过滤用纤维材料在防霾口罩中的应用

过滤用纤维材料在防霾口罩中的应用

随着我国城市化的加快和工业化的快速发展，污染已成为当前污染的主要问题。工业、交通和建筑等行业及人类生活中排放了大量的粉尘、烟尘,这对人类的身体健康构成极大的威胁。PM2.5的发布以及严重的雾霾现象使国民更注重生存环境和空气质量。根据美国环境保护部的研究员曾就人类活动模式进行过调查的结果发现,人们在室外停留的时间为13%过滤用纺织品由大量的纤维经过错综复杂的排列构建而成的一种多孔隙的纺织用品。当空气中的微小颗粒接触到过滤用纺织品时,被纤维阻挡或由于纤维与颗粒间的范德华力或静电作用被纤维粘住,因此纤维材料作为过滤介质具有良好的过滤效率。1过滤用纺织品的研究现状及在防霾口罩中的应用随着经济的发展和人们生活水平的提高,人们防护意识也不断加强,这大大地推动了个人防护口罩的发展。我国使用口罩材料的历史悠久,但发展速度却十分缓慢的。20世纪50年代的时候,我国的口罩主要滤料是棉织物。20世纪60年代,我国才开始使用合成纤维作为口罩的滤料。近年来,随着雾霾天气的日益加重,人们对舒适性能好、过滤效果优的防霾口罩的需求不断地增加,空气过滤用纺织品在防霾口罩中得到了广泛的应用。1.1非织造布防护口罩常规的非织造布过滤材料的纤维直径一般在2~10μm之间,其纤维在空间交错排列且均匀分布,无明显的方向性,并具有大量的孔隙结构,被过滤的颗粒与纤维在孔隙中广泛接触,具有较高过滤效率。在过滤过程中,非织造布过滤材料对微粒的捕集能充分发挥截留、惯性、扩散和重力沉降等机械捕集机理针刺法、湿法、纺粘法、化学粘合法、热粘合及熔喷法等非织造布的加工方法基本都适用于过滤纺织品的生产。纤维的细度、材料的厚度和纤维纤径均匀度是影响非织造布口罩的过滤效果的主要因素。纤维直径的越小,纤维交错形成的平均网孔孔径越小,对颗粒的过滤效果就越好。熔喷法是形成纤维最细的非织造布的加工方法。张威1.2驻极体防护口罩驻极体是指具有长期储存空间和极化电荷能力的固体电介质材料,具有在无外电场的条件下能自身产生静电作用力的特性驻极体用作过滤材料,最初是1976年由J.VanTumhout等人制成切割成小条状的聚丙烯薄膜,将这种带电小条加工成折皱状态即形成驻极体纤维。鉴于驻极体空气过滤器具有低流阻、高效率、长寿命、高集尘能力及节省能源等优点,使得这类空气过滤材料的研究发展十分迅速1.3活性炭口罩活性炭纤维是20世纪70年代开发出的新型功能性吸附材料,它采用有机纤维为原料,经碳化、活化后制成目前市场上的活性炭口罩一般以活性炭纤维作为中间过滤层,再与无纺布或棉布进行复合。余巧等1.4纳米复合口罩纳米纤维的直径一般为0.04~2.00μm,由其所形成的纳米纤维膜则具有比表面积高、孔隙率高、孔隙小、孔径联通性和透气性好,拥有优异的空气过滤能力和较低吸气阻力刘万军等2防霾口罩过滤纺织用品的发展方向随着我国雾霾天气的增多和空气质量的下降,呼吸防护用品特别是防霾口罩将会迎来新的发展机遇。但是目前市场上销售的防霾口罩仍存在一些缺陷,如口罩的舒适性、耐用性、安全性和功能性等问题。要改良这些性能必须解决以下几个关键技术。2.1解决口罩滤料的过滤效率和呼吸阻力之间的矛盾关系口罩的呼吸阻力是由于人体佩戴口罩后,呼吸气经过口罩所产生的摩擦力而形成。呼吸阻力的增加不但会导致佩戴者换气不足,使佩戴者产生胸闷气短、呼吸困难的感觉,还会降低口罩的密封性,导致漏气量增加,影响口罩的过滤性能2.2提升防霾口罩的舒适性口罩的舒适性除了要求口罩滤料有一定透气、透湿和散热的功能外,还必须使用对人体没刺激和安全的材料。目前市场上防霾效果较好的个人防护口罩主要成分是化学纤维等,他们的生物相容性不如许多天然纤维,但是天然纤维由于纤维比较粗,所制造的口罩滤料的孔径较高,无法阻挡空气中细小的颗粒。近年来,天然纤维材料的再生利用的兴起为口罩滤料提供了一些生物相容性好的原料。2.3增强口罩的功能性工业的快速发展加剧了空气的污染,空气中除了有粉尘外,还存在许多对人体有伤害的物质,如氮氧化物、二氧化硫以及一些受燃煤排放的重金属元素2.4降低防霾口罩使用成本目前许多防霾口罩都是一次性口罩,不可重复使用,但销售价格非常昂贵,比如3M公司的防霾口罩的价格为十几到二十几元,绿盾的防霾口罩也是十几元一个,消费者使用成本非常高,严重影响消费者的使用欲望。因此,降低一次性防霾口罩的生产成本与开发可以重复使用的防霾口罩滤料,降低使用者的使用成本将是今后过滤用纺织品的一个重要发展趋势。3结语雾霾天气的不断增加,促进了个人防护口罩的消费,目前市场上