3.4　病毒防護口罩關鍵材料發展趨勢

病毒防護口罩關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

美國的NIOSH 42 CFR84中N95要求口罩過濾效率≥95.0%，吸氣阻力≤350Pa，呼氣阻力≤250Pa；而我國于2016年發布的GB/T 32610《日常防護型口罩技術規范》，過濾效
率≥95.0%時要求吸氣阻力≤175Pa，呼氣阻力≤145Pa；2020年5月6日發布的GB/T 38880《兒童口罩技術規范》中規定過濾效率≥95.0%時，根據兒童呼吸特點，阻力采用45L/min進行測試，要求吸氣阻力及呼氣阻力均不大于45Pa。

國內外相關的口罩標準中對顆粒物過濾效率（PFE）和呼吸阻力都有明確的規定，從口罩的防護效果和佩戴舒適性上看，高效低阻才能滿足這個需求。

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，兒童肺容量及潮氣量都比成人小。為適應代謝的需要，身體只能采取增加呼吸頻率來得到滿足，所以年齡愈小，呼吸頻率愈快。而且兒童的呼吸內阻本就比成人大，那么在確保具有防護效果的前提下，為使兒童佩戴口罩時享有相對的舒適性，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的發展，使得符合兒童國標的口罩可以在確保高效率的同時，透氣性能大幅度優于成人口罩，使得兒童佩戴起來呼吸感覺更加通暢。

兼顧過濾效率高和阻力低本身是矛盾的，因為纖維直徑細機械過濾效果好的同時帶來的是阻力的上升，因此完成熔噴超細纖維制備技術的同時，實現長效駐極制備技術是生產優質熔噴布的關鍵，如圖3-5和圖3-6所示，也就是高效低阻熔噴技術。

　熔噴非織造布的納米纖維化趨勢

熔噴非織造布纖網結構的核心參數是纖維的直徑，纖維直徑越小，纖維之間的纏結點越多，孔徑會越小，同時比表面積越大，其在靜電處理過程中會積聚越多的靜電電荷，如圖3-7所示，越能提高纖網的電荷密度，增強熔噴非織造布的靜電吸附作用，提高過濾效率。但與此同時，由于纖網結構比較致密，會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）的納米膜構成，在三維結構上具備網狀連通、孔鑲套、孔道彎曲等非常復雜的變化，因此具備優異的表面過濾功能。納米口罩因其高效的過濾性能，目前已經成為一款高效醫用防護口罩，未來納米口罩將成為口罩發展新方向。

兼顧過濾效率高和阻力低本身是矛盾的，因為纖維直徑細、機械過濾效果好的同時帶來的是阻力的上升，因此，在完成熔噴超細纖維制備技術的同時，需要通過精準冷卻的程度控制纖維與纖維之間的熱黏合程度，在降低孔徑的同時提高纖網的孔隙率，實現納米級纖維的高效低阻性能。

　熔噴非織造布性能的長效性

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

　熔噴非織造布的功能化

實施健康中國戰略要求“堅持預防為主”“預防控制重大疾病”；在人類生活環境中，細菌和病毒等微生物無處不在，如圖3-11所示，對人類生命和健康造成極大危害，特別是對嬰幼兒、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，給治療帶來很大困難，預防就顯得特別重要。為預防、控制和治療這些傳染病，世界各國花費了大量時間和精力來研發抗菌、抗病毒產品。

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施上也普及使用抗菌材料，為社會營造了一個安全、衛生的生活環境。目前，歐美、日本等發達國家和地區在抗菌紡織品的應用方面普遍高于中國，據有關資料統計，日本的應用率高達70%，美國達30%，而中國僅為10%。

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

新冠病毒在進行著人與人之間的“大遷徙”，飛沫、接觸成為了它們重要的傳播途徑。飛沫通過口罩來隔離防護，保護與人交流時不被傳染；要隔絕高頻接觸物的傳播，可以用消毒水、消毒棉片來預防感染。將銀抗菌材料抗菌劑引入無紡布纖維內部或表面，如圖3-12所示，其在纖維上不易脫落，并通過纖維內部平衡擴散，使其具有持久的抗菌效果。改性后的抗菌無紡布具備了抗菌優勢，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，開發一種具有抗菌抗病毒的高效低阻熔噴非織造布，用在口罩的核心過濾層，可以在保持口罩佩戴舒適性的同時，增加口罩的抗病毒功能，使口罩在抵擋病毒的同時滅活病毒，提高口罩的可重復利用性。