過濾用纖維材料在防霾口罩中的應(yīng)用

過濾用纖維材料在防霾口罩中的應(yīng)用

隨著我國城市化的加快和工業(yè)化的快速發(fā)展，污染已成為當(dāng)前污染的主要問題。工業(yè)、交通和建筑等行業(yè)及人類生活中排放了大量的粉塵、煙塵,這對人類的身體健康構(gòu)成極大的威脅。PM2.5的發(fā)布以及嚴(yán)重的霧霾現(xiàn)象使國民更注重生存環(huán)境和空氣質(zhì)量。根據(jù)美國環(huán)境保護(hù)部的研究員曾就人類活動模式進(jìn)行過調(diào)查的結(jié)果發(fā)現(xiàn),人們在室外停留的時間為13%過濾用紡織品由大量的纖維經(jīng)過錯綜復(fù)雜的排列構(gòu)建而成的一種多孔隙的紡織用品。當(dāng)空氣中的微小顆粒接觸到過濾用紡織品時,被纖維阻擋或由于纖維與顆粒間的范德華力或靜電作用被纖維粘住,因此纖維材料作為過濾介質(zhì)具有良好的過濾效率。1過濾用紡織品的研究現(xiàn)狀及在防霾口罩中的應(yīng)用隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高,人們防護(hù)意識也不斷加強(qiáng),這大大地推動了個人防護(hù)口罩的發(fā)展。我國使用口罩材料的歷史悠久,但發(fā)展速度卻十分緩慢的。20世紀(jì)50年代的時候,我國的口罩主要濾料是棉織物。20世紀(jì)60年代,我國才開始使用合成纖維作為口罩的濾料。近年來,隨著霧霾天氣的日益加重,人們對舒適性能好、過濾效果優(yōu)的防霾口罩的需求不斷地增加,空氣過濾用紡織品在防霾口罩中得到了廣泛的應(yīng)用。1.1非織造布防護(hù)口罩常規(guī)的非織造布過濾材料的纖維直徑一般在2~10μm之間,其纖維在空間交錯排列且均勻分布,無明顯的方向性,并具有大量的孔隙結(jié)構(gòu),被過濾的顆粒與纖維在孔隙中廣泛接觸,具有較高過濾效率。在過濾過程中,非織造布過濾材料對微粒的捕集能充分發(fā)揮截留、慣性、擴(kuò)散和重力沉降等機(jī)械捕集機(jī)理針刺法、濕法、紡粘法、化學(xué)粘合法、熱粘合及熔噴法等非織造布的加工方法基本都適用于過濾紡織品的生產(chǎn)。纖維的細(xì)度、材料的厚度和纖維纖徑均勻度是影響非織造布口罩的過濾效果的主要因素。纖維直徑的越小,纖維交錯形成的平均網(wǎng)孔孔徑越小,對顆粒的過濾效果就越好。熔噴法是形成纖維最細(xì)的非織造布的加工方法。張威1.2駐極體防護(hù)口罩駐極體是指具有長期儲存空間和極化電荷能力的固體電介質(zhì)材料,具有在無外電場的條件下能自身產(chǎn)生靜電作用力的特性駐極體用作過濾材料,最初是1976年由J.VanTumhout等人制成切割成小條狀的聚丙烯薄膜,將這種帶電小條加工成折皺狀態(tài)即形成駐極體纖維。鑒于駐極體空氣過濾器具有低流阻、高效率、長壽命、高集塵能力及節(jié)省能源等優(yōu)點,使得這類空氣過濾材料的研究發(fā)展十分迅速1.3活性炭口罩活性炭纖維是20世紀(jì)70年代開發(fā)出的新型功能性吸附材料,它采用有機(jī)纖維為原料,經(jīng)碳化、活化后制成目前市場上的活性炭口罩一般以活性炭纖維作為中間過濾層,再與無紡布或棉布進(jìn)行復(fù)合。余巧等1.4納米復(fù)合口罩納米纖維的直徑一般為0.04~2.00μm,由其所形成的納米纖維膜則具有比表面積高、孔隙率高、孔隙小、孔徑聯(lián)通性和透氣性好,擁有優(yōu)異的空氣過濾能力和較低吸氣阻力劉萬軍等2防霾口罩過濾紡織用品的發(fā)展方向隨著我國霧霾天氣的增多和空氣質(zhì)量的下降,呼吸防護(hù)用品特別是防霾口罩將會迎來新的發(fā)展機(jī)遇。但是目前市場上銷售的防霾口罩仍存在一些缺陷,如口罩的舒適性、耐用性、安全性和功能性等問題。要改良這些性能必須解決以下幾個關(guān)鍵技術(shù)。2.1解決口罩濾料的過濾效率和呼吸阻力之間的矛盾關(guān)系口罩的呼吸阻力是由于人體佩戴口罩后,呼吸氣經(jīng)過口罩所產(chǎn)生的摩擦力而形成。呼吸阻力的增加不但會導(dǎo)致佩戴者換氣不足,使佩戴者產(chǎn)生胸悶氣短、呼吸困難的感覺,還會降低口罩的密封性,導(dǎo)致漏氣量增加,影響口罩的過濾性能2.2提升防霾口罩的舒適性口罩的舒適性除了要求口罩濾料有一定透氣、透濕和散熱的功能外,還必須使用對人體沒刺激和安全的材料。目前市場上防霾效果較好的個人防護(hù)口罩主要成分是化學(xué)纖維等,他們的生物相容性不如許多天然纖維,但是天然纖維由于纖維比較粗,所制造的口罩濾料的孔徑較高,無法阻擋空氣中細(xì)小的顆粒。近年來,天然纖維材料的再生利用的興起為口罩濾料提供了一些生物相容性好的原料。2.3增強(qiáng)口罩的功能性工業(yè)的快速發(fā)展加劇了空氣的污染,空氣中除了有粉塵外,還存在許多對人體有傷害的物質(zhì),如氮氧化物、二氧化硫以及一些受燃煤排放的重金屬元素2.4降低防霾口罩使用成本目前許多防霾口罩都是一次性口罩,不可重復(fù)使用,但銷售價格非常昂貴,比如3M公司的防霾口罩的價格為十幾到二十幾元,綠盾的防霾口罩也是十幾元一個,消費者使用成本非常高,嚴(yán)重影響消費者的使用欲望。因此,降低一次性防霾口罩的生產(chǎn)成本與開發(fā)可以重復(fù)使用的防霾口罩濾料,降低使用者的使用成本將是今后過濾用紡織品的一個重要發(fā)展趨勢。3結(jié)語霧霾天氣的不斷增加,促進(jìn)了個人防護(hù)口罩的消費,目前市場上