口罩中的无纺布

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无纺布厂15838056980口罩最核心的材料

无纺布

突如其来的新冠肺炎疫情让口罩成为了我们生活中的必需品。口罩对进入肺部的空气有一定的过滤作用，在呼吸道传染病流行时，在粉尘等污染的环境中作业时，可以发挥很大的作用。

口罩为什么有滤过作用

口罩为什么有这样的滤过作用呢？这得归功于其中的无纺布。

无纺布，顾名思义，就是不需要编织的布，是一种非织造布。它是直接利用高聚物切片、短纤维或长丝将纤维通过气流或机械成网，然后经过水刺，针刺，或热轧加固，最后经过后整理形成的无编织的布料。根据生产工艺可以分为：水刺无纺布、热合无纺布、浆粕气流成网无纺布、湿法无纺布、纺粘无纺布、熔喷无纺布、针刺无纺布、缝编无纺布、亲水无纺布。

口罩的过滤层一般为三层无纺布，从内到外分别为纺粘层、熔喷层、纺粘层，又称SMS结构。口罩内层无纺布厂15838056980为纺粘非织造布，贴合皮肤使佩戴舒适，具有吸湿作用；中间层是熔喷聚丙烯非织造布，是核心部件，起主要的过滤防护作用；外层为纺粘非织造布，有阻水作用，可防止飞沫以及过滤较大颗粒。

图1  口罩的SMS结构

纺粘非织造布和熔喷非织造布的差异主要来源于制作工艺。

纺粘非织造布是将聚合物在其熔点以上温度条件下从喷丝板细孔挤出，冷却细化成丝状固体，同时经过分丝铺网和加固的工艺过程而制得的一类非织造布。熔喷非织造布是利用高速热空气对模头喷丝孔挤出的聚合物熔体细流进行拉伸，形成超细纤维并凝聚在凝网帘或滚筒上，并依靠自身粘合而形成的。

目前我们所使用的口罩中都是聚丙烯熔喷布。这是因为以聚丙烯为原料熔喷后生成独特的超细纤维（约1～10μm），纤维在空间靠自身黏合和缠结形成的三维曲径结构无纺布厂15838056980与传统织物和梳理成网非织造物中的纤维分布截然不同，它具有更大的比表面积，更高的孔隙率，微孔结构曲折，对固体颗粒具有较强的吸附作用；加上聚丙烯无毒、质地轻、柔韧性好、耐腐蚀、价格低廉等，十分适合制作过滤材料，可作为核心部件，起最主要的过滤防护作用。

静电驻极处理的聚丙烯熔喷布

研究表明，经静电驻极处理后的熔喷布，可在不增加过滤阻力情况下提高过滤效率，通过静电吸附作用实现对空气中0.3μm微尘粒子的有效过滤，对有害颗粒和大多数细菌均起到很好的隔离作用。

但是,当熔喷布表面的电荷减少时,其静电吸附作用将不明显。因此,如何保证口罩在佩戴过程中其熔喷布的电荷持久稳定,是实现口罩防护效果的关键科学问题。电晕充电能够使驻极体表面的电荷分布更均匀,因而工业上经常采用电晕充电无纺布厂15838056980的方式制造PP熔喷布驻极体。

PP驻极体的电荷稳定性也受充电过程和存放过程中的环境因素、PP自身的结晶结构和纤维结构影响。充电完成后存放过程中的环境湿度是决定电荷寿命的关键因素，PP材料中的电荷会在高湿度的情况下衰减,并且湿度越大衰减越快。研究表明，当相对湿度超过55%时,电荷衰减速度明显加快,也就是说,相对湿度55%以下的环境有利于PP驻极体电荷的储存。

口罩的过滤机理

口罩发挥过滤作用的机理如下：

1.重力沉降效应：大颗粒物质在气流中受重力影响沉降到过滤材料上，从气流中分离。

2.惯性撞击效应：当气流绕过阻挡在气流前方的滤材纤维时，较高质量的颗粒物受惯性影响无法及时跟随气流，会偏离气流方向，撞到滤材纤维上被过滤下来

3.拦截效应：颗粒物质量较小，可以完全沿着气流方向运动，只有当颗粒的半径无纺布厂15838056980大于气流与滤料纤维之间的距离时，纤维直接捕获颗粒物，大粒径的粒子主要靠拦截效应实现过滤功能，滤料内部纤维的直径及分布密度与大颗粒粒子的过滤效率成正比。

4.扩散效应：受空气分子热运动影响，极其微小的颗粒受到空气分子的撞击，不断改变运动方向，呈现布朗运动，随机性地接触到滤材纤维被过滤下来。

5.静电效应：如果滤料纤维带有静电，无论气流中的颗粒物本身是否带电，当它们靠近滤材纤维时就容易受静电吸引而被过滤。静电作用可以在不增加气流阻力的前提下提高过滤效率。

上述五种作用中，惯性撞击和拦截作用对大颗粒物影响大，随着颗粒物粒径减小这种作用降低；而小颗粒物更容易受扩散作用和静电作用的影响，颗粒物粒径越大，扩散作用和静电作用则逐渐降低。由于在过滤过程中粒子粒径往无纺布厂15838056980往分布较宽，成份复杂，因此熔喷非织造布往往是通过以上几种机理协同发挥过滤作用

口罩在佩戴时会积累一定量的水份,这些水份中的离子浓度会高一些,可能会加快电荷的耗散;空气中的粒子在不断地被口罩纤维拦截的过程中也可能会消解一部分口罩中的电荷;佩戴过程中的反复呼吸以及摘戴,也可能会对纤维堆积结构产生局部扩孔的影响。

研究表明，一次性医用口罩在佩戴一天后过滤效率下降近5%，其中14–50 nm颗粒过滤效率下降更明显；随着使用时间的延长口罩被污染的风险亦会变高，应及时予以更换。

此外，尽量不要长时间佩戴口罩。人的鼻腔黏膜血液循环非常旺盛，鼻腔里的通道又很曲折，鼻毛构起一道过滤的“屏障”。当空气吸入鼻孔时，气流在曲折的通道中形成一股旋涡，使吸入鼻腔的气流得到加温。如果长期戴口罩，会使鼻黏膜变得脆弱，失去了鼻腔的原有生理功能。

参考文献

[1]孙立森,刘莎莎,张晋芬,王琳,刘永梅.日常使用方式对一次性医用口罩微观结构和过滤效率的影响[J].大学化学,2020,35(12):94-100.

[2]郭开银,张超.口罩用聚丙烯熔喷布专利技术分析[J].科技与创新,2021(15):130-133.

[3]侯冠一,武文杰,万海肖,张至宇,高科,李赛,刘铭晖,胡水,张世甲,田洪池,孙晓丽,王东,王丹,刘军,卢咏来,张立群.口罩聚丙烯熔喷布的静电机理及其影响因素的研究进展[J].高分子通报,2020(08):1-22.

撰稿：薛丹丹

校对：徐世怡、莫文霞、丁再青

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