有抗菌抗病毒的高效低阻熔噴非織造布，用在口罩的核心過(guò)濾層，可以在保持口罩佩戴舒適性的同時(shí)，增加口罩的抗病毒功能，使口罩在抵擋病毒的同時(shí)滅活病毒，提高口罩的可重復(fù)利用性。